一种由环己酮肟制备己内酰胺的方法和装置与流程

本发明属于化学反应工程技术领域，涉及一种由环己酮肟制备己内酰胺的装置。更具体地说，涉及一个高效的反应方法和装置，用于实现环己酮肟液相贝克曼重排反应制备己内酰胺。

背景技术：

ε-己内酰胺是一种重要的有机化工原料，主要用于生产尼龙6纤维(锦纶6)和尼龙6工程塑料。其中：锦纶6纤维广泛应用于毛纺、针织、机织、地毯等行业，尼龙6工程塑料广泛应用于电子、汽车、包装薄膜等行业。截至2017年底，我国己内酰胺产能达到340万吨，产量达到240万吨。

环己酮肟经液相贝克曼重排反应转化为己内酰胺是目前工业上普遍使用的技术，采用的催化剂通常为发烟硫酸。贝克曼重排反应速度快，放热量大，体系粘度大，温度和副产物不易控制，目前工业上常采用大循环比外循环来换热，其循环比可高达90～245。同时，为了降低酸肟比，通常采用两级或者三级重排，这导致重排过程系统复杂，反应器体积大，过程能耗高，系统和反应过程的安全性和可靠性差。如何开发新型的工艺和系统，用于环己酮肟的贝克曼重排反应，提高反应过程的效率和安全性，一直是工艺改进的方向。

技术实现要素：

本发明的目的在于为了减小重排过程反应器体积，避免大循环比换热，增加系统的安全性和效率，提供一种高效的实现环己酮肟经液相贝克曼重排反应转化为己内酰胺的新装置。具体技术方案如下。

一种由环己酮肟制备己内酰胺的方法，包括：

1)在配料罐1内用惰性溶剂溶解环己酮肟，然后输送到反应器2内跟发烟硫酸接触，发生绝热重排反应；

2)惰性溶剂跟重排产物在分相罐内3进行快速分相，重排产物进入熟化罐4进行熟化，熟化结束后进入后续己内酰胺精制系统；

3)从分相罐出来的油相经换热器(5)换热后碱洗、水洗，部分采出，进入精馏罐精制后，其他部分进入配料罐进行配料。

4)采出的循环溶剂经精馏罐(6)分离后，溶剂回收利用。

所述配料罐内环己酮肟在惰性溶剂中的质量浓度为5～15％。

所述配料罐内的配料温度为45～100℃。

所述惰性溶剂为不与环己酮肟和己内酰胺发生反应的溶剂。

所述的反应器为静态混合器、微反应器和搅拌釜反应器。

重排产物在熟化罐里的停留时间为2～20min。

所述熟化罐里的温度为100～140℃。

溶剂碱洗用的碱溶液为氢氧化钠水溶液、氨水溶液或己内酰胺溶液。

分相罐出来的油相经换热器后温度降低到45～70℃

本发明的有益效果如下：

减小反应器体积，停留时间缩短，有利于减少设备投资和提高产品质量；

避免大循环比换热，提高贝克曼重排反应的可控性和安全性。

附图说明

图1为本发明方法所用装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实例对本发明进一步说明，但并不因此而限制本发明的内容。

实施例1

图1为本发明方法所用装置的结构示意图。图中1-配料罐，2-反应器，3-分相罐，4-熟化罐，5-换热器，6-精馏罐。

根据本方法进行实验，在配料罐中用惰性溶剂在70℃条件下配置质量浓度为6％的环己酮肟溶液，通过泵输送到静态混合器中与烟酸接触发生反应，两相物料在分相罐内分相后，油相降温到70℃后，经碱洗(氢氧化钠水溶液)，水洗后，部分油相采出，经精馏精制后循环回配料罐，其他油相直接回配料罐配料，重排产物在熟化罐中在100℃下熟化20min后进入后续精制系统。分析重排产物，残余肟含量为100ppm，选择性达到99.4％。

实施例2

根据本方法进行实验，在配料罐中用惰性溶剂在45℃条件下配置质量浓度为5％的环己酮肟溶液，通过泵输送到搅拌釜中与烟酸接触发生反应，两相物料在分相罐内分相后，油相降温到45℃后，经碱洗(氢氧化钠水溶液)，水洗后，部分油相采出，经精馏精制后循环回配料罐，其他油相直接回配料罐配料，重排产物在熟化罐中在110℃下熟化15min后进入后续精制系统。分析重排产物，残余肟含量为90ppm，选择性达到99.5％。

实施例3：

根据本方法进行实验，在配料罐中用惰性溶剂在80℃条件下配置质量浓度为10％的环己酮肟溶液，通过泵输送到微反应器中与烟酸接触发生反应，两相物料在分相罐内分相后，油相降温到70℃后，经碱洗(氨水溶液)，水洗后，部分油相采出，经精馏精制后循环回配料罐，其他油相直接回配料罐配料，重排产物在熟化罐中在130℃下熟化2min后进入后续精制系统。分析重排产物，残余肟含量为30ppm，选择性达到99.6％。

实施例4：

根据本方法进行实验，在配料罐中用惰性溶剂在100℃条件下配置质量浓度为15％的环己酮肟溶液，通过泵输送到微反应器中与烟酸接触发生反应，两相物料在分相罐内分相后，油相降温到70℃后，经碱洗(氨水溶液)，水洗后，部分油相采出，经精馏精制后循环回配料罐，其他油相直接回配料罐配料，重排产物在熟化罐中在140℃下熟化2min后进入后续精制系统。分析重排产物，残余肟含量为20ppm，选择性达到99.3％。

实施例5：

根据本方法进行实验，在配料罐中用惰性溶剂在80℃条件下配置质量浓度为12％的环己酮肟溶液，通过泵输送到静态混合器中与烟酸接触发生反应，两相物料在分相罐内分相后，油相降温到70℃后，经碱洗(己内酰胺水溶液)，水洗后，部分油相采出，经精馏精制后循环回配料罐，其他油相直接回配料罐配料，重排产物在熟化罐中在130℃下熟化5min后进入后续精制系统。分析重排产物，残余肟含量为80ppm，选择性达到99.6％。

上述实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的实施例。基于本发明中的实施例，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种由环己酮肟制备己内酰胺的方法和装置。所述方法包括以下步骤1)在配料罐内溶解环己酮肟，然后输送到反应器与发烟硫酸接触，进行绝热重排反应；2)将步骤1)所得物在分相罐内进行快速分相，所得重排产物进入熟化罐进行熟化，熟化结束后进入后续己内酰胺精制系统；3)从分相罐出来的油相经换热器换热后，碱洗、水洗，部分采出，进入精馏罐精制，其他部分进入配料罐进行配料。4)从换热器采出的循环溶剂经精馏分离后，溶剂回收利用。本发明方法使用的反应器体积小、物料停留时间短，避免了外循环换热，安全性和可控性好，可有效降低己内酰胺的生产成本。

技术研发人员：骆广生;张吉松;吕阳成;王凯
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2018.12.29
技术公布日：2019.03.01