連續(xù)生產(chǎn)ε-己內(nèi)酰胺的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了在生產(chǎn)ε-己內(nèi)酰胺的過程中，將進(jìn)程內(nèi)熱量從含ε-己內(nèi)酰胺和硫酸的混合物交換到含ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物的設(shè)備，該設(shè)備含有：a)一個貝克曼重排反應(yīng)區(qū)；b)一個中和區(qū)；c)一個分離區(qū)；d)一個萃取區(qū)；e)一個蒸餾區(qū)；特征在于該設(shè)備還含有i)一個第一進(jìn)程內(nèi)熱交換器，該交換器用于將熱量從貝克曼重排反應(yīng)區(qū)交換到蒸餾區(qū)；ii)一個檢測含ε-己內(nèi)酰胺和硫酸混合物到含ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的泄漏系統(tǒng)；和iii)一個備用的熱交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)，在運(yùn)行時，用于將熱量從貝克曼重排反應(yīng)區(qū)轉(zhuǎn)出，和將熱量轉(zhuǎn)入到蒸餾區(qū)。本發(fā)明還提供一種因進(jìn)程內(nèi)熱交換器的泄漏將ε-己內(nèi)酰胺的生產(chǎn)從正常運(yùn)行切換到備用運(yùn)行的方法。
【專利說明】連續(xù)生產(chǎn)ε-己內(nèi)酰胺的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生產(chǎn)ε -己內(nèi)酰胺和以高能效的方式從溶劑中回收該ε _己內(nèi)酰胺的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在制備ε -己內(nèi)酰胺的方法中，通常需要從含有溶于溶劑的ε -己內(nèi)酰胺的溶液中回收ε-己內(nèi)酰胺，在所述方法中環(huán)己酮肟借助酸轉(zhuǎn)化為ε-己內(nèi)酰胺。所述轉(zhuǎn)化被稱為貝克曼重排反應(yīng)。貝克曼重排反應(yīng)是高度放熱的反應(yīng)，因此通常受冷卻系統(tǒng)的控制。貝克曼重排反應(yīng)發(fā)生后，可將堿，優(yōu)選氨，加入到貝克曼重排混合物中產(chǎn)生中和的貝克曼重排混合物。去除硫酸銨并在溶劑中萃取剩余的ε-己內(nèi)酰胺。溶劑必須通過蒸餾去除。目的是在環(huán)己酮肟貝克曼重排反應(yīng)中，環(huán)己酮肟盡可能充分地轉(zhuǎn)化為ε -己內(nèi)酰胺同時以環(huán)保經(jīng)濟(jì)的方式從轉(zhuǎn)化反應(yīng)物中盡可能充分并且盡可能純凈地分離出由環(huán)己酮肟轉(zhuǎn)化形成的ε-己內(nèi)酰胺。[0003]貝克曼重排反應(yīng)區(qū)中，在發(fā)煙硫酸(溶于硫酸的SO3,也稱為福明硫酸)的存在下將環(huán)己酮肟轉(zhuǎn)化為ε-己內(nèi)酰胺。
[0004]W002/070475描述了一種純化ε -己內(nèi)酰胺的方法，其闡述遵循七步流程可降低ε -己內(nèi)酰胺的損失。其中所述的步驟b)涉及在水的存在下通過蒸餾去除作為水的共沸混合物的苯。產(chǎn)生的ε -己內(nèi)酰胺產(chǎn)物在含水混合物中；該產(chǎn)品隨后進(jìn)行去水處理生成濃度為99.5wt.%的ε-己內(nèi)酰胺。為去除剩余水分和低沸點(diǎn)有機(jī)雜質(zhì)實(shí)施進(jìn)一步蒸餾；分離純化的ε -己內(nèi)酰胺；并且將高沸點(diǎn)雜質(zhì)作為殘渣。
[0005]DEl 194863描述了一種在兩-步驟方法中純化環(huán)己酮肟進(jìn)行貝克曼重排反應(yīng)產(chǎn)生的ε-己內(nèi)酰胺的方法。粗ε-己內(nèi)酰胺在苯中萃取。所述苯的量必須至少是ε-己內(nèi)酰胺量的三倍，優(yōu)選為4.5-12倍的ε-己內(nèi)酰胺的量。這使ε -己內(nèi)酰胺溶液含有5_15wt.%ε-己內(nèi)酰胺。隨后，利用蒸餾去除苯直到剩余的混合物含有25wt.%苯。然后添加含水苛性鈉溶液并蒸餾出剩余的苯。蒸餾發(fā)生在單效或多效塔內(nèi)并未提及。體積也未給出；因此實(shí)施例是實(shí)驗室模式還是工業(yè)模式并不清楚。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)方法的弊端是在蒸餾區(qū)耗費(fèi)了大量的能量。一般蒸餾為多步驟。冷凝該蒸餾區(qū)中一個或多個再沸器中的蒸汽可獲得該單步驟或多步驟的蒸餾方法所需能量。本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種在降低蒸餾區(qū)消耗的外部能量同時獲得生產(chǎn)ε-己內(nèi)酰胺的可靠方法。
