環(huán)己烷羧酸酰胺化反應(yīng)工藝優(yōu)化與過程模擬.pdf

1、己內(nèi)酰胺是生產(chǎn)合成纖維和工程塑料的重要石油化工產(chǎn)品，有著廣闊的市場需求。目前己內(nèi)酰胺的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)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(chǎn)低價值硫銨，增加了生產(chǎn)成本。為降低甲苯法副產(chǎn)，提高反應(yīng)選擇性，本文開展了環(huán)己烷羧酸酰胺化反應(yīng)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(yīng)動力學(xué)，并在此基礎(chǔ)上進行了工業(yè)反應(yīng)裝置流程模擬，對甲苯法生產(chǎn)技術(shù)的改進，不僅具有

2、重要的科學(xué)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(yīng)工藝進行了研究，考察了反應(yīng)時間、加料時間、物料配比、己內(nèi)酰胺效應(yīng)、溶劑效應(yīng)和移熱方式等因素對己內(nèi)酰胺選擇性的影響，確定了較優(yōu)的工藝條件為：反應(yīng)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(nèi)酰胺初始值為反應(yīng)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(yīng)的己內(nèi)酰胺的選擇

3、性可達87％～90％，高出當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)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(nèi)酰胺的反應(yīng)機理，同時涉及H+和SO3的作用，能合理解釋酰胺化反應(yīng)需要高濃度SO3的本質(zhì)原因，與預(yù)混合和酰胺化反應(yīng)過程在反應(yīng)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(yīng)的合理簡化，提出了酰胺化主反應(yīng)、磺化平行副反應(yīng)和降解串聯(lián)副反應(yīng)組成的動力學(xué)網(wǎng)絡(luò)，測量到主副反應(yīng)動力學(xué)數(shù)據(jù)，并由實數(shù)編碼遺

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