Способ выделения капролактама из отработанного трихлорэтилена в производстве капролактама

 

Использование: технология производства капролактама (КЛ)„ Сущность изобретения: из отработанного трихлорэтилена (ТХЭ), пся ученного (is стадии водной реэкстракции КЛ,выделяют КЛ Перегонкой ТХЭ-сырца с отбором с верха колонны очищенного ТХЭ и выводом из куба остатка перегонки, который затем обрабатывают водой для отделения 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 водяным паром и направляют Б дополнительную колонну, с верха которой в виде азеотропа с водой полностью удаляют ТХЭ, а из куба колонны выводят 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„ 1 фиг. k/) .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО ЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С .07 D 201/16

»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4914185/04 (22) 25.02,91 (46) 23.11.92. Бюл. 1".43 (71) Производственное объединение

"Куйбышевазот" (72) В.А.Линев, В.И.Герасименко, В.В.Худошин, А.В.Канаев, В.И.Печеник, В.ф.Вагин и Е.А.Суспицын (74) В.А,Линев (56) Производство капролактама/Под ред. В.И.Овчинникова и В,P.Ðó÷èíñêîro. И., Химия, 1977, с. 189-194.

Международная заявка РСТ/US

У 87/03030, кл. С 07 D 201/16.

Патент США tP 4720320, кл. С 07 D201/16,,1985.

Авторское свидетельство СССР

N 1028668, кл. С 07 D 201/16, (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ КАПРОЛАКТАИА ИЗ

ОТРАБОТАННОГО ТРИХЛОРЭТИЛЕНА В ПРО"

ИЗВОДСТВЕ КАПРОЛАКТАИА (57) Использование: технология производства капролактама (КЛ). Сущность

Изобретение. относится к способам выделения капролактама (КЛ) из стра ботанного загрязненного растворителя. полученного со стадии реэкстракции

КЛ водой в производстве КЛ.

При экстракции l(ll из лактамного масла в качестве экстрагента применнют различные органические растворители, например трихлорэтилен (ТХЭ), бенэол, толуол. Из экстракта КЛ извлекают водой, а загрязненный растворитель регенерируют ректификацией.

При этом в кубах колонн ректи@икации накапливается загрязненный КЛ, кото„„SU „„1777600 А 3 изобретения: из отработанного три- хлорэтилена (ТХЭ), полученного 4з стадии водной реэкстракции IGl, выделяют КЛ перегонкой ТХЭ-сырца с отбором с верха колонны очищенного ТХЭ и выводом из куба остатка перегонки, который затем обрабатывают водой для отделения ТХЭ от водного раствора

КЛ. Затем КЛ экстрагируют чистым ТХЭ и из экстракта извлекают чистый КЛ водной реэкстракцией. Отработанный

ТХЭ возвращают в цикл регенерации

ТХЭ. При этом кубовый остаток из колонны перегонки ТХЭ смешивают с острым водяным паром и направляют в дополнительную колонну, с верха которой в виде азеотропа с водой полнос."ью удаляют ТХЭ, а из куба колонны выводят 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. 1 фиг. рый обычно сжигают вместе с кубовыми остатками колонн регенерации. Учитывая большие объемы сжигаемых остатков, потери КЛ при сжигании представ« ляют достаточно больыую величину, Поскольку концентрация КЛ в загрязненном растворителе невелика (обычно 0,1-0,6 мас.В) при большом количестве растворенных примесей, известные способы не обеспечивают достаточно высокую степень извлечения КЛ и его качество.

Известны способы очистки КЛ путем его дистилляции под вакуумом„

1777600

Однако указанная технология весьма сложна, требует большого расхода пара и захоложенной воды. Кроме того, в процесСе очистки повышаются потери

КЛ за счет термодеструкции, Э

Известен способ извлечения КЛ из жидких смесей органических и неорганических веществ путем смешения жидкой смеси с перегретым паром в течение 0,005-1,0 с для выпаривания боль- шей части КЛ. flap и испарившиеся органические вещества отделяют от остальной жидкой смеси, затем испарившиеся органические вещества конденсируют и отделяют пар.

