[发明专利]一种环己酮肟重排反应制备己内酰胺的方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于化工产品生产技术领域，涉及一种己内酰胺生产技术，具体涉及一种利用超重力技术强化反应过程的环己酮肟重排反应制备己内酰胺的方法和装置。

背景技术

    己内酰胺（CPL） 是一种重要的有机化工原料，主要用于生产尼龙- 6纤维和工程塑料等。世界上90%以上的己内酰胺是由环己酮-羟胺法生产。环己酮-羟胺法生产己内酰胺，先由环己酮和羟胺进行肟化反应生产环己酮肟，然后环己酮肟进行液相Bekman重排反应制得己内酰胺。环己酮肟的Bekman重排是至关重要的工艺步骤，对产品质量起关键作用。重排反应是强放热反应，并且伴随有许多副反应。若物料混合不均匀，造成局部环己酮肟浓度过高，增加副反应的发生，影响己内酰胺成品质量和收率。因此，如何使环己酮肟在反应体系中快速均匀地分散，不发生局部过量，同时能够及时地移走反应热，有效地抑制副反应发生成为关键。

工业上主要采用物料外循环或溶剂蒸发将贝克曼重排反应热移出。与物料循环移热方式相比，溶剂蒸发法相对节能，同时可以使反应在接近于恒温的条件下进行，是一种有效的移热手段。但是溶剂与酸、肟之间不能在极短时间内实现均匀混合，会出现局部过热问题，影响产品质量。现有技术尚未解决溶剂与酸、肟之间的快速混合问题，在进行大规模工业生产中混合问题更为突出。

超重力技术是利用比地球重力加速度大得多的超重力环境对质量传递和混合过程进行强化的技术，通过高速旋转产生模拟的超重力环境。超重力技术的核心是将液－液相、液－固相、气－液相的传递和混合过程在超重力反应器中进行，强化传质和微观混合过程，比传统的静态传质和微观混合过程的传质系数和混合速度提高1～3个数量级。北京化工大学在超重力技术的应用研究方面取得了重要进展，把该技术从分离、解吸过程扩展应用到化学反应过程。如申请号为95105344.2的发明专利公开了“超微颗粒的制备方法”，在申请号为95105343.4专利公开了“超细碳酸钙的制备方法”。在申请号为：200710090419.0，发明名称为“一种制备多亚甲基多苯基多胺的方法”的专利中提出了采用超重力旋转床作为反应器进行缩合反应制备多亚甲基多苯基多胺的方法，采用此法后产品的杂质含量低，后续产品的颜色浅，产品质量稳定。但将超重力技术应用到环己酮肟重排反应制备己内酰胺的过程，目前未见报道。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种环己酮肟重排反应制备己内酰胺的方法，以强化反应物料的混合和反应，降低酸肟比，提高环己酮肟的转化率和己内酰胺的选择性，提高己内酰胺产品质量。本发明另一目的是提供一种环己酮肟重排反应制备己内酰胺的装置。

本发明环己酮肟重排反应制备己内酰胺的方法为，环己酮肟在含浓硫酸或发烟硫酸的酰胺化液的存在下在两级串联反应器中进行重排反应，第一级为超重力反应器，第二级为后续重排反应器，反应产物经过后加工过程制成己内酰胺产品，通过取热溶剂蒸发取出反应热，制备过程如下：

⑴将熔融态的环己酮肟与取热溶剂和酰胺化液在三液相混合器进行混合、溶解成混合液；混合后混合液的温度为40～80oC；取热溶剂与环己酮肟的体积比为5～20：1；酰胺化液中的浓硫酸或发烟硫酸与环己酮肟的摩尔比为0.6～2.0：1。

⑵步骤⑴的混合液通过液体入口进入超重力反应器，在超重力反应器转子转动下进行混合和重排反应。

⑶离开超重力反应器的混合物料进入后续重排反应器进行重排反应。

⑷离开后续重排反应器的反应产物到后加工过程。

重排反应的反应温度为60～120oC，反应压力0～0.3Mpa。

后加工过程包括结晶、中和、萃取和精制过程。取热溶剂为己烷、庚烷、三氯甲烷、二氯乙烷、环烷烃、石油醚。超重力反应器转子的转速为50～3000转/分钟，优选为100～2000转/分钟，进一步优选为300～1500转/分钟。优选混合后混合液的温度为60～75oC。浓硫酸或发烟硫酸与环己酮肟的摩尔比优选为1.0～1.6：1，进一步优选为1.2～1.5。优选重排反应温度为65～110oC，进一步优选为70～95oC。