本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種環(huán)己酮肟重排反應(yīng)制備己內(nèi)酰胺的方法和裝置，裝置包括三液相混合器、超重力反應(yīng)器和后續(xù)重排反應(yīng)器。制備過(guò)程如下：環(huán)己酮肟與取熱溶劑和酰胺化液在三液相混合器混合，混合溫度40～80?C，取熱溶劑與環(huán)己酮肟的體積比為5～20：1；酸肟的摩爾比為0.6～2.0：1?；旌弦涸诔亓Ψ磻?yīng)器進(jìn)行混合和反應(yīng)；離開(kāi)超重力反應(yīng)器的混合物料進(jìn)入后續(xù)重排反應(yīng)器進(jìn)行進(jìn)一步重排反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60～120?C，反應(yīng)壓力0～0.3Mpa。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)結(jié)晶、中和、萃取和精制過(guò)程制成己內(nèi)酰胺。本發(fā)明專利技術(shù)通過(guò)三液相混合器、超重力反應(yīng)器和后續(xù)重排反應(yīng)器相結(jié)合，強(qiáng)化了混合和反應(yīng)過(guò)程，提高了環(huán)己酮肟的轉(zhuǎn)化率和己內(nèi)酰胺選擇性。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于化工產(chǎn)品生產(chǎn)
，涉及一種己內(nèi)酰胺生產(chǎn)技術(shù)，具體涉及一種利用超重力技術(shù)強(qiáng)化反應(yīng)過(guò)程的環(huán)己酮肟重排反應(yīng)制備己內(nèi)酰胺的方法和裝置。
技術(shù)介紹
己內(nèi)酰胺(CPL)是一種重要的有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)尼龍-6纖維和工程塑料等。世界上90%以上的己內(nèi)酰胺是由環(huán)己酮-羥胺法生產(chǎn)。環(huán)己酮-羥胺法生產(chǎn)己內(nèi)酰胺，先由環(huán)己酮和羥胺進(jìn)行肟化反應(yīng)生產(chǎn)環(huán)己酮B，然后環(huán)己酮肟進(jìn)行液相Bekman重排反應(yīng)制得己內(nèi)酰胺。環(huán)己酮肟的Bekman重排是至關(guān)重要的工藝步驟，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起關(guān)鍵作用。重排反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，并且伴隨有許多副反應(yīng)。若物料混合不均勻，造成局部環(huán)己酮肟濃度過(guò)高，增加副反應(yīng)的發(fā)生，影響己內(nèi)酰胺成品質(zhì)量和收率。因此，如何使環(huán)己酮肟在反應(yīng)體系中快速均勻地分散，不發(fā)生局部過(guò)量，同時(shí)能夠及時(shí)地移走反應(yīng)熱，有效地抑制副反應(yīng)發(fā)生成為關(guān)鍵。工業(yè)上主要采用物料外循環(huán)或溶劑蒸發(fā)將貝克曼重排反應(yīng)熱移出。與物料循環(huán)移熱方式相比，溶劑蒸發(fā)法相對(duì)節(jié)能，同時(shí)可以使反應(yīng)在接近于恒溫的條件下進(jìn)行，是一種有效的移熱手段。但是溶劑與酸、肟之間不能在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)均勻混合，會(huì)出現(xiàn)局部過(guò)熱問(wèn)題，影響產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)有技術(shù)尚未解決溶劑與酸、肟之間的快速混合問(wèn)題，在進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中混合問(wèn)題更為突出。超重力技術(shù)是利用比地球重力加速度大得多的超重力環(huán)境對(duì)質(zhì)量傳遞和混合過(guò)程進(jìn)行強(qiáng)化的技術(shù)，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生模擬的超重力環(huán)境。超重力技術(shù)的核心是將液一液相、液一固相、氣一液相的傳遞和混合過(guò)程在超重力反應(yīng)器中進(jìn)行，強(qiáng)化傳質(zhì)和微觀混合過(guò)程，比傳統(tǒng)的靜態(tài)傳質(zhì)和微觀混合過(guò)程的傳質(zhì)系數(shù)和混合速度提高I 3個(gè)數(shù)量級(jí)。北京化工大學(xué)在超重力技術(shù)的應(yīng)用研究方面取得了重要進(jìn)展，把該技術(shù)從分離、解吸過(guò)程擴(kuò)展應(yīng)用到化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。