[0007]本發(fā)明的發(fā)明人驚訝地發(fā)現(xiàn)，以一定方式通過進(jìn)程內(nèi)熱交換器將熱量從貝克曼重排反應(yīng)區(qū)交換到蒸餾區(qū)，并產(chǎn)生高純度的ε-己內(nèi)酰胺是可能的。因此，貝克曼重排反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的熱量可在從ε-己內(nèi)酰胺中蒸餾有機(jī)溶劑的過程中再利用。一般在用“干燥的”環(huán)己酮肟在較低溫度下進(jìn)行貝克曼重排反應(yīng)時，進(jìn)程內(nèi)熱交換器是非常有利的。“干燥的”環(huán)己酮肟指具有較低含水量的環(huán)己酮肟。利用任何環(huán)己酮肟生產(chǎn)技術(shù)都可能制備“干燥的”環(huán)己酮肟，但是通常采用氨氧化技術(shù)和HPO1^i術(shù)進(jìn)行制備。在氨氧化技術(shù)中利用過氧化氫和氨將環(huán)己酮轉(zhuǎn)化為環(huán)己酮肟。回收產(chǎn)生的環(huán)己酮肟期間去除水。在ΙΙΡΟ?技術(shù)中將硝酸鹽或氮氧化物轉(zhuǎn)化為與環(huán)己酮反應(yīng)生成環(huán)己酮肟的羥胺。在純化過程的下游干燥產(chǎn)生的環(huán)己酮肟。這樣的貝克曼重排反應(yīng)發(fā)生在相對較低的溫度下。在蒸餾ε-己內(nèi)酰胺中的溶劑過程中，這會阻礙重新利用貝克曼重排反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的熱。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，建議采用未使用中間傳熱流體的進(jìn)程內(nèi)熱交換器。更確切地，通過熱交換器壁從貝克曼重排反應(yīng)區(qū)到蒸餾區(qū)進(jìn)行傳熱。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，將含ε-己內(nèi)酰胺和硫酸的貝克曼重排混合物從貝克曼重排反應(yīng)區(qū)轉(zhuǎn)移到蒸餾區(qū)；或者將需蒸餾的溶劑中的ε-己內(nèi)酰胺從蒸餾區(qū)轉(zhuǎn)移到貝克曼重排反應(yīng)區(qū)；或者將兩者均轉(zhuǎn)移到分離區(qū)。
[0008] 另外，一個特殊的問題是，當(dāng)進(jìn)程內(nèi)熱交換器內(nèi)發(fā)生泄漏時，會發(fā)生含ε -己內(nèi)酰胺和硫酸的混合物與待蒸餾的溶劑中ε-己內(nèi)酰胺接觸的問題。通常，待蒸餾的有機(jī)溶劑中的ε -己內(nèi)酰胺含水。如果那樣的話，含ε -己內(nèi)酰胺和硫酸的混合物會與ε _己內(nèi)酰胺反應(yīng)產(chǎn)生副產(chǎn)物。這產(chǎn)生了不適用于某些應(yīng)用的，例如適合高速旋轉(zhuǎn)的尼龍-6的生產(chǎn)的低品質(zhì)的ε-己內(nèi)酰胺。副產(chǎn)物的形成降低了 ε-己內(nèi)酰胺生產(chǎn)工藝的效率。更具體而言，硫酸會進(jìn)入蒸餾區(qū)產(chǎn)生6-氨基己酸，導(dǎo)致產(chǎn)生了低聚物并污染蒸餾塔。另外，在蒸餾區(qū)或下游區(qū)的物質(zhì)中，這樣的強(qiáng)酸存在會引起腐蝕，并且最終會引起泄漏。這些區(qū)域通常為碳鋼結(jié)構(gòu)并設(shè)計成能夠承受PH值大于4的環(huán)境。具有較低pH值的硫酸的存在會引起類似的腐蝕。
[0009]US7454956描述了檢測熱交換器泄漏的方法和設(shè)備。所述方法采用大量氣體流量計以測定因泄漏使通過熱交換器中一室的氣體流量的變化。這需要從生產(chǎn)中移出熱交換器，因此不能在運(yùn)行的時候?qū)嵤?br> [0010]另外，發(fā)明人已經(jīng)設(shè)計了以可靠的方式實(shí)現(xiàn)這樣有效熱量的傳遞。更具體地，鑒于進(jìn)程內(nèi)熱交換器的泄漏的嚴(yán)重后果，建議安裝泄漏檢測系統(tǒng)和備用的傳熱系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，本發(fā)明提供了在生產(chǎn)ε-己內(nèi)酰胺的過程中，將進(jìn)程內(nèi)熱量從含ε-己內(nèi)酰胺和硫酸的混合物交換到含ε -己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物的設(shè)備，該設(shè)備含有:
[0012]a) 一個貝克曼重排反應(yīng)區(qū)；
[0013]b) 一個中和區(qū)；
[0014]c) 一個分離區(qū)；
[0015]d) 一個萃取區(qū)；
[0016]e) 一個蒸餾區(qū)；
[0017]特征在于該設(shè)備還含有
[0018]i) 一個第一進(jìn)程內(nèi)熱交換器，該交換器用于將熱量從貝克曼重排反應(yīng)區(qū)交換到蒸餾區(qū)；
[0019]ii) 一個檢測含ε -己內(nèi)酰胺和硫酸混合物泄漏到含ε -己內(nèi)酰胺和溶劑的系統(tǒng)；和
[0020]iii) 一個備用的熱交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)，在運(yùn)行時，用于將熱量從貝克曼重排反應(yīng)區(qū)交換到蒸餾區(qū)。
[0021]本發(fā)明還提供一種將ε -己內(nèi)酰胺的生產(chǎn)從正常運(yùn)行交換到備用運(yùn)行的方法，該方法含有；
