己内酰胺是一种重要的有机化工原料,市场需求广阔,国内供不应求。目前己内酰胺工业化生产技术主要有环己酮-羟胺法、环己烷光亚硝化法和甲苯法三种。其中甲苯法生产路线具有原料易得,工艺流程短,投资少,操作安全等优点。1994年,石家庄化纤有限责任公司引进意大利SNIA公司甲苯法技术,建成5万吨/年的己内酰胺生产装置。由于酰胺化反应副反应多,造成系统内杂质种类偏多,使得己内酰胺精制过程复杂,而且精制收率偏低,能耗较大,极大地影响了生产成本和产品质量。本文研究工作旨在开发一种新技术路线,提高精制收率,同时降低系统中的杂质平衡浓度,这将有利于甲苯法装置成品质量的改善,有望带来可观的经济效益和环境效益。首先,介绍了甲苯法己内酰胺生产工艺中的精制工艺流程,剖析了现有精制工艺中存在的问题并提出如下改进方案:将预蒸馏塔底部产物(127~#)、碱蒸馏塔底部循环物料(156~#)和轻副产物精馏塔塔顶物料(200~#)以及重副产物精馏塔塔底产物(254~#)四股物流配成一定浓度的水溶液,经过萃取-反萃过程,去除杂质并回收己内酰胺,然后将反萃水溶液循环至硫铵结晶单元。其次,分别确定了水溶液中己内酰胺的液相色谱定量分析方法、有机溶液中己内酰胺的气相色谱定量分析方法以及萃取和反萃样品吸光值、高锰酸钾值以及挥发性碱指标的分析方法。第三,四股物料的水溶性实验结果表明:200~#和156~#物料能够直接配成水溶液;254~#物料需要通过水洗、过滤的预处理手段除去其中的六氢苯甲酰胺杂质;127~#物料中含有非水溶性杂质,该杂质的量随着己内酰胺浓度的增大而减少,所以127~#物料水溶液的浓度需要控制在30%左右,并采用离心手段分离杂质。第四,通过290nm吸光值、高锰酸钾值和挥发性碱值三个质量指标对甲苯、苯和苯/环己烷(V:V=10:1)混合溶剂分别在四股物料中的萃取-反萃效果进行了评价。结果表明,三种萃取剂没有表现出显著性差异,但反萃后水溶液的吸光值和高锰酸钾值两项质量指标均有大幅度改善,表明对四股物料水溶液采取萃取-反萃方法能够有效地去除杂质和回收己内酰胺。结合生产实际情况,该萃取-反萃方案中的萃取剂确定为苯/环己烷(V:V=10:1)混合溶剂。最后,在对不同物料体系的分配系数进行实验测定的基础上,对萃取塔和反萃塔进行了工艺设计,确定了塔型以及塔的工艺尺寸和操作条件,为改进工艺的实施提供了技术支持。