己内酰胺是一种重要的石油化工产品,主要用于民用纤维、工业纤维和工程塑料等。目前具有代表性的己内酰胺工业生产技术主要有环己酮-羟胺法、环己烷光亚硝化法(PNC法)和甲苯法(SNIA法)等。环己酮-羟胺法以苯为原料,通过苯加氢生成环己烷,再经氧化生成环己酮,环己酮与羟胺进行肟化反应制得环己酮肟,然后经重排以及精制过程获得己内酰胺成品;环己烷光亚硝化法以环己烷为原料,首先经光亚硝化制取环己酮肟盐酸盐,进而制得己内酰胺;甲苯法以甲苯为原料,甲苯先被氧化为苯甲酸,继而加氢得到六氢苯甲酸,再亚硝化制得己内酰胺。环己酮-羟胺法是采用最为广泛的生产工艺,在该工艺中,羟胺是非常重要的中间物料。工业上大量制备羟胺盐的方法主要有拉西法(HSO)、一氧化氮法(NO)和磷酸羟胺法(HPO)。中石化巴陵分公司采用了磷酸羟胺法制己内酰胺工艺,装置实现50kt/a达标和70kt/a扩产成功后,又提出了利用现有装置和设备,充分挖掘潜能,将装置产能扩大到100kt/a的改造设想。希望通过对羟胺制备的生产工艺进行了进一步研究,提高无机工艺液(IPL)中的羟胺浓度实现扩产目标。本课题的任务是:首先参照现有工况和有关文献资料进行合成高羟胺浓度的本征动力学实验,掌握反应的基本特性,并建立反应的动力学模型,在此基础上,再进行小试连续实验,装置侧线实验和装置大试,分析实验数据,评价提高无机工艺液中羟胺浓度的可行性。小试结果表明,提高氢分压、催化剂浓度、氢离子浓度和硝酸根浓度可以提高羟胺的反应速率,高羟胺浓度下硝酸盐加氢的羟胺生成速率与催化剂浓度的0.65次方、与氢分压的0.45次方成正比,硝酸根浓度和氢离子浓度对羟胺反应速率影响较小。鉴于现装置众多因素的局限,催化剂浓度和氢气分压都不可能成倍增加,同时也难以延长在反应器的停留时间。而且,随着羟胺浓度的提高,羟胺的串联副反应也逐渐加快,从而使对羟胺的总选择性有下降的趋势。但是本文通过对现有装置的改造,发现通过增加一反应器来延长其停留时间,从而提高羟胺出口浓度,实现了原预计的设备扩能。