[0022]a)在第一進(jìn)程內(nèi)熱交換器中檢測泄漏；
[0023]b)隔離進(jìn)程內(nèi)熱交換器；和
[0024]c)采用備用的傳熱系統(tǒng)；
[0025]特征在于第一進(jìn)程內(nèi)傳熱器將熱量從貝克曼重排反應(yīng)區(qū)交換到蒸餾區(qū)；備用的傳熱系統(tǒng)將熱量從貝克曼重排反應(yīng)區(qū)轉(zhuǎn)出并將熱量轉(zhuǎn)入蒸餾區(qū)。
[0026]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括降低了外來能源的能量消耗并降低了所需冷卻水的量。這樣減低了對環(huán)境的影響。另外，如果進(jìn)程內(nèi)傳熱器失效，本發(fā)明確保，生產(chǎn)能夠繼續(xù)而不發(fā)生重大的停工和嚴(yán)重的ε-己內(nèi)酰胺損失。這部分歸功于在熱交換器運(yùn)行的同時能夠檢測出泄漏的事實(shí)。因此，改進(jìn)的方法的總經(jīng)濟(jì)性得以改善。
[0027]在貝克曼重排反應(yīng)區(qū)中，在溶解于硫酸的SO3(也稱為發(fā)煙硫酸)存在下將環(huán)己酮肟轉(zhuǎn)化為ε-己內(nèi)酰胺。在中和區(qū)，添加氨并和硫酸反應(yīng)生成硫酸銨。在分離區(qū)，從含ε-己內(nèi)酰胺的相中分離出含硫酸銨的相。在萃取區(qū)，用溶劑萃取含ε-己內(nèi)酰胺的相以獲得含ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物。在蒸餾區(qū)，利用蒸餾將溶劑從ε-己內(nèi)酰胺中分離出來。
[0028]正常運(yùn)行期間，采用第一進(jìn)程內(nèi)傳熱器并將備用的傳熱系統(tǒng)隔離。備用運(yùn)行期間，使用備用的傳熱系統(tǒng)并將第一進(jìn)程內(nèi)傳熱器隔離。運(yùn)行模式的改變的實(shí)現(xiàn)通過開啟和關(guān)閉設(shè)備的閥門來使用設(shè)備的相關(guān)部分以及繞開設(shè)備中不必要的部分。例如，通過關(guān)閉設(shè)備中一個或多個閥門來將第一進(jìn)程內(nèi)傳熱器隔離。
[0029]在一個實(shí)施方案中，備用的傳熱系統(tǒng)含有一個第二進(jìn)程內(nèi)傳熱器，該傳熱器用于將熱量從貝克曼重排反應(yīng)區(qū)交換到蒸餾區(qū)。該第二進(jìn)程內(nèi)傳熱器與第一進(jìn)程內(nèi)傳熱器可以相同。優(yōu)選地，該第二進(jìn)程內(nèi)傳熱器與第一進(jìn)程內(nèi)傳熱器相同。
[0030]在另一個實(shí)施方案中，備用的傳熱系統(tǒng)含有一個冷卻設(shè)備，該冷卻設(shè)備用于將熱量從含ε-己內(nèi)酰胺和硫酸的混合物中傳出；和一個獨(dú)立的加熱設(shè)備，該設(shè)備用于將熱量傳入含ε-己內(nèi)酰胺和有機(jī)溶劑的混合物中。通常，冷卻設(shè)備用于將熱量從含己內(nèi)酰胺和硫酸的混合物交換到冷卻水中。冷卻設(shè)備含有一個或多個冷卻器。冷卻器本身是一個熱交換器，其可將熱量從所述的工藝中傳出。通常，將熱量交換到冷卻水中。通常，加熱設(shè)備用于將熱量從蒸汽交換到含ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物中。一個加熱設(shè)備可含有一個或多個加熱器。加熱器本身是一個熱交換器，其向所述的工藝提供熱量。通常，由蒸汽提供熱量。加熱器的一個例子是向蒸餾塔提供熱量的再沸器。再沸器通常為本領(lǐng)域公知。
[0031]在任意一實(shí)施方案中，通常，檢測泄漏的系統(tǒng)含有一個內(nèi)嵌傳感器來檢測硫酸泄漏到含ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物中。優(yōu)選地，內(nèi)嵌傳感器測量含ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物的電導(dǎo)率。電導(dǎo)率是相對可信的。因此，采用這樣的傳感器檢測泄漏的系統(tǒng)是相對可信的。另外測量方法并不昂貴。硫酸和水的存在導(dǎo)致ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物中離子的形成。因此，由于硫酸的加入，ε -己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物的電導(dǎo)率發(fā)生改變。由于硫酸的強(qiáng)度，通常測定電導(dǎo)率的 變化是可能的，即使在含ε -己內(nèi)酰胺和具有較低水濃度的溶劑的混合物中。
[0032]通常，溶劑可為水或有機(jī)溶劑，或其混合物。當(dāng)為有機(jī)溶劑時，通常存在至少微量的水。水的存在是因為通常在有機(jī)溶劑中從含水相中萃取出ε-己內(nèi)酰胺。通常，水會被溶解和/或夾帶在ε-己內(nèi)酰胺和有機(jī)溶劑的混合物中。優(yōu)選的有機(jī)溶劑為苯或甲苯。更優(yōu)選為苯。
[0033]合適的測量電導(dǎo)率的內(nèi)嵌傳感器是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。各種各樣的儀器儀表是市售的。合適的傳感器有兩種常見類型:具有平面或圓柱形電極的經(jīng)典類型和基于感應(yīng)的第二類型。
