DE2641449A1 - Reinigung von epsilon-caprolactam - Google Patents
Reinigung von epsilon-caprolactamInfo
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D201/00—Preparation, separation, purification or stabilisation of unsubstituted lactams
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Description
Zentral bereich Patente, Marken und Lizenzen
5090 Leverkusen, Bayerwerk
G/bc m
1*. Sea 1976
Reinigung von E-Caprolactam
Bei der Herstellung von £-Caprolactam z.B. durch Beckmann
'sehe Umlagerung von Cyclohexanonoxim oder katalytische
Umlagerung von Cyclohexanonoxim in der Gasphase wird das primär gebildete £-Caprolactam häufig
mit Benzol oder ähnlichen Lösungsmitteln wie Toluol und Xylol extrahiert. Es werden "dann Lösungen des
£ -Caprolactams in diesen organischen Lösungsmitteln erhalten, die aber noch weiter gereinigt und aufgearbeitet
werden müssen. Man hat solche Lösungen mit verdünnter Schwefelsäure, verdünnter Natronlauge oder
auch mit Wasser gewaschen (DT-AS 1 031 308). Hierbei wird Natronlauge oder Schwefelsäure in die nächste
Reinigungsstufe eingeschleppt; die Wäsche mit Wasser ist auch nicht sehr effektiv. Man hat auch versucht, das gesamte
£-Caprolactam aus der organischen Lösung mit Wasser wieder zu extrahieren. Dies bringt zwar einen guten
Reinigungseffekt, man muß aber das Wasser aus dem Caprolactam wieder entfernen und dies ist technisch sehr
aufwendig.
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809812/0090
: : ; ν /3 26ΛΗ49
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung einer Lösung von £-Caprolactam in Benzol, Toluol oder
Xylol durch Waschen mit einer-Flüssigkeit das dadurch
gekennzeichnet ist, daß man als Waschflüssigkeit eine Lösung von
£ -Caprolactam in Wasser im Gewichtsverhältnis 15:1 bis
1:3 verwendet in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-%, bezogen
auf die Caprolactamlösung in Benzol, Toluol oder
Xylol und daß man in mehreren Stufen wäscht, so daß sich das Gleichgewicht zwischen den beiden .Lösungen
wiederholt einstellen kann.
In einer besonderen Ausführungsform wird in einer Extrak·-
tionskolonne mit externer Energiezufuhr gearbeitet.
in einer weiteren Ausführungsform stellt man die Lösung
von £-Caproiactam in Wasser in situ her, indem man am
Kopf der Kolonne Wasser einspeist und für eine gute
Durchmischung im oberen Teil der Kolonne sorgt.
Zur Durchführung des Verfahrens verwendet man im allgemeinen
eine Extraktionskolonne, auf deren Kopf die wäßrige Lösung des ^,-Caprolactams gegeben wird. Es eignen
sich insbesondere Kolonnen mit äußerer Energiezufuhr, z.B. solche mit rotierenden Einbauten mit Pulsation der
Flüssigkeitssäule oder der Einbauten. Besonders geeignet sind pulsierende Füllkörperkolonnen, pulsierende Siebbodenkolonnen,
ARD-Kolonnen, Kühni-Kolonnen und Scheibel-Kolonnen.
Im allgemeinen kommt man je nach dem gewünschten Reinigungseffekt mit 3 bis. 12 theoretischen Stufen aus. Man
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kann natürlich auch mehr Stufen vorsehen.
Die Lösung von £-Caprolactam in Wasser kann vorgebildet
werden oder auch im oberen Teil der Kolonne in situ gebildet werden. Hierzu kann man Wasser auf den Kopf der
Kolonne geben, man muß allerdings für eine ausreichende Verteilung und Durchmischung in den oberen Stufen der
.Kolonne sorgen. Rühren oder Pulsation der Kolonne ist
besonders günstig. Darüber hinaus ist eine gleichmäßige Aufgabe der Waschflüssigkeit vorteilhaft.
Man muß nicht die gesamte Menge der wäßrigen £-Caprolactam-Lösung
bzw. des Wassers auf den Kopf der Kolonne geben. Man kann einen Teil der Waschflüssigkeit in die Kolonne
selbst, besonders vorteilhaft in ihr oberes Drittel, einführen. Man erhält dann ein besseres Konzentrationsprof11.
