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摘要:己內酰胺是白色鱗片狀固體,熔點為69.3℃,大部分用于生產聚己內酰胺。聚己內酰胺主要用來生產合成纖維,一部分用做塑料加工生產,一部分用來生產賴氨酸。己內酰胺也可以用來制成紡織材料,或者合成見聚酰胺。己內酰胺在電子工業、醫藥產品上也發揮著重要的價值和作用。己內酰胺在生產中需要注意多種生產要素疊加配合,對生產工藝有一定的技術要求。己內酰胺的應用范圍十分廣泛,目前生產領域對己內酰胺的生產工藝給予了越來越多的關注,推進己內酰胺的生產效率和工藝,是己內酰胺生產企業的核心競爭力。主要對己內酰胺的生產技術進行分析研究,希望在己內酰胺的生產領域有所幫助。
關鍵詞:己內酰胺;生產工藝;技術特點
己內酰胺是生產聚酰胺的原材料,聚酰胺在工業和醫藥領域中的使用非常廣泛,己內酰胺的生產工藝和技術流程也在發展的過程中不斷應用。提升己內酰胺的生產工藝流程,提升生產效率,降低生產成本以及減小對環境的污染都是生產領域的重要競爭發展手段。
1我國己內酰胺生產現狀
傳統己內酰胺的生產工藝和技術特點:我國的己內酰胺生產技術由于原材料的不同分為苯法和甲苯法兩種主要的生產手段。
1.1苯法
苯法是德國通過環己酮羥胺合成己內酰胺的方案,現在簡稱為肟法。隨著對己內酰胺需求量的增加以及生產工藝技術的不斷進步,隨后出現了其他己內酰胺生產方法。肟法是20世紀80年代最主要的己內酰胺生產方法。生產方式之一為本公司開發的拉西羥胺合成法,用二氧化硫還原硝酸銨生成羥胺二磺酸鹽,將羥胺二磺酸鹽進行水解得到硫酸羥胺。硫酸羥胺和環己酮在80~110℃的條件下進行反應得到環己酮肟和硫酸。最后用氨水將原液的酸堿度中和至7,己內酰胺和硫酸銨溶液將會分層析出[1]。由荷蘭國家礦業公司開發的HPO方法在20世紀80年展迅速,主要反應方式為在磷酸鹽緩沖溶液中,使用木炭或者氧化鋁為載體的鈀元素催化劑,使硝酸根粒子加氨生成羥胺鹽,在甲苯溶劑中和環己酮進行肟化反應,得到己內酰胺。在HPO的生產中減少了副產品的生成,反應后的廢液中加入硝酸進行硝酸根離子加氨的反應可以重新使用。瑞士公司和德國公司聯合研發的一氧化氮還原法通過在稀硫酸中用鈀做催化劑是一氧化氮加氫的反應方式,然而這種方法對原材料的要求較高,工藝相對復雜,在實際應用中較少出現[2]。貝克曼重排法簡稱為發煙硫酸和肟進行轉位,收率為97%~99%,反應溫度要求為80~110℃,反應后產物通過13%的氨水進行中和生產出粗己內酰胺溶液和硫酸銨。荷蘭公司開發了鹽酸循環法對反應的副產品硫酸銨進行處理。將轉位方法產物中的硫酸中和得到硫酸氫氨,通過萃取得到己內酰胺。硫酸氫氨再通過熱解的方式得到二氧化硫,二氧化硫進行處理得到發煙硫酸實現循環使用。無副產品的轉位方法還有氣相轉位法、離子交換樹脂法、點滲析分離法等。在己內酰胺的生產過程中需要對生產的原料進行精制處理,精制的方法有:化學精制法、萃取法、重結晶法、離子交換樹脂法、真空蒸餾法。為了獲得純度更高的己內酰胺產品,一般在進行精制的過程中采用多種方法相結合進行精制處理。目前苯法制造己內酰胺的工藝已經成熟,操作簡單,對原材料的要求程度不高,是生產的優勢條件[3]。但是在進行苯酚為原材料的己內酰胺制備的過程中會出現大量的副產品硫酸銨,硫酸銨的經濟價值不高,且會對環境造成較大的污染。
1.2甲苯法