[0034]優(yōu)選地，檢測泄漏的系統(tǒng)含有一個警報器，當(dāng)檢測到泄漏時被激活。操作者可使用該警報器以考慮采取什么樣合適的后續(xù)措施。此外，本發(fā)明的設(shè)備可自動采取適當(dāng)?shù)牟僮鳌Ｔ谶@樣的情況下，檢測泄漏的系統(tǒng)用于當(dāng)檢測到泄漏時，將第一熱交換器隔離。自動操作是警報器的補(bǔ)充。更優(yōu)選地，檢測泄漏的系統(tǒng)是用于當(dāng)檢測到泄漏時采用備用的傳熱系統(tǒng)。檢測泄漏的系統(tǒng)可進(jìn)一步自動地進(jìn)行其他工藝。
[0035]當(dāng)進(jìn)程內(nèi)熱交換器的工作變?yōu)閭溆玫膫鳠嵯到y(tǒng)時，生產(chǎn)ε-己內(nèi)酰胺的方法的連續(xù)實(shí)施是我們所希望的。因此，當(dāng)?shù)谝贿M(jìn)程內(nèi)熱交換器被切斷時生產(chǎn)能持續(xù)一段時間的設(shè)備是我們所期望的。更進(jìn)一步地，因為如果發(fā)生泄漏，蒸餾區(qū)就會受到6-氨基己酸和低聚物的污染，那么當(dāng)?shù)谝贿M(jìn)程內(nèi)熱交換器被切斷時使蒸餾區(qū)排污的設(shè)備是我們所期望的。通常，用一個或多個排污槽接收來自蒸餾區(qū)的含ε -己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物。通常，步驟a)后，本發(fā)明的方法涉及i)中斷向蒸餾區(qū)的進(jìn)料；ii)排空蒸餾區(qū)的塔；和iii)繼續(xù)向蒸餾區(qū)進(jìn)料。
[0036] 改變含ε -己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物的流向需要開啟一個或多個有序的閥門。這也要求蒸餾區(qū)暫時被切斷。然而，為了蒸餾區(qū)上游部分繼續(xù)運(yùn)行，需向蒸餾區(qū)進(jìn)料提供一個貯存罐。
[0037]通常，用一個或多個貯存罐接收來自萃取區(qū)含ε -己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物，并用于向蒸餾區(qū)輸送含ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物。在儀器正常運(yùn)行期間可使用貯存罐。貯存罐位于萃取區(qū)和蒸餾區(qū)間。因此，貯存罐作為生產(chǎn)ε-己內(nèi)酰胺的方法中的緩沖區(qū)。
[0038]我們所希望的是檢測泄漏的系統(tǒng)不會給出一個誤報的結(jié)果。因此，通常檢測含ε-己內(nèi)酰胺和硫酸的混合物泄漏到含ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物的系統(tǒng)含有兩個獨(dú)立的檢測方法。這可以確認(rèn)第一結(jié)果。所述設(shè)備還含有PH測量設(shè)備。通常，本發(fā)明方法的步驟a)含有兩個獨(dú)立的檢測方法。通常，檢測的第一種方法是內(nèi)嵌測量含己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物電導(dǎo)率；檢測的第二種方法是測量含ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物pH。通常，PH測量是離線測量含ε -己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物樣品。
[0039]熱交換器是將熱量從一個流體蒸汽交換到另一個中的設(shè)備。熱交換器可是直接的(其中將流體蒸汽混合)或間接的(其中通過隔離墻保持流體蒸汽分離)。進(jìn)程內(nèi)的熱交換器是一間接熱交器，其中來自本方法一部分的工藝流體將熱量交換到本方法另一部分的工藝液體中。在每一個待蒸餾的含ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物和含ε-己內(nèi)酰胺和硫酸的混合物進(jìn)入進(jìn)程內(nèi)熱交換器前，含ε-己內(nèi)酰胺和硫酸的混合物的溫度高于待蒸餾的含ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物。
[0040]進(jìn)程內(nèi)熱交換器含有至少兩個具有隔離墻的室。熱量通過隔離墻從第一室的流體交換到第二室。因此，不存在中間傳熱流體。每個室分別具有長的路徑，且具有較大的表面積與體積比以促進(jìn)傳熱。間接熱交換器為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知。適合本發(fā)明的進(jìn)程內(nèi)熱交換器的例子為管殼式、板式和管式。通常，進(jìn)程內(nèi)熱交換器是板式間接熱交換器。優(yōu)選板式間接熱交換器，因為其能處理較大的流注并且允許傳熱液體間具有較小的對數(shù)平均溫差(LMTD)。
