[实用新型]一种提高环己酮肟质量和收率的设备系统

说明书

一种提高环己酮肟质量和收率的设备系统。本实用新型设备系统包括依次通过管线连通的直接氨肟化反应器、膜分离器、有机溶剂萃取塔和二次肟化反应器。本实用新型设备系统在包括直接氨肟化反应器的基础上，还包括二次肟化反应器，通过两者的结合，使得直接氨肟化未完全反应的环己酮以及反应中间体环己基亚胺进一步反应，提高环己酮肟的有效转化率，降低环己酮肟单耗，避免了采用加入过量过氧化氢来提高收率，减少了氮氧化物的排放以及某些杂质的生成。

技术领域

本实用新型属于环己酮肟制备领域，具体涉及一种提高环己酮肟质量和收率的设备系统。

背景技术

目前，己内酰胺主要由环己酮肟通过贝克曼重排转位来制备，制备环己酮肟的主要工艺有拉西法（硫酸羟胺法）、HPO法（磷酸羟胺法）、NO还原法和直接氨肟化法。拉西法是采用环己酮和硫酸羟胺进行肟化反应得到环己酮肟。其中，硫酸羟胺是采用二氧化硫还原亚硝酸铵来制备的，该工艺非常成熟，是最早成功的工艺路线，但是由于副产的硫酸铵较多，得到硫酸羟胺的质量一般，因此，目前新建装置已经较少采用拉西法。NO还原法虽然也采用硫酸羟胺和环己酮反应生成环己酮肟，但其硫酸羟胺是在催化剂条件下利用氢气还原NO得到，副产硫酸铵比拉西法少，硫酸羟胺质量好，环己酮的肟化转化率达到99.98%以上，即环己酮的肟化转化率接近100%，得到高质量的环己酮肟，进而通过贝克曼重排转位得到高质量的己内酰胺。因此，采用NO还原法使得后续己内酰胺的纯化工艺也十分简单高效。目前还有一些装置在采用此方法，生产高质量的己内酰胺。

磷酸羟胺（HPO）法制备环己酮肟，是环己酮和磷酸羟胺在酸性条件下进行肟化反应，通过甲苯逆流萃取，一定程度上加快肟化反应的进行，且使平衡反应有利于生成环己酮肟，同时还采用脉冲肟化塔和磷酸羟胺过量的条件来促进肟化反应的进行。但是磷酸母液需循环使用，在经萃取和汽提后，仍然含有100ppm左右的环己酮肟等有机杂质，随后用此磷酸母液来吸收氧化氮气体，生成磷酸、硝酸和亚硝酸混合液，这些有机物中的环己酮肟在酸性条件下必然会分解生成环己酮和羟胺，并且会被硝酸氧化成环己酮深度氧化杂质。由于磷酸母液循环流量是环己酮肟流量的10倍，这样磷酸羟胺（HPO法）工艺生产的环己酮肟就会含有1000ppm-2000ppm的有机杂质，因此需要设计离子交换或者水溶液加氢等的工艺来纯化生成的己内酰胺，而且生产的己内酰胺质量还是不如BASF的NO还原法的好。由此可以看出，无论后续己内酰胺纯化工艺如何加强，环己酮肟的质量问题才是决定最终己内酰胺质量的关键核心。而解决环己酮肟的质量问题，首要的还是提升环己酮肟化转化率的问题。

相比于其他三种工艺，直接氨肟化法生产的己内酰胺虽然流程最为简单，副产硫酸铵最少，但是仍然面临着产品质量较差和环己酮单耗较高（环己酮肟化转化率低）的问题。

传统的环己酮直接氨肟化以氨、双氧水和环己酮为原料，以钛硅分子筛为催化剂，以叔丁醇水溶液为溶剂。其反应机理被认为主要是羟胺机理：反应过程中，小分子的氨和过氧化氢扩散进入钛硅分子筛孔道，氨在钛硅分子筛的孔道中被过氧化氢氧化，生成羟胺；由于分子筛中的二氧化硅是弱酸性，羟胺在钛硅分子筛孔道中相对稳定，羟胺再扩散到钛硅分子筛的表面，与叔丁醇水溶液中的环己酮生成环己酮肟。CN103382163A 、CN204079842U、CN101781232A等文献都认为此直接氨肟化反应的环己酮肟化转化率能够达到99.5%以上。

CN105837468B、WO/2016/112814分别公开了一种无叔丁醇的直接氨肟化的工艺，该工艺将叔丁醇替换为水，直接采用环己酮有机相、水相和催化剂固相的三项非均相体系。该方法虽然减少了回收叔丁醇需要的蒸汽消耗，根据其文献得知，其一步环己酮的肟化转化率被报道超过99.9%，但是在实施过程中，环己酮的单耗以及环己酮肟质量上并没有得到改善。