環(huán)己烷羧酸酰胺化反應工藝優(yōu)化與過程模擬.pdf

1、己內酰胺是生產合成纖維和工程塑料的重要石油化工產品，有著廣闊的市場需求。目前己內酰胺的工業(yè)化生產技術主要有環(huán)己酮-羥胺法、環(huán)己烷光亞硝化法和甲苯法等三種。但均消耗發(fā)煙硫酸，存在不同程度的環(huán)境污染和副產低價值硫銨，增加了生產成本。為降低甲苯法副產，提高反應選擇性，本文開展了環(huán)己烷羧酸酰胺化反應工藝優(yōu)化與過程模擬研究，主要涉及環(huán)己烷羧酸酰胺化工藝優(yōu)化、酰胺化反應動力學，并在此基礎上進行了工業(yè)反應裝置流程模擬，對甲苯法生產技術的改進，不僅具有

2、重要的科學意義，而且體現(xiàn)出較高的實用價值。
　　 本文首先對環(huán)己烷羧酸酰胺化反應工藝進行了研究，考察了反應時間、加料時間、物料配比、己內酰胺效應、溶劑效應和移熱方式等因素對己內酰胺選擇性的影響，確定了較優(yōu)的工藝條件為：反應時間10min、加料時間6min、環(huán)己烷羧酸與亞硝基硫酸摩爾比為2.1～2.3、己內酰胺初始值為反應總量的20％～30％，在移熱條件允許的前提下，減少溶劑量或者改溶劑汽化移熱為物料循環(huán)移熱，對應的己內酰胺的選擇

3、性可達87％～90％，高出當前工業(yè)生產的水平（83～85％）。
　　 文章提出了環(huán)己烷羧酸分子間脫水、酰胺化并進一步重排生成己內酰胺的反應機理，同時涉及H+和SO3的作用，能合理解釋酰胺化反應需要高濃度SO3的本質原因，與預混合和酰胺化反應過程在反應物計量比等方面表現(xiàn)出的宏觀特征相吻合。通過對酰胺化過程主副反應的合理簡化，提出了酰胺化主反應、磺化平行副反應和降解串聯(lián)副反應組成的動力學網絡，測量到主副反應動力學數(shù)據(jù)，并由實數(shù)編碼遺

4、傳算法求得動力學參數(shù)。進一步討論了溫度效應、濃度效應和反應器型式等對反應的影響，指出了工業(yè)反應過程的優(yōu)化方向。
　　 在動力學研究的基礎上，結合SNIA工藝設計和工業(yè)生產數(shù)據(jù)，利用過程流程模擬軟件對己內酰胺裝置的核心單元--酰胺化反應器進行了模擬。選擇適宜的熱力學方法,分別對工業(yè)反應裝置和工藝改進裝置的流程進行了對比計算，考察反應過程的動態(tài)特性和反應器的操作變量對反應過程的影響，為裝置今后的操作優(yōu)化、降低副產物以及技術改進等工作