己内酰胺出产技术概述

起源: Z6人生就是博集团 王瑗 整顿
编纂: 阿勇
颁布功夫: 2013-01-14
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    己内酰胺(CPL)重要用于出产聚己内酰胺纤维树脂,宽泛利用在纺织、汽车、电子、机械等领域。目前全球共有30多家企业在23个国度和地域出产CPL,2004年总出产能力约为4390kt/a,消费量约为3880kt/a。预计2006年世界己内酰胺的出产能力和需要量将别离达到5144kt和4460kt;2011年出产能力和需要量将别离达到5784kt和5077kt,2001-2006年和2006-2011年世界己内酰胺消费量的年均增长率将别离达到约3.3%和2.6%。
    CPL在工程塑料领域增长较快,年增长率为5%-8%,而在纤维方面,由于差距化水平不如可代替种类,因而发展较慢,年增长率只有1%左右,2001年甚至出现了约2%的负增长。但CPL在亚洲出格是中国的市场需要一向维持着高速增长的势头,1994-2004年,中国CPL表观消费量年均增长率大于17%。据预测,2005年中国己内酰胺产量将达到300kt,需要量将达到600kt,市场缺口300kt,因而,抓紧机缘,发展和提高我国己内酰胺行业的竞争力极度紧迫。
    全球CPL出产能力过剩,石油价值持久在高位运行,CPL产品与原料苯的价差缩幼,这些都加剧了CPL行业的竞争,以传统技术新建CPL装置已经很难盈利,因而CPL出产商多年来一向致力于开发降低成本的出产技术,现对各类CPL出产技术概述如下。
    1发展概况
    目前,出产CPL的肇始原料重要是苯/环己烷(环己烷是由苯加氢造得的),其次是苯酚和甲苯。三种原料所占出产能力的比例别离为78.60%、19.90%、1.50%。
    20世纪80年代以来,新建CPL装置只有中国克拉玛依CPL装置选取甲苯为原料,其他均以苯/环己烷为原料,不用苯酚。
    目前世界上约有95%的CPL是通过源于拉西法的“酮-肟”工艺路线出产的。它们的共同特点是都经过环己酮和环己酮肟这两个中央产品:环己酮与羟胺反映,天生环己酮肟;环己酮肟再在发烟硫酸作用下,产生贝克曼沉排反映,天生CPL;芳和匾鹪从诒胶捅椒。
    在“酮-肟”主流工艺之表,还有日本东丽公司开发的光亚硝化法工艺、意大利SNIA公司开发的甲苯法工艺,但利用领域很幼。
    目前CPL出产技术重要有以下几种。
    (1)传统拉西法  其关键工艺是环己酮与硫酸羟胺产生肟化反映,天生环己酮肟,环己酮肟在发烟硫酸作用下经贝克曼沉排反映天生CPL。硫酸羟胺是用硫酸中和亚硝酸铵,天生脱酯硫酸盐,再产生水解反映产生的。该工艺在羟胺合成、肟化反映、沉排反映三路工序都使用硫酸,氨中和后产生大量的副产品硫酸铵,而硫酸铵的经济价值较低。对传统拉西法的改进,重要着眼于降低硫酸铵的副产量。
    (2)Allied异丙苯/苯酚工艺  该工艺重要特点是用异丙苯法出产的苯酚为原料。苯酚加氢天生环己酮,环己酮与硫酸羟胺经肟化反映天生环己酮肟,环己酮肟在发烟硫酸作用下经贝克曼沉排反映天生CPL。硫酸羟胺是用硫磺、氨、二氧化碳和水经多步工艺出产的,硫酸铵副产量依然较高。
    (3)巴斯夫一氧化氮还原工艺  该工艺的硫酸羟胺是节造氨氧化天生一氧化氮,再在硫酸中用氢气还原而天生的,硫酸铵副产量比传统拉西法少得多。
    (4)CAPROPOL工艺  该工艺在环己烷氧化造环己酮环节有肯定特点,使用了钯催化剂,降低了氢氧化钠的亏损量和废碱液的天生;芳和肓蛩狒前肪炕从程焐芳和,环己酮肟在发烟硫酸作用下经贝克曼沉排反映天生CPL。硫酸羟胺是用一氧化氮还原工艺出产的。