如申請(qǐng)?zhí)枮?5105344.2的專利技術(shù)專利公開(kāi)了“超微顆粒的制備方法”，在申請(qǐng)?zhí)枮?5105343.4專利公開(kāi)了“超細(xì)碳酸鈣的制備方法”。在申請(qǐng)?zhí)枮?200710090419.0，專利技術(shù)名稱為“一種制備多亞甲基多苯基多胺的方法”的專利中提出了采用超重力旋轉(zhuǎn)床作為反應(yīng)器進(jìn)行縮合反應(yīng)制備多亞甲基多苯基多胺的方法，采用此法后產(chǎn)品的雜質(zhì)含量低，后續(xù)產(chǎn)品的顏色淺，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。但將超重力技術(shù)應(yīng)用到環(huán)己酮肟重排反應(yīng)制備己內(nèi)酰胺的過(guò)程，目前未見(jiàn)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供一種環(huán)己酮肟重排反應(yīng)制備己內(nèi)酰胺的方法，以強(qiáng)化反應(yīng)物料的混合和反應(yīng)， 降低酸肟比，提高環(huán)己酮肟的轉(zhuǎn)化率和己內(nèi)酰胺的選擇性，提高己內(nèi)酰胺產(chǎn)品質(zhì)量。本專利技術(shù)另一目的是提供一種環(huán)己酮肟重排反應(yīng)制備己內(nèi)酰胺的裝置。本專利技術(shù)環(huán)己酮肟重排反應(yīng)制備己內(nèi)酰胺的方法為，環(huán)己酮肟在含濃硫酸或發(fā)煙硫酸的酰胺化液的存在下在兩級(jí)串聯(lián)反應(yīng)器中進(jìn)行重排反應(yīng)，第一級(jí)為超重力反應(yīng)器，第二級(jí)為后續(xù)重排反應(yīng)器，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)后加工過(guò)程制成己內(nèi)酰胺產(chǎn)品，通過(guò)取熱溶劑蒸發(fā)取出反應(yīng)熱，制備過(guò)程如下: ⑴將熔融態(tài)的環(huán)己酮肟與取熱溶劑和酰胺化液在三液相混合器進(jìn)行混合、溶解成混合液；混合后混合液的溫度為40 80°C ;取熱溶劑與環(huán)己酮肟的體積比為5 20:1 ;酰胺化液中的濃硫酸或發(fā)煙硫酸與環(huán)己酮肟的摩爾比為0.6 2.0:1。⑵步驟⑴的混合液通過(guò)液體入口進(jìn)入超重力反應(yīng)器，在超重力反應(yīng)器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)下進(jìn)行混合和重排反應(yīng)。⑶離開(kāi)超重力反應(yīng)器的混合物料進(jìn)入后續(xù)重排反應(yīng)器進(jìn)行重排反應(yīng)。⑷離開(kāi)后續(xù)重排反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物到后加工過(guò)程。重排反應(yīng)的反應(yīng)溫度為60 120° C，反應(yīng)壓力0 0.3Mpa。后加工過(guò)程包括結(jié)晶 、中和、萃取和精制過(guò)程。取熱溶劑為己烷、庚烷、三氯甲烷、二氯乙烷、環(huán)烷烴、石油醚。超重力反應(yīng)器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為50 3000轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選為100 2000轉(zhuǎn)/分鐘，進(jìn)一步優(yōu)選為300 1500轉(zhuǎn)/分鐘。優(yōu)選混合后混合液的溫度為60 75° C。濃硫酸或發(fā)煙硫酸與環(huán)己酮肟的摩爾比優(yōu)選為1.0 1.6:1，進(jìn)一步優(yōu)選為1.2 1.5。優(yōu)選重排反應(yīng)溫度為65 110° C，進(jìn)一步優(yōu)選為70 95° C。一種實(shí)現(xiàn)上述方法的環(huán)己酮肟重排反應(yīng)制備己內(nèi)酰胺的裝置，包括取熱溶劑儲(chǔ)罐、環(huán)己酮肟?jī)?chǔ)罐、酰胺化液儲(chǔ)罐、三液相混合器和后續(xù)重排反應(yīng)器，熱溶劑儲(chǔ)罐、環(huán)己酮肟?jī)?chǔ)罐和酰胺化液儲(chǔ)罐分別連接到三液相混合器相應(yīng)的入口。裝置還設(shè)有超重力反應(yīng)器，超重力反應(yīng)器包括殼體和轉(zhuǎn)子。殼體上設(shè)有液體入口、液體出口、氣體進(jìn)口和氣體出口，轉(zhuǎn)子的中心空腔中設(shè)有液體分布器，三液相混合器的出口通過(guò)重力反應(yīng)器的液體入出口延伸到轉(zhuǎn)子中心的液體分布器。