[0041]本發(fā)明的設(shè)備中，第一進(jìn)程內(nèi)熱交換器用于將熱量從源于貝克曼重排反應(yīng)區(qū)的含ε-己內(nèi)酰胺和硫酸的混合物交換到蒸餾區(qū)待蒸餾的含ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1描述了一種基于由環(huán)己酮制成的環(huán)己酮肟制備ε -己內(nèi)酰胺的連續(xù)方法。圖2描述了本發(fā)明的一個實(shí)施方案，其中在基于由環(huán)己酮制成的環(huán)己酮肟制備ε -己內(nèi)酰胺的連續(xù)方法中，熱量從貝克曼重排反應(yīng)區(qū)交換到蒸餾區(qū)。圖3描述了本發(fā)明的一個實(shí)施方案，其中在進(jìn)程內(nèi)熱交換器中將貝克曼重排反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的熱量交換到蒸餾塔并且其中適當(dāng)?shù)膫溆孟到y(tǒng)以防進(jìn)程內(nèi)熱交換器泄漏。
[0043]圖1
[0044]圖1描述了一種通過形成環(huán)己酮肟和相關(guān)純化步驟制備ε -己內(nèi)酰胺的連續(xù)方法。環(huán)己酮通過線[I]進(jìn)入到環(huán)己酮肟形成區(qū)[Α]。通過線[O]加入環(huán)己酮肟形成劑。產(chǎn)生的含有環(huán)己酮肟的反應(yīng)混合物通過線[2]輸入到環(huán)己酮肟純化區(qū)[B](可能也含有清洗步驟和/或者一個或多個蒸餾步驟)。純化的環(huán)己酮肟通過線[3]進(jìn)入到貝克曼重排反應(yīng)區(qū)[C](由一個或多個連續(xù)的階段組成)同時通過線[4]加入溶解于硫酸的SO3(也稱為發(fā)煙硫酸)。獲得的貝克曼重排混合物通過線[5]進(jìn)入到中和區(qū)[D]同時氨水也通過線[6]加入到中和區(qū)。
[0045]獲得的含水中和混合物通過線[7]進(jìn)入到相分離區(qū)[Ε]，含有含水硫酸銨的相通過線[8]離開相分離區(qū)并且含有含水粗ε -己內(nèi)酰胺的相通過線[9]進(jìn)入到萃取區(qū)[F]。在萃取區(qū)[F]中通過線[10]添加有機(jī)溶劑(優(yōu)選為苯或甲苯)并用其萃取含有含水粗ε -己內(nèi)酰胺的相。含有含水硫酸銨的相通過線[11]離開同時通過線[12]將溶解于有機(jī)溶劑的ε-己內(nèi)酰胺溶液輸入到蒸餾區(qū)[G]。通過線[13]向蒸餾區(qū)[G]加入水，富含有機(jī)溶劑的流注通過線[14]從蒸餾區(qū)流出同時含水ε -己內(nèi)酰胺流注通過線[15]流入最終純化區(qū)
[H]。最終純化區(qū)[H]可能包括氫化步驟、堿洗步驟、一個或多個干燥步驟和/或者一個或多個最終產(chǎn)品蒸餾步驟。尼龍-6等級的己內(nèi)酰胺通過線[16]排出。
[0046]虛線[17]描述了熱量從貝克曼重排反應(yīng)區(qū)[C]流出。這通常通過向位于貝克曼重排反應(yīng)區(qū)的一個或多個熱交換器中加入冷卻水得以實(shí)現(xiàn)。虛線[18]描述了熱量進(jìn)入蒸餾區(qū)[G]。這通常通過向蒸餾區(qū)的再沸器中加入蒸汽得以實(shí)現(xiàn)。
[0047]圖2
[0048]圖2描述了本發(fā)明的一個實(shí)施方案。它大體上和圖1所述設(shè)備相同。然而，如虛線[19]所述，至少部分貝克曼重排反應(yīng)區(qū)[C]流出的熱量進(jìn)入蒸餾區(qū)[G]。這可通過一個或多個熱交換器得以實(shí)現(xiàn)(未顯示)。檢測泄漏的系統(tǒng)位于蒸餾區(qū)[G]和可交換熱量(通過[19])的進(jìn)程內(nèi)熱交換器中。備用的系統(tǒng)位于貝克曼重排反應(yīng)區(qū)[C]和蒸餾區(qū)[G]，可(通過線[17]和[18])的加熱器和冷卻器傳遞熱量。
[0049]圖3
[0050]圖3描述了本發(fā)明的一個實(shí)施方案。貝克曼重排反應(yīng)區(qū)的第一級含有混合設(shè)備[K]，收集容器[L]，泵 [Μ]和進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]。含ε -己內(nèi)酰胺和硫酸的混合物通過線[101]保持循環(huán)。通過線[102]和[103]分別加入環(huán)己酮肟和發(fā)煙硫酸(硫酸和SO3)。將進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]中含ε -己內(nèi)酰胺和硫酸的混合物的熱量轉(zhuǎn)移到通過線[209]進(jìn)入進(jìn)程內(nèi)熱交換器的含ε-己內(nèi)酰胺、有機(jī)溶劑和水的混合物中，然后該熱量通過線[210]排出。通過線[104]從收集容器[L]回收部分含ε -己內(nèi)酰胺和硫酸的第一混合物并將其輸入到貝克曼重排反應(yīng)區(qū)的第二級的混合設(shè)備中。
