Химическая технология органических веществ. Часть 4. Орехов В.С - 42 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

циклона, помещённого внутри реактора, а оксим – по его осевому направлению. Это создаёт условия для интенсивного
перемешивания реагентов и безопасной работы, обычно не сопровождающейся выбросами смеси и перегревами. Полученная
масса стекает через боковой перелив в нейтрализатор 8, куда вводят необходимое количество аммиачной воды. Во
избежание перегревов и гидролиза полученного лактама нейтрализацию ведут при 40 … 50
°С, что достигается циркуляцией
смеси через выносной холодильник 9. Нейтрализованная масса стекает в сепаратор 10, где водный (NH
4
)
2
SO
4
отделяют от
лактамного масла. Лактам растворим в водном (NH
4
)
2
SO
4
, и во избежание потерь лактама проводят дополнительную его
экстракцию из (NH
4
)
2
SO
4
органическим растворителем (на схеме не показано).
Лактамное масло: 60 … 65% лактама, 30 … 35% воды, до 2% (NH
4
)
2
SO
4
, примеси непревращённых реагентов и
побочных продуктов. Дальнейшая задача – выделение капролактама высокой чистоты. Первая стадия – экстракция лактама
органическим растворителем (бензол, толуол, трихлорэтилен) и реэкстракция из органического раствора водой,
осуществляемые в экстракторах роторного типа. При использовании трихлор-этилена его подают в верхнюю часть
экстрактора 11, а лактамное масло – в нижнюю. Воду вместе с растворёнными в ней примесями удаляют с верха аппарата, а
органический слой с низа экстрактора 11 направляют в реэкстрактор 12, где лактам растворяется в воде и отделяется от
примесей, растворимых в трихлорэтилене, который выводят с низа реэкстрактора и регенерируют (на схеме не показано).
Водный раствор лактама с верха экстрактора 12 в блоке 13 подвергают химической очистке вначале ионообменными
смолами, а затем гидрированием на гетерогенном катализаторе. Очищенный раствор лактама упаривают (в вакууме) в
каскаде выпарных колонн (на схеме изображены две (14 и 15) с ситчатыми тарелками), используя соковый пар предыдущей
колонны для обогрева кипятильников последующих колонн. Часть отгоняемой воды направляют на орошение колонн, а
остальную выводят из системы. После выпаривания получается лактам 95 … 97%. Заключительная стадия очистки –
дистилляция, которую во избежание термического разложения лактама проводят в вакуумных роторно-плёночных
испарителях. Вначале в испарителе 17 отгоняют воду, захватывающую с собой лактам. Эту лёгкую фракцию возвращают на
стадию экстракции в аппарат 11 или на нейтрализацию в аппарат 8. Лактам из испарителя 17 поступает в испаритель 19, где
чистый капролактам отгоняют от тяжёлого остатка. Последний содержит значительное количество капролактама, который
отгоняют в дополнительном испарителе и возвращают в блок 13 химической очистки или в экстрактор 11 (на схеме не
изображено). Выход капролактама – 90 … 95%. Если цех полимеризации лактама находится рядом, его транспортируют в
расплаве. Иначе ведут кристаллизацию до твёрдого вещества.
Недостатки получения капролактама: дорогостоящий синтез сульфата гидроксиламина и расходование большого
количества серной кислоты и аммиака с получением 4 … 5 т малоценного отхода сульфата аммония на 1 т капролактама.
Гидроксиламинсульфат получают также каталитическим гидрированием оксидов азота (нитрозные газы). Их производят
окислением аммиака, а гидрирование ведут в разбавленной серной кислоте в присутствии платины, осаждённой на активном
угле:
2NH
3
+ 2,5O
2
→ 2NO + 3H
2
O,
NO + 1,5H
2
+ H
2
SO
4
→ NH
2
OH · H
2
SO
4
.
Существует гидроксиламинфосфатный метод получения капролактама, позволяющий снизить расход серной кислоты
на 60%.
Оксимирование протекает при рН от 2 до 1 по реакции:
O
NOH
+ NH
2
OH
.
H
3
PO
4
+ H
2
PO
4
-
+ H
3
PO
4
+ H
2
PO
4
-
.
-H
2
O
Оксим извлекают из слабокислого раствора фосфатного «буфера» экстракцией толуола, в присутствии которого
проводится оксимирование. Раствор фосфатного «буфера» обрабатывают HNO
3
:
H
3
PO
4
+ H
2
PO
4
–
+ HNO
3
→ 2H
3
PO
4
+ NO
3
–
,
затем гидрируют водородом в присутствии палладия на активном угле:
2H
3
PO
4
+ NO
3
–
+ 3H
2
→
− О2Н
2
NH
2
OH·H
3
PO
4
+ H
2
PO
4
–
,
вновь направляя раствор на оксимирование. Побочно образуются азот и аммиак (в виде NH
4
+
). Последний нарушает рН
фосфатного «буфера», поэтому удаляют его избыток обработкой раствора нитрозными газами:
2NH
4
+
+ NO + NO
2
N
2
+ 3H
2
O + 2H
+
,
2NH
3
NO + NO
2
2HNO
3
.
+H
2
O; +O
2
+O
2
-H
2
O
Другие методы синтеза лактамов делят на две группы, в которых:
1) оксим получают, минуя стадию кетона;
2) лактам получают, минуя стадии кетонов и оксимов.
–
–
–
–

Страницы