RU1777600C - Способ выделени капролактама из отработанного трихлорэтилена в производстве капролактама - Google Patents

Abstract

Использование: технологи  производства капролактама (КЛ)„ Сущность изобретени : из отработанного три- хлорэтилена (ТХЭ), пс  ученного (is стадии водной реэкстракции КЛ,выдел ют КЛ Перегонкой ТХЭ-сырца с отбором с верха колонны очищенного ТХЭ и выводом из куба остатка перегонки, который затем обрабатывают водой дл  отделени  ТХЭ от водного раствора КЛ. Затем КЛ экстрагируют чистым ТХЭ и из экстракта извлекают чистый КЛ водной реэкстракциейо Отработанный ТХЭ возвращают в цикл регенерации ТХЭ. При этом кубовый остаток из колонны перегонки ТХЭ смешиаают с острым вод ным паром и направл ют Б дополнительную колонну, с верха которой в виде азеотропа с водой полностью удал ют ТХЭ, а из куба колонны вывод т водный раствор КЛ, который предварительно обрабатывают озоно-воздуш- ной смесью из расчета 0,5-0,8 кг озона на 1 т КЛ, и затем ведут экстракцию чистым ТХЭ„ 1 фиг. k/) .

Description

Изобретение относитс  к Способам выделени  капролактама (КЛ) из отработанного загр зненного растворител , полученного со стадии реэкстракции КЛ водой в производстве КЛ„

При экстракции КЛ из лактамного масла в качестве экстрагента примен ют различные органические растворители , например трихлорэтилен (ТХЭ), бензол, толуол Из экстракта КЛ извлекают водой, а загр зненный растворитель регенерируют ректификацией,. При этом в кубах колонн ректификации накапливаетс  загр зненный КЛ, который обь-чно сжигают вместе с кубовыми остатками колонн регенерации,, Учитыва  большие объемы сжигаемых остат- ков, потери КЛ при сжигании представл ют достаточно большую величину.

Поскольку концентраци  КЛ в загр зненном растворителе невелика (обычно 0,1-0,6 мас.%) при большом количестве растворенных примесей, известные способы не обеспечивают достаточно высокую степень извлечени  КЛ и его качество,.

Известны способы очистки КЛ путем его дистилл ции под вакуумом

о о о

Однако указанна  технологи  весьма сложна, требует большого расхода пара и захоложенной воды. Кроме того в процессе очистки повышаютс  потери КЛ за счет термодеструкции„

Известен способ извлечени  КЛ из жидких смесей органических и неорганических веществ путем смешени  жидкой смеси с перег ретым паром в течение 0,005-1,0 с дл  выпаривани  большей части КЛо Пар и испарившиес  органические вещества отдел ют от остальной жидкой смеси, затем испарившиес  органические вещества конденсируют и отдел ют пар.

Однако степень извлечени  КЛ низка Кроме того, полученный КЛ содержит большое количество примесей, что требует его дополнительной очистки

Известен также способ удалени  примесей и загр зн ющих веществ из водных растворов КЛ, включающий последовательные стадии обработки КЛ пентоксидом фосфора дл  св зывани  примесей и образовани  нелетучих по отношению к КЛ примесей и отгонки из обработанного раствора чистого КЛ„

Дл  получени  качественного КЛ способ предусматривает введение еще трех стадий: перед добавлением пен- токсида фосфора стадии упарки водного раствора КЛ до содержатс  воды не более 0,2 мас0%, а после добавлени  пентоксида фосфора стадии обработки нейтрализующим щелочным веществом, таким,.как гидроксид кальци , с целью снижени  содержани  свободных кислот, и отгонки обработанного КЛ еще раз дл  отделени  от прореагировавшего щелочного вещества.

К недостаткам способа относ тс  сложность, многостадийность и, как следствие, высокие энерго- и металлоемкость ,,

Кроме того, с использованием пентоксида фосфора и гидроксида кальци  увеличиваетс  количество сточных вод и встает необходимость их утилизации .

Известен способ извлечени  КЛ из загр зненного органического растворител , полученного со стадии экстракции КЛ водой, в котором загр зненныи органический растворитель упа ривают до содержани  КЛ в нем 5- 10 мае.у КЛ экстрагируют из упаренного растворител  водой при соотноше

Ю

15

20

25

30

35

40

45

5д

55

нии между органической и водной фазами (1,): 1.

