DE2036984A1 - Evaporation of oximes - by spraying liquid oxime into a moving hot inert gas stream - Google Patents

Abstract

Oximes which have been extracted with salt-free water are evaporated by spraying the liquid oxime, through one or more nozzles, into a axially moving inert gas stream at 180-500 degrees C in a frustoconical evaporation chamber, the spray cone angle being smaller than the cone angle of the evaporation chamber so that the oxime does not contact the chamber walls, and the liquid oxime is sprayed parallel to the direction of the inert gas stream. Process is used for evaporation of oximes such as cyclohexane oxime for caprolactam prepn. Complete evaporation of the oxime can be obtd without decomposition or formations of deposits on the evaporator wall.

Description

Verfahren zur Verdampfung von Oximen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verdampfung von Oximen. Process for the evaporation of oximes is the subject of the invention a process for the evaporation of oximes.

Es ist bekannt (M. Sitting: "Caprolactam and Higher Lactams", S. 64, Chemical Process Monograph No. 21, 1966, Noyes Development Corp.), daß man cyclische Ketoxime nur in kleinen Mengen destillieren kann. Bei der Destillation größerer Mengen ist es mehrmals zu heftigen Zersetzungen gekommen.It is known (M. Sitting: "Caprolactam and Higher Lactams", p. 64, Chemical Process Monograph No. 21, 1966, Noyes Development Corp.) that cyclic Ketoxime can only distill in small amounts. Larger at distillation Vigorous decomposition has occurred several times in large quantities.

(Sichere Chemiearbeit 18, 20 (1966)). Da es jedoch für verschiedene Verfahren zur Weiterverarbeitung von Oximen notwendig ist, destilliertes Oxim zu verwenden bzw. für diese Verfahren Oximdampf oder mit Oximdampf vermischte Inertgase einzusetzen, wurde eine Möglichkeit zur kontinuierlichen Verdampfung von großen Mengen Oxim gesucht.(Safe Chemistry Work 18, 20 (1966)). However, since it is for different Process for further processing of oximes is necessary to add distilled oxime use or for these processes oxime vapor or inert gases mixed with oxime vapor use became a way of continuous evaporation of large Amounts of oxime wanted.

Beispielsweise wurde bei Destillationsversuchen festgestellt, daß Cyclohexanonoxim, welches in einem kontinuierlich arbeitenden Verdampfer zur Destillation eingespeist wurde, nach kurzer Zeit starke Verkrustungen der Verdampferwandungen ergab.For example, it was found in distillation experiments that Cyclohexanone oxime, which is used in a continuously operating evaporator for distillation was fed, after a short time strong incrustations of the evaporator walls revealed.

Es ist bekannt (P 17 68 210.9) mit salzfreiem Wasser extrahierte Oxime im Vakuum bei tiefen Temperaturen zu verdampfen. Die Verdampfung im Vakuum ist jedoch nicht geeignet, Inertgase mit Oximdämpfen zu beladen. Derartige Gasmischungen werden aber z.B. bei Umsetzungen von gasförmigen Oximen an festen Katalysatoren benötigt. Da Oxime auch in salzfreier Form thermisch nicht unbegrenzt stabil sind, eignen sich Verdampfungssysteme nicht, bei denen nur ein Teil des Oxims im Inertgasstrom verdampft wird, der Rest aber im Sumpf des Verdampfers von der Gasmischung getrennt und wieder dem Kopf des Verdampfers zugeführt wird. Diejenigen Anteile des Oxims, die hierdurch längere Zeit im Kreislauf verbleiben, erleiden bei der hohen Temperatur eine thermische Zersetzung, was sich zuerst durch eine Verfärbung des Oxims anzeigt. Es ist daher eine vollständige Verdampfung des Oxims bei einmaliger Einspeisung in einen Verdampfer erforderlich, um Ausbeuteverluste durch Oximzersetzung zu vermeiden.It is known (P 17 68 210.9) oximes extracted with salt-free water to evaporate in a vacuum at low temperatures. The evaporation in vacuum is however not suitable for loading inert gases with oxime vapors. Such gas mixtures are but required e.g. for the conversion of gaseous oximes on solid catalysts. Since oximes are not thermally stable indefinitely even in salt-free form, they are suitable Evaporation systems, in which only part of the oxime is in the inert gas stream, do not is evaporated, but the remainder is separated from the gas mixture in the bottom of the evaporator and fed back to the top of the evaporator. Those parts of the oxime which remain in the circuit for a longer period of time, suffer at the high temperature thermal decomposition, which is first indicated by discoloration of the oxime. It is therefore a complete evaporation of the oxime with a single feed in an evaporator is required to avoid loss of yield due to oxime decomposition.