    (5)DSM-HPO工艺  该工艺的羟胺合成和环己酮肟化两个阶段都是在循环使用的磷酸缓冲液中实现的,不产生硫酸铵。首吓酌磷酸缓冲液吸收氨氧化产生的二氧化氮气体,天生硝酸;而后用氢气还原磷酸缓冲液中的硝酸根离子,天生羟胺;富含羟胺的磷酸缓冲液再与环己酮逆流接触,经肟化反映天生环己酮肟。该工艺的优势在于仅在环己酮肟沉排反映阶段使用硫酸,因而大大降低了硫酸铵副产量。该工艺设备复杂,分离精造环节多,工艺节造难度大,催化剂较为昂贵。
    (6)东丽光亚硝化工艺  在水银灯照射下,环己烷与亚硝酰氯和氯化氢天生氯化氢肟,再沉排天生CPL。只管有人以为这项工艺出产CPL的成本最低,但迄今只有日本东丽公司选取该工艺建有两套共190kt/a的出产装置,且多年来没有扩产的报路。
    (7)SNIA甲苯法工艺  该工艺用甲苯氧化天生苯甲酸,苯甲酸加氢天生环己烷羧酸,环己烷羧酸经中和、脱羧及沉排天生CPL。该工艺硫酸铵副产量很高,并且原子经济性欠安,有较大的局限性,在意大利的装置已经停产,仅有我国克拉玛依化纤有限公司的一套原设计出产为50kt/a的装置在运行。
    2 CPL出产新技术开发进展与远景
    降低出产成本、选取绿色工艺,削减环境传染一向是开发CPL出产新技术的沉点。目前报路的CPL新技术概括起来,可分为丁二烯工艺路线和“酮-肟”工艺路线。
    2.1丁二烯工艺路线的钻研
    近十几年来,国际上一些大公司积极钻研以非芳香族化合物为原料的工艺路线。DSM、杜国合作推出了一项以丁二烯和一氧化碳为原料出产CPL的工艺,巴斯夫公司也申请了类似的专利。巴斯夫公司和杜国公司合作开发的丁二烯/甲烷工艺,在德国建成了1kt/a的丁二烯/甲烷工艺的工业尝试装置。
    丁二烯路线出产CPL的工艺起头颁布肘,曾宣称每吨CPL出产成本可降低300美元,其时在业界引起了较大的反映。巴斯夫公司和杜国公司曾于1995年打算在我国海南省以丁二烯/甲烷工艺建设一套联产150kt/a CPL、150kt/a己二胺的大型装置,但该计整齐再被推迟,迄今没有执行。DSM公司也屡次暗示要在漯河选取丁二烯路线扩大出产能力,尚未付诸行动。
    2.2“酮-肟”工艺路线的钻研
    在拉西法技术基础发展起来的“酮-肟”工艺,在从前三十年来一向比力不变,但最近有了沉大的突破;芳和彪炕ひ铡⒒芳和科喑僚殴ひ铡⒒芳和榉律呋趸ひ战肓斯ひ祷匝榻锥。
    2.2.1环己烷仿生催化氧化工艺
    环己酮的出产,通常是用空气氧化环己烷,天生环己醇和环己酮,再经分离、环己醇脱氢和精造工序得到制品;芳和爸媚壳捌毡檠∪』芳和橐合嗫掌薮呋趸ひ,其不及之处是环己烷单程转化率低、醇酮选择性不高,导致物耗能耗较高,并产生大量废碱液。
    仿生催化氧化工艺保留了目前环己烷氧化工业出产中直接使用空气作为氧源的利益,降低了反映温度和压力,提高了单程转化率和总收率,削减了过程能耗和废液排放量,氧化副产品由多种复杂组分变为以己二酸为重要组分,己二酸的回收利用能够提高经济效益。因而,环己烷仿生催化氧化造环己酮技术在物耗、能耗、环保等方面拥有显著的优势。
    2003年,中石化股份公司在巴陵分公司环己酮装置上进行了环己烷仿生催化氧化工艺的工业试验,经评议,以为该工业试验运行安全靠得住,经济技术指标先进,技术拥有独创性,并假造了《12.4万吨/年环己烷仿生催化氧化造环己酮工艺包》,不久,该技术将会在工业出产装置执行。
    2.2.2环己酮氨肟化工艺
    该工艺将环己酮、氨、过氧化氢置于统一反映器中,一步合成环己酮肟。与其他工艺相比,拥有流程短、环境敦睦、反映前提和善、设备投资低的优势。该工艺自20世纪60年代就受到关注,但直到最近,由于钛硅分子筛催化剂和过氧化氢出产技术的改进,才具备了工业化的经济可行性。中国石化股份公司和意大利Enichem公司近年来大力发展该工艺的钻研,各自占有有关专利和技术,并且都实现了中央试验,在2003年别离用于日本住友公司的60kt/a装置和中国石化巴陵分公司的70kt/a装置。
    2.2.3环己酮肟气相沉排工艺