Недостатком способа  вл етс  его громоздкость, наличие большого количества экстракционного оборудовани . Схема многостадийна и энергоемка, утилизаци  большого количества рафи- натов, различных по своим качественным показател м, затруднена, потери КЛ с рафинатами велики, что снижает степень извлечени  КЛ. Более того,получаемый после водной экстракции водный раствор КЛ содержит мало целевого КЛ, что затрудн ет его дальнейшую обработку, требует расхода пара на его концентрирование.

Кроме того, в получаемый водный раствор КЛ при экстракции переход т присутствующие в загр зненном растворителе примеси.

Целью изобретени   вл етс  увеличение выхода КЛ и уменьшение количества уничтожаемых стоков.

Поставленна  цель достигаетс  } тем, что в способе выделени  КЛ из отработанного ТХЭ, полученного со стадии водной реэкстракции КЛ, путем перегонки ТХЭ-сырца с отбором с верха колонны очищенного ТХЭ и выводом м из куба остатка перегонки, содержа-- щего КЛ и примеси, который затем обрабатывают водой с отделением ТХЭ от водного раствора КЛ, из которого экстрагируют КЛ чистым ТХЭ, и затем из экстракта извлекают КЛ водной ре- экстракцией с получением раствора очищенного КЛ в воде и отработанного ТХЭ, возвращаемого в цикл регенерации ТХЭ, согласно изобретению кубовый остаток из колонны перегонки ТХЭ сме шивают с острым вод ным паром и направл ют в дополнительную колонну, с верха которой в виде азеотропа с водой полностью удал ют ТХЭ, а из куба колонны вывод т водный раствор КЛ, который предварительно обрабатывают озоно-воздушной смесью из расчета 0,5-0,8 кг озона на 1 т КЛ, и затем ведут экстракцию чистым ТХЭ.

Обработка упаренного раствора КЛ в ТХЭ острым вод ным паром с последующей отгонкой ТХЭ позвол ет полностью отогнать ТХЭ и перевести в водный слой все примеси, находившиес  в нем. Ввиду того, что после водной реэкстракции в ТХЭ остаютс  примеси, в основном хорошо в нем растворимые, концентрирование их в водном слое с

51

последующей обработкой озоном позвол ет перевести их в соединени , достаточно хорошо растворимые в воде.

Перевод плохорастворимых в воде примесей в хорошорастворимые обработкой озоном подтверждаетс  повышением прозрачности водного раствора. До обработки озоном нерастворимые в воде примеси образуют коллоидные взве- си, повышающие оптическую плотность раствора. После обработки раствора озоном оптическа  плотность резко па

дает, что говорит о переходе коллоидных взвесей в растворимое состо ние. 15

В дальнейшем при извлечении КЛ экстракцией ТХЭ из обработанного озоном водного сло  обработанные примеси остаютс  в рафинате и уничтожаютИз верхней отстойной зоны экстра тора 7 рафинат - йодный раствор загр зн ющих примесей направл ют на уничтожение.

Таким образом, количество уничто жаемых стоков уменьшаетс .

Пример (сравнительный). Из

с . Качество извлеченного КЛ при этом 20 50000 мае.ч. загр зненного ТХЭ, со0

6 колонну

1 на регене8 воз-вращают рацию.

Ввиду того, что выход щий из реактора 6 обработанный раствор по сво им качественным характеристикам не уступает лактамному маслу, извлечени КЛ из обработанного раствора можно проводить на оборудовании основной технологической линии, предназначенной дл  извлечени  КЛ из лактамного масла.

Из верхней отстойной зоны экстрактора 7 рафинат - йодный раствор загр зн ющих примесей направл ют на уничтожение.

Таким образом, количество уничтожаемых стоков уменьшаетс .

Пример (сравнительный). Из

50000 мае.ч. загр зненного ТХЭ, со

существенно повышаетс .

Кроме того, повышение качества извлеченного КЛ объ сн етс  резким снижением количества окисл емых примесей , которые под действием озона разлагаютс , при этом перманганатный индекс (ПИ) резко снижаетс .

На чертеже приведена схема реализации предложенного способа. Она включает колонны 1 и 2 регенерации ТХЭ, снабженные испарител ми 3 и k соответственно, причем испаритель 4 снабжен линией 5 подачи пара, реактор б обработки водного раствора КЛ озоно-воздушной смесью;экстрактор водный реэкстрактор 8.