甲苯法的原材料成本可以合理的控制,是比較流行的一種己內酰胺的生產方法。甲苯原料首先通過鈷鹽的催化反應得到甲苯酸。反應的溫度為160~170℃,壓強為0.8~1MPa。轉化率為30%,收率是理論值的92%。甲苯酸原料通過活性炭載體的鈀催化劑反應進行加氫得到六氫苯甲酸。反應溫度為170℃,壓力為1~1.7MPa,轉化率為99%,收率達到100%。通過發煙硫酸將六氫苯甲酸亞硝酰硫酸進行反應得到己內酰胺,使用氨溶液進行中和。轉化率為50%,選擇性為90%。為了減少生產中的副產品,開發了副產硫酸銨減半法和無副產硫酸銨法[4]。無副產的硫酸銨法是將轉位產物用水進行稀釋,成為50%的硫酸己內酰胺溶液,以甲苯或者烷基苯酚為溶劑進行萃取得到己內酰胺。甲苯的制取方法中會出現較多的硫酸銨副產品,同時需要較多的精制步驟得到己內酰胺的成品。
2己內酰胺的發展現狀以及發展趨勢
2.1我國己內酰胺生產發展現狀
我國目前主要的己內酰胺生產方法為苯法再生產法。己內酰胺生產企業在生產過程中通過不斷對生產工藝和技術進行改進,促進了我國己內酰胺生產領域的生產效率,降低了生產成本,減少了對環境的污染情況。對己內酰胺的生產策略要求依然是盡量簡化在生產過程中的流程,提升生產效率。同時在生產過程中減少對能源的損耗,增加生產的轉化效率,減少副產品的產出,加大對副產品處理辦法的研究。
2.2己內酰胺生產工藝的發展趨勢
隨著我國經濟規模增長,生產方式凸顯出規模效應的特點。通過對規模效應的把控,可以有效地控制己內酰胺的生產成本,提升整體的工業生產效率。同時生產企業對己內酰胺生產技術的不斷應用和研究,對生產技術的創新和改革起到了關鍵的作用。在生產領域中已經在生產己內酰胺的工藝開發上取得了初步的成效。對二烯和甲烷生產方式的嘗試和應用是企業進行生產工藝改革發展的重要方向。
2.3己內酰胺在我國市場中的表現
自20世紀50年代以來,己內酰胺開始在我國生產使用。隨著改革開放的不斷發展,我國的己內酰胺生產工藝,和生產規模不斷增長,逐漸擺脫了對外依賴進口的局面。隨著我國對己內酰胺的生產規模不斷增長,對我國的生產技術有了更多要求和挑戰。
3結束語
我國己內酰胺大型的生產企業中,使用的是比較成熟的NO還原生產技術、HPO技術和氣液重排工藝技術。這些工藝在生產效率上沒有明顯的區分。但是在產品質量和成本上略有區別,同時在可循環和環境污染方面具有一定的優劣勢區分。企業在生產過程中,應該仔細分析自身應該采取的生產方式,適應自身的發展策略。同時在發展的過程中,應該加強對新技術的關注和分析,引入先進的管理方式和生產理念,不斷發展企業的綜合實力和前瞻性策略。我國目前己內酰胺生產產業是朝陽產業,具有良好的發展前景。從技術和資金方面考慮,我國的己內酰胺生產技術和工藝還有很大的提升空間,在產業的建設方面針對己內酰胺生產工藝的復雜性,需要投入更多資金和研發力度。同時,應對國外的先進工藝方式和管理方式進行深入的了解和學習,以提升我國產業技術工藝的實際應用水平。在原材料方面,我國苯、合成氨、硫酸資源充足,適合發展甲苯的生產方式和技術。總之,己內酰胺工業生產在我國有著光明的發展前景,我國的生產企業需要進一步提升自身的綜合發展能力。
參考文獻
[1]李偉亮.己內酰胺生產技術的比較及發展趨勢[J].化工管理,2016(13):95.
[2]孫磊.環己酮法生產己內酰胺工藝污水處理工藝研究[J].山東工業技術,2016(22):12.
[3]賈金鋒,賈金鋒,劉亞楠.己內酰胺生產技術路線的研究進展[J].化工技術與開發,2016,45(4):45-48.
[4]龐曉華.字部工業計劃采用新的環己酮生產工藝[J].煉油技術與工程,2016(3):64-64.
作者:劉海菊 劉凱 郭琦 單位:天津辰力工程設計有限公司