Es ist dabei nicht erforderlich, daß die auf den Kopf der Kolonne gegebene Menge und die in den oberen Teil der
Kolonne eingespeiste Menge der Waschflüssigkeit die gleiche Zusammensetzung haben. Beispielsweise kann man in
den oberen Teil der Kolonne wäßrige ^j-Caprolactamlösungen,
die sich an anderer Stelle des Herstellungsprozesses ergeben,
einführen, z.B. die spezifisch leichtere Phase der mit Ammoniak neutralisierten Mischung aus <£-Caprolactam
und Oleum, die bei der Beckmann-ümlagerung anfällt (sogenanntes Lactam-Oel, enthaltend etwa 70 Gew.-% £-Caprolactam
und 30 Gew.-% Wasser). Man kann ebenso gegebenenfalls filtrierte wäßrige Lösungen des rohen Caprolactams
aus der Gasphasenumlagerung von Cyclohexanonoxim verwenden (solche Lösungen enthalten beispielsweise 90 % Caprolactam
und 10 % Wasser).
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Die gewaschene Lösung des Caprolactams in Benzol, Toluol
oder Xylol kann nach üblichen Methoden aufgearbeitet werden. Man kann beispielsweise das organische Lösungsmittel
abdestillieren und danach das <£-Caprolactam destillieren,
man kann das <£-Caprolactam auch auskristallisieren, weitere
übliche Reinigungsoperationen können sich anschließen.
Der Hauptvorteil des Reinigungsverfahrens gemäß der Erfindung
ist, daß eine organische Q-Caprolactam-Lösung erhalten wird die frei ist von Salzen, Säuren und Alkalien.
Sie kann daher besonders vorteilhaft für die Kristallisation des £-Caprolactams aus Toluol benutzt
werden.
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Das durch Beckmann-Umlagerung in Oleum gewonnene Caprolactam-Schwefelsäuregemisch
wurde mit Ammoniak neutralisiert und mit Benzol extrahiert. Die Lösung des Caprolactams in
Benzol wurde in einer Scheibefc-Kolonne mit 20 Böden gewaschen.
2000 ml pro Stunde der benzolischen Caprolactam-Lösung enthaltend 25,2 Gew.-% Lactam, 72,6 Gew.-% Benzol
und 2,2 Gew.-% Wasser wurden von unten in die Scheibel-Kolonne gepumpt und gleichzeitig 60 ml pro Stunde Wasser
auf den Kopf der Kolonne gegeben. Die Drehzahl des Rührers wurde so geregelt, daß schon nach dem zweiten Boden des
oberen Kolonnenteils das Wasser in feinster Verteilung vorlag und daß nach einem Drittel der Kolonnenlänge eine
Mischung aus 40 Gew.-% Caprolactam, 50 Gew.-% Wasser und 10 Gew.-% Benzol vorlag.
Die Trennschicht wurde unterhalb der Einspeisung der benzolischen
<£,-Caprolactam-Lösung gehalten, am Kopf der Kolonne lief die gereinigte benzolische c-Caprolactam-Lösung
ab. Nach destillativer Aufarbeitung dieser Lösung hatte das ^-Caprolactam folgende Kennzahlen:
Farbzahl 5
Erstarrungspunkt 69,1O0C
flüchtige Basen 0,3 m A'q
UV-Zahl 95 kg
Permanganatzahl über 40 000
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^ 264H49
Aus der gereinigten Lösung kristallisiertes /-Caprolactam
hatte folgende Kennzahlen:
Farbzahl 5
Erstarrungspunkt 69,1O0C
flüchtige Basen O>15 mÄq
UV-Zahl 96 kg
flüchtige Basen O>15 mÄq
UV-Zahl 96 kg
Permanganatzahl über 40 000
Das aus der katalytischen Umlagerung von Cyclohexanonoxim
gewonnene ^-Caprolactam wurde mit Toluol aufgenommen und
anschließend in einer pulsierenden Siebbodenkolonne mit
Wasser gewaschen. 200 kg pro Stunde einer Lösung von £-
Caprolactam in Toluol (21,4 Gew.-% ^-Caprolactam, 75,3
Gew.-% Toluol, 2,7 Gew.-% Wasser) wurde von unten und
6 kg pro Stunde einer 50 %igen wäßrigen ^-Caprolactam-Lösüng
auf den Kopf der Siebbodenkolonne eingespritzt. Hubhöhe und Frequenz des Pulsators sind so eingestellt,
daß eine gute Verteilung der wäßrigen £-Caprolactam-Lösung
gewährleistet wird. Die Trennschicht vom Waschextrakt liegt unterhalb der Einspeisung der ^-Caprolactam-Lösung
in Toluol.