Гр зный ТХЭ из нижней отстойной зоны реэкстрактора 8 подают в колонну 1, где отгон ют не менее 70% направл емого на регенерацию ТХЭ.

Кубовую жидкость колонны 1, представл ющую собой ТХЭ и сконцентрированный до 2-10% К Л с примес ми, подают через испаритель k в колонну 2. В испаритель k по линии 5 ввод т острый вод ной пар дл  азеотропной перегонки и полностью отгон ют ТХЭ.

Кубовую жидкость колонны 2, представл ющую собой гр зный 20-50%-ный водный раствор КЛ, подают в реактор 6 дл  обработки озоно-воздушной смесью , подаваемой из расчета 0,5-0,8 кг озона на Т т КЛ.

Обработанный озоном водный раст225 мае.ч: КЛ, .отгон ют основное количество ТХЭ, а затем с вод ным паром остальной ТХЭ на второй колонне. Получают 700 мае.ч. кубового остатка,

вор КЛ ввод т в экстрактор 7 дл  представл ющего собой 32,1%-ный вод- ракции КЛ чистым ТХЭ, а затем в ре- Ный раствор КЛ с большим количеством экстрактор 8 дл  извлечени  КЛ водой примесей, Е2901,44, ПИ 1460. из ТХЭ. Чистый водный раствор КЛ из Кубовый остаток обрабатывают озо- верхней отстойной зоны реэкстрактора ном из расчета 0,7 кг/т КЛ. Получадержащего 225 мае.ч. КЛ, отгон ют ТХЭ до получени  в остатке 4500 мае.ч., что соответствует 5 мас.% КЛ в ТХЭ. Остаток экстрагируют 1500 мае.ч. (3 х 500 мае„чо) воды и получают 1710 мае.ч. экстракта, содержащего 12,28 мас.% КЛ, и 4290 мае.ч. рафина- та, содержащего 0,35% КЛ.

Полученный экстракт обрабатывают

0 5130 мае.ч. ( мае.ч.) ТХЭ 0:3) и получают 5330 мае.ч. экстракта КЛ в ТХЭ, содержащего 3,75 КЛи 1510 мае.ч. водного раствора, содержащего 0,66% КЛ.

5 Экстракт КЛ в ТХЭ обрабатывают 1780 мае.ч. воды (3:1) и получают 1970 мае.ч. водного экстракта, содержащего 9,64% (190 мае.ч.) КЛ, оптическа  плотность Е4Ч00,82, ПИ 98, и

0 5140 мае.ч. рафината, содержащего 0,190% КЛ.

Таким образом, степень извлечени  КЛ составл ет (190/225). ,4%, при этом необходимо утилизировать

5 1510 мае.ч, водных стоков, содержащих 0,66% КЛ, и дополнительно регенерировать 9430 мае.ч. загр зненного ТХЭ.

П р и м е р 2. Из 50000 мае.ч.

0 загр зненного ТХЭ, содержащего

225 мае.ч: КЛ, .отгон ют основное количество ТХЭ, а затем с вод ным паром остальной ТХЭ на второй колонне. Получают 700 мае.ч. кубового остатка,

5 представл ющего собой 32,1%-ный вод- Ный раствор КЛ с большим количеством примесей, Е2901,44, ПИ 1460. Кубовый остаток обрабатывают озо- ном из расчета 0,7 кг/т КЛ. Получают 695 мае.ч. 31,6%-ного водного раствора КЛ, Е290° 28, ПИ 33.

Раствор КЛ экстрагируют 3 х 695 мае.ч. ТХЭ, получают 2300 мас. экстракта, из которого КЛ реэкстра- гируют водой (3 х 255 мае.ч.). Полу чают 970 мае.ч. водного раствора, содержащего 21,65% (210 мае.ч.) КЛ, ,16, ПИ 18.

Степень извлечени  КЛ (210/225). ,3& при этом необходимо утилизировать 480 мае.ч. водных стоков и дополнительно регенерировать 2090 мае.ч. ТХЭ.

В примерах 3 и 4 выдел ют КЛ, как в примере 2.

П р и м е р 3. Гр зный раствор КЛ обрабатывают озоном из расчета 0,8 кг/т КЛ. Получают 690 мае.ч.

