CN108530358A - 一种己内酰胺结晶纯化的方法 - Google Patents

一种己内酰胺结晶纯化的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种己内酰胺结晶纯化的方法。以环己酮肟通过贝克曼重排反应水反萃取工序中产出的己内酰胺水溶液为原料，通过蒸发脱水降温结晶、离心分离、二次结晶、离心分离、蒸发蒸馏等工序制备出高纯度的己内酰胺固体产品或者尼龙切片产品。本发明与传统的己内酰胺精制纯化方法相比减少了离子交换、加氢等工序，具有废水排放量少、能耗低、己内酰胺产品质量稳定等优点，可直接制备得到己内酰胺固体产品或者尼龙切片产品。产品便于储存和运输。

Description

一种己内酰胺结晶纯化的方法
技术领域
本发明涉及一种有机物化合物的结晶纯化方法，特别是一种己内酰胺结晶纯化的方法，属于有机化工生产技术领域。
背景技术
己内酰胺的分子式是C6H11NO，外观为白色粉末或结晶体，有油性手感。己内酰胺是重要的有机化工原料之一，主要用途是通过聚合生成聚酰胺切片即通常说的尼龙-6切片，或锦纶-6切片。可进一步加工成锦纶纤维、工程塑料、塑料薄膜。尼龙-6切片随着质量和指标的不同，有不同的侧重应用领域。己内酰胺绝大部分用于生产聚己内酰胺，后者约90%用于生产合成纤维，即卡普隆，10%用做塑料，用于制造齿轮、轴承、管材、医疗器械及电气、绝缘材料等。也用于涂料、塑料剂及少量地用于合成赖氨酸等。还用于制取己内酰胺树脂、纤维和人造革等，也用作医药原料。世界上约90%的己内酰胺由环己酮肟通过Beckmann重排反应制备得到。具体为环己酮肟以发烟硫酸为催化剂，在80-110℃经贝克曼重排转位为己内酰胺硫酸酯，再进行氨水中和，硫酸铵结晶分离得到酰胺油，再将酰胺油进行苯萃取得到己内酰胺的苯溶液，再加入纯水进行反萃取，将己内酰胺溶解到纯水中得到己内酰胺的水溶液，其组成约为：己内酰胺30%、水70%和微量杂质，油相苯溶液进行蒸馏回收苯循环使用，己内酰胺的水溶液再进行离子交换除杂，加氢反应将不饱和有机物转化为饱和有机物，三效蒸发、蒸馏后得到高纯度的己内酰胺，在对水反萃取后的己内酰胺水溶液进行离子交换去除杂质的过程中会产生大量的废水，环保压力大，且后续的三效蒸发能耗较高，为了降低己内酰胺精制纯化过程中废水排放，降低能耗，急需对己内酰胺的精制纯化过程进行工艺改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有己内酰胺精制纯化工艺的不足，提供一种生产流程短、废水排放量低、产品质量较高的己内酰胺结晶纯化的方法。
本发明的目的是通过如下方式实现的。一种己内酰胺结晶纯化的方法，包括以下步骤：
（1）己内酰胺水溶液蒸发结晶
将以环己酮肟通过Beckmann重排反应水反萃取工序中产出的己内酰胺水溶液为原料，送入蒸发器进行蒸发，除去水和轻相杂质，当蒸发器中己内酰胺油中己内酰胺的含量在90%～94%时，完成蒸发过程，得浓缩液，将浓缩液进行膜过滤预处理除去固体杂质，再将己内酰胺油进行降温结晶，边降温边搅拌，至己内酰胺晶体析出，得到一次结晶液，离心分离后得到己内酰胺晶体和一次离心母液；
其中，己内酰胺水溶液蒸发结晶过程中，蒸发时系统温度维持在100～105℃，压力为常压；
（2）一次离心母液二次蒸发降温结晶
将步骤（1）中到的一次离心母液再次蒸发除水，当蒸发器中剩余的己内酰胺含量在90%～96%时，完成蒸发过程，得蒸发浓液，将蒸发浓液进行膜过滤预处理除去固体杂质，再进行二次降温结晶，边降温边搅拌，得到二次结晶液，离心分离后得到己内酰胺晶体和二次离心母液；
其中，一次离心母液在温度为100～105℃、压力为常压的条件下再次蒸发除水，蒸发过程结束时，蒸发器中剩余的己内酰胺含量为90～96%；
（3）二次离心母液处理
将步骤（2）离心分离得到的二次离心母液进行蒸发脱水，蒸馏分离出气态己内酰胺，冷凝后得到液态粗己内酰胺返回至步骤（2）中的二次降温结晶工序，蒸馏后重油进行焚烧处理；
其中，蒸发脱水时的压力为15～25KPa（绝压），温度为65～75℃，蒸馏分离时的压力为15～25KPa（绝压），温度为100～150℃；
（4）己内酰胺晶体处理
将步骤（1）和步骤（2）得到的己内酰胺晶体送入干燥工序得到纯度大于99.98%的己内酰胺固体产品；
或者将己内酰胺晶体送入聚合装置得到尼龙切片产品；
（5）水和轻相杂质处理
将步骤（1）得到的水和轻相杂质收集进行环保处理，达标后排放；
（6）蒸发水的处理
将步骤（2）和步骤（3）中蒸发的水返回到原己内酰胺生产工艺中回用。
优选的，所述步骤（1）和步骤（2）降温结晶的条件相同，即降温速率为5～10℃/h，搅拌转速为50～80rpm，最终降温至5～30℃。
