CN109503484A - 一种使用高沸点惰性溶剂制备己内酰胺的方法 - Google Patents

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张吉松
骆广生
吕阳成
杜晨灿
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    • C07D223/02—Heterocyclic compounds containing seven-membered rings having one nitrogen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
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Abstract

本发明公开了一种使用高沸点惰性溶剂制备己内酰胺的方法，该方法包括以下步骤：1)把环己酮肟溶解在高沸点惰性溶剂中配成环己酮肟溶液；2)在反应器中将所得溶液与烟酸接触，使环己酮肟传递到烟酸中发生重排反应；3)将步骤2)所得产物进行分相，重排液进入下游工段精制，油相循环回配料系统。本发明方法利用惰性溶剂溶解环己酮肟再与烟酸发生重排反应，可以稀释反应物浓度，降低体系绝热温升；重排反应器可以避免大循环比换热，降低能耗；溶剂沸点高于反应后体系温度，避免体系加压，极大提高反应过程的安全性。

Description

一种使用高沸点惰性溶剂制备己内酰胺的方法
技术领域
本发明属于化学反应工程技术领域，涉及一种使用高沸点惰性溶剂用于贝克曼重排制备己内酰胺的新方法。更具体地说，本发明涉及利用高沸点溶剂用于环己酮肟的贝克曼重排反应，安全实现制备己内酰胺的方法。
背景技术
ε-己内酰胺是一种重要的有机化工原料，主要用于生产尼龙6纤维(锦纶6)和尼龙6工程塑料。其中：锦纶6纤维广泛应用于毛纺、针织、机织、地毯等行业，尼龙6工程塑料广泛应用于电子、汽车、包装薄膜等行业。截至2017年底，我国己内酰胺产能达到340万吨，产量达到240万吨。
环己酮肟经液相烟酸催化进行贝克曼重排反应转化为己内酰胺是目前工业上普遍使用的技术。该反应过程是典型的快速强放热反应，温度不易控制，常规反应器要采用外循环来取热以保证反应安全和反应收率，其循环比在90～245之间，这导致设备生产能力低，过程能耗高，反应器体积巨大，反应过程的安全性和可靠性差。因此，发展新型的重排方法以取消外循环，提高反应过程效率，是该步反应过程急需解决的问题。
采用溶剂溶解环己酮肟跟烟酸直接接触发生重排反应，可以稀释反应物浓度，降低体系绝热温升，利用溶剂本身的热容或者汽化来移热，可以避免反应器外循环换热，提高反应过程的安全性。采用高沸点的惰性溶剂进行重排反应，使得反应后体系温度仍低于溶剂沸点，可以避免加压反应器的使用，进一步提高反应过程安全性。因此，采用高沸点惰性溶剂进行贝克曼重排反应为改进贝克曼重排反应存在的问题提供新的方法和手段。
发明内容
本发明的目的在于为了消除贝克曼重排反应过程的大循环比换热，提高过程的安全性和可控性，提供一种高效的实现环己酮肟经液相贝克曼重排反应转化为己内酰胺的新方法。
一种使用高沸点惰性溶剂用于贝克曼重排制备己内酰胺的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)把环己酮肟溶解在高沸点惰性溶剂配成一定浓度的环己酮肟溶液；
2)在一定温度下在反应器中将该溶液与烟酸接触，环己酮肟传递到烟酸中发生贝克曼重排反应，在绝热条件下反应一段时间；
3)反应结束后的产物己内酰胺在烟酸相中形成重排液，将与惰性溶剂分相，重排液进入下游工段精制，油相循环回配料系统。
上述高沸点溶剂为正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、正十三烷、正十四烷、正十五烷、正十六烷中的一种或几种溶剂组成的混合溶剂，磺化煤油，D80溶剂油。
所述过程的重排反应起始温度为45～100℃。
所述环己酮肟在惰性溶剂中的质量浓度为5～15％。
所使用的反应器为静态混合器，管式反应器，微反应器和搅拌釜。
所述反应时间为1～30min。
本发明的具有以下优点：
本发明利用惰性溶剂溶解环己酮肟再与烟酸发生重排反应，可以稀释反应物浓度，降低体系绝热温升；重排反应器可以避免大循环比换热，降低能耗；溶剂沸点高于反应后体系温度，避免体系加压，极大提高反应过程的安全性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1
根据本发明方法进行实验，采用D80溶剂油配置10％的环己酮肟溶液，在静态混合器内跟烟酸接触发生反应，控制起始温度为60℃。反应1min后，重排液跟油相分相。分析重排液，残余肟含量为200ppm，反应选择性达到99.6％。
实施例2
根据本发明方法进行实验，采用磺化煤油配置5％的环己酮肟溶液，在搅拌釜内跟烟酸接触发生反应，控制起始温度为80℃。反应30min后，重排液跟油相分相。分析重排液，残余肟含量为100ppm，反应选择性达到99.2％。
实施例3：
根据本发明方法进行实验，采用正壬烷配置5％的环己酮肟溶液，在搅拌釜内跟烟酸接触发生反应，控制起始温度为70℃。反应20min后，重排液跟油相分相。分析重排液，残余肟含量为120ppm，反应选择性达到99.4％。
实施例4
根据本发明方法进行实验，采用正癸烷配置8％的环己酮肟溶液，在微反应器内跟烟酸接触发生反应，控制起始温度为70℃。反应1min后，重排液跟油相分相。分析重排液，残余肟含量为50ppm，反应选择性达到99.7％。
实施例5
根据本发明方法进行实验，采用正十一烷配置10％的环己酮肟溶液，在微反应器内跟烟酸接触发生反应，控制起始温度为60℃。反应2min后，重排液跟油相分相。分析重排液，残余肟含量为40ppm，反应选择性达到99.6％。
实施例6
根据本发明方法进行实验，采用正十二配置10％的环己酮肟溶液，在搅拌釜内跟烟酸接触发生反应，控制起始温度为50℃。反应30min后，重排液跟油相分相。分析重排液，残余肟含量为90ppm，反应选择性达到99.4％。
实施例7
根据本发明方法进行实验，采用正十三烷配置12％的环己酮肟溶液，在静态混合器内跟烟酸接触发生反应，控制起始温度为45℃。反应10min后，重排液跟油相分相。分析重排液，残余肟含量为40ppm，反应选择性达到99.4％。
实施例8
根据本发明方法进行实验，采用正十六烷配置15％的环己酮肟溶液，在微反应器内跟烟酸接触发生反应，控制起始温度为45℃。反应2min后，重排液跟油相分相。分析重排液，残余肟含量为20ppm，反应选择性达到99.5％。
上述实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的实施例。基于本发明中的实施例，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种使用高沸点惰性溶剂制备己内酰胺的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)把环己酮肟溶解在高沸点惰性溶剂中配成环己酮肟溶液；
2)在反应器中将所得溶液与烟酸接触，使环己酮肟传递到烟酸中发生重排反应；
3)将步骤2)所得产物进行分相，重排液进入下游工段精制，油相循环回配料系统。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述高沸点溶剂为正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、正十三烷、正十四烷、正十五烷、正十六烷中的一种或几种溶剂组成的混合溶剂，磺化煤油，D80溶剂油。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述环己酮肟溶液的质量浓度为5～15％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述重排反应在绝热条件下进行，起始温度为45～100℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述反应器为静态混合器，管式反应器，微反应器或搅拌釜。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)所述反应时间为1～30min。
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