Bei Versuchen, Oxim vollständig in einem Inertgasstrom, wie z.B. Stickstoff, in Apparaten, wie Fallstromverdampfern und ähnlichen, zu verdampfen, wurde festgestellt, daß im Laufe der Zeit an den Stellen der Heizflächen, wo eine dauernde und ausreichende Benetzung durch Oxim nicht gewährleistet war, Verkrustungen eintraten.When attempting to completely dissolve the oxime in a stream of inert gas, such as nitrogen, to evaporate in devices such as falling film evaporators and the like has been found to that in the course of time in the places of the heating surfaces where a permanent and sufficient Wetting by oxime was not guaranteed, encrustations occurred.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß eine fast verlustlose vollständige Verdampfung des Oxims in einem Inertgasstrom erreicht werden kann, wenn man flüssiges Oxim in einen heißen Inertgasstrom so einbringt, daß während des Verdampfungsvorganges das flüssige Oxim nicht mit den Wandungen der Verdampfungsvorrichtung in Berührung kommt, und daß die Temperatur und Menge des Inertgases so bemessen ist, daß nach vollständiger Verdampfung des Oxims das Gasgemisch eine Temperatur besitzt, die unter dem Siedepunkt des zu verdampfenden Oxims liegt.It has now surprisingly been found that an almost lossless complete evaporation of the oxime can be achieved in an inert gas stream, when liquid oxime is introduced into a hot stream of inert gas so that during the evaporation process does not affect the liquid oxime with the walls of the evaporation device comes into contact, and that the temperature and amount of the inert gas so dimensioned is that after complete evaporation of the oxime, the gas mixture has a temperature which is below the boiling point of the oxime to be evaporated.

Demgemäß ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Verdampfung von mit salzfreiem Wasser extrahierten Oximen, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer kegelstumpfförmigen Verdampfungskammer flüssiges Oxim mittels einer oder mehrerer Düsen in einen auf Temperaturen von bis 400 0C erhitzten, sich axial bewegenden Inertgasstrom mit einem Sprühkegelwinkel kleiner als der Kegelwinkel der Verdampfungskammer parallel zur Richtung des Inertgasstromes einsprüht und verdampft.Accordingly, the subject matter of the present invention is a method for the evaporation of oximes extracted with salt-free water, characterized in that, that one in a frustoconical vaporization chamber liquid oxime by means of a or several nozzles in one heated to temperatures of up to 400 0C, axially moving inert gas flow with a spray cone angle smaller than the cone angle sprayed into the evaporation chamber parallel to the direction of the inert gas flow and evaporated.

Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß man flüssiges Oxim mit Hilfe einer Düse oder sonstigen Einrichtung zur Verteilung einer Flüssigkeit als möglichst kleine Tröpfchen in einen Strahl eines heißen Inertgases einbringt.One embodiment of the invention is that one liquid Oxime using a nozzle or other device for distributing a liquid as small droplets as possible in a jet of a hot inert gas.

Der Gasstrahl wird so in eine Verdampfungskammer geleitet, daß er die kleinen Oximtröpfchen solange in der Schwebe hält, bis sie verdampft sind, ohne daß sie mit der Wand der Verdampfungskammer in Berührung kommen. Form und Größe der Verdampfungskammer sind der Gas- und Oximmenge anzupassen. Der Wärmeinhalt des Gases muß ausreichend sein, um die zur Verdampfung des Oxims notwendige Wärmemenge liefern zu können.The gas jet is directed into an evaporation chamber that he keeps the small oxime droplets in suspension until they have evaporated, without that they come into contact with the wall of the evaporation chamber. Shape and size the evaporation chamber must be adapted to the gas and oxime quantities. The heat content of the Gas must be sufficient to generate the amount of heat necessary to vaporize the oxime to be able to deliver.

Damit keine Kondensation des verdampften Oxims an den Wänden der Verdampfungskammer eintreten kann, sind diese zweckmäßig zu beheizen.So that no condensation of the vaporized oxime on the walls of the vaporization chamber can occur, these are to be heated appropriately.

