Профиль технологии: Производство капролактама из бензола

1 июля 2021 г. | От Intratec Solutions

Рисунок 1. Структура капролактама показана здесь.

Капролактам (рис. 1) представляет собой циклический амид, широко используемый в качестве промежуточного химического соединения. Основными формами капролактама являются расплавленный (жидкий) и чешуйчатый. При температуре окружающей среды представляет собой белое гигроскопичное кристаллическое твердое вещество.

Почти весь капролактам используется в качестве мономера при производстве поликапролактама, также известного как нейлон 6. Волокна, листы, нити и щетинки из нейлона 6, в свою очередь, могут использоваться в широком спектре продуктов, включая одежду и товары для дома; ковры; и промышленного использования (шины, армированные резиновые изделия).

Использование и применение капролактама могут варьироваться в зависимости от марки продукта. Коммерческий капролактам производится высокой чистоты, где основным загрязнителем обычно является вода с концентрацией около 0,1 мас.%. Капролактам может быть использован при производстве других продуктов, в том числе 6-аминокапроновой кислоты; дисульфид капролактама; гексаметиленимин; терполимеры полиамида 6; полиэфирамидные эластомеры; н-винилкапролактам и лизин.

Производство капролактама включает четыре основных участка: (1) гидрирование бензола; (2) окисление циклогексана; (3) оксимация и перегруппировка Бекмана; и (4) очистка сульфата аммония (рис. 2).

Рисунок 2. На данной технологической схеме изображено производство капролактама из бензола.

Гидрирование бензола. Сначала высушенный бензол реагирует с водородом в две стадии в присутствии катализаторов на основе платины и оксида цинка с образованием циклогексана. Промежуточный продукт очищают в двух колоннах, а водород возвращают в реактор.

Окисление циклогексана. Циклогексан превращают в смесь циклогексанона и циклогексанола жидкофазным окислением воздухом в присутствии растворимого кобальтового катализатора. Впоследствии циклогексанол в смеси превращают в циклогексанон парофазным дегидрированием в присутствии медно-магниевого катализатора.

Рисунок 3. Структура промежуточного оксима показана здесь.

Оксимация и перегруппировка Бекмана. Аммиак окисляется кислородом в присутствии пара с образованием оксида азота, который поглощается раствором. Этот оксид азота гидрируется на палладиевом катализаторе в присутствии разбавленной серной кислоты с получением раствора гидроксисульфата аммония. Он реагирует с циклогексаноном в последовательных реакторах с перемешиванием с образованием оксима. Неоднородный выход нейтрализуют аммиаком. Наконец, оксим циклогексанона (рис. 3) превращается в капролактам путем перегруппировки Бекмана в присутствии олеума (концентрированной серной кислоты). Продукт перегруппировки — капролактам — очищают нейтрализацией, экстракцией в присутствии толуола и перегонкой. Расплав капролактама затвердевает и превращается в хлопья.

Очистка сульфатом аммония. Раствор сульфата аммония, который удаляют на стадиях нейтрализации, концентрируют выпариванием. Затем его кристаллизуют, центрифугируют от маточного раствора и сушат.

Это органическое соединение можно производить из циклогексанона, циклогексана или толуола в качестве исходных материалов. Большая часть производства капролактама основана на циклогексаноновом процессе. В меньшей степени капролактам производят в промышленных масштабах фотонитрозированием циклогексана или нитрозированием циклогексанкарбоновой кислоты (полученной из толуола) в присутствии серной кислоты. В конечном счете, основные коммерческие процессы, используемые для производства капролактама, основаны на использовании бензола или толуола из БТК (бензол, толуол, ксилолы) и приводят к образованию сульфата аммония в качестве побочного продукта.

Под редакцией Скотта Дженкинса

Примечание редактора : Содержимое этой колонки изначально было разработано компанией Intratec Solutions LLC (Хьюстон; www.intratec.us) и редактируется компанией Chemical Engineering. Представленный анализ основан на общедоступной и неконфиденциальной информации. Содержание отражает только мнение Intratec. Более подробную информацию о методологии подготовки анализов и условиях использования можно найти на сайте www.intratec.us/che.