Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
ю-5%.
181
Хлорорганическими соединениями загрязнен капролактам, получаемый методом фотохимического нитрозирования циклогексана, в связи с чем требуется сложная технология его очистки [9]..
Капролактам относится к числу термически нестойких продуктов. Взаимодействие капролактама кислородом воздуха исследовано в работе [10]. При повышенных температурах капролактам взаимодействует с кислородом, образуя гидроперекисиое соединение, которое под влиянием ионов железа или кобальта превращается в адипамид; наконец, при взаимодействии со щелочью адипамид превращается в адипат натрия с выделением аммиака:
Возможность протекания таких реакций диктует жесткие условия для хранения и переработки капролактама. Соприкосновение его расплава с воздухом недопустимо. Как правило, капролактам хранится и транспортируется в расплавленном виде под «азотной подушкой» с содержанием в ней кислорода не более 50 млн-1.
Поведение капролактама в водных растворах с добавками серной кислоты исследовалось в работе [11]. Было показано, что после выдерживания раствора при повышенных температурах перманганатная потребность возрастает. Это указывает на образование окисляемых соединений. Методом ИК-спектроскопии1 установлено появление в растворе циклогексаноноксима и гидроксиламина, что указывает на возможность обратного превращения капролактама в циклогексаноноксим с гидролизом последнего до циклогексанона и гидроксиламина.
Аналогичным образом в слабокислой среде при повышенных температурах ухудшаются в первую очередь такие показатели, как перманганатное число и содержание летучих оснований. В связи с тем, что при нагревании капролактама образуется е-амино-капроновая кислота, в процессе его дистилляции необходимо для связывания кислоты в нелетучую соль добавлять натриевую щелочь.
Значительный интерес представляет исследование влияния различных примесей на показатели качества капролактама по ГОСТ. В работе [12] показано, что добавление анилина, нитробензола и циклогексаноноксима к капролактаму в количествах начиная от €,001% уже значительно снижает перманганатное число, повышает экстинкцию и содержание летучих оснований. Как показали
fFe2+, 100 °С] ---------------»-
о
NaOOC—(СН2)4—COONa
V)
182
аналогичные исследования с добавками циклогексаноноксима, циклогексанона и циклогексанола [13], наиболее «сильной» примесью является циклогексаноноксим.
Рассмотрение основных технологических методов очистки капролактама изложено в той последовательности, в какой они используются на действующих заводах капролактама.
Очистка ионообменными смолами
На стадии реэкстракции капролактама водой получают 30%-ный водный раствор капролактама, с которым обычно и проводят ионообменную очистку. Впервые этот способ был запатентован голландской фирмой Stamicarbon [14].
Результаты лабораторных исследований со смолами приведены в работах [15—16]. Были применены отечественные смолы АВ-17/8 (анионит) и КУ-2/8 (катионит), а также импортные S-5-40 (анионит) и G-12 (катионит).
Аниониты предварительно обрабатывали 1 н. раствором азотной кислоты, промывали дистиллированной водой и переводили в ОН-форму, пропуская через них 1 н. раствор едкого натра. Катиониты обрабатывали 1 н. раствором едкого натра, затем промывали дистиллированной водой и переводили в Н-форму, пропуская через них 1 н. раствор азотной кислоты. Для опытов был выбран капролактам, полученный по окислительной схеме.
В качестве показателей, свидетельствующих об эффективности проведенной очистки, измерялись электропроводность раствора, оптическая плотность, кислотность или щелочность, перманганат-ная устойчивость и содержание летучих оснований. Результаты опытов приведены в табл. 25 и 26.
Таблица 25. Показатели качества растворов капролактама, пропущенных через анионит
Показатель Исход- ный Объем раствора на 1 объем анионита АВ-17/8 Объем раствора на 1 объем анионита S-5—40
раствор 100 200 300 100 200 300
Электропроводность, мкСм 70,0 21,5 20,0 58,0 21,5 20,0 47,0
Оптическая плотность, Z? ¦ 100 25,9 2,8 4,4 17,0 ¦ 2,8 3,8 13,5
Кислотность, мг-экв/л . 0,3 — — 0,125 — — —
Щелочность, м.г-экв/л — 0,54 0,58 — 0,54 0,58 0,30
Содержание летучих оснований, м г-экв/л 0,66 0,38 0,47 0,68 0,40 0,49 0,50
Затем из водного раствора капролактама, пропущенного через колонки с ионообменными смолами, удаляли воду выпариванием и проводили операцию дистилляции в вакууме. Одновременно проводили холостой, т. е. опыт без обработки раствора ионообменными смолами. В результате капролактам, прошедший ионообменную смолу, имел перманганатное число 25 тыс. с, а непрошедший
183.
Таблица 26. Показатели качества растворов капролактама, пропущенных через катионит после предварительной очистки иа анионите
Показатель Рас- твор, пропу- щенный через АВ-17/8 Объем раствора на 1 объем катионита КУ-2/8 Рас- твор, пропу- Объем раствора иа 1 объем катионита G-12
200 400 600 щенный через S-5-40 200 400 600
Электропроводность, 23,5 7,8 8,5 10,5 24,5 7,0 6,1 10,0
мкСм
Оптическая плотность,. 3,5 2,0 3,5 — 3,0 1,0 2,0 2,9