Die Verteilung des Oxims im Gas kann z.B. mit einer Düse, bei der die Zerstäubungsenergie durch den Druck des zugeführten Oxims geliefert wird, oder einer 2-Stoff-Düse mit Hilfe eines Inertgasstromes vorgenommen werden.The distribution of the oxime in the gas can e.g. the atomization energy is supplied by the pressure of the supplied oxime, or a 2-substance nozzle with the aid of a stream of inert gas.

Beispielsweise kann eine solche Verdampfungskammer aus einem kegelstumpfförmigen Apparat bestehen, in dessen engem Teil eine Düse zur Versprühung des Produktes angebracht ist.For example, such a vaporization chamber from a frustoconical Apparatus exist, in the narrow part of which a nozzle for spraying the product is attached is.

Es ist dabei vorteilhaft, eine Düse zu verwenden, deren Sprühkegel so ausgelegt ist, daß keine Tröpfchen an die kegelförmige Wand des Verdampfungsapparates gelangen können.It is advantageous to use a nozzle with a spray cone is designed so that no droplets stick to the conical wall of the evaporator can get.

Die axiale Länge des kegelstumpfförmigen Apparates sollte so bemessen sein, daß unter Berücksichtigung der Gasgeschwindigkeit im Verdampfer bis zum Boden des Verdampfers alle Tröpfchen sicher verdampfen. Diese erforderliche Länge läßt sich mit Hilfe von Berechnungsformeln, die in der Literatur genannt sind, einfach ermitteln.The axial length of the frustoconical apparatus should be so sized be that taking into account the gas velocity in the evaporator down to the bottom the vaporizer will safely vaporize all droplets. This required length leaves easy with the help of calculation formulas that are mentioned in the literature determine.

Bei der Zuführung des heißen Inertgases in den Verdampfer sollte darauf geachtet werden, daß der Gasstrom im Bereich der Düse sich schon hauptsächlich in axialer Richtung bewegt. Man sollte radiale Bewegungen vermeiden, um die Tröpfchen nicht in Richtung auf die Verdampferwand zu bewegen.Care should be taken when feeding the hot inert gas into the evaporator care must be taken that the gas flow in the area of the nozzle is already mainly in moved in the axial direction. One should avoid radial movements around the droplets not to move towards the evaporator wall.

Als geeignet erwies sich ein Verdampfer folgender Bauart: (s. Zeichnung 1).An evaporator of the following design proved to be suitable: (see drawing 1).

Der kegelstumpfförmige Verdampfer besteht aus dem beheizten Außenmantel (1), einem tiefgewölbten, beheizten Boden (2), den Gas-(3) und Produktzuführungsleitungen (4) und der Abführungsleitung für das Gas-Dampfgemisch (5).The frustoconical evaporator consists of the heated outer jacket (1), a deeply arched, heated floor (2), the gas (3) and product supply lines (4) and the discharge line for the gas-vapor mixture (5).

Dabei kann das Trägergas durch Schikane (6) in axiale Richtung gelenkt werden0 Das Produkt wird durch eine Eine stoffdüse, die mit einem hohen Vordruck zur feinen Zerstäubung des Produktes beaufschlagt wird, in den Verdampferraum gesprüht. Dabei ist der Sprühkegelwinkel der Düse kleiner als der Kegelwinkel des Verdampfers. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Produktzuführungsleitung und die Düse mit einem Doppelmantel zu. versehen und zu kühlen, um ein Verstopfen der Düse durch Zersetzungsprodukte zu vermeiden.The carrier gas can be directed in the axial direction through the chicane (6) be0 The product is fed through a nozzle with a high pre-pressure for fine atomization of the product is applied, sprayed into the evaporator chamber. The spray cone angle of the nozzle is smaller than the cone angle of the evaporator. It has proven advantageous to use the product feed line and the nozzle with a double coat too. provided and cool to avoid clogging the Avoid nozzle caused by decomposition products.

Steht ein höherer Vordruck des Trägergases zur Verfügung, z.B. 0,5 - 1 atü, so lassen sich vorteilhaft Zweistoffdüsen zum Versprühen des Produktes verwenden.If a higher pre-pressure of the carrier gas is available, e.g. 0.5 - 1 atm, two-fluid nozzles can advantageously be used for spraying the product use.