[0051]含ε -己內(nèi)酰胺和有機(jī)溶劑的混合物通過線[201]從貯存罐(圖3未顯示)輸入到蒸餾塔[P]。萃取有機(jī)溶劑中的粗ε -己內(nèi)酰胺可獲得含ε -己內(nèi)酰胺和有機(jī)溶劑的混合物，有機(jī)溶劑優(yōu)選苯或甲苯，所述粗ε -己內(nèi)酰胺是環(huán)己酮肟和發(fā)煙硫酸進(jìn)行貝克曼重排反應(yīng)并用含水氨中和產(chǎn)生的。通過線[210]向蒸餾塔[P]加入含ε -己內(nèi)酰胺和水的混合物。[0052]蒸餾塔[P]可能包括塔板或者填料或者它們的組合。塔頂蒸汽通過線[202]流入到冷凝器/分離器[Q]中，從而形成液態(tài)含水相和液態(tài)有機(jī)相的混合物，并通過線[203]排出。通過線[204]將含水相作為回流液加入到蒸餾塔[P]塔頂。任選地，向線[204]加入線[203]流出的含水相以作為部分回流液(圖3并未顯示)。
[0053]通過線[205]從蒸餾塔[P]排出含ε -己內(nèi)酰胺和水的混合物。含ε -己內(nèi)酰胺和水的混合物中水的重量分?jǐn)?shù)為從2.5wt.%到25wt.%范圍內(nèi)。線[205]中含ε -己內(nèi)酰胺和水的混合物中有機(jī)溶劑的量可忽略不計。
[0054]通過將進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]中含ε -己內(nèi)酰胺和水的混合物的熱量轉(zhuǎn)移到線[209]中含ε -己內(nèi)酰胺、有機(jī)溶劑和水的混合物中來加熱蒸餾塔[P];通過線[210]混合物離開進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]。
[0055]任選地，蒸餾塔[P]額外配備有任何熱源均可啟動的再沸器[R]。這樣情況下，通過線[206]向再沸器[R]輸入部分含ε -己內(nèi)酰胺和水的混合物；并且通過線[207]離開再沸器[R]進(jìn)入蒸餾塔[P]。
[0056]安裝電導(dǎo)率傳感器[U]，離開蒸餾塔[P]的含ε -己內(nèi)酰胺和水的混合物流經(jīng)電導(dǎo)率傳感器。電導(dǎo)率傳感器[U]的信號是電導(dǎo)率測量系統(tǒng)的一部分，在超過預(yù)先確定的限制值的情況下電導(dǎo)率傳感器會報警。
[0057]在進(jìn)入進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]的兩條線和離開進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]的兩條線中，安裝了閥門[a]、[e]、[b]和[f]。正常運(yùn)行期間，閥門[a]、[e]、[b]和[f]處于開啟的位置。
[0058]安裝冷卻器[S]和加熱器[T]作為非直接加熱器[N]的備用系統(tǒng)。冷卻器[S]采用冷卻水作為冷凍劑。加熱器[T]采用蒸汽作為熱源。閥門[c]安裝在進(jìn)入冷卻器[S]的線中且閥門[d]安裝在離開冷卻器[S]的線中。閥門[g]和[h]分別安裝在進(jìn)入和離開加熱器[T]的線中。正常運(yùn)行期間，閥門[c]、[d]、[g]和[h]處于關(guān)閉的位置。
[0059]為防止進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]的泄漏，通過關(guān)閉閥門[a]、[e]、[b]和[f]將進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]隔尚。開啟閥門[c]和[d]和向冷卻器[S]加入冷卻水后冷卻器[S]接管進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]的冷卻工作(圖3并未顯不)。開啟閥門[h]和[g]和向加熱器[T]加入蒸汽后加熱器[T]接管進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]的加熱工作(圖3并未顯示)。
[0060]任選地，如果再沸器[R]具有多余容量，部分進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]的加熱工作可被再沸器[R]接管并且僅將加熱工作的剩余部分用加熱器[T]接管。任選地，如果再沸器[R]具有足夠的多余容量，進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]的加熱工作可全部被再沸器[R]接管那么就可省略加熱器[T]。[0061]任選地，如果進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]發(fā)生泄漏，中斷將含ε -己內(nèi)酰胺和有機(jī)溶劑的混合物通過線[201]從貯存罐(圖3并未顯示)加入到蒸餾塔[P] —段時間。然后，蒸餾塔[P]和再沸器[R]進(jìn)行排污到排污槽中且在稍后階段進(jìn)行再加工(圖3并未顯示)。隨后，重新開始將含ε -己內(nèi)酰胺和有機(jī)溶劑的混合物通過線[201]從貯存罐(圖3并未顯示)加入到蒸餾塔[P]來再次運(yùn)行蒸餾塔[P]。
實(shí)施例
[0062]本發(fā)明通過以下的實(shí)施例來進(jìn)一步說明，但不限于此。
[0063]對比實(shí)施例
[0064]除了沒有進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]的備用系統(tǒng)，在該對比實(shí)施例中采用如圖3所述設(shè)備。因此，未安裝冷卻器[S]和加熱器[Τ]以及具有足夠多余容量的再沸器[R]。所述設(shè)備不含有任何內(nèi)嵌電導(dǎo)率測量系統(tǒng)。