31,6%-ного водного раствора КЛ, 0,22, ПИ 27,

Из раствора КЛ извлекают мае.ч ТХЭ. Получают 2280 мае,ч. экстракта, из которого КЛ реэкстрагируют водой (3x255 мае.ч.). Получают 970 мае.ч. водного раствора, содержащего 21,13% (205 мае.ч.) КЛ, ЕД900,12б, ПИ 17.

Степень извлечени  КЛ (205/225). ,1%, при этом необходимо ути- лизировать 480,мае.ч. водных стоков и дополнительно регенерировать 2075 мае.ч. ТХЭ.

По сравнению с примером 1 заметно увеличение степени извлечени  КЛ, однако по сравнению с примером 2 степень извлечени  снизилась. Дальнейшее увеличение расхода озона (более 0,8 кг/т) не приводит к заметном улучшению качества и повышению сте- N пени извлечени , но увеличивает энергопотребление и расход озона.

Пример. Гр зный водный расвор КЛ обрабатывают озоном из расчета 0,5 кг/т КЛ, получают 695 мае.ч. 31,9%-ного водного раствора-КЛ, Е2ЭД 0,31 ПИ 62, из которого извлекают КЛ Зх 695 мае. ч. ТХЭ. Получают 970 мае.ч. водного раствора, содержащего 21,85% (212 мае.ч.) КЛ, Ее9о 0,19, ПИ 22. Степень извлечени  КЛ (212/225) ,2%, при этом необходимо утилизировать 480 мае. ч. водных стоков и дополнительно регенерировать 2085 мае.ч. ТХЭ.

По сравнению с примером 1 заметно существенное увеличение степени извлечени  КЛ, однако по сравнению с

0

0

,

5

примером 2 качество КЛ заметно ухудшилось .

Дальнейшее снижение подачи озона (менее 0,5 кг/т) не приводит к существенному увеличению степени извлечени  КЛ, однако качество извлеченного КЛ не позволит использовать его в основной технологической схеме.

Таким образом, применение предложенного способа приводит к снижению потерь КЛ, при этом качество извлеченного КЛ не хуже чем у полученного на основной технологической схеме, что позвол ет вводить водный раствор КЛ в нужной точке схемы и снизить расходы на последующее выделение КЛ и доведение до товарных кондиций. Экономический эффект при услови х: количество сжигаемых стоков 0,3 м3/ч содержание в них КЛ до 20%, степень извлечени  КЛ 80% и себестоимость товарногб КЛ 880 руб/т - составит 0,3 мз/ч 8000 ч/год .0,2-880 руб/т 338 тыс. руб/год.

Кроме того, предложенный способ позвол ет в 4-5 раз снизить дополнительное количество ТХЭ, необходимое дл  извлечени  КЛ, и соответственно снизить энергопотребление на стадии регенерации ТХЭ.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ выделени  капролактама из отработанного трихлорэтилена в производстве капролактама, полученного со стадии водной реэкстракции капролактама , путем перегонки трихлорэти- лена-сырца с отбором с верха колонны очищенного трихлорэтилена и выводом из куба остатка перегонки, содержащего капролактам и примеси, который затем обрабатывают водой с отделением трихлорэтилена от водного раствора капролактама, из которого экстрагируют капролактам чистым три- хлорэтиленом, и затем из экстракта извлекают капролактам водной реэкст- ракцией с получением раствора очищенного капролактама в воде и отработанного трихлорэтилена, возвращаемого в цикл регенерации трихлорэтилена , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  выхода капролактама и уменьшени  количества уничтожаемых стоков, кубовый остаток из колонны перегонки трихлоэтиле- на смешивают с острым вод ным паром и направл ют в дополнительную колонну.

   S177760010

   - D ounci ЯЧРПТПППЯ срительно обрабатывают о зо но -воз душ ной

   оГпоГс1Л.2Sra иГо ти-сРмесьЮ из расчета 0,5-0,8 кг озона

   леЈ а иПуба колонны вывод т водный на 1 т капролактама, и затем ведут раствор капролактама, который предва- g экстракцию чистым трихлорэтиленом.

   ТУЭ/& &

   тхз

   водный ршфинагп но. унит-тохселие

   Водный раып - во/

   bob капро. тама

   #0 pfte-fffjo&tfwo