Müssen größere Produktmengen versprüht werden, so ist eine Anordnung mehrerer Düsen im engen Teil des Verdampfers zu empfehlen. Dabei können diese nebeneinander oder in konzentrischen Kreisen um die Achse des Verdampfers angeordnet werden.If larger amounts of product have to be sprayed, there is an arrangement several nozzles in the narrow part of the evaporator are recommended. These can be side by side or arranged in concentric circles around the axis of the evaporator.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verdampfers bewegen sich Produkt und Trägergas im Gegenstrom zueinander. Dadurch wird eine vorteilhafte Klassierung der Tröpfchen im Gasstrom erreicht.In another embodiment of the evaporator, product is moving and carrier gas in countercurrent to each other. This creates an advantageous classification of the droplets in the gas stream.

Eine zusätzliche Maßnahme, um eine Berührung zwischen der Wand des Verdampfers und noch unverdampftem Produkt zu vermeiden, besteht darin, daß durch die Wand des Verdampfers frisches Trägergas zugegeben wird.An additional measure to avoid contact between the wall of the To avoid evaporator and still unevaporated product, is that through fresh carrier gas is added to the wall of the evaporator.

Auch in einem zylindrischen oder kugelförmigen Verdampfer lassen sich ähnliche Verdampfungsbedingungen einstellen.Can also be used in a cylindrical or spherical evaporator Set similar evaporation conditions.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für aliphatische, cycloaliphatische und araliphatische Oxime, die gegebenenfalls substituiert sein können, geeignet.The inventive method is for aliphatic, cycloaliphatic and araliphatic oximes, which may optionally be substituted, are suitable.

Als Inertgase sind z.B. Stickstoff, Wasserdampf, Methan, Wasserstoff, Ammoniak oder Edelgase geeignet.Inert gases are e.g. nitrogen, water vapor, methane, hydrogen, Ammonia or noble gases are suitable.

Beispiel In eine Verdampfungskammer, die entsprechend der Zeichnung 1 gebaut ist und einen Kegelwinkel von 60 ° besitzt, werden stündlich 40 Nm3 Stickstoff, welcher auf 300 0C erhitzt wurde, eingeleitet. In den Stickstoffstrom werden stündlich 6 kg Oxim, das 4 % Wasser enthält, mittels einer Düse, die einen Sprühkegelwinkel von 45 ° erzeugt, eingedüst. Das aus der Verdampfungskammer austretende Gasgemisch wird weiter verarbeitet. Eine Inspektion der Verdampfungskammer und der Leitungen zeigte nach 7-tägigem Betrieb nur sehr geringe Ablagerungen, die weniger als 0,1 0/ovo des verdampften Oxims betrugen.Example In an evaporation chamber according to the drawing 1 is built and has a cone angle of 60 °, 40 Nm3 nitrogen per hour, which was heated to 300 ° C., initiated. In the nitrogen stream will be hourly 6 kg of oxime, which contains 4% water, using a nozzle that has a spray cone angle 45 ° generated, injected. The gas mixture emerging from the evaporation chamber will be processed further. An inspection of the evaporation chamber and pipes showed very little deposits after 7 days of operation, less than 0.1 0 / ovo of the vaporized oxime.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: Verfahren zur Verdampfung von mit salzfreiem Wasser extrahierten Oximen, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer kegelstumpfförmigen Verdampfungskammer flüssiges Oxim mittels einer oder mehrerer Düsen in einen auf Temperaturen von 180 bis 500 °C erhitzten, sich axial bewegenden Inertgasstrom mit einem Sprühkegelwinkel kleiner als der Kegelwinkel der Verdampfungskammer parallel zur Richtung des Inertgasstromes einsprüht und verdampft.Process for the evaporation of oximes extracted with salt-free water, characterized in that one is in a frustoconical evaporation chamber liquid oxime by means of one or more nozzles in one to temperatures of 180 Axially moving inert gas stream heated to 500 ° C with a spray cone angle smaller than the cone angle of the evaporation chamber parallel to the direction of the inert gas flow sprayed in and evaporated. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man durch die Wand des Verdampfers zusätzlich frisches Trägergas zuführt.2. The method according to claim 1, characterized in that one by the wall of the evaporator additionally supplies fresh carrier gas. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach vollständiger Verdampfung des Oxims die Temperatur der Gasmischung unterhalb des Oximsiedepunktes bei Normaldruck liegt.3. The method according to claim 1, characterized in that after complete Evaporation of the oxime the temperature of the gas mixture below the oxime boiling point is at normal pressure. L e e r s e i t eL e r s e i t e