Однако степень извлечения КЛ низка. Кроме того, полученный КЛ содержит большое количество примесей, что требует его дополнительной .очистки. 2О

Известен также способ удаления примесей и загрязняющих веществ из водных растворов КЛ, включающий последовательные стадии обработки КЛ пентоксидом фосфора для связывания примесей и образования нелетучих по отношению к КЛ примесей и отгонки из .обработанного раствора чистого КЛ.

Для получения качественного КЛ способ предусматривает введение еще трех стадий: перед добавлением пентоксида фосфора стадии упарки водно" го раствора КЛ до содержания воды не более 0,2 мас.3, а после добавления пентоксида фосфора стадии обработки нейтрализующим щелочным веществом, таким, как гидроксид кальция, с целью снижения содержания свободных кислот, и отгонки обработанного КЛ еще раз для отделения от прореагиро" вавшего щелочного вещества.

К недостаткам способа относятся сложность, многостадийность и, как следствие, высокие энерго- и металлоемкость.

Кроме того, с использованием пен- . токсида фосфора и гидроксида кальция увеличивается количество сточных вод и встает необходимость их утилизации. еб

Известен способ извлечения КЛ из загрязненного органического раство" рителя, полученного со стадии экстракции КЛ водой, в котором загрязненный органический растворитель упаоивают до содержания КЛ в нем 510 мас., КЛ экстрагируют из упаренного растворителя водой при соотношении между органической и водной фазами (1,5-3): 1 °

Недостатком способа является его громоздкость, наличие большого количества экстракционного оборудования.

Схема многостадийна и энергоемка, утилизация большого количества рафинатов, различных по своим качественным показателям, затруднена, по" тери КЛ с рафинатами велики, что снижает степень извлечения КЛ. Более того, получаемый после водно" экстракции водный раствор КЛ содержит мало целевого КЛ, что затрудняет его даль" нейшую обработку, требует расхода пара на его концентрирование, Кроме того, в получаемый водный раствор КЛ при экстракции переходят присутствующие в загрязненном растворителе примеси.

Целью изобретения является увеличение выхода KJl и уменьшение количества уничтожаемых стоков.

Поставленная цель достигается тем, что в способе выделения КЛ из отработанного ТХЭ, полученного со стадии водной реэкстракции KJl, путем перегонки ТХЭ-сырца с отбором с верха колонны очищенного ТХЭ и выводом « 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 водно" реэкстракцией 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 водяным паром и направляют в дополнительную колонну, с верха которо" е виде азеотропа с водой полностью удаляют ТХЭ, а из куба колонны выводят водный раствор КЛ, который предварительно обрабатывают озоно-воздушной смесью из расчета

0,$-0,8 кг озона на 1 т KJl, и затей ведут экстракцию чистым ТХЭ.

Обработка упаренного раствора КЛ в ТХЭ острым водяным паром с последующей отгонкой ТХЭ позволяет полностью отогнать ТХЭ и перевести в водный слой все примеси, находившиеся в нем. Ввиду того, что после водной реэкстракции в ТХЭ остаются примеси, в основном хорошо в нем растворимые, концентрирование их в водном слое с

5 17776 последующей обработкой озоном позволяет перевести их в соединения, достаточно хорошо растворимые в воде.

Перевод плохорастворимых в воде примесей в хорошорастворимые обработкой озоном подтверждается повышением прозрачности водного раствора. До обработки озоном нерастворимые в во" де примеси образуют коллоидные взве- 10 си, повышающие оптическую плотность раствора. После обработки раствора озоном оптическая плотность резко падает, что говорит о переходе коллоидных взвесей в растворимое состояние. 15

В дальнейшем при извлечении КЛ экстракцией ТХЭ из обработанного озоном водного слоя обработанные примеси остаются в рафинате и уничтожаются. Качество извлеченного КЛ при этом 20 существенно повышается.

Кроме того, повышение качества извлеченного КЛ объясняется резким снижением количества окисляемых примесей, которые под действием озона раз- 25 лагаются, при этом перманганатный индекс (ПИ) резко снижается.

На чертеже приведена схема Реализации предложенного способа. Она включает колонны 1 и 2 регенерации 30

ТХЭ, снабженные испарителями 3 и 4 соответственно, причем испаритель 4 снабжен линией 5 подачи пара, реактор 6 обработки водного раствора КЛ озоно-воздушной смесью;экстрактор 35

7 и водный реэкстрактор 8.

