己內(nèi)酰胺caprolactam

1943年,德國(guó)法本公司通過環(huán)己酮-羥胺合成(現(xiàn)在簡(jiǎn)稱為肟法),首先實(shí)現(xiàn)了己內(nèi)酰胺工業(yè)生產(chǎn)。隨著合成纖維工業(yè)發(fā)展,對(duì)己內(nèi)酰胺需要量增加,又有不少新生產(chǎn)方法問世(圖1)。先后出現(xiàn)了甲苯法(又稱斯尼亞法);光亞硝化法(又稱PNC法);己內(nèi)酯法(又稱 UCC法);環(huán)己烷硝化法和環(huán)己酮硝化法。新近正在開發(fā)的環(huán)己酮氨化氧化法,由于生產(chǎn)過程中無需采用羥胺進(jìn)行環(huán)己酮肟化,且流程簡(jiǎn)單,已引起人們的關(guān)注。

在己內(nèi)酰胺的生產(chǎn)過程中,往往副產(chǎn)硫酸銨(見表),但由于硫酸銨滯銷,因此,減少或消除副產(chǎn)硫酸銨,成為評(píng)價(jià)當(dāng)今己內(nèi)酰胺工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要因素。

羥胺合成和肟化 由法本公司開發(fā)的拉西羥胺合成法,是用二氧化硫還原亞硝酸銨生成羥胺二磺酸鹽(簡(jiǎn)稱二鹽),二鹽水解生成硫酸羥胺。硫酸羥胺與環(huán)己酮在80~110℃下反應(yīng)生成環(huán)己酮肟(簡(jiǎn)稱肟)和硫酸,然后用25%氨水中和至pH約7,肟和硫酸銨溶液即分層析出。此反應(yīng)方程式如下:



NO婣+2H++3H2─→NH3OH++2H2O
HPO法使羥胺合成與肟化工藝結(jié)合起來,肟化無副產(chǎn)硫酸銨。在反應(yīng)廢液中,加入硝酸后便可返回硝酸根離子加氫工序重新使用。瑞士尹文達(dá)研究和專利公司和聯(lián)邦德國(guó)巴斯夫公司開發(fā)的一氧化氮還原法,是在稀硫酸中用鉑催化劑(見金屬催化劑)使一氧化氮加氫,此法副產(chǎn)硫酸銨少,但要求原料純度高,并要增設(shè)催化劑回收工序,目前應(yīng)用較少。
貝克曼重排 簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)位,肟在發(fā)煙硫酸中轉(zhuǎn)位,反應(yīng)溫度80~110℃,收率97%~99%。產(chǎn)物再用13%氨水中和:

己內(nèi)酰胺精制 各種己內(nèi)酰胺生產(chǎn)方法中,均需對(duì)己內(nèi)酰胺進(jìn)行精制。一般精制方法有:化學(xué)精制(高錳酸鉀氧化、催化加氫等)法、萃取法、重結(jié)晶法、離子交換樹脂法、真空蒸餾法等,為獲得高純度產(chǎn)品,工業(yè)上一般是組合幾種方法進(jìn)行聯(lián)合精制。
甲苯法 甲苯在鈷鹽催化劑作用下氧化生成苯甲酸;反應(yīng)溫度160~170℃,壓力0.8~1.0MPa,轉(zhuǎn)化率約30%,收率為理論值的92%。苯甲酸用活性炭載體上的鈀催化劑進(jìn)行液相加氫生成六氫苯甲酸;反應(yīng)溫度170℃,壓力1.0~1.7MPa,轉(zhuǎn)化率99%,收率幾乎達(dá)100%。在發(fā)煙硫酸中,六氫苯甲酸與亞硝酰硫酸反應(yīng)生成己內(nèi)酰胺,并用氨水中和;轉(zhuǎn)化率50%,選擇性90%。為減少或消除副產(chǎn)硫酸銨,開發(fā)了改良的副產(chǎn)硫酸銨減半法和無副產(chǎn)硫酸銨法。無副產(chǎn)硫酸銨法(圖3)是將轉(zhuǎn)位產(chǎn)物用水稀釋為50%的硫酸己內(nèi)酰胺溶液,以甲苯或烷基苯酚為溶劑萃取出己內(nèi)酰胺,稀硫酸經(jīng)提濃后熱解成二氧化硫,二氧化硫再轉(zhuǎn)化為發(fā)煙硫酸循環(huán)使用。

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