[0065]環(huán)己酮與氨和過氧化氫反應(yīng)(氨氧化過程)產(chǎn)生的環(huán)己酮肟通過線[102]輸入。
[0066]含ε -己內(nèi)酰胺和苯的混合物通過線[201]從貯存罐(圖3并未顯示)加入到蒸餾塔[P]。用苯萃取粗ε -己內(nèi)酰胺獲得含ε -己內(nèi)酰胺和苯的混合物，所述粗ε -己內(nèi)酰胺是環(huán)己酮肟和發(fā)煙硫酸進(jìn)行貝克曼重排反應(yīng)并用含水氨中和產(chǎn)生的。
[0067]基于再沸器的傳熱能力降低和不合格己內(nèi)酰胺的產(chǎn)生可以得到結(jié)論，因進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]的泄漏硫酸進(jìn)入了蒸餾塔[P]。決定停止生產(chǎn)和提純己內(nèi)酰胺。
[0068]在能夠再次重新開始生產(chǎn)和純化ε -己內(nèi)酰胺前，清洗嚴(yán)重污染的提純區(qū)并用新建的進(jìn)程內(nèi)熱交換器替換進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]需要幾個月的時間。
[0069]實(shí)施例
[0070]在該實(shí)施例中采用如圖3所述設(shè)備。
[0071]環(huán)己酮與氨和過氧化氫反應(yīng)(氨氧化過程)產(chǎn)生的環(huán)己酮肟通過線[102]輸入。
[0072]含ε -己內(nèi)酰胺和苯的混合物通過線[201]從貯存罐(圖3并未顯示)加入到蒸餾塔[P]。用苯萃取粗ε -己內(nèi)酰胺獲得含ε -己內(nèi)酰胺和苯的混合物，所述粗ε -己內(nèi)酰胺是環(huán)己酮肟和發(fā)煙硫酸進(jìn)行貝克曼重排反應(yīng)并用含水氨中和產(chǎn)生的。
[0073]安裝冷卻器[S]作為進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]冷凝工作的備用系統(tǒng)。冷卻器[S]采用冷卻水作為冷凍劑。閥門[c]安裝在進(jìn)入冷卻器[S]的線中且閥門[d]安裝在離開冷卻器
[S]的線中。正常運(yùn)行期間，閥門[c]和[d]處于關(guān)閉的位置。
[0074]如果將進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]隔離，那么再沸器[R]具有足夠的多余容量來承擔(dān)進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]的加熱工作。因此，不存在加熱設(shè)備[T]，線[211]和[212]以及閥門[g]和[h]。
[0075]所述設(shè)備含有內(nèi)嵌電導(dǎo)率測量系統(tǒng)和從離開蒸餾塔[P]塔底的液體取樣的可能性。
[0076]內(nèi)嵌電導(dǎo)率測量系統(tǒng) 顯示蒸餾塔[P]中硫酸的存在引起警報器激活后，從離開蒸餾塔[P]塔底的液體取樣。離線pH測量確定樣品中硫酸的存在。基于這一點(diǎn)，確認(rèn)間接熱交換器[N]的泄漏并決定切換為備用的熱交換系統(tǒng)。
[0077]中斷包括向貝克曼重排反應(yīng)區(qū)添加的環(huán)己酮肟的線[102]和加入的發(fā)煙硫酸的幾個流注的線[103]以及中斷向蒸餾塔[P]加入含ε -己內(nèi)酰胺和苯的混合物的線[201]。對蒸餾塔[P]和再沸器[R]進(jìn)行排污。關(guān)閉閥門[a]、[e]、[b]和[f]將進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]隔尚。開啟閥門[c]和[d]并向冷卻器[S]加入冷卻水后,冷卻器[S]接管進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]的冷卻工作。蒸汽啟動的再沸器[R]也承擔(dān)進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]的加熱工作。
[0078]然后再次重新開始生產(chǎn)和提純ε-己內(nèi)酰胺。作為一個整體的結(jié)果，可將生產(chǎn)損失限制到4個小時。
[0079]實(shí)施例與對比實(shí)施例相比清楚地表明進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]備用系統(tǒng)結(jié)合內(nèi)嵌電導(dǎo)率測量系統(tǒng)的存在 將進(jìn)程內(nèi)熱交換器[N]泄漏結(jié)果(尤其生產(chǎn)時間損耗)限制在可接受的比例。
【權(quán)利要求】