    该工艺是在固体酸催化剂作用下,环己酮肟经气相沉排成CPL,由于不使用硫酸和氨,也就不产生副产品硫酸铵,能够大幅度降低出产成本。国表多家公司对该工艺进行了钻研,中国石化股份公司在积极发展钻研,沉点是提高催化剂的转化率、选择性和寿命。日本住友化学公司采取流化床反映器,环己酮肟/甲醇/氮气在高温下通过度子筛,转化率为99.3%,CPL的产率为95.3%。
    2.2.4六氢苯甲酸-环己酮肟联产CPL组合工艺
    “六氢苯甲酸-环己酮肟联产CPL组合工艺”是利用原SINA甲苯法CPL工艺,将原酰胺化反映液中SO3催化环己酮肟沉排,在新增负荷150%时,环己酮肟转化率达99.78%,CPL选择性达98.90%,六氢苯甲酸损失率仅为0.8l%,产品质量、技术指标达到并优于原SINA甲苯法CPL工艺。
    3新技术的利用远景
    从近年的钻研和利用进展来看,CPL出产技术发展的重要突破口,是利用新型催化剂和反映动力学的钻研成就,内容性地简化工艺过程,以至于降低设备投资和能耗物耗,扩大出产能力,降低出产成本。
    3.1 Enichem“氨肟化”新工艺与住友化学气相沉排新工艺的组合利用
    住友化学将Enichem公司过氧化氢“氨肟化”新工艺和本公司的流化床-沸石贝克曼沉排技术整合起来,在日本爱嫒新建60kt/a的CPL出产装置,新装置于2003年4月投运,现已达到100%的运行负荷,高时达到120%;芳和芳和康淖饰99.5%以上,未转化部门回收使用。
    据介绍,新装置的己内酰胺质量显著优于老装置的质量;新装置产品PM值为45000s,吸光度97%以上;而老装置产品PM值为30000s,吸光度为93%。住友化学公司以为气相沉排和沉结晶对提高产品质量极度沉要,若是氨肟化新工艺与原有的沉排技术配对,则己内酰胺的质量会降低。住友化学公司正思考将新装置扩大产能,也有意想在中国建厂。
    3.2六氢苯甲酸-环己酮肟联产CPL组合工艺的利用
    “六氢苯甲酸-环己酮肟联产己内酰胺组合工艺”的最大特点在于可能大幅度增长主张产品己内酰胺产量,而其副产品硫酸铵产量不增长,从而能够大幅度提高经济效益。
    该组合工艺技术先进、流程合理,达到国际先进水平。该组合工艺的开发成功为使中石化克拉玛依化纤有限责任公司己内酰胺产量由65kt/a扩能提高到160kt/a提供了技术支持。
    3.3中国石化股份有限公司CPL成套新技术的利用
    中国石化股份有限公司组织“产、学、研”等单元开发的CPL成套新工艺;芳和檠趸鹿ひ铡⒒芳和彪炕ひ铡⒒芳和科喑僚殴ひ铡PL精造新工艺各个单项技术成熟靠得住,已具备工业化前提整合在一路,占有自主知识产权。
    中国石化CPL的两大主题技术:环己酮氨肟化造备环己酮肟和环己烷仿生催化氧化造备环己酮的研发工作均已获得突破性进展。
    环己酮氨肟化造备环己酮技术已经实现70kt/a工业化利用,环己烷仿生催化氧化造备环己酮技术已经在巴陵有限公司环己酮装置上进行了工业试验,且上述利用和试验了局极度喜人,技术经济性极度凸起。
    目前,中石化成套CPL新工艺正用在巴陵分公司140kt/aCPL改扩建项目上。该项目首先是建一套70kt/a的环己酮氨肟化新工艺工业试验装置,代替原HPO法肟扮装置,环己酮肟沉排改为三级沉排。而后选取自有技术扩建苯加氢出产单元,与140kt/aCPL配套;用环己烷仿生催化氧化新技术刷新现环己酮单元;选取非晶态合金催化剂和磁不变床加氢精造工艺等精造新技术,使装置能力达140kt/a,并实现CPL成套新技术的工业化。
氨肟扮装置投产成功以及经过短暂的标定表呀,氨肟扮装置可能达到70kt/a设计负荷,亏损、质量根基达到设计要求,预计经过一段功夫调整优化,齐全能够实现全面达标。届时,CPL出产成本大幅降低,从而提高了CPL的主题竞争力。

(起源:Z6人生就是博集团 王瑗 整顿)

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