重力反應(yīng)器液體出口連接到后續(xù)重排反應(yīng)器的進(jìn)料口，重排反應(yīng)器的出料口連接到后加工過(guò)程；超重力反應(yīng)器氣體出口和后續(xù)重排反應(yīng)器的氣體出口連接到取熱溶劑回收系統(tǒng)。超重力反應(yīng)器為旋轉(zhuǎn)填充床超重力反應(yīng)器、折流式超重力反應(yīng)器、螺旋通道超重力反應(yīng)器、旋轉(zhuǎn)碟片式超重力反應(yīng)器或定-轉(zhuǎn)子式超重力反應(yīng)器。三液相混合器設(shè)有取熱溶劑入口、環(huán)己酮肟入口、酰胺化液入口和混合器出口。三液相混合器分為內(nèi)管和外管，環(huán)己酮肟入口位于內(nèi)管的一頭，取熱溶劑入口位于內(nèi)管側(cè)壁，酰胺化液入口位于外管側(cè)壁，混合器出口位于外管的一頭。后續(xù)重排反應(yīng)器為攪拌釜式反應(yīng)器。本專利技術(shù)通過(guò)三液相混合器、超重力反應(yīng)器和后續(xù)重排反應(yīng)器相結(jié)合，超重力反應(yīng)器和后續(xù)重排反應(yīng)器兩級(jí)串聯(lián)反應(yīng)器進(jìn)行重排反應(yīng)，強(qiáng)化了混合和重排反應(yīng)過(guò)程，使重排反應(yīng)的三相液體進(jìn)料尤其是環(huán)己酮肟和酰胺化液之間充分混合，優(yōu)化了反應(yīng)條件，降低了酸肟比，有利于改善環(huán)己酮肟的轉(zhuǎn)化率和己內(nèi)酰胺選擇性，減少副產(chǎn)物產(chǎn)生，提高己內(nèi)酰胺產(chǎn)品質(zhì)量。三液相混合器與超重力反應(yīng)器疊加安裝，三液相混合器的出口直接連接到超重力反應(yīng)器轉(zhuǎn)子中心腔體的液體分布器，既節(jié)省了空間，又有利于反應(yīng)物料的快速混合與反應(yīng)。超重力反應(yīng)器利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)大的超重力場(chǎng)，使液體反應(yīng)物在超重力場(chǎng)中提高傳質(zhì)及傳熱效率進(jìn)而提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品質(zhì)量。通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速可以控制超重力場(chǎng)的大小和物料在超重力場(chǎng)中的停留時(shí)間。與傳統(tǒng)的反應(yīng)器相比，超重力反應(yīng)器的設(shè)備體積小、能源效率高、能夠有效提高傳質(zhì)、傳熱效率。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)環(huán)己酮肟重排反應(yīng)制備己內(nèi)酰胺的流程 圖2為環(huán)己酮肟重排反應(yīng)制備己內(nèi)酰胺的裝置示意 圖3三液相混合器結(jié)構(gòu)示意圖。其中: I 一取熱溶劑儲(chǔ)罐、2—環(huán)己酮肟?jī)?chǔ)罐、3—液體出口、4一氣體出口、5—三液相混合器、6—液體入口、7—轉(zhuǎn)子、8—超重力反應(yīng)器、9一酰胺化液儲(chǔ)罐、10—取熱溶劑入口、11一環(huán)己酮肟入口、12 —內(nèi)管、13—后續(xù)重排反應(yīng)器、14一酰胺化液入口、15—混合器出口、16—外管。 具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說(shuō)明。本專利技術(shù)的保護(hù)范圍不限于所列出的實(shí)施例，權(quán)利要求范圍內(nèi)任何公知的改變也屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。本專利技術(shù)環(huán)己酮肟重排反應(yīng)制備己內(nèi)酰胺的裝置示意圖如圖2所示，包括取熱溶劑儲(chǔ)罐1、環(huán)己酮肟?jī)?chǔ)罐2、酰胺化液儲(chǔ)罐9、三液相混合器5、超重力反應(yīng)器8和后續(xù)重排反應(yīng)器13。后續(xù)重排反應(yīng)器為攪拌釜式反應(yīng)器。如圖3所示，三液相混合器5為套管式結(jié)構(gòu)，分為內(nèi)管12和外管16。三液相混合器設(shè)有取熱溶劑入口 10、環(huán)己酮肟入口 11、酰胺化液入口 14和混合器出口 15。