Грязный ТХЭ из нижней отстойной зоны реэкстрактора 8 подают в колонну I, где отгоняют не менее 704 направляемого на регенерацию ТХЭ.

Кубовую жидкость колонны 1, представляющую собой ТХЭ и сконцентрированный до 2-103 КЛ с примесями, подают через испаритель 4 в колонну 2. В испаритель 4 по линии 5 вводят острый 45 водяной пар для азеотропной перегонки и полностью отгоняют ТХЭ.

Кубовую жидкость колонны 2, представляющую собой грязный 20-503-ный водный раствор КЛ, подают в реактоР 50

6 для обработки озоно-воздушной смесью, подаваемой из расчета 0 5-0,8 кг озона На 1 т КЛ.

Обработанный озоном водный раствор КЛ вводят в экстрактор 7 для экст-р5 ракции КЛ чистым ТХЭ, а затем в реэкстрактор 8 для извлечения КЛ водой из ТХЭ. Чистый водный раствор КЛ из верхней отстойной зоны реэкстрактора

00 6

8 возвращают в колонну 1 на регенера цию.

Ввиду того, что выходящий из реактора 6 обработанный раствор по своим качественным характеристикам не уступает лактамному маслу, извлечение

KJ1 из обработанного раствора можно проводить на оборудовании основной технологической линии, предназначенной для извлечения КЛ из лактамного масла.

Из верхней отстойной зоны экстрактора 7 рафинат - Модный раствор загрязняющих примесей направляют на уничтожение.

Таким образом, количество уничтожаемых стоков уменьшается.

Пример 1 (сравнительный). Из

50000 мас.ч. загрязненного ТХЭ, со" держащего 225 мас.ч. КЛ, отгоняют

ТХЭ до получения в остатке 4500 мас. ч,, что соответствует 5 мас.ь КЛ в ТХЭ.

Остаток экстрагируют 1500 мас.ч. (3 и 500 мас.ч.) воды и получают

1710 мас.ч. экстракта, содержащего

12,28 мас.3 КЛ, и 4290 мас.ч. рафината, содержащего 0,354 КЛ.

Полученный экстракт обрабатывают

5130 мас.ч. (3К1710 мас.ч.) TX3 (1:3) и получают 5330 мас.ч. экстракта КЛ в ТХЭ, содержащего 3, 75 КЛ и 1510 ма с. ч, .водного раствора, содержащего

0;66б YJI.

Экстракт КЛ в ТХЭ обрабатывают

1780 мас.ч. воды (3:1) и получают

1970 мас.ч..водного экстракта,. содержащего 9,64 ь (190 мас.ч.) КЛ, оптическая плотность Е 0,82, ПИ 98, и

5I40 мас.ч. Рафината, содержащего

О, 190 КЛ.

Таким образом, степень извлечения

КЛ составляет (190/225) . 100<=84,44, при этом необходимо утилизировать

1510 мас.ч, водных стоков, содержащих 0,663 КЛ, и дополнительно регенерировать 9430 мас.ч. загрязненного

ТХЭ.

Пример 2. Из 50000 мас.ч. загрязненного ТХЭ, содержащего

225 мас.ч. КЛ,,отгоняют основное количество ТХЭ, а затем с водяным паром остальной ТХЭ на второй колонне.

Получают 700 мас.ч. кубового остатка, представляющего собой 32,14-ный водный раствор КЛ с большим количеством примесей, Е 1,44, ПИ 1460.

Кубовый остаток обрабатывают озоном из расчета 0,7 кг/т КЛ. Получа1777600 ют 695 мас.ч. 31,6ã.-ного водного раствора КЛ, Е 9О0,28, ПИ 33.

Раствор КЛ экстрагируют 3 4 х 695 мас.ч. ТХЭ, получают 2300 мас.ч.5 экстракта, из которого I(JI реэкстрагируют водой (3 s 255 мас.ч.). Полу" чают 970 мас.ч. водного раствора, содержащего 21,65, (210 мас.ч.) КЛ, Е, О 0,16, пи 18.

