CN107739318A - 一种己内酰胺液相法制备6‑氨基己腈的方法及装置 - Google Patents

一种己内酰胺液相法制备6‑氨基己腈的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种己内酰胺液相法制备6‑氨基己腈的方法及装置，其中，己内酰胺液相法制备6‑氨基己腈的方法，以己内酰胺为原料，包括以下步骤：S1：将己内酰胺、有机溶剂及催化剂按照一定的质量比混合得混合溶液，再将混合溶液加入反应釜中并对其进行搅拌加热；S2：当步骤S1中的混合溶液达到一定温度时，向混合溶液中通入氨气进行反应；S3：步骤S2中反应结束后，对反应产物进行精馏提纯得到纯的6‑氨基己腈。本发明所述的己内酰胺液相法制备6‑氨基己腈的方法，以己内酰胺为原料，反应转化率较高，制备过程简单。

Description

一种己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法及装置
技术领域
本发明属于氨基己腈的制备技术领域，尤其是涉及一种己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法及装置。
背景技术
6-氨基己腈是一种重要的化学中间体，通过完全加氢可用于生产1、6己二胺，而1、6己二胺可以用于生产聚合物尼龙66。目前制备6-氨基己腈主要是通过1、6己二腈部分加氢得到，如专利CN1238334C、CN101309897B或者通过戊烯腈加氢甲酰化得到，如专利CN1100752C。由己内酰胺为原料制备6-氨基己腈的专利较少，其目前由己内酰胺为原料制备6-氨基己腈的方法根据己内酰胺的反应状态可以分为气相法和液相法两种，其中气相法反应温度较高，能耗较大；液相法温度低，反应较为容易。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法，以己内酰胺为原料，反应转化率较高，制备过程简单。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法，以己内酰胺为原料，包括以下步骤：
S1：将己内酰胺、有机溶剂及催化剂按照一定的质量比混合得混合溶液，再将混合溶液加入反应釜中并对其进行搅拌加热；
S2：当步骤S1中的混合溶液达到一定温度时，向混合溶液中通入氨气进行反应；
S3：步骤S2中反应结束后，对反应产物进行精馏提纯得到纯的6-氨基己腈。
优选的，步骤S1中，有机溶剂为己二腈或甲基戊二腈；优选的，步骤S1中，有机溶剂为己二腈。
优选的，步骤S1中，催化剂为磷酸或磷酸盐。
优选的，磷酸盐为磷酸铵、磷酸镁、磷酸铝中的一种或两种以上；步骤S3中，对反应产物进行减压精馏提纯得到纯的6-氨基己腈，减压精馏的操作条件为：减压蒸馏塔底温度150-160℃，塔顶温度130-140℃，真空度2-4torr。此处减压精馏的操作条件为实验室的典型精馏操作条件，实验室使用玻璃精馏塔高1m，内径24mm，填料为直径3mm的φ环。具体工业生产可根据实际情况做出相应的调整。
优选的，步骤S1中，己内酰胺、有机溶剂、催化剂的质量比为1:2-10:0.01-0.1。
优选的，步骤S2中，反应温度为260-280℃，反应搅拌速度1000-1500RPM，反应时间0.5-2小时。
优选的，步骤S2中，当步骤S1中的混合溶液达到200-250℃时，向混合溶液中通入氨气进行反应，氨气的通入量与己内酰胺的质量比为5-20:1。
优选的，步骤S1中，反应釜为带有氨水分离器的反应釜。
本发明的另一目的在于提出一种用于己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法的装置，以应用上述方法制备6-氨基己腈。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法的装置，包括反应釜、氨水分离器、第一冷凝管和气液分离器；所述反应釜的出气口与氨水分离器的进气口连通，氨水分离器的出气口与第一冷凝管的进气口连通；第一冷凝管的出气口与气液分离器的进气口连通，气液分离器的出气口与反应釜的进气口连通；所述气液分离器上设有出液口。
进一步的，所述氨水分离器为冷凝管，氨水分离器中使用的循环水为100℃的热水；所述第一冷凝管的循环水为温度低于100℃的冷水。
本发明以己内酰胺为原料液相法制备纯6-氨基己腈的方法，由己内酰胺氨化脱水变为6-氨基己腈，具体反应原理如下：
C6H11NO+NH3＝C6H12N2+H2O
相对于现有技术，本发明所述的一种己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法具有以下优势：
