165586 (Адипиновая кислота), страница 3

Уменьшение количества подаваемой азотной кислоты также приводит к снижению выхода адипиновой кислоты, но к уже более значительному, так как при этом резко увеличивается выход побочных продуктов.

Прекращение подачи азотной кислоты при продолжающейся подаче органического сырья может привести к резкому повышению температуры и давления в реакторе. Поэтому для обеспечения безопасного и стабильного проведения непрерывного процесса доокисления следует строго поддерживать необходимое соотношение азотной кислоты и органического сырья в реакторе первой ступени.

Блокировка сырьевых насосов должна гарантировать немедленное прекращение подачи органического сырья при внезапном прекращении подачи азотной кислоты. При монтаже и эксплуатации оборудования необходимо учитывать, что из реакционных растворов, полученных при доокислении азотной кислотой продуктов воздушного окисления циклогексана, могут кристаллизоваться дикарбоновые кислоты. Поэтому следует избегать прокладки длинных трубопроводов для транспортировки этих растворов. В коммуникациях должны быть исключены застойные зоны и по возможности уменьшено число колен на трубопроводах. Особое внимание следует уделять обогреву и изоляции коммуникаций и импульсных линий контрольно-измерительных приборов.

Ниже приводится технологическая схема выделения адипиновой кислоты и регенерации азотной кислоты (Рис.7).

Рис. 7. Технологическая схема выделения адипиновой кислоты и регенерация азотной кислоты: 1-сборник реакционных растворов доокисления; 2- вакуум-кристаллизатор первого выделения; 3,11,16,17,21- конденсаторы; 4,24- декантаторы; 5,27 – центрифуги; 6- растворитель; 7 – вакуум-фильтр; 8- угольный фильтр, 9- катионитная колонна; 10- фильтр очистки от катионита; 12- вакуум-кристаллизатор перекристаллизации; 13-кристаллизатор дополнительного выделения адипиновой кислоты; 14,28,29, 30,31 – сборники; 15,23 – выпарные аппараты; 18 – ректификационная колонна; 19,20,22 – выпарная станция; 25- циклон; 26- мокрый скруббер; 32 – сушилка с кипящим слоем.

X

Рис.8. Материальный баланс процесса выделения адипиновой кислоты

Необходимость регенерации азотной кислоты вытекает из следующих соображений:

• для получения адипиновой кислоты с максимальным выходом при доокислении циклогексанола и других продуктов воздушного окисления циклогексана необходимо подавать в реактор первой ступени в 3-3,5 раза больше азотной кислоты, чем требуется по стехиометрии. Без регенерации расход азотной кислоты на единицу готовой продукции в 3-4 раза выше, чем необходимо, что отрицательно сказывается на экономических показателях процесса;

• в случае отсутствия регенерации в процессе производства адипиновой кислоты возникает большое количество кислых сточных вод, обезвреживание и уничтожение которых связано с большими техническими трудностями;

• в маточных растворах, образующихся в производстве адипиновой кислоты, содержатся остатки адипиновой кислоты, глутаровая и янтарная кислоты, а также применяющиеся в качестве катализатора соли меди и ванадия. Эти соединения желательно утилизировать, что невозможно без предварительного удаления азотной кислоты.

Для полного удаления азотной кислоты методом её отгонки с водяным паром, каждый раз после достижения концентрации, соответствующей азеотропу, необходимо разбавлять раствор водой.

Регенераций азотной кислоты проводят при остаточном давлении І00-120 мм рт. ст., температуры випарки - 75-90˚С.

Для обеспечения длительной и стабильной работы аппаратуры подвод тепла желательно осуществлять при помощи горячей воды или пара низкого давления (0,1- 0,5 ат), т.к. повышение температуры греющего пара вызывает заметное увеличение скорости коррозии. Плав кислот, содержащий адипиновую, глутаровую и янтарную кислоты, небольшое (до 5%) количество азотной кислоты, катализатор и до 20-28% воды, может быть использован для получения смеси эфиров.

Специалисты Государственного научно-исследовательского и проектного института химических технологий предлагают технологию и проект усовершенствованного агрегата производства адипиновой кислоты из бензола. Предлагается извлекать медно-ванадиевый катализатор из отходящих растворов адипиновой кислоты, содержащих азотную кислоту и линейные алифатические дикарбоновые кислоты C₄-С₆. Извлеченные соли меди и ванадия возвращаются в основной процесс, что позволяют существенно улучшить его экологические характеристики. Путем низкотемпературной кристаллизации отходящих растворов адипиновой кислоты происходит отделение дополнительного товарного продукта - смеси низших дикарбоновых кислот, возврат маточного раствора, содержащего катализатор, в основной процесс.

Образующаяся закись азота обезвреживается в реакторе каталитического разложения. Затрати на обезвреживание закиси азота компенсируются выработкой дополнительной тепловой энергии.

Основные технико-экономические показатели процесса, представлены в Таблице 3.