Степень извлечения КЛ (210/225), 100О=93,34, при этом необходимо ути- лизировать 480 мас.ч. водных стоков и дополнительно регенерировать

2090 мас. ч. ТХЭ.

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

" p u M е р 3. Грязный раствор КЛ обрабатывают озоном из расчета

0,8 кг/т КЛ. Получают 690 ма с. ч. 20

31.,6:;-ного водного раствора КЛ, Е

0,22 . ПИ 27.

Из раствора КЛ извлекают 3 690 мас.ч.

ТХЭ. Получают 2280 мас,ч. экстракта, из которого КЛ реэкстрагируют водой 25 (3.х 255 мас.ч.). Получают 970 мас.ч. водного раствора, содержащего 2I,133 (205 мас.ч.) КЛ, Е „0,126, ПИ 17.

Степень извлечения КЛ (205/225).

1ООЖ=91,13, при этом необходимо ути- лизировать 480, мас.ч. водных стоков и дополнительно регенерировать

2075 мас.ч. ТХ3.

По сравнению с примером 1 заметно увеличение степени извлечения КЛ, однако по сравнению с примером 2 степень извлечения снизилась. Дальнейшее увеличение расхода озона (более 0,8 кг/т) не приводит к заметному улучшению качества и повышению сте" 40 пени извлечения, но увеличивает энергопотребление и расход озона.

Пример 4. Грязный водный раствор КЛ обрабатывают озоном из расчета 0,5 кг/т КЛ, получают 695 мас.ч.

31,93-ного водного раствора КЛ, Е

0,31, ПИ 62, иэ которого извлекают

КЛ 3 х 695 мас.ч. ТХЭ. Получают

970 мас.ч. водного раствора, содержащего 21,85:; (212 мас.ч.) КЛ, Е

0,19, ПИ 22.

Степень извлечения КЛ (212/225)

1004=94,23, при этом необходимо утилизировать 480 мас.ч. водных стоков и дополнительно регенерировать

2085 мас.ч. ТХЭ.

По сравнению с примером 1 заметно существенное увеличение степени извлечения КЛ, однако по сравнению с примером 2 качество КЛ заметно ухудшилось, Дальнейшее снижение подачи озона (менее 0,5 кг/т) не приводит к существенному увеличению степени извлечения 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 извле- ченного КЛ не хуже, чем у полученного на основной технологической схеме; что позволяет вводить водный раствор КЛ в нужной точке схемы и снизить расходы,на последующее выделение КЛ и доведение до товарных кондиций, Экономический эффект при условиях: количество сжигаемых стоков 0,3 мз/ч содержание в них КЛ до 20, степень извлечения КЛ 803 и себестоимость товарного КЛ 880 руб/т - составит

0,3 мэ/ч ° 8000 ч/год ° 0,2 ° 880 руб/т=

=338 тыс. Руб/год.

Кроме того, предложенный способ позволяет в 4-5 раз снизить дополни-. тельное количество ТХЗ, необходимое для извлечения КЛ, и соответственно снизить энергопотребление на стадии регенерации ТХЭ.

Формула изобретения

Способ выделения капролактама из отработанного трихлорэтилена в производстве капролактама, полученного со .стадии водной реэкстракции капролактама, путем перегонки трихлорэтилена-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 трихлорэтиленом, и затем из экстракта извлекают капролактам водной реэкстракцией с получением раствора очищенного капролактама в воде и отработанного трихлорэтилена, возвращаемого в цикл регенерации трихлорэтилена, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода капролактама и уменьшения количества уничтожаемых стоков, кубовый остаток из колонны перегонки трихлоэтилена смешивают с острым водяным паром и направляют в дополнительную колонну, Водны и ра ринат на униктожемме

Южным рхто юапрсиамма ре галл еоа уиЮ

Составитель

Техред М.Моргентал

Корректор И.Ымакова

Редактор

Заказ 4131 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101

S 1777600

10 с верха которой в виде азеотропа с рительно обрабатывают озоно-воздушной водой полностью удаляют трихлорэти- смесью из расчета 0,5-0,8 кг озона лен, а из куба колонны выводят водный на 1 т капролактама, и затем ведут раствор капролактама, который предва- экстракцию чистым трихлорэтиленом.