优选的，步骤（2）和步骤（3）中所述膜过滤预处理中，所用膜过滤器中膜的材质为PTFE、PVDF、AL2O3其中一种，或金属烧结材料，膜过滤器的过滤精度为0.1μm～50μm。
本发明取得的技术进步如下：
（1）本发明利用降温结晶技术，取代原有工艺中离子交换和加氢除杂工序，废水排放量降低。
（2）采用重复结晶得到的己内酰胺固体成品纯度高，质量稳定，满足下游高速纺生产所需己内酰胺的产品质量标准，并且便于运输和储存。
（3）现有聚合装置要求己内酰胺产品中水分含量必须在500ppm以下，由于某些杂质成分的存在含水量超过指标就会影响下游尼龙切片生产时的聚合过程。而采用本发明工艺，中间产品己内酰胺晶体中水含量约0.5-2%，其它指标亦均达到国标优等品的标准，可直接送入聚合装置，得到高速纺的质量要求的尼龙切片产品。
（4）本发明中，结晶溶剂为水，减少了有机溶剂的使用，减轻了挥发性有机废气排放造成的环保压力。
附图说明
图1给出的是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明。但是，这些实施例只是对本发明作进一步说明，而不应该解释为对本发明范围的限制。
实施例1
（1）己内酰胺水溶液蒸发结晶
将从水反萃取工序中产出的己内酰胺水溶液送入蒸发器进行蒸发，除去水和轻相杂质，系统温度维持在102℃，压力为常压，当蒸发器中己内酰胺油中己内酰胺的含量在92%时，完成蒸发过程，得浓缩液，将浓缩液采用金属烧结材料、过滤精度为1μm的膜过滤器进行预处理除去固体杂质，再将己内酰胺油进行降温结晶，降温速率为8℃/h，降温至14℃，边降温边搅拌，搅拌转速为55rpm，至己内酰胺晶体析出，得到一次结晶液，离心分离后得到己内酰胺晶体和一次离心母液；
（2）一次离心母液二次蒸发降温结晶
将步骤（1）中得到的一次离心母液在温度为102℃、压力为常压的条件下再次蒸发除水，当蒸发器中剩余的己内酰胺含量在95%时，完成蒸发过程，得蒸发浓液，将蒸发浓液采用金属烧结材料、过滤精度为1μm的膜过滤器进行预处理除去固体杂质，再进行二次降温结晶，降温速率为8℃/h，降温至14℃，边降温边搅拌，搅拌转速为55rpm，得到二次结晶液，离心分离后得到己内酰胺晶体和二次离心母液；
（3）二次离心母液处理
将步骤（2）离心分离得到的二次离心母液进行蒸发脱水，蒸馏分离出气态己内酰胺，冷凝后得到液态粗己内酰胺返回至步骤（2）中的二次降温结晶工序，蒸馏后重油进行焚烧处理，蒸发脱水时的压力为17KPa（绝压），温度为71℃，蒸馏分离时的压力为17KPa（绝压），温度为130℃；
（4）己内酰胺晶体处理
步骤（1）和步骤（2）得到的己内酰胺晶体送入干燥工序得到纯度为99.991%的己内酰胺固体产品；
（5）水和轻相杂质处理
将步骤（1）中得到的水和轻相杂质收集进行环保处理，达标后排放；
（6）蒸发水的处理
将步骤（2）和步骤（3）中蒸发的水返回到原己内酰胺生产工艺中回用。
实施例2
（1）己内酰胺水溶液蒸发结晶
将从水反萃取工序中产出的己内酰胺水溶液送入蒸发器进行蒸发，除去水和轻相杂质，系统温度维持在101℃，压力为常压，当蒸发器中己内酰胺油中己内酰胺的含量在93%时，完成蒸发过程，得浓缩液，将浓缩液采用AL2O3材质、过滤精度为0.2μm的膜过滤器进行预处理除去固体杂质，再将己内酰胺油进行降温结晶，降温速率为5℃/h，降温至26℃，边降温边搅拌，搅拌转速为60rpm，至己内酰胺晶体析出，得到一次结晶液，离心分离后得到己内酰胺晶体和一次离心母液；
（2）一次离心母液二次蒸发降温结晶
将步骤（1）中得到的一次离心母液在温度为101℃、压力为常压的条件下再次蒸发除水，当蒸发器中剩余的己内酰胺含量在95.5%时，完成蒸发过程，得蒸发浓液，将蒸发浓液采用AL2O3材质、过滤精度为0.2μm的膜过滤器进行预处理除去固体杂质，再进行二次降温结晶，降温速率为5℃/h，降温至26℃，边降温边搅拌，搅拌转速为60rpm，得到二次结晶液，离心分离后得到己内酰胺晶体和二次离心母液；
（3）二次离心母液处理
将步骤（2）离心分离得到的二次离心母液进行蒸发脱水，蒸馏分离出气态己内酰胺，冷凝后得到液态粗己内酰胺返回至步骤（2）中的二次降温结晶工序，蒸馏后重油进行焚烧处理，蒸发脱水时的压力为20KPa（绝压），温度为68℃，蒸馏分离时的压力为20KPa（绝压），温度为120℃；
（4）己内酰胺晶体处理
步骤（1）和步骤（2）得到的己内酰胺晶体送入聚合装置得到尼龙切片产品；
（5）水和轻相杂质处理
步骤（1）中得到的水和轻相杂质收集进行环保处理，达标后排放。
（6）蒸发水的处理
将步骤（2）和步骤（3）中蒸发的水返回到原己内酰胺生产工艺中回用。

