论文部分内容阅读
己内酰胺在常温下为白色晶体,可以发生水解、氧化、卤化等反应,是重要的石油化工产品,主要用于民用纤维、工业纤维和工程塑料。德国学者S.Gabriel和T.A.Mass于1899年首次报道了由加热ε-氨基己酸获得己内酰胺。1937年,德国I.G.Farben公司的P.Schlack以氨基己酸的盐酸盐作催化剂,使己内酰胺开环聚合成功,开创了己内酰胺生产和应用的新纪元。于1943年实现了工业生产。目前具有代表性的己内酰胺工业生产技术主要有环己酮-羟胺法、PNC法和甲苯法等三种。环己酮-羟胺法以苯为原料:苯加氢生成环己烷,再经氧化生成环己酮,环己酮经过羟胺硫酸盐肟化为环己酮肟,再经转位、中和和精制等过程获得己内酰胺成品。PNC法以环己烷为原料:环己烷首先经光亚硝化制取环己酮肟进而制得己内酰胺。甲苯法(SNIA法)以甲苯为原料:甲苯经催化空气氧化为苯甲酸,继而加氢为环己烷羧酸(六氢苯甲酸),再与发烟硫酸混合为六氢苯甲酸酸酐,进而与亚硝基硫酸进行亚硝化反应,再经水解、中和与精制等过程制得己内酰胺。该法的硫酸铵副产量大,每吨己内酰胺副产3.8-4.2吨硫酸铵。这不仅使生产成本提高、生产效益降低,更重要的是资源利用率低。己内酰胺工业技术的研究与开发主要集中在以下两方面:(1)以采用廉价的原料和经济的工艺步骤为目的,寻求新生产方法和已有工艺的改进;(2)降低副产硫酸铵的生产。本课题任务主要是对甲苯法的亚硝化反应进行研究,以降低副产硫酸铵和提高环己烷羧酸的收率。根据有关文献,先对环己烷羧酸亚硝化反应进行了单因素实验研究,确定了主要影响因素为:反应时间、反应温度、发烟硫酸的浓度和预混合比等。然后用正交实验考察了上述因素对亚硝化反应的综合影响,得出的最佳反应条件为:反应温度是73℃,反应时间为15分钟,环己烷羧酸与亚硝基硫酸质量比为2.4,反应体系中的SO3的质量百分含量为8%。 为了进一步降低副产,我们首次提出采用非均相亚硝化反应技术,即在亚硝化反应时,将亚硝气(NZO:)取代亚硝基硫酸。通过实验研究可得}{人以下结论:在68℃、50%发烟硫酸、预混合比为2:1的条件下,环己烷竣酸的转化率可达22.3%,选择性达可到83.4%。但是在保证高选择性的条件下,反应的转化率偏低。通过分析比较均相与非均相反应,我们发现非均相反应中503不够,并且反应的转化率随着反应体系中503浓度的增大而增大。通过实验研究可得出结果是:在反应温度为78 OC、反应时间为50分钟、环己烷梭酸与发烟硫酸的预混合比为4:1的条件下,环己烷梭酸的转化率可达到60.3%,选择性达到73.7%,每吨己内酞胺副产硫酸按可降至2.9吨。