Reines ^-Caprolactam wird aus dem über Kopf abgehenden
Toluolextrakt ausfcristallisiert durch zweifache Kristallisation. Das ^-Caprolactam hatte folgende Kennzählen:
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Färbzahl 5
Ers tarrungspunkt 69,100C
flüchtige Basen 0,15 mÄq
UV-Zahl 96 kg
Permanganatzahl über 40 000
Die in Beispiel 1 verwendete benzolische Lösung von Caprolactam wurde in einer ARD-Kolonne mit einer Mischung
aus £-Caprolactam und Wasser im Verhältnis 45:55 ge-
waschen. 10m pro Stunde der Benzollösung von Caprolactam
wurden von unten und 300 1 Wasser auf den Kopf der ARD-Kolonne eingespritzt. Der Benzolextrakt wurde
destillativ aufgearbeitet, das erhaltene Caprolactam hatte folgende Kennzahlen:
Farbzahl 5
Erstarrungspunkt 69,1O0C
flüchtige Basen 0,3 mÄq
flüchtige Basen 0,3 mÄq
UV-Zahl 95 kg ...
Permanganatzahl über 40 000
-Caprolactam wurde wie in Beispiel 1 angegeben aus dem neutralisierten Umlagerungsgemisch der Beckmann-Umlagerung
mit Toluol extrahiert. Die Toluollösung wurde in einer pulsierenden 70 Böden Siebbodenkolonne bei 60 C gewaschen
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wobei auf den Kopf der Kolonne Wasser und auf den 50. Boden
sogenanntes Lactam-Oel (70 Gew.-% £-Caprolactam, Gew.-% Wasser) eingespritzt wurden.
Einspritzmengen pro Stunde:
70 1 pro Stunde Toluollösung von Caprolactam
(Einspeisung von unten) 0,78 1 pro Stunde Wasser
(Aufgabe auf Boden Nr. 60) 7,7 1 pro Stunde Lactam-Qel
(Aufgabe auf den Boden Nr. 50).
Die Hubhöhe und die Frequenz des Pulsators wurden so eingestellt,
daß man möglichst schnell eine gute Verteilung der beiden auf den 50. und 60. Boden eingespritzten Basen
erreicht. Durch die Lactam-Oel-Einspeisung erreicht man, daß ohne Qualitätseinbußen die ^-Caprolactam-Konzentration
im ablaufenden gewaschenen Toluolextrakt gehalten oder erhöht werden kann.
Destillative Aufarbeitung des Extrakts ergibt ein £-Caprolactam
mit folgenden Kennzahlen:
Farbzahl 5
Erstarrungspunkt 69,1O0C flüchtige Basen 0,3 mÄq
UV-Zahl 94 kg Permanganat Zahl
über 40 000
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Es wurde nach der DT-AS 1 031 308, Beispiel 1 verfahren. Die gewaschene organische Phase wurde einmal destillativ
und einmal durch Kristallisation aufgearbeitet. Das Lactam
hatte folgende Kennzahl:
Farbzahl | 5 | 000 |
Permanganat ζ ahl | 30 | |
UV-Zahl | 83 | ,100C |
Erstarrungspunkt | 69 | ,0001 |
Alkalitat* | 0 | ,4 mÄq kg |
flüchtige Basen | 0 | Kristallisation |
Aufarbeitung durch |
Farbzahl 10
Permanganatzahl >40 000 UV-Zahl 93
Erstarrungspunkt 69,10°C
Alkalität - 0,0014 flüchtige Basen 0,15 mÄq
kg
Bei der destillativen Aufarbeitung wurden 0,2 % NaOH
zugegeben *
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Claims (4)
- Patentansprüche—y. Verfahren zur Reinigung einer Lösung von <£.-Caprolactam in Benzol, Toluol oder Xylol, durch Wascfien mit einer Flüssigkeit,dadurch gekennzeichnet, daß man als Waschflüssigkeit eine Lösung von ^--Caprolactam in Wasser im Gewichtsverhältnis 15:1 bis 1:3 verwendet in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Caprolactamlösung in Benzol, Toluol oder Xylol und daß man in mehreren Stufen wäscht, so daß sich das Gleichgewicht zwischen den beiden Lösungen wieder einstellt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer Extraktionskolonne mit externer Energiezufuhr arbeitet.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung von <£ -Caprolactam in Wasser in situ herstellt, indem man am Kopf der Kolonne Wasser einspeist und für eine gute Durchmischung im oberen Teil der Kolonne sorgt.
- 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil der Waschflüssigkeit in das obere Drittel der Kolonne einspeist.Le A 17 387 - 10 -■ORIGINAL· INSPECTED809812/0090
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