三液相混合器環(huán)己酮肟入口 11位于內(nèi)管的一頭，取熱溶劑入口 10位于內(nèi)管側(cè)壁，酰胺化液入口 14位于外管側(cè)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種環(huán)己酮肟重排反應(yīng)制備己內(nèi)酰胺的方法，環(huán)己酮肟在含濃硫酸或發(fā)煙硫酸的酰胺化液的存在下在兩級(jí)串聯(lián)反應(yīng)器中進(jìn)行重排反應(yīng)，第一級(jí)為超重力反應(yīng)器（8），第二級(jí)為后續(xù)重排反應(yīng)器（13），反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)后加工過(guò)程制成己內(nèi)酰胺產(chǎn)品，通過(guò)取熱溶劑蒸發(fā)取出反應(yīng)熱，制備過(guò)程如下：⑴將熔融態(tài)的環(huán)己酮肟與取熱溶劑和酰胺化液在三液相混合器（5）進(jìn)行混合、溶解成混合液；混合后混合液的溫度為40～80oC，取熱溶劑與環(huán)己酮肟的體積比為5～20：1；酰胺化液中的濃硫酸或發(fā)煙硫酸與環(huán)己酮肟的摩爾比為0.6～2.0：1；⑵步驟⑴的混合液通過(guò)液體入口（6）進(jìn)入超重力反應(yīng)器（8），在超重力反應(yīng)器轉(zhuǎn)子（7）的轉(zhuǎn)動(dòng)下進(jìn)行混合和重排反應(yīng)；⑶離開(kāi)超重力反應(yīng)器的混合物料進(jìn)入后續(xù)重排反應(yīng)器（13）進(jìn)行進(jìn)一步的重排反應(yīng)；?⑷離開(kāi)后續(xù)重排反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物到后加工過(guò)程；所述重排反應(yīng)的反應(yīng)溫度為60～120oC，反應(yīng)壓力0～0.3Mpa。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種環(huán)己酮肟重排反應(yīng)制備己內(nèi)酰胺的方法，環(huán)己酮肟在含濃硫酸或發(fā)煙硫酸的酰胺化液的存在下在兩級(jí)串聯(lián)反應(yīng)器中進(jìn)行重排反應(yīng)，第一級(jí)為超重力反應(yīng)器(8)，第二級(jí)為后續(xù)重排反應(yīng)器(13)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)后加工過(guò)程制成己內(nèi)酰胺產(chǎn)品，通過(guò)取熱溶劑蒸發(fā)取出反應(yīng)熱，制備過(guò)程如下: ⑴將熔融態(tài)的環(huán)己酮肟與取熱溶劑和酰胺化液在三液相混合器(5)進(jìn)行混合、溶解成混合液；混合后混合液的溫度為40 80°C，取熱溶劑與環(huán)己酮肟的體積比為5 20:1 ;酰胺化液中的濃硫酸或發(fā)煙硫酸與環(huán)己酮肟的摩爾比為0.6 2.0:1 ; ⑵步驟⑴的混合液通過(guò)液體入口( 6 )進(jìn)入超重力反應(yīng)器(8 )，在超重力反應(yīng)器轉(zhuǎn)子(7 )的轉(zhuǎn)動(dòng)下進(jìn)行混合和重排反應(yīng)； ⑶離開(kāi)超重力反應(yīng)器的混合物料進(jìn)入后續(xù)重排反應(yīng)器(13)進(jìn)行進(jìn)一步的重排反應(yīng)； ⑷離開(kāi)后續(xù)重排反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物到后加工過(guò)程； 所述重排反應(yīng)的反應(yīng)溫度為60 120° C，反應(yīng)壓力0· 0.3Mpa。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)己酮肟重排反應(yīng)制備己內(nèi)酰胺的方法，其特征是:所述超重力反應(yīng)器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為50 3000轉(zhuǎn)/分鐘。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)己酮肟重排反應(yīng)制備己內(nèi)酰胺的方法，其特征是:所述取熱溶劑為己烷、庚烷、三氯甲烷、二氯乙烷、環(huán)烷烴、石油醚。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)己酮肟重排反應(yīng)制備己內(nèi)酰胺的方法，其特征是:所述后加工過(guò)程包括結(jié)晶、中和、萃取和精制過(guò)程。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)己酮肟重排反應(yīng)制備己內(nèi)酰胺的方法，其特征是:濃硫酸或發(fā)煙硫酸與環(huán)己酮肟的摩爾比為1.0 1.6:1，重排反應(yīng)溫度為...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：潘九海，陳建峰，王志侃，初廣文，楊根柱，鄒?？?/a>，王仲霞，陳春鳳，馮建松，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)石油化工股份有限公司，北京化工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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