CN102584703B

CN102584703B - 一种去除己内酰胺水溶液中微量杂质的萃取方法

Info

Publication number: CN102584703B
Application number: CN201210011969.XA
Authority: CN
Inventors: 唐彬; 于萍; 罗运柏
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2032-01-16
Also published as: CN102584703A

Abstract

一种萃取去除己内酰胺水溶液中微量杂质的方法。该方法是用烷烃或者烷烃与芳香烃的混合溶剂作为萃取剂，通过选择性萃取，去除己内酰胺水溶液中的有机杂质。该技术对己内酰胺水溶液中的部分有机杂质的选择性强，己内酰胺损失量小，相分离容易，得到的己内酰胺水溶液杂质含量低，能有效降低后续精制工艺负担，提高己内酰胺产品质量。

Description

一种去除己内酰胺水溶液中微量杂质的萃取方法

技术领域

本发明属于化工分离技术领域，涉及一种从己内酰胺水溶液中去除微量杂质的萃取方法。

技术背景

己内酰胺是一种重要的有机化工原料，其主要用于生产尼龙-6纤维、树脂和工程塑料。己内酰胺的工业生产方法有多种，从合成原料划分，可分为苯法和甲苯法，其中前者是目前最普遍采用的合成方法。由于合成路线较长，反应较为复杂，伴随很多副反应的发生，导致粗己内酰胺中存在各种副产物。这些杂质的种类和数量与所采用的合成方法以及合成工艺参数有关，例如苯法合成的己内酰胺中的常见杂质有苯胺、环己酮肟、八氢吩嗪和环己酮等；而甲苯法合成的己内酰胺中的主要杂质为以苯甲腈为代表的腈类和呋喃酮类。纤维制造工业对己内酰胺的纯度要求非常高，需要通过一系列的物理化学精制过程将己内酰胺中的杂质去除，如萃取、化学处理、蒸发和多效蒸馏等。

己内酰胺的精制过程大部分发生在己内酰胺的水溶液中，精制后的己内酰胺水溶液经过蒸发脱水和最后的多效蒸馏得到成品己内酰胺。因此，己内酰胺水溶液中杂质含量水平对多效蒸馏系统的复杂程度和最终产品的质量有着决定性作用。显然，降低己内酰胺水溶液中杂质含量是降低多效蒸馏系统能耗，提高最终产品质量的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种从己内酰胺水溶液中去除微量有机杂质的萃取方法，从而降低己内酰胺水溶液中有机杂质含量水平，减轻后续精制工序的负担，提高己内酰胺的产品质量。

根据己内酰胺和有机杂质在极性上的差异，以及非极性溶剂与己内酰胺水溶液体系低互溶性的特征，本发明选择萃取剂和控制操作条件如温度和体积比，使得萃取剂对有机杂质具有较好的溶解度，而对己内酰胺溶解度很低，有效降低己内酰胺水溶液中的有机杂质含量，同时己内酰胺和萃取剂的损失量很小，达到提纯的目的。

具体的方案是：

选择烷烃类或烷烃类和芳香烃类的混合物作为萃取剂，控制己内酰胺水溶液温度在10℃～70℃，按萃取剂与己内酰胺水溶液体积比为1～10：1，将萃取剂和己内酰胺水溶液进行混合和萃取。

上述方案中，作为萃取剂的烷烃类可以为环己烷、正己烷和石油醚等，芳香烃类可以为苯、甲苯等。

上述方案中，烷烃类和芳香烃类的混合物作为萃取剂时，烷烃类和芳香烃类体积比为1～30：1。

上述方案中，所述的萃取剂优选为环己烷和苯的混合溶剂，环己烷与苯的体积配比为1～20：1，通过在环己烷中添加少量苯可以提高对杂质的萃取容量，减少溶剂使用量。

上述方案中，所述的己内酰胺水溶液的浓度为10%wt～70%wt，更优选为10%wt～50%wt。

上述方案中，所述的萃取剂与己内酰胺水溶液体积配比优选为1～5：1。

通过本发明的提纯方法后，萃取得到的轻相经蒸馏循环利用，萃取得到的重相己内酰胺水溶液，送入后续精制工序系统。本发明方法能有效去除部分有机杂质，如苯胺、环己酮肟、八氢吩嗪、苯甲腈和环己酮等。

本发明方法的优点和有益效果在于，对有机杂质的高选择性，己内酰胺损失量很小，萃取剂可不经反萃取回收己内酰胺而直接送入溶剂回收系统经蒸馏循环利用，且相分离速度快，容易分层，避免夹带问题，得到的己内酰胺水溶液杂质含量低。

具体实施方式

实施例1：将一定量的己内酰胺、苯胺、环己酮肟、八氢吩嗪、苯甲腈、环己酮和水配置成己内酰胺质量分数为30%的水溶液，其中苯胺、环己酮肟、八氢吩嗪、苯甲腈和环己酮的浓度均为100mg/L。在40℃条件下，将该溶液与环己烷按体积比1：4进行单级萃取。用气相色谱分析轻相中己内酰胺和各种杂质的浓度，实验结果如下表所示。可以看到，经单次萃取后，己内酰胺水溶液中苯甲腈和八氢吩嗪的去除率达到90%以上，苯胺和环己酮肟的去除率较低，而己内酰胺只有少量的损失。

