[发明专利]一种由环己酮和羟胺直接合成己内酰胺的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及有机化工的合成，具体地说是一种由环己酮和羟胺直接合成己内酰胺的工艺。

技术背景

己内酰胺(CPL)是重要的有机化工原料之一，主要用以制取己内酰胺树脂、己内酰胺纤维和人造革等，可加工成尼龙-6纤维、尼龙-6树脂和尼龙-6薄膜，也可用作医药原料。在汽车，船舶，电子电器，工业机械，纺织品，日用消费品的构件以及食品的保鲜膜等行业具有广泛应用。近年来随着己内酰胺和尼龙-6为原料合成高质量化纤环境友好新工艺的开发，使得清洁生产己内酰胺的技术成为国内外化学化工界关注的热点。

当前的工业生产采用两步法生产工艺，首先由环己酮合成环己酮肟，将环己酮肟经气相或液相Beckmann重排反应转化为己内酰胺硫酸盐，再经氨水中和制得。中和过程不可避免产生大量低值硫酸铵副产物，该工艺存在设备腐蚀、环境污染等一系列问题。传统生产中物料要经过多次输送和多次变更容器，这就造成设备投资高，动力消耗大及占地面积大的缺点，在生产中物料频繁排出和输送，容易受到污染，反应中的有害物质也易逸散对人体和环境造成危害。

由环己酮一步合成己内酰胺的方法，在当前被普遍认为是合成己内酰胺的未来发展方向。环己酮和羟胺合成己内酰胺的技术具有反应一步完成、方法简单、步骤少、设备和工艺条件比较温和等优点，适合大规模工业化生产己内酰胺。

环己酮和羟胺合成己内酰胺反应式如下：

该反应第一步，即环己酮和羟胺生成环己酮肟，反应极易进行，不需要催化剂；该反应的第二步，即环己酮肟Beckmann重排生成己内酰胺，则采用B酸酸性催化剂。

题为“一种一步合成己内酰胺的催化剂”的中国专利(公开号CN101130167)中公开了一种由环己烷制备己内酰胺的固体酸催化剂，它以VPO或Al-VPO或改性M-VPO或改性M-Al-VPO为催化剂(M为过渡金属)，在发烟硫酸介质中，反应温度80℃，时间24小时通过与亚硝基硫酸的亚硝化反应直接一步合成己内酰胺。但是该催化剂对己内酰胺的选择性较低(＜53％)，副产物苯磺酸量较大，不利于工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有生产技术中存在的中间产物分离和能源消耗等问题，提供一种在磷酸缓冲溶液体系下由环己酮和羟胺一步合成己内酰胺的工艺。该工艺在一个反应器就可以进行两步化学反应，操作简单，避免使用无机强酸和有机溶剂，更符合绿色化学的要求。工艺条件温和，在常压和30～60℃的条件下即可进行。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：

一种由环己酮和羟胺直接合成己内酰胺的工艺，其特征在于它采用室温离子液体N，N，N-三甲基-N-磺丁基-硫酸氢铵催化环己酮肟Beckmann重排反应和分段加料工艺，包括以下步骤：

(1)在反应器中将氢氧化钠、硝酸钠、磷酸和水配成磷酸根为3mol/L的缓冲溶液，其配比为摩尔比为氢氧化钠∶硝酸钠∶磷酸＝1∶1.1∶1.6，磷酸的浓度为85％，再按照摩尔比硫酸羟胺∶环己酮＝1∶2的配比将硫酸羟胺和环己酮加入到缓冲溶液中，其中，加入量为体积比：85％的磷酸∶环己酮＝2.63∶1.26，在常压下30～50℃反应5～30min。

(2)步骤(1)到达反应时间后直接将离子液体N，N，N-三甲基-N-磺丁基-硫酸氢铵加入到反应混合物中，反应10～30分钟后，得到产物己内酰胺；

其中，配比为摩尔比N，N，N-三甲基-N-磺丁基-硫酸氢铵∶环己酮＝1∶3～5。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的在磷酸缓冲溶液体系下由环己酮和羟胺直接合成己内酰胺的工艺，在一个反应器就可以进行两步化学反应，避免了设备重复设置，简化和方便了操作。由此可大大减少设备投资，提高设备的有效利用率。

(2)本发明的在磷酸缓冲溶液体系下由环己酮和羟胺直接合成己内酰胺的工艺，可以有效降低动力消耗和降低生产成本，减少设备占地面积。

(3)本发明的在磷酸缓冲溶液体系下由环己酮和羟胺直接合成己内酰胺的工艺，对比已有的直接合成己内酰胺工艺，己内酰胺选择性更高，最高可以达到92.1％，远远高于中国专利(公开号CN101130167)的53％。

(4)本发明的在磷酸缓冲溶液体系下由环己酮和羟胺直接合成己内酰胺的工艺，反应体系副产物单一，仅仅是环己酮肟，在工业上可以循环使用制备己内酰胺。