一种己内酰胺和磷酸铵联产的方法技术

本发明专利技术涉及联产制备己内酰胺和磷酸铵的领域，公开了一种己内酰胺和磷酸铵联产的方法。该方法包括：(1)将己内酰胺硫酸酯与含有磷矿石的浆液进行萃取得到己内酰胺磷酸水溶液；(2)将所述己内酰胺磷酸水溶液和氨注入盛装有磷酸铵母液的反应器中进行中和反应。采用该方法能够同时得到收率和纯度均较高的己内酰胺和磷酸铵，极具工业应用前景。

A Co-production Method of Caprolactam and Ammonium Phosphate

【技术实现步骤摘要】
一种己内酰胺和磷酸铵联产的方法
本专利技术涉及己内酰胺和磷酸铵联产的制备领域，公开了一种己内酰胺和磷酸铵联产的方法。
技术介绍
本说明书所述的磷酸铵包括磷酸一铵(AmmoniumDiacidphosphate)和磷酸二铵(DiammoniumPhosphate)，无机化合物，分子式分别为(NH4)H2PO4和(NH4)2HPO4，是磷酸的铵盐，存在无水物和水合物。磷酸一铵和磷酸二铵为无色晶体或灰白色粉末，有时为颗粒，易溶于水。磷酸铵含有氮、磷，是一种复合肥料。己内酰胺的分子式是C6H11NO，外观为白色粉末或结晶体，有油性手感。己内酰胺是重要的有机化工原料之一，主要用途是生产聚己内酰胺，后者约90％用于生产合成纤维，即卡普隆，10％用做塑料，用于制造齿轮、轴承、管材、医疗器械及电气、绝缘材料等。也用于涂料、塑料剂及少量地用于合成赖氨酸等。目前，己内酰胺的制备方法主要有(1)苯酚法；(2)环己烷氧化法；(3)甲苯法。目前己内酰胺的生产方法中几乎都会产生副产品硫酸铵。副产品硫酸铵，是将高价位的液氨和发烟硫酸转化为低价位的硫酸铵，因此副产的硫酸铵越高，其成本越高。不仅如此，硫酸铵作为一种低效且显酸性的含氮化肥，一直不受欢迎，副产的硫酸铵过高，还存在着销售困难的问题。因此，研究和开发一种联产己内酰胺和磷酸铵的方法具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的己内酰胺的制备方法中存在副产品硫酸铵的缺陷问题，提供一种己内酰胺和磷酸铵联产的方法，采用该方法能够同时得到收率和纯度均较高的己内酰胺和磷酸铵，且该方法能够实现不副产硫酸铵的目标，极具工业应用前景。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种己内酰胺和磷酸铵联产的方法，其中，该方法包括：(1)将己内酰胺硫酸酯与含有磷矿石的浆液进行萃取得到己内酰胺磷酸水溶液；(2)将所述己内酰胺磷酸水溶液和氨注入盛装有磷酸铵母液的反应器中进行中和反应。本专利技术的专利技术人经过研究发现，将己内酰胺硫酸酯和磷矿石反应得到硫酸钙和己内酰胺磷酸，将分离掉硫酸钙的己内酰胺磷酸水溶液和氨进行中和反应，可以得到己内酰胺和磷酸铵，从而实现不副产硫酸铵的目标，极具工业应用前景。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为根据本专利技术的一种具体实施方式的联产己内酰胺和磷酸铵的方法的示意图。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供的一种己内酰胺和磷酸铵联产的方法，其中，该方法包括：(1)将己内酰胺硫酸酯与含有磷矿石的浆液进行萃取得到己内酰胺磷酸水溶液；(2)将所述己内酰胺磷酸水溶液和氨注入盛装有磷酸铵母液的反应器中进行中和反应。根据本专利技术，在步骤(1)中，所述磷矿石含有磷、钙、氟、硅、铁、镁和铝中的一种或多种；优选地，以所述磷矿石的总重量为基准，磷元素的含量按P2O5计为28-33重量％；所述磷矿石的平均粒径可以为0.01-2mm；另外，磷矿石可以通过商购获得，例如，可以购自湖北三宁型号为SN001；以及该磷矿石中各个组分的含量分别为磷元素(以P2O5计)为25％-35％，钙元素(以CaO计)为30％-50％，镁元素(以MgO计)为1％-10％，铁元素(以Fe2O3计)为1％-3％，铝元素(以Al2O3计)为1％-8％，硅元素(以SiO2计)5％-15％为，氟元素(以F计)为1％-5％。另外，在本专利技术中，含有磷矿石的浆液可以为将磷矿石溶解于水中得到的。根据本专利技术，所述己内酰胺硫酸酯中硫酸含量可以为50-60重量％，SO3含量可以为4-10重量％。根据本专利技术，所述己内酰胺硫酸酯与所述磷矿石的用量的摩尔比可以为(10-1)：1，优选为(4-5)：1。在本专利技术中，将己内酰胺硫酸酯与所述磷矿石的用量控制为上述范围之内，能够充分利用己内酰胺硫酸酯中的硫酸，同时提高磷酸的收率。