Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
0-100
Кислотность, мг-экв/л — 0,02 0,02 — — 0,02 0,02 —
•Щелочность, мг-экв/л 0,52 — — 0,04 0,53 — 0,10 —
•Содержание летучих оснований, мг-экв/л 0,47 0,22 0,29 0,34 0,48 0,17 0,17 0,33
10 тыс. с; содержание летучих оснований составило соответственно 0,33 и 0,6 мл. Примерно такие же результаты получены и на импортных смолах. Оказалась сопоставимой и их емкость: для
анионитов примерно 200 сбъемов раствора на объем смолы, для катионитов — 600.
Химизм процесса ионообменной очистки не вполне ясен. Можно твердо высказаться лишь в пользу того, что при ее применении из капролактама удаляются соединения кислого и основного характера, в первую очередь сульфат аммония, который в небольших концентрациях ( — 0,02%) все же присутствует в водном растворе капролактама. Что касается таких примесей, как циклогексанон. циклогексанол, циклогексаноноксим и других органических соединений, то они проходят через эту стадию непревращенными. Предположительно, на катионите протекают обменные реакции-ам-фотерного электролиза. На анионите улавливаются кислотный остаток сульфата и органические кислоты, в том числе е-аминокап-роновая. Интересно, что даже в случае «проскока» на анионите продолжается сорбция окрашенных примесей, о чем свидетельствует снижение показателя окраски.
В промышленном масштабе была реализована схема ионообменной очистки, состоящая из трех агрегатов по 2 колонны (один находится в работе, другой на регенерации). Первая и третья пары колонн заполнялись анионитом, вторая катионитом. Воспроизведение этой схемы в лабораторных условиях [16] позволило определить основные закономерности ее работы. Контроль вели по показателю электропроводности.
При прохождении раствора через первую колонну электропроводность падает с 210 до 35—50 мкСм, что объясняется поглощением примесей кислотного характера. После пропускания 100—150 объемов наступает «проскок», электропроводность раствора резко повышается. При этом изменились щелочность после первой колонки и кислотность после второй. После замены анионита в пер-
184
вой колонке на регенерированный показатели раствора после первой колонки быстро восстанавливались. Анионит третьей колонки поглощал лишь незначительное количество примесей.
Надежность системы можно повысить, если применять не трех-а четырехколонную систему по схеме катионит—>-анионит—нз катионит—»-анионйт [16]. Испытания ее в лаборатории показали, что электропроводность после второй колонки снижается с 240 до 15 мкСм, после третьей до 5, после четвертой до 3,5 мкСм. Очищенный таким образом раствор капролактама выпаривали, капролактам перегоняли при давлении 0,26 кПа. В результате значительно улучшились основные показатели по сравнению с калро-лактамом, не прошедшим очистку. Например, перманганатное число составило 26 тыс с против 10,8 тыс. с, оптическая плотность при волне 290 мк 3,3-10~2 против 5,4-10~2.
Сопоставляя показатели работы tfpex- и четырехколонной схемы, следует признать, что последняя обладает определенными преимуществами. Главное из них то, что достигаемая эффективность очистки дает возможность повысить обменную емкость анионита. При трехколонной схеме до проскока через первую колонну удавалось пропустить 150—180 объемов, при четырехколонной, 500—600.
Установки ионообменной очистки эксплуатируют при 40 °С. Повышение температуры выше 50 °С вредно сказывается на ионообменных смолах. В каждую из колонн раствор поступает сверху вниз. Высота рабочего слоя смолы в каждой колонне 2 м. На выходе из последней колонны раствор поступает на фильтр для отделения механических примесей. Цикл работы каждого агрегата составляет примерно 3 сут. О необходимости перевода агрегата на регенерацию судят по повышению оптической плотности и увеличению электропроводности раствора.
Регенерация осуществляется следующим образом. Подачу водного раствора капролактама переводят на резервный агрегат, а на остановленные колонны подают деминерализованную воду, которая вымывает из ионообменной смолы капролактам. Полученный раствор вначале возвращают в сборник водного раствора капролактама, а затем, когда его концентрация существенно уменьшается, в сборник конденсата.
Для вытеснения примесей, осевших на смолах, последние переводят в солевую форму обработкой азотной кислотой и едким натром. В колонны, заполненные анионитом, подают азотную кислоту, в заполненные катионитом едкий натр. Избыток HNO3 и NaOH удаляют водой и проводят активацию смол: анионита —
едким натром, катионита — азотной кислотой. Затем в колонны подают деминерализованную воду. Об окончании промывки можно судить по равенству показателей электропроводности на входе воды в колонну и на выходе. Кислые и щелочные сточные воды после регенерации смешиваются и направляются на биологическую очистку.
185
Гидрирование на никеле Ренея
Используемый в процессе очистки катализатор никель Ренея готовится выщелачиванием никель-алюминиевого сплава ( — 50% Ni, » 50 А1, 0,1% Fe) 2,5 н. раствором едкого натра. Активность катализатора определяется адсорбированным в процессе его приготовления водородом [17]. Так, из 1 г катализатора при нагревании в дибутилфталате- выделялось 0,8—1 ДО-4 м3 водорода, а по данным [18], до 1,8-10-4 м3. Сам капролактам в условиях гидрирования остается неизменным, но состав содержащихся в нем примесей существенно меняется. Это явление послужило предметом специального исследования [19].
