Капролактам является мономером нейлона-6, известен с 19 века. Исторически капролактам был синтезирован в 1899 году О. Валлахом и спустя несколько десятилетий ему нашли практическое применение.
П. Шлак в рамках эксперимента полимеризовал лактам. Из раствора полимера образовались очень тонкие и прочные нити. Данное свойство капролактама дало толчок к его производственному получению. Так, в 1938 году компания IG Farben выпустила первую партию прядильного полимера на основе капролактама. Мировой спрос на данное соединение непрерывно рос с каждым годом. На данный момент в России крупнейшим производителем капролактама является ПАО «КуйбышевАзот».
Капролактам является одним из основных продукций предприятия, так как из-за своих химических особенностей его используют для получения полиамидных пластмасс, нитей (полиамид-6) и капроновых волокон. Они же, в свою очередь, используются для производства текстиля, военного и спортивного снаряжения. Изделия на основе капролактама пригодны для достаточно сильных нагрузок, поэтому широкое распространение получили в автомобильной промышленности: капролактам используют для изготовления шинного корда (кордной нитью). Смола ПА-6 - основной компонент для изготовления конструкционных пластиков, которые широко используются в автомобильной промышленности.
Так же капролактам используют на синтез лизина и агента на производство полиуретана.
Классически лактам получают путем образования циклогексанона, окисления и перегруппировкой Бекмана с последующей нейтрализацией. Со стадии нейтрализации возможны несколько технологических маршрутов извлечения капролактама из лактамного масла, однако чаще всего используют двухступенчатую экстракцию.
Целью работы является повышение эффективности извлечения капролактама из лактамного масла на стадии экстракции путем
модернизации существующей технологии.
Для достижения целей ВКР необходимо выполнить следующие задачи:
- изучить физико-химические основы получения капролактама и его выделения на стадии экстракции из лактамного масла;
- проанализировать свойства растворителей, применяемых при экстракции;
- изучить технологическую схему стадии экстракции, существующую на ПАО «КуйбышевАзот»;
- предложить способ модернизации стадии экстракции;
- рассчитать материальный и тепловой балансы стадии экстракции и основной аппарат;
- оценить эффективность предложенной модернизации.
Технологическая стадия экстракции капролактама оказывает влияние на чистоту конечного продукта и производительность установки. Эти показатели могут быть улучшены за счет рационального выбора оборудования, что и показано в рамках работы. Были получены следующие результаты:
- рассмотрены технологические особенности получения капролактама, методы экстракции, а также проанализированы существующие растворители в узле экстракции;
- была описана технологическая схема узла экстракции, рассмотрены существующие конструкции экстракторов и был предложен способ модернизации узла экстракции;
- рассчитаны материальный и тепловой балансы узла экстракции цеха 37.
- рассчитан материальный баланс для экстрактора улучшенной конструкции, а также оценена эффективность предложенной модернизации. Был рассчитан основной аппарат экстракции - высота аппарата составила 8,5 метров с диаметром 1,5 метра;
Из результатов модернизации были сделаны следующие выводы:
- в фазе капролактама в ТХЭ содержание самого капролактама увеличилось на 24,82 кг/ч., следовательно, при мощности 8000 часов в год, с помощью оптимизации стадии экстракции можно получить 198,56 тонны в год капролакта. Дополнительное извлечение ТХЭ из водного слоя. В органический слой дополнительно переходит 23,83 кг/ч трихлорэтилена. Это 190,96 тонн в год.
- с помощью организации более эффективного массообменного процесса значительно проще регулировать регламентированные значения параметров узла экстракции с учетом всех требований аналитического контроля. При этом основные вводные параметры экстракции так и продолжат оставаться неизменными.
1. Бесчастнов М.В., Соколов В.М. Предупреждения аварий в химических производствах. М.: Химия, 1979. С. 88-91.
2. Бунеева Е.В. Получение капролактама из циклогексанона // Методическое пособие. Кемерово, 2014.
3. Белов П.С. Основы технологии нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1965. 339-345.
4. ГОСТ 7850-2013 Капролактам. Технические условия [Электронный ресурс] URL: https://docs.cntd.ru/document/1200105430(дата обращения: 15.02.2023).
5. ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда.
Вредные вещества [Электронный ресурс] URL:
https://docs.cntd.ru/document/5200233(дата обращения: 19.02.2023).
6. Дытнерский Ю.И., Борисов Г.С. Брыков В.П. и др. Основные процессы и аппараты химической технологии. М. Химия, 1991. С 263-272.
7. Динцес А.И., Потоловский Л. А. Основы нефтехимического синтеза. Гостоптехиздат, 1960. С 692-694.
8. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1981. С. 556-572.
9. Овчинников В.И., Ручинский В.Р. Производство капролактама. М. Химия, 1977. С 252-254.
10. ПатентRU2658053C1 Многоступенчатый барботажный экстрактор [Электронный ресурс] URL: https://patents.google.com/patent/RU2658053C1/ru(дата обращения: 16.02.2023).
11. ПатентRU2467782C1 Вибрационный экстрактор непрерывного
действия [Электронный ресурс] URL:
https://patents.google.com/patent/RU2467782C1/ru (дата обращения:
16.02.2023).
12. ПатентRU2038112C1 Роторно-дисковой экстрактор [Электронный
ресурс] URL: https://patents.google.com/patent/RU2038112C1/ru (дата
обращения: 16.02.2023).
13. ПатентRU2458053C1 Способ управления экстракцией
капролактама экстрактор [Электронный ресурс] URL:
https://patents.google.com/patent/RU2458053C1/ru (дата обращения:
16.02.2023).
14. Паушкин Я.М., Адельсон С.В., Вишнякова Т.П. Технология нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1973. С. 420-424.
15. Постоянный технологический регламент ТР 37-1 ПАО
«КуйбышевАзот». 2015. С. 14-397.
...
25 источников