1.一種在生產(chǎn)ε-己內(nèi)酰胺的過程中，將進(jìn)程內(nèi)熱量從含ε-己內(nèi)酰胺和硫酸的混合物轉(zhuǎn)移到含ε -己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物的設(shè)備，該設(shè)備含有: a)一個貝克曼重排反應(yīng)區(qū)； b)一個中和區(qū)； c)一個分離區(qū)； d)一個萃取區(qū)； e)一個蒸餾區(qū)； 特征在于該設(shè)備還含有 i) 一個第一進(jìn)程內(nèi)熱交換器，該交換器用于將熱量從貝克曼重排反應(yīng)區(qū)交換到蒸餾區(qū)； ?) 一個檢測含ε -己內(nèi)酰胺和硫酸混合物泄漏到含ε -己內(nèi)酰胺和溶劑的系統(tǒng)；和iii) 一個備用的熱交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)，在運(yùn)行時，用于將熱量從貝克曼重排反應(yīng)區(qū)傳出，并將熱量轉(zhuǎn)入到蒸餾區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中備用的傳熱系統(tǒng)含有一個第二進(jìn)程內(nèi)傳熱器，該傳熱器用于將熱量從貝克 曼重排反應(yīng)區(qū)交換到蒸餾區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中備用的傳熱系統(tǒng)含有一個冷卻設(shè)備，該冷卻設(shè)備用于將熱量從含ε-己內(nèi)酰胺和硫酸的混合物中傳出；和一個獨(dú)立的加熱設(shè)備，該設(shè)備用于將熱量傳入含ε-己內(nèi)酰胺和有機(jī)溶劑的混合物中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中該冷卻設(shè)備用于將熱量從含ε-己內(nèi)酰胺和硫酸的混合物轉(zhuǎn)移到冷卻水中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中加熱設(shè)備用于將熱量從蒸汽交換到含ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任何一項所述的設(shè)備，其中檢測泄漏的系統(tǒng)含有一個內(nèi)嵌傳感器來檢測硫酸泄漏到含ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中內(nèi)嵌傳感器測量含己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物的電導(dǎo)率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任何一項所述的設(shè)備，其中檢測泄漏的系統(tǒng)含有一個警報器，當(dāng)檢測到泄漏時被激活。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任何一項所述的設(shè)備，其中檢測泄漏的系統(tǒng)在檢測到泄漏時，將第一熱交換器隔離。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中檢測泄漏的系統(tǒng)當(dāng)檢測到泄漏時，采用備用的傳熱系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，還含有一個或多個排污槽用于接收來自蒸餾區(qū)含ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，還含有一個或多個貯存罐用于接收來自萃取區(qū)含ε -己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物，并向蒸餾區(qū)輸送含ε -己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物。
13.—種將己內(nèi)酰胺的生產(chǎn)從正常運(yùn)行切換到備用運(yùn)行的方法，該方法含有； a)在第一進(jìn)程內(nèi)熱交換器中檢測泄漏； b)隔離進(jìn)程內(nèi)熱交換器；和c)采用備用的傳熱系統(tǒng)； 特征在于第一進(jìn)程內(nèi)傳熱器將熱量從貝克曼重排反應(yīng)區(qū)交換到蒸餾區(qū)；備用的傳熱系統(tǒng)將熱量從貝克曼重排反應(yīng)區(qū)傳出并將熱量傳入蒸餾區(qū)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還含有步驟a)后，i)中斷向蒸餾區(qū)的進(jìn)料；ii)排空蒸餾區(qū)的塔；和iii)繼續(xù)向蒸餾區(qū)進(jìn)料。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于步驟a)含有兩個獨(dú)立的檢測方法。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所 述的方法，其中檢測的第一種方法是內(nèi)嵌測量含ε-己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物的電導(dǎo)率；檢測的第二種方法是測量含ε -己內(nèi)酰胺和溶劑的混合物的pH值。
【文檔編號】C07D223/10GK103896838SQ201210587648
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】約翰·托馬斯·廷格, 邁克爾·威廉默斯·瑪麗亞·博伊斯坦, 邁斯·約翰內(nèi)斯·賽姆林克, 安娜·代特·崔皮爾 申請人:帝斯曼知識產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)管理有限公司