(1)本发明所述的一种己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法，己内酰胺为原料，磷酸或磷酸盐为催化剂，液相法制备6-氨基己腈，反应转化率较高，选择性好，制备过程简单，能耗较低。
(2)本发明所述的一种己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法，反应在带有氨水分离器的反应釜中进行，可将反应过程中多余的氨气及反应生成的水蒸气及时从反应系统中脱除，促进反应正向进行，同时可将生成的6-氨基己腈、未反应的己内酰胺及少量己二腈蒸汽冷凝回流。该方法反应温度较低，能耗小。
所述一种用于己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法的装置与上述己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例2所述的气相法制备6-氨基己腈的方法所制备的6-氨基己腈产品的质谱检测图；
图2为本发明实施例2所述的气相法制备6-氨基己腈的方法所制备的6-氨基己腈产品的气相色谱检测图；
图3为本发明实施例所述的用于己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法的装置的简单结构示意图，同时也是己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法中反应釜的简单结构示意图。
附图标记：
1-反应釜；2-氨水分离器；3-第一冷凝管；4-气液分离器。
图3中，CPL为己内酰胺，AND为己二腈。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
如图3所示，一种用于己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法的装置，包括反应釜1、氨水分离器2、第一冷凝管3和气液分离器4；所述反应釜1的出气口与氨水分离器2的进气口连通，氨水分离器2的出气口与第一冷凝管3的进气口连通；第一冷凝管3的出气口与气液分离器4的进气口连通，气液分离器4的出气口与反应釜1的进气口连通；所述气液分离器4上设有出液口。
上述氨水分离器2为冷凝管，氨水分离器2中使用的循环水为100℃的热水；所述第一冷凝管3的循环水为温度为25℃的冷水。
本装置的使用原理：
当将本装置用来以己内酰胺液相法制备6-氨基己腈时，当从反应釜1流出的氨气、水蒸气、6-氨基己腈蒸汽、未反应的己内酰胺及少量己二腈蒸汽流经氨水分离器2时，6-氨基己腈蒸汽、未反应的己内酰胺及少量己二腈蒸汽预冷冷凝回流至反应釜1，而氨气和水蒸气流至第一冷凝管3，经第一冷凝管3冷凝后，水蒸气冷凝，经气液分离器4的出液口流出，而氨气则回流至反应釜1中继续参与反应。
以下实施例1-5均为实验室条件下己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的示例，其减压精馏为典型的实验室减压精馏操作。实验室使用玻璃精馏塔高1m，内径24mm，填料为直径3mm的φ环。减压蒸馏塔底温度150-160℃，塔顶温度130-140℃，真空度2-4torr时，6-氨基己腈从塔顶馏出。
实施例1
将10g己内酰胺、100g己二腈、0.02g磷酸混合，并加入带有氨水分离器的反应釜中搅拌加热，搅拌速度1000RPM，当温度达到260℃时通入氨气，氨气流量650SCCM，反应时间2小时。反应过程中氨气与己内酰胺质量比5.8:1。反应结束后己内酰胺转化率58％，选择性97.8％。对反应产物进行精馏分离得到纯度99.1％的6-氨基己腈。
本实施例中减压蒸馏塔底温度152℃，塔顶温度130℃，真空度2.4torr时，6-氨基己腈从塔顶馏出。
实施例2
将10g己内酰胺、100g己二腈、0.5g磷酸铵混合，并加入带有氨水分离器的反应釜中搅拌加热，搅拌速度1500RPM，当温度达到270℃时通入氨气，氨气流量1500SCCM，反应时间1.5小时。反应过程中氨气与己内酰胺质量比10:1。反应结束后己内酰胺转化率65％，选择性98.2％。对反应产物进行精馏分离得到纯度99.2％的6-氨基己腈。
本实施例中减压蒸馏塔底温度155℃，塔顶温度134℃，真空度2.8torr时，6-氨基己腈从塔顶馏出。
对本实施例制备的产品进行气相色谱和质谱检测，检测结果见图1和图2。由图1和图2可以看出，所制备的产品为6-氨基己腈。
实施例3
将10g己内酰胺、50g己二腈、1g磷酸铝混合，并加入带有氨水分离器的反应釜中搅拌加热，搅拌速度1300RPM，当温度达到280℃时通入氨气，氨气流量2000SCCM，反应时间2小时。反应过程中氨气与己内酰胺质量比18.2:1。反应结束后己内酰胺转化率56％，选择性98.1％。对反应产物进行精馏分离得到纯度99.5％的6-氨基己腈。
