对已内酰胺二步重排的研究

摘要

已内酰胺生产是一个相当复杂的工艺过程，环已酮肟的重排反应是已内酰胺生产中一个重要的过程，环已酮肟和发烟硫酸反应生成已内酰胺硫酸酯即贝克曼分子重排是已内酰胺生产中的一个重要环节，其反应剧烈，副反应多，对已内酰胺生产的产品质量和消耗有很大影响。

本文对已内酰胺重排反应的影响因素进行了重点分析，在原有一步重排方案的基础上，制定了二步重排的试验方案，并对影响重排反应的各种因素进行了定量的分析。将实验结果应用于实际生产，此改造已通过了有关部门的考核验收。通过对一步重排和二步重排的实际运行效果的统计对比和对相关文献的检索，表明该项目填补了国内的空白。

关键词：已内酰胺，贝克曼重排，混合器，摩尔比，停留时间

Abstract

Caprolactam process is very complicated, Cyclohexanone oxime rearrangement reaction is the key process in Caprolactam production , Cyclohexanone oxime and oleum are reacted to produce Caprolactam, i.e. Beckmann rearrangement is the key step in the process. The reaction is very intensive and produces many by-products, which will impact a lot on the final product quality and production consumption. 

The thesis focuses on the rearrangement impact factors analysis. Two stage rearrangement test scheme was worked out and executed on the basis of the original one stage rearrangement test scheme which was provided by DSM. The impact factors were measurable after the test. which provides conditions to apply the research result. The project has passed the examination. The statistics with respect to one stage and two stages rearrangement have been done. This process development will be the first time in China based on the literature searches.

Keywords: Caprolactam, Beckmann rearrangement, mixer, mol ratio, residence time

目录

摘要 I

Abstract II

第1章  绪论 1

1.1  产品介绍 1

1.2  主要原料及产品的物性数据 1

1.2.1  原料规格 1

1.2.2  产品物性 2

1.3  生产原理 3

1.3.1  硫酸羟胺法(HSO法) 4

1.3.2  磷酸羟胺法(HPO法) 4

1.3.3  氧化氮还原法(NO法) 5

1.4  已内酰胺新工艺的开发 5

1.4.1  丁二烯法 5

1.4.2  环已烯法 5

1.4.3  环已酮和氨直接生成环已酮肟工艺 6

1.5  已内酰胺生产技术的改进 6

1.5.1  环已烷无催化氧化 6

1.5.2  增加内循环 6

1.5.3  多步重排转位 6

1.6  国内典型生产工艺过程 6

1.6.1  苯加氢生产环已烷 7

1.6.2  环已烷氧化为环已酮 7

1.6.3  环已酮与羟胺逆流肟化生产环已酮肟 7

1.6.4  环已酮肟Beckmann重排为已内酰胺（重排混合物） 8

1.6.5  萃取和精制，制得合格的成品已内酰胺 8

1.7  存在的问题及选题依据 8

第2章  已内酰胺重排化学原理及工艺介绍 10

2.1  化学原理 10

2.2  工艺简介(一步重排) 10

2.3  已内酰胺重排反应影响因素分析 11

2.3.1  混合状况 11

2.3.2  温度 11

2.3.3  烟酸与已内酰胺的摩尔比 11

2.3.4  转位产物中游离SO3含量 11

2.3.5  肟中酮含量 12

2.3.6  烟酸质量 12

2.3.7  反应停留时间 12

第3章  已内酰胺二步重排反应的研究与开发 13

3.1  二步重排试验方案 13

3.1.1  环已酮肟转位模拟试验 13

3.1.2  研究原料质量及工艺条件对转位反应的影响 14

3.1.3  二步重排新工艺的研究开发试验 15

3.2  二步重排试验结果 16

3.2.1  摩尔比（mol比）和反应温度对重排反应的影响： 16

3.2.2  SO3含量对重排反应收率的影响 17

3.2.3  SO3含量对重排反应质量的影响 18

3.2.4  停留时间对重排脂质量的影响 19

3.2.5  肟质量对重排反应的影响 20

3.2.6  其他副产物对重排反应的影响 21

3.3  二步重排新工艺的开发 21

3.4  混合器的改变对重排反应的影响 22

第4章  重排效益比较 23

第5章  结论 25

参考文献 26

致谢 27