Claims (6)

1.一种己内酰胺结晶纯化的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）己内酰胺水溶液蒸发结晶
将以环己酮肟通过贝克曼重排反应水反萃取工序中产出的己内酰胺水溶
液为原料，送入蒸发器进行蒸发，除去水和轻相杂质，当蒸发器中己内酰胺油中己内酰胺的含量在90%～94%时，完成蒸发过程，得浓缩液，将浓缩液进行膜过滤预处理除去固体杂质，再将己内酰胺油进行降温结晶，边降温边搅拌，至己内酰胺晶体析出，得到一次结晶液，离心分离后得到己内酰胺晶体和一次离心母液；
（2）一次离心母液二次蒸发降温结晶
将步骤（1）中到的一次离心母液再次蒸发除水，当蒸发器中剩余的己内
酰胺含量在90%～96%时，完成蒸发过程，得蒸发浓液，将蒸发浓液进行膜过滤预处理除去固体杂质，再进行二次降温结晶，边降温边搅拌，得到二次结晶液，离心分离后得到己内酰胺晶体和二次离心母液；
（3）二次离心母液处理
将步骤（2）得到的二次离心母液进行蒸发脱水，蒸馏分离出气态己内酰胺，冷凝后得到液态粗己内酰胺返回至步骤（2）中的二次降温结晶工序，蒸馏后重油进行焚烧处理；
（4）己内酰胺晶体处理
将步骤（1）和步骤（2）得到的己内酰胺晶体送入干燥工序得到纯度大于99.98%的己内酰胺固体产品；
或者将己内酰胺晶体送入聚合装置得到尼龙切片产品；
（5）水和轻相杂质处理
将步骤（1）中得到的水和轻相杂质收集进行环保处理，达标后排放；
（6）蒸发水的处理
将步骤（2）和步骤（3）中蒸发的水返回到原己内酰胺生产工艺中回用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（1）己内酰胺水溶液蒸发结晶过程中，蒸发时系统温度维持在100～105℃，压力为常压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（2）一次离心母液二次
蒸发降温结晶过程中，蒸发除水时温度为100～105℃、压力为常压。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（1）和步骤（2）降温结晶的条件相同，降温速率为5～10℃/h，搅拌转速为50～80rpm，最终降温至5～30℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（1）和步骤（2）所述膜过滤预处理中，所用膜过滤器中膜的材质为PTFE或PVDF或AL2O3或金属烧结材料，膜过滤器的过滤精度为0.1μm～50μm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（3）二次离心母液处理过程中，蒸发脱水时的压力为15～25KPa，温度为65～75℃，蒸馏分离时的压力为15～25KPa，温度为100～150℃。
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