Таблица 3

Основные технико-экономические показатели процесса

Таблица 4

Материальный баланс обезвреживания газового выброса, содержащего 12% закиси азота

Внедрение процесса позволяет достичь экономии меди и метаванадата аммония соответственно в размерах 14,62 и 3,86 т/год, 700 т/год азотной кислоты и 728 т/год бензола. Очистка газовых выбросов позволяет снизить остаточное содержание оксидов азота до 60 ррт, аммиака до 30 ррт.(19).

Специалисты Российского химико-технологического ун-та Семенов М., Комаров А.Г., Литвинцев И.Ю. предложили способ переработки отходов про изводства капролактама с целью получения адипиновой кислоты (20). В результате проведенной работы получен ряд образцов адипиновой кис-доты различной степени очистки, выделенной из водных стоков производства капролактама. На основе всех образцов осуществлен синтез ПЭФ марок П-7 и ПДА-800. Предложен вариант выделения и очистки адипиновой кислоты, пригодной для синтеза качественного ПЭФ с получением на их основе, в дальнейшем, жестких ППУ,удовлетворяющих требованиям ГОСТа.

Запатентован способ получения адипиновой кислоты из оксида циклогексена, который включает стадию гидратирования оксида циклогексена и получения 1,2-дионсициклогексана и олигомеров формулы Н0А0(А0)_nН (А= циклогексан-1,2-диил, n=1-5) и стадию окисления 1,2-диоксициклогексана и/или ОН и/или олигомеров водным раствором НNО₃ в присутствии растворенного V и ≥ 1 соед. металла ІБ, ІІБ, ІІІ, ІV, V, VІБ, VІІБ и VІІІ в качестве кат. окисления (21).

Ряд французских патентов отражают методы получения адипиновой кислоты гидрокарбоксилированием пентеновых кислот (Заявка 2670779, Заявка 2667312, ЗАЯВКА 2666808)(22,23,24). Технологический процесс проходит в присутствии промотированного йодом Rh-катализатора, включающего Со-Кт-соединения R_u , Os , лучше Ir при 100-240° (160-190˚) давл. > 1 атм. В качестве Rh, Os , Ir могут быть использованы окислы, галогениды, нитраты.

Запатентован способ получения адипиновой кислоты гидрокарбоксилированием пентеновой кислоты, который выражается реакцией воды и оксида углерода с пентеновой кислотой в присутствии кат. на основе иридия и подсодержащего промотора при повышенной температуре и давлении, превышающем атмосферное, в растворителе, например, в алифатических или циклоалифатических углеводородах и их галогенпроизводных, в алифатических, ароматических или смешанных эфирах, причем атомное соотношение йода и иридия составляет < 20 (23). (3аявка № 2682104,Франция).

Аналогичные методы получения адипиновой кислоты запатентованы в США (пат. 5I6642I, 5359137).

Немецкие специалисты предлагают способ регенерации адипиновой кислоты из маточных растворов, образующихся при получении технической адипиновой кислоты (24). Водный раствор адипиновой кислоты при температуре 30-60°С смешивают с таким количеством адипиновой кислоты, чтобы содержание НNО₃ снизилось от 0,5-5 ч. Выделившиеся кристаллы адипиновой кислоты отфильтровывают. Для разбавления маточного раствора используют кубовый остаток переработки глутаровой кислоты, состоящей в основном из адипиновой кислоты.(Заявка 4106937 ФРГ,1992г).

5. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА АДИПИНОВОЙ КИСЛОТЫ

В связи с ужесточением экологических требований в странах Европы и в США рассматривают возможность замены бензола на глюкозу в производстве ряда химических продуктов (синтез адипиновой кислоты и др.) В журнале «Chem. Brit » (1995.-№3.-С.206-210) приведена реакционная схема получения адипиновой кислоты и гидрохинона кислоты из глюкозы через сикимовую кислоту и хининовую кислоту соответственно как разновидность схемы синтеза аминокислоты. Проведены анализ затрат и технико-экономическое обоснование синтеза по сравнению с другими вариантами, показавшие избыточный расход глюкозы по сравнению с бензолом, однако его экономическая перспективность очевидна (25).

В процессе производства адипиновой кислоты при получении найлона в атмосферу выделяется закись азота, который участвует в разрушении озонового слоя и способствует возникновению парникового эффекта. В различных странах проводятся исследования по совершенствованию технологии с целью снижения или полного исключения образования закиси азота. Крупнейшие компании-производители адипиновой кислоты «Du Pont-C », «Monsanto » разработали специальные программы для существенного снижения выбросов закиси азота (26).

Французскими специалистами предложен способ переработки маточных растворов, образующихся при получении адипиновой кислоты окислением циклогексанола и/или циклогексанона или их смеси азотной кислотой в присутствии Cu - V -катализатора. После отделения адипиновой кислота отгоняют азотную кислоту в виде азеотропа с водой при пониденном давлении. Получают расплав дикарбоновых кислот (ДКК), содержащий ионы Си и V. Расплав греют 5-60 мин. при температуре 130-180˚С для разложения азотистых соединений и щавелевой кислоты. Продукт растворяют в воде, пропускают через ионит для связывания ионов Си, и V , отгоняют воду, греют 1-3 ч. при температуре 200-240°С и после перегонки получают смеси ДКК (27).