Il caprolattame, un precursore vitale del Nylon 6, è ampiamente utilizzato nella produzione di varie fibre industriali, tessili e plastiche. Mantenere una purezza costante del caprolattame è essenziale per garantire la qualità di questi prodotti finiti. L'analisi del numero di assorbimento del permanganato (PAN) funge da indicatore chiave della purezza del caprolattame all'interno del processo di produzione, in conformità agli standard ISO 8660.
Questa Application Note di processo descrive il monitoraggio diretto h24, 7 giorni su 7, del numero di assorbimento del permanganato (PAN) come misura della purezza del caprolattame nel processo corrispondente.
Nel 2023, la capacità di produzione globale di caprolattame era di circa 9 milioni di tonnellate [1], la maggior parte delle quali destinate alla produzione di nylon 6 che viene utilizzato principalmente per produrre fibre per abbigliamento, tappeti e scopi industriali. Circa il 30% del Nylon 6 prodotto viene utilizzato per la produzione di resina [1].
Il caprolattame è prodotto principalmente da cicloesanone, cicloesano o toluene. Il processo industriale dominante prevede la conversione del cicloesanone in cicloesanone ossima, seguito dalla trasposizione di Beckmann per produrre caprolattame con un'efficienza quasi del 98% [2].
La trasposizione di Beckmann standard del settore utilizza acido solforico (o oleum) come catalizzatore per trasformare la cicloesanone ossima in caprolattame (Reazione 1). Tuttavia, questo metodo genera solfato di ammonio come sottoprodotto. Sebbene prezioso per la produzione di fertilizzanti, il suo impatto ambientale ha portato a restrizioni in alcune regioni.
Mantenere la qualità del caprolattame è fondamentale per le sue applicazioni a valle come la produzione di nylon 6. Ciò può essere ottenuto utilizzando un test specifico: l’analisi del numero di assorbimento del permanganato (PAN).
Questa procedura standardizzata, dettagliata in riferimenti internazionali come ISO 8660, misura la presenza di impurità ossidabili all'interno del campione di caprolattame.
Essenzialmente, l'analisi PAN misura la stabilità del caprolattame valutando la sua reazione con il permanganato di potassio. Valori PAN inferiori indicano un campione di caprolattame più puro, che porta alla produzione di Nylon 6 di migliore qualità.
L’analisi di laboratorio tradizionale che utilizza il campionamento manuale è un’opzione praticabile, ma presenta alcuni inconvenienti. La natura dispendiosa in termini di tempo di questo approccio non tiene conto delle variazioni del processo in tempo reale. L'analisi simultanea di più flussi di processo richiede molto lavoro e l'uso dell'acido solforico introduce problemi di sicurezza nell'ambiente di laboratorio.
Alla luce di queste limitazioni, gli analizzatori di processo online come il 2060 TI Process Analyser (Figura 2) sono emersi come la soluzione preferita. Questo analizzatore di processo presenta una tecnologia all'avanguardia e offre un'analisi continua e ad alta precisione delle impurità del caprolattame, garantendo la produzione costante di Nylon 6 di alta qualità.
Le impurità ossidabili vengono monitorate nel caprolattame secondo ISO 8660 per scopi online, con misurazioni colorimetriche precise a tempo e temperatura controllate. Metrohm Process Analytics offre una soluzione di analizzatore di processo multiparametrico per misurare con precisione il PAN online secondo ISO 8660: il 2060 TI Process Analyzer (Figura 2).
| Parameter | Range |
|---|---|
| PAN | 0–35 |
Poiché il caprolattame assorbe l’umidità, è fondamentale anche l’utilizzo di una tecnica affidabile per la determinazione del contenuto di acqua. Il 2060 The NIR Analyzer di Metrohm Process Analytics si distingue come un'eccellente soluzione in questo senso. Fornisce misurazioni accurate del contenuto di acqua in pochi secondi, elimina la necessità di preparare il campione e non genera rifiuti chimici.
Sono possibili altre applicazioni online a seconda del processo di produzione, tra cui NH4OH, NH4NO2, SO32-, alcalinità, umidità, ferro, acidità alta/bassa nel cicloesanone (Anolon), (NH4)2SO3, H3PO4 e altri componenti correlati
Il monitoraggio online continuo del PAN nel caprolattame è essenziale per ottimizzare la produzione a valle del Nylon 6. Il Metrohm Process Analyser 2060 TI Process Analyser fornisce analisi PAN precise e in tempo reale. Ciò migliora l’efficienza, riduce i costi e migliora la qualità del prodotto. La sua versatilità consente il monitoraggio simultaneo di più parametri di processo per un controllo completo del processo.
- Caprolactam Market Size, Share Analysis and Industry Forecast. Prismane Consulting. https://prismaneconsulting.com/reportdetails/caprolactam-market-size-share-analysis-and-industry-forecast (accessed 2024-07-22).
- Ritz, J.; Fuchs, H.; Kieczka, H.; et al. Caprolactam. In Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry; Wiley-VCH, Ed.; Wiley, 2011. DOI:10.1002/14356007.a05_031.pub2
- Diagnostica completamente automatizzata: allarmi automatici per quando i campioni non rientrano nei parametri delle specifiche.
- Garantire la conformità agli standard globali.
- Evita costi inutili misurando più parametri contemporaneamente nel flusso del processo.
- Controllo migliorato sul processo di produzione del caprolattame, consentendo la messa a punto per purezza ed efficienza ottimali.
- Ambiente di lavoro più sicuro per i dipendenti (nessuna manipolazione di H2SO4).
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