根据本专利技术，在步骤(1)中，所述萃取的条件包括：温度可以为83-100℃，萃取压力在绝对压力可以为96-99KPa之间，时间可以为0.5-8小时；优选情况下，在温度为83-95℃，时间为3-5小时，绝对压力为98KPa时，效果更好。根据本专利技术，所述氨可以以氨气的形式注入，也可以以氨水的形式注入。当以氨水形式注入时，所述氨水的浓度优选为10-30重量％。优选情况下，所述氨以氨气的形式注入，这样可以避免不断往反应体系中引入水，更有利于磷酸铵的结晶析出。本专利技术对所述己内酰胺硫酸酯和氨的用量没有特别地限定，只要能够同时生成己内酰胺和磷酸铵即可，但为了提高原料的利用率，以1mol的己内酰胺硫酸酯为基准，所述氨的用量优选为1-3mol。需要说明的是，当氨以氨水的形式使用时，此处所述的氨的用量不包括水的含量。根据本专利技术，通常来说，所述中和反应包括反应的温度、反应的压力、反应的pH值以及反应的时间，在本专利技术中，为了更有利于中和反应的进行，所述反应的温度可以为60-100℃，反应的pH可以为4-8，所述反应的绝对压力可以为16-140KPa，此外，反应时间的延长有利于反应物转化率以及反应产物收率的提高，但反应时间过长对反应物转化率以及反应产物收率提高的幅度并不明显，因此，综合考虑效果和效率，所述反应的时间优选为1-10小时。反应结束后，己内酰胺作为轻相容易与作为重相的磷酸铵母液分离，并送入后续精制工序中，例如萃取精制，制成成品己内酰胺；而磷酸铵母液则在由上述中和反应条件下产生的中和反应热的作用下不断蒸发提浓，达到饱和状态，以磷酸铵晶体的形式析出，并通过离心、脱水、干燥等后续处理得到成品磷酸铵包装外销。根据本专利技术，所述己内酰胺磷酸水溶液的浓度为20-80重量％，优选为40-70重量％；在本专利技术中，将所述己内酰胺磷酸水溶液的浓度控制为上述范围之内，优点是节约蒸汽消耗和易于己内酰胺与磷酸铵水溶液分相。根据本专利技术，所述磷酸铵母液即为磷酸铵的水溶液。本专利技术对所述磷酸铵母液的浓度没有特别地限定，只要能够减缓中和反应的剧烈程度并为产物磷酸铵的结晶提供晶核即可，例如，所述磷酸铵母液的浓度可以为10-40重量％，优选为20-30重量％。根据本专利技术，所述磷酸铵母液的用量通常可以根据反应器的大小进行合理地选择。优选情况下，所述磷酸铵母液的盛装液位高度占所述反应器存放液位高度的20-50％，这样一方面可以保证生成的磷酸铵能够充分析出，另一方面可以保证生成的己内酰胺能够作为轻相很容易地与生成的磷酸铵重相通过溢流分离。本专利技术提供的己内酰胺和磷酸铵联产的方法还优选包括按照以下方法制备己内酰胺硫酸酯的步骤：在发烟硫酸的存在下，将环己酮肟进行贝克曼重排反应。其中，在发烟硫酸的存在下，将环己酮肟进行贝克曼重排以制备己内酰胺硫酸酯的反应过程为本领域技术人员公知，具体反应如下所示：所述发烟硫酸是指本领域技术人员公知的三氧化硫的硫酸溶液。根据本专利技术，所述贝克曼重排反应的条件可以为本领域的常规选择，通常包括反应的温度和反应的时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种己内酰胺和磷酸铵联产的方法，其特征在于，该方法包括：(1)将己内酰胺硫酸酯与含有磷矿石的浆液进行萃取得到己内酰胺磷酸水溶液；(2)将所述己内酰胺磷酸水溶液和氨注入盛装有磷酸铵母液的反应器中进行中和反应。

【技术特征摘要】
1.一种己内酰胺和磷酸铵联产的方法，其特征在于，该方法包括：(1)将己内酰胺硫酸酯与含有磷矿石的浆液进行萃取得到己内酰胺磷酸水溶液；(2)将所述己内酰胺磷酸水溶液和氨注入盛装有磷酸铵母液的反应器中进行中和反应。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述磷矿石含有磷、钙、氟、硅、铁、镁和铝中的一种或多种；优选地，以所述磷矿石的总重量为基准，磷元素的含量按P2O5计为28-33重量％；优选地，所述磷矿石的平均粒径为0.01-2mm。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述己内酰胺硫酸酯中硫酸含量为50-60重量％，SO3含量为4-10重量％。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述己内酰胺硫酸酯与所述磷矿石的用量的摩尔比为(10-1)：1。5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵承军，魏天荣，史永军，肖林波，方超，李万清，
申请(专利权)人：湖北金湘宁化工科技有限公司，湖北三宁化工股份有限公司，陕西宏元化工技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42