Производственная практика по химии в КАО АЗОТ

Полимерные материалы занимают ведущее место в развитии промышленности, с каждым годом появляются новые полимеры с различными свойствами. Очень важными по масштабам производства являются капрон и нейлон, для получения которых, основными полупродуктами являются адипиновая кислота и капролактам. В связи с этим выбор правильного направления развития их производства, на основе доступного и дешевого сырья с применением наиболее технически и экономически эффективных процессов при минимальных капитальных вложениях имеет большее значение [1].
С 1899 года, после первого синтеза капролактама, исследователи вели поиск промышленного способа производства. Использование неароматического сырье для получения капролактама: н-бутана, ацетилена, фурфурола и др., не привело к обнадеживающим результатам. На сегодняшний день в производстве используют только ароматическое сырье. Основным исходным сырьем для получения капролактама, до последнего времени, в промышленном масштабе был фенол. Однако он является дефицитным продуктом и основной задачей был поиск более выгодного и доступного сырья. Существует несколько промышленных схем: фенольная, окислительная, фотохимическая, толуольная. Преимущество по технико-экономическим показателям, имеет окислительная схема. В настоящее время, примерно 70 % производства продуктов для полиамидов основывается на этом методе [3].
В промышленности капролактам получают окислением циклогексана до циклогексанола и циклогексанона. В процессе окисления кроме целевых продуктов образуются побочные реакции, а также в оксидате после реактора окисления присутствует большое количество непрореагировавшего циклогексана [2].
АО «СДС Азот» - входит в число крупнейших производителей азотных удобрений в России. Основными потребителями продукции являются промышленные и сельскохозяйственные предприятия более 40 стран мира. Компания объединяет КАО «Азот» (Кемерово) и ООО «Ангарский азотно-туковый завод» (Ангарск). Компания располагает мощностями для производства более 1 млн. тонн аммиака, свыше 1 млн. тонн аммиачной селитры, около 600 тыс. тонн карбамида, свыше 300 тыс. тонн сульфата аммония, более 100 тыс. тонн капролактама.
Компания «СДС Азот»:
- крупнейший производитель азотных удобрений в России;
- основной поставщик аммиачной селитры промышленного применения горнодобывающим предприятиям Сибири и Дальнего Востока с долей рынка в регионе около 85%;
- производит 1/3 общего объёма капролактама в России и обеспечивает около 50% общероссийского экспорта продукта.
Система менеджмента качества КАО «Азот» сертифицирована на соответствие требованиям международного стандарта ISO 9001:2015 и национального стандарта ГОСТ Р ИСО 9001-2015.
Цель данной практики: ознакомление с процессом производства капролактама при полном разделении продуктов окисления производимом на мощностях цеха Анон-2 КАО "Азот". Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: изучить оборудование, провести необходимые исследования, провести обработку полученных данных, составить материальный баланс, изучить альтернативные технологии. 
Глава 1 Анализ технологического регламента
Капролактам (лактам - аминокапроновой кислоты) – представляет собой кристаллическое вещество белого цвета, впервые был синтезирован в 1899 г. из пимелиновой кислоты О. Валлахом, но несколько десятилетий не имело практического значения. Только после того, как в 1938 году немецкий химик П. Шляк провел полимеризацию и установил, что из расплава полимера можно получать застывающие при охлаждении гибкие нити, отношение к капролактаму изменилось [3]. Тем самым было найдено новое исходное вещество для получения полиамидных волокон. Молекулярная формула приведена на рис. 1. Молекулярный вес – 113,16 г/моль. Температура кипения262,5С. Температура плавления – 68-69С [2].

Рисунок 1 – Вид молекулы

Капролактам – исходное сырье для производства полиамида, из которого производиться большой спектр химических продуктов, основными из которых являются синтетические волокна и нити, инженерные пластики и пленки. Крупнейшими конечными потребителями капролактамовых производных являются текстильная, автомобильная и шинная отрасли – инженерные пластики широко применяются в производстве автомобилей (заменитель металла), а кордная ткань – при изготовлении автомобильных шин [19].
Рисунок 2 – Упрощенная схема выпуска капролактама и его производных

Долгое время Европа занимала лидирующие позиции на мировом рынке по выпуску капролактама, однако в последнее время Азия нагнала свои позиции по поставкам на рынок [31].
Азиатский регион занимает значительную долю в мировом производстве капролактама за счет ввода новых и расширения существующих мощностей [31].
В ближайшие годы, спрос на капролактам будет расти примерно на 4%
в год.
На 2015 г. моровые мощности по производству капролактама составили 3,5 млн. т/год [31].

Рисунок 3 – Основные мощности производства капролактама

В России всего три предприятия которые выпускают капролактам, ОАО«Азот» (г. Кемерово), ОАО «Щекиноазот» (Тульская область) и АО «КуйбышевАзот» (г. Тольятти) [53]

Рисунок 4 – Доли Российских производителей капролактама

Технологический регламент №14 производство Капролактама цех Анона - 2, отделение окисления. Корпуса 955, 955а, 981, 985, 985а, 371 – представляет собой документ, состоящий из следующих пунктов:
1. Общая характеристика производства
2. Характеристика производимой продукции
3. Характеристика сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов
4. Описание технологического процесса и схемы
5. Материальный баланс
6. Нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов
7. Контроль производства и управление технологическим процессом
8. Инциденты в работе и способы их устранения
9. Безопасная эксплуатация производства
10. Перечень обязательных инструкций
11. Технологические схемы производства
12. Спецификация на основное технологическое оборудование
Лист подписей Постоянного технологического регламента № 14 производство Капролактама, цех Анона - 2, отделение окисления. Корпуса 955, 955а, 981, 985, 985а, 371
Лист регистрации изменений и дополнений
Общий объем регламента составляет 223 листа.
В разделе общая характеристика производства представлены данные о производителе. Указан год ввода в эксплуатацию: отделение окисления введено в эксплуатацию в 1968 году, первоначальная проектная мощность 22000 тонн капролактама в год.
Мощность производства: проектная мощность цеха 24750 т/год, фактическая мощность 48801,5 т/год при работе оборудования 8400 часов в год по кубовому анону.
Количество технологических линий (потоков), стадий и их названия: в отделении окисления один технологический поток. Отделение окисления состоит из следующих стадий: