Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
При выборе экстрагента следует учитывать следующие факторы. Трихлорэтилеи имеет по сравнению с бензолом и толуолом большую плотность, в связи с чем объем экстракционной аппаратуры в случае его применения меньше. Большая плотность три-хлорэтилена обеспечивает также лучшую разделяемость водного и органического слоев, особенно при реэкстракции водой. Кроме того, пожароопасность трихлорэтилена меньше. В то же время при его регенерации, которая осуществляется ректификацией при повышенных температурах, некоторая часть трихлсрэтилена разлагается с выделением небольших количеств соляной кислоты. Это вызывает коррозию аппаратуры. Наконец, трихлорэтилеи по сравнению с бензолом и толуолом имеет большую стоимость.
Как показано в работе [28], изменение температуры в диапазоне 20—50 °С не влияет на распределение капролактама между лактамным маслом и трихлорэтиленом. Равновесие описывается единой кривой, соответствующей эмпирическому уравнению:
хк ---v 9,5-10-34 + 0,Ю5х:н
169
где як и хи — концентрации капролактама в трихлорэтилене и в лактамном масле, %.
Для равновесия на второй стадии экстракции приведено уравнение
*к = 4-16*и
где х'к й Хн— концентрации капролактама в воде и в трихлорэти-лене, %.
Различие в растворимостях капролактама в трех экстрагентах-имеет значение только при работе с высокими концентрациями капролактама. При 10—12%-ной концентрации эти различия нивелируются, и выбор растворителя диктуется исключительно указанными выше соображениями, а также его доступностью. Работа
' - ‘ : \Рис. 66. Схема двухступенчатой экстракции:
1,3, б’—экстракторы; 2, 4 — сборники; 5 — деэмульгатор; 7 — сепаратор; 8 — холоднльннки-кондеисаторы; 9 — теплообменники; 10, 11 — отгонные колонны; 12 — ректификационная колонна.
при низких концентрациях капролактама в экстрагенте хотя и приводит к небольшому увеличению энергетических расходов, оправдана тем, что в экстракт с калролактамом переходит меньшее количество примесей, особенно водорастворимых смол. На стадии реэкстракции капролактама из органического растворителя водой обычно поддерживается постоянная концентрация, равная 30%.
Технологическая схема экстракции бензолом выглядит следующим образом (рис. 56). Лактамное масло поступает в верхнюю часть экстрактора 3, а в нижнюю подается бензол из сборника 2 (в случае применения трихлорэтилена, вводы меняются местами). С низа аппарата выходит водный остаток, содержащий около 3%
170
сульфата аммония, менее 0,5% капролактама и 5—7% водорастворимых смол. Концентрация капролактама в бензоле поддерживается в диапазоне от 10 до 20%, оптимальной концентрацией следует считать 12%.
Аналогичным образом происходит экстракция капролактама из раствора сульфата аммония в экстракторе 1. Однако в связи с высокой концентрацией сульфата аммония концентрация капро-лактама в бензоле в этом экстракторе не должна превышать 4%. При большей концентрации начинает растворяться сульфат аммония, затрудняющий дальнейшую переработку экстракта. Полученный бензольный экстракт подается в среднюю часть экстрактора 3.
Из раствора сульфата аммония, прошедшего экстрактор 1, необходимо удалить эмульгированный и растворенный в нем бензол. С этой целью раствор сульфата аммония через теплообменник 9 поступает в отгонную колонну 11, заполненную насадкой из колец Рашига. Бензол вместе с водой отгоняется при температуре верха 95 °С и температуре куба 106 °С. Пары бензола и воды конденсируются в холодильнике-конденсаторе 8, конденсат далее расслаивается в аппарате 7, из' которого верхний слой (бензол) поступает в сборник, а нижний возвращается в-колонну. Очищенный от бензола раствор сульфата аммония, пройдя теплообменник 9, направляется на получение кристаллического продукта.
Бензольный экстракт целесообразно подвергнуть промежуточной водной промывке перед его подачей на водную реэкстракцию. С этой целью в линию, по которой раствор капролактама поступает на стадию водной реэкстракции, подается деминерализованная вода или паровой конденсат в количестве примерно 1,5%. Воду следует подавать во всасывающую линию перекачивающего насоса с тем, чтобы в насосе интенсивно перемешивались органическая и водная фазы. Промежуточную промывку можно также осуществлять в специально установленном для этой цели экстракторе.
Далее через деэмульгатор 5 раствор капролактама в органическом растворителе поступает на стадию реэкстракции водой в экстрактор 6. Водный 30%-ный раствор капролактама выходит из нижней части аппарата (если экстрагент бензол) или из верхней (если экстрагент трихлорэтилен).
Водный раствор капролактама, как и раствор сульфата аммония, выводимый из экстрактора 1, содержит эмульгированный бензол. Перед его подачей на стадию ионообменной очистки из него удаляют бензол отгонкой с водяным паром на колонне 10, заполненной Кольцами Рашига. Температура верха колонны 90 °С, температура в кубе 104 °С. Отогнанный с водой бензол собирается в сепараторе 7, а выводимый с, низа колонны 10 водный раствор капролактама, пройдя теплообменник 9, направляется на стадию очистки.
Ректификационная колонна 12 служит для отгонки экстрагента из водного остатка после экстрактора 3. Отогнанный бензол и