本实施例中减压蒸馏塔底温度158℃，塔顶温度139℃，真空度3.5torr时，6-氨基己腈从塔顶馏出。
实施例4
将10g己内酰胺、20g己二腈、1g磷酸镁混合，并加入带有氨水分离器的反应釜中搅拌加热，搅拌速度1500RPM，当温度达到280℃时通入氨气，氨气流量3000SCCM，反应时间0.5小时。反应过程中氨气与己内酰胺质量比6.8:1。反应结束后己内酰胺转化率48％，选择性98.1％。对反应产物进行精馏分离得到纯度99.5％的6-氨基己腈。
本实施例中减压蒸馏塔底温度160℃，塔顶温度136℃，真空度3.8torr时，6-氨基己腈从塔顶馏出。
实施例5
将10g己内酰胺、20g己二腈、0.5g磷酸镁和0.5g磷酸铵混合，并加入带有氨水分离器的反应釜中搅拌加热，搅拌速度1500RPM，当温度达到280℃时通入氨气，氨气流量3000SCCM，反应时间0.5小时。反应过程中氨气与己内酰胺质量比6.8:1。反应结束后己内酰胺转化率49.6％，选择性96.2％。对反应产物进行精馏分离得到纯度99.5％的6-氨基己腈。
本实施例中减压蒸馏塔底温度155℃，塔顶温度136℃，真空度3.7torr时，6-氨基己腈从塔顶馏出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法，其特征在于：以己内酰胺为原料，包括以下步骤：
S1：将己内酰胺、有机溶剂及催化剂按照一定的质量比混合得混合溶液，再将混合溶液加入反应釜(1)中并对其进行搅拌加热；
S2：当步骤S1中的混合溶液达到一定温度时，向混合溶液中通入氨气进行反应；
S3：步骤S2中反应结束后，对反应产物进行精馏提纯得到纯的6-氨基己腈。
2.根据权利要求1所述的己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法，其特征在于：步骤S1中，有机溶剂为己二腈或甲基戊二腈；优选的，步骤S1中，有机溶剂为己二腈。
3.根据权利要求1所述的己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法，其特征在于：步骤S1中，催化剂为磷酸或磷酸盐。
4.根据权利要求3所述的己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法，其特征在于：磷酸盐为磷酸铵、磷酸镁、磷酸铝中的一种或两种以上；步骤S3中，对反应产物进行减压精馏提纯得到纯的6-氨基己腈，减压精馏的操作条件为：减压蒸馏塔底温度150-160℃，塔顶温度130-140℃，真空度2-4torr。
5.根据权利要求1所述的己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法，其特征在于：步骤S1中，己内酰胺、有机溶剂、催化剂的质量比为1:2-10:0.01-0.1。
6.根据权利要求1所述的己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法，其特征在于：步骤S2中，反应温度为260-280℃，反应搅拌速度1000-1500RPM，反应时间0.5-2小时。
7.根据权利要求1所述的己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法，其特征在于：步骤S2中，当步骤S1中的混合溶液达到200-250℃时，向混合溶液中通入氨气进行反应，氨气的通入量与己内酰胺的质量比为5-20:1。
8.根据权利要求1所述的己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法，其特征在于：步骤S1中，反应釜(1)为带有氨水分离器(2)的反应釜。
9.一种用于己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法的装置，其特征在于：包括反应釜(1)、氨水分离器(2)、第一冷凝管(3)和气液分离器(4)；所述反应釜(1)的出气口与氨水分离器(2)的进气口连通，氨水分离器(2)的出气口与第一冷凝管(3)的进气口连通；第一冷凝管(3)的出气口与气液分离器(4)的进气口连通，气液分离器(4)的出气口与反应釜(1)的进气口连通；所述气液分离器(4)上设有出液口。
10.根据权利要求9所述的用于己内酰胺液相法制备6-氨基己腈的方法的装置，其特征在于：所述氨水分离器(2)为冷凝管，氨水分离器(2)中使用的循环水为100℃的热水；所述第一冷凝管(3)的循环水为温度低于100℃的冷水。
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