实施例1 实验结果

分析项目	苯甲腈(mg/L)	八氢吩嗪(mg/L)	环己酮(mg/L)	苯胺(mg/L)	环己酮肟(mg/L)	己内酰胺（wt%）
							萃取前	100	100	100	100	100	30.0
萃取后	8.0	6.7	16.2	37.6	54.2	29.4

实施例2：采用环己烷和苯的混合溶剂（体积比15:1）作为萃取剂，在40℃条件下，按照实施例1中配置己内酰胺水溶液，与混合萃取剂按体积比1：4进行单级萃取，实验结果如下表所示。可以看到，与实施例1相比，添加少量苯后，己内酰胺水溶液中苯胺和环己酮肟的去除率得到明显提高，而己内酰胺的损失略有上升。

实施例2 实验结果

分析项目	苯甲腈(mg/L)	八氢吩嗪(mg/L)	环己酮(mg/L)	苯胺(mg/L)	环己酮肟(mg/L)	己内酰胺（wt%）
							萃取前	100	100	100	100	100	30.0
萃取后	5.1	6.8	12.9	24.9	29.6	28.1

对比实验A：将己内酰胺质量分数为70%的己内酰胺水溶液，在40℃条件下，与实施例2中所述的混和萃取剂按体积比1：4进行单级萃取，实验结果如下表所示。可以看到，与实施例2相比，当己内酰胺水溶液中己内酰胺的浓度提高后，己内酰胺水溶液中各种杂质的去除率明显降低，而己内酰胺的损失量升高，表明低浓度己内酰胺水溶液利于杂质的萃取去除。

对比实验A 实验结果

分析项目	苯甲腈(mg/L)	八氢吩嗪(mg/L)	环己酮(mg/L)	苯胺(mg/L)	环己酮肟(mg/L)	己内酰胺（wt%）
							萃取前	100	100	100	100	100	70.0
萃取后	43.6	18.6	32.6	75.1	75.9	66.4

对比实验B：在60℃条件下，将己内酰胺质量分数为30%的己内酰胺水溶液，与实施例2中所述的混合萃取剂按体积比1：4进行单级萃取，实验结果如下表所示。可以看到，与实施例2相比，当提高萃取操作温度至60℃后，己内酰胺水溶液中各种杂质的去除率略微提高，但是己内酰胺的损失量明显增加，需要在萃取后对轻相用水进行反萃取以回收其中的己内酰胺，增加了操作步骤。同时在该温度下，萃取剂由于挥发度升高而造成萃取剂损失提高，也是不利的。

对比实验B 实验结果

分析项目	苯甲腈(mg/L)	八氢吩嗪(mg/L)	环己酮(mg/L)	苯胺(mg/L)	环己酮肟(mg/L)	己内酰胺（wt%）
							萃取前	100	100	100	100	100	30.0
萃取后	4.3	4.8	7.8	21.2	26.9	24.4

对比实验C：在40℃条件下，将己内酰胺质量分数为30%的己内酰胺水溶液，与实施例2中所述的混合萃取剂按体积比1：6进行单级萃取，实验结果如下表所示。可以看到，与实施例2相比，当增大萃取剂的用量后，己内酰胺水溶液中各种杂质的去除率得到提高，同时己内酰胺的损失量也增大，同时会增大萃取剂蒸馏回收的能耗，表明萃取剂的用量不宜过高。

对比实验C 实验结果

分析项目	苯甲腈(mg/L)	八氢吩嗪(mg/L)	环己酮(mg/L)	苯胺(mg/L)	环己酮肟(mg/L)	己内酰胺（wt%）
							萃取前	100	100	100	100	100	30.0
萃取后	3.5	4.6	9.0	18.1	21.9	27.2

Claims

1.一种去除己内酰胺水溶液中微量杂质的萃取方法,其特征在于，选择烷烃类或烷烃类和芳香烃类的混合物作为萃取剂，控制己内酰胺水溶液温度在10℃～70℃，按萃取剂与己内酰胺水溶液体积比为1～10：1，将萃取剂和己内酰胺水溶液进行混合和萃取，所述的己内酰胺水溶液的浓度为10%wt～50%wt；作为萃取剂的烷烃类为环己烷、正己烷或石油醚，芳香烃类为苯或甲苯。

2.根据权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，烷烃类和芳香烃类的混合物作为萃取剂时，烷烃类和芳香烃类体积比为1～30：1。

3.根据权利要求2所述的萃取方法，其特征在于，所述的萃取剂为环己烷和苯的混合溶剂，环己烷与苯的体积配比为1～20：1。

4.根据权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，所述的萃取剂与己内酰胺水溶液体积配比为1～5：1。