JP2506021B2 - カプロラクタムの精製法 - Google Patents

カプロラクタムの精製法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカプロラクタムの精製法
に関するものである。詳しくは、粗カプロラクタムの蒸
留による精製処理を効率よく実施する方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】カプロラクタムはナイロン用原料として
有用であり、工業的には、通常シクロヘキサノンオキシ
ムを発煙硫酸又は硫酸中でベックマン転位反応させるこ
とにより製造する方法が代表的である。この方法では、
ベックマン転位で得られた混合物をアンモニアで中和
し、副生する硫酸アンモニウム(硫安)を分離した後、液
相を抽剤例えばベンゼンで抽出することにより粗カプロ
ラクタムを得、更にこれを蒸留して精製するのが一般的
である。
【0003】粗カプロラクタムの蒸留による精製法とし
ては、従来、先ず水を留去した後、カプロラクタムの安
定化及び不純物の除去効率を高めるためにアルカリを添
加し、次いで蒸留してカプロラクタムより低沸物を留去
し、得られた塔底液を最終の蒸留塔に導入して蒸留し、
塔頂から精製カプロラクタムを留出させて採取すると共
に、塔底から高沸物を回収する方法が一般に採用されて
いる。
【0004】しかしながら、この方法では、最終の蒸留
塔における被処理物中に、相当量のカプロラクタム重合
物その他の高沸物をはじめ、硫安及び硫酸ナトリウム
(芒硝)等の挟雑物が含有されているため、最終の蒸留塔
として充填式の蒸留塔を使用すると、これらの挟雑物に
よる閉塞トラブルが発生することが多く、このため工業
的には薄膜蒸留塔が使用されている。ところが、薄膜蒸
留塔の場合、蒸留段数効果が低く、蒸留効果を増大して
高品質の精製カプロラクタムを得るためには、薄膜蒸留
塔を直列に複数配設する必要がありコストの上昇を招
く。また、この蒸留方式では、添加されたアルカリが各
蒸留塔に同伴されるために全ての蒸留塔がアルカリで汚
染され、閉塞等のトラブルの原因となっている。
【0005】一方、近年ナイロン原料としてのカプロラ
クタムの精製の必要性は極めて高くなりつつあり、カプ
ロラクタム精製の度合を表わす指標として、過マンガ
ン酸カリ価(以下「PZ」と記す。単位は%)、揮発性
塩基量(以下「VB」と記す。単位はアンモニア換算p
pm)、過マンガン酸カリ滴定値(以下「PM」と記
す。単位はml/Kg-カプロラクタム)があり、一般的
には、PZ:80%以上、VB:15ppm以下、P
M:4ml/Kg以下が好ましい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の方法
による上述の欠点がなく、粗カプロラクタムの蒸留によ
る精製処理を効率よく実施し、高品位のカプロラクタム
を工業的に有利に製造することを目的とするものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の目的
を達成するため、粗カプロラクタムの工業的に有利な精
製法について検討を重ねた結果、従来の一般的な方法と
は逆に低沸物よりも先に高沸物を除去し、しかも、高沸
物除去後の粗カプロラクタムを蒸気状に保持した状態、
即ちベ−パ−フィ−ド方式により最終蒸留塔へ導入し、
かつ最終蒸留塔として充填塔式のものを使用することに
よって、効率よく粗カプロラクタムを精製することがで
き、その結果、高純度のカプロラクタムを工業的有利に
製造し得ることを見い出し本発明を完成した。
【0008】即ち、本発明の要旨は、シクロヘキサノン
オキシムのベックマン転位により得られた混合物をアン
モニアで中和し、次いで析出する副生硫安を分離し、液
相を抽剤で抽出し、抽出液から抽剤を留去した後の粗カ
プロラクタムを蒸留して精製する方法において、(1)
粗カプロラクタムを充填塔式又は棚段塔式の第1蒸留塔
に導入して、塔頂から実質的に全量の水を留去すると共
に、粗カプロラクタムを含む塔底液を導出して苛性アル
カリを混合し充填塔式又は棚段塔式の第2蒸留塔に導入
すること、(2) 第2蒸留塔の塔頂から実質的に全量の
カプロラクタムを留出させ、留出物を蒸気状に保持した
状態で充填塔式の第3蒸留塔に導入すると共に、塔底か
ら高沸物を導出すること、(3) 第3蒸留塔の塔頂から
低沸物を留去すると共に、塔底から精製カプロラクタム
を導出して採取することを特徴とするカプロラクタムの
精製法に存する。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
対象とする粗カプロラクタムとしては、シクロヘキサノ
ンオキシムを発煙硫酸又は硫酸中でベックマン転位さ
せ、次いで、得られた混合物をアンモニアで中和し副生
する硫安を分離した後、液相を抽剤で抽出し、抽出液か
ら抽剤を留去することにより得られる粗カプロラクタム
である。この粗カプロラクタム中には、通常5〜20%
(重量)の水分及び100〜1000ppmの硫安をはじ
め、芒硝、ベックマン転位により副生した低沸点不純物
及び高沸点不純物などが含有される。なお、抽剤として
は、通常ベンゼン、トルエン、トリクレン等が用いられ
るが、中でもベンゼンが一般的である。
【0010】本発明においては、上記の粗カプロラクタ
ムを蒸留することにより不純物を除去して高純度のカプ
ロラクタムを得るものである。本発明では先ず、粗カプ
ロラクタムを第1蒸留塔に導入して、塔頂から粗カプロ
ラクタム中に含まれる実質的に全量の水を留出させて系
外に除去する。第1蒸留塔としては充填塔式又は棚段塔
式のものが使用される。蒸留条件は、一般に塔頂温度が
40〜80℃、塔底温度が110〜150℃であり、ま
た蒸留圧力は10〜60Torrである。この蒸留によ
り粗カプロラクタム中の水分の含有量は1000ppm
以下となる。さらに要すれば、粗カプロラクタムを5〜
10μmの金網フィルタ−で濾過して微量の硫安、芒硝
などを除去する。
【0011】一方、水分を除去した粗カプロラクタムは
塔底液として第1蒸留塔から導出して苛性アルカリを混
合した後、充填塔式又は棚段塔式の第2蒸留塔に導入す
る。苛性アルカリとしては、通常、苛性ソ−ダ又は苛性
カリの10〜25%(重量)水溶液が使用される。苛性ア
ルカリの添加量はカプロラクタムの0.01〜0.03
%(重量)であり、添加量が過小であるとカプロラクタム
の品質が低下し、また過大であるとカプロラクタムの重
合が生起するので好ましくない。
【0012】第2蒸留塔では、実質的に全量のカプロラ
クタムを含む留分を塔頂から留出させ、残留する高沸物
を塔底液として系外に導出し除去する。第2蒸留塔のタ
イプは充填塔式又は棚段塔式のものが採用されるが棚段
塔式タイプのものが好ましい。第2蒸留塔の蒸留条件
は、一般に塔頂温度が90〜140℃、塔底温度が10
0〜150℃であり、蒸留圧力は2〜8Torr程度が
採用される。
【0013】第2蒸留塔の塔頂から留出させたカプロラ
クタム及び低沸物を含む留分は、第3蒸留塔に導入して
塔頂から低沸物を留去させて系外に除去すると共に、塔
底から精製カプロラクタムを導出して採取する。なお、
通常の蒸留操作では、製品の品質を高めるために、蒸留
塔底にリボイラ−を設けて還流比を上げることが一般的
であるが、アルカリの不存在下でカプロラクタムを加熱
すると熱分解して製品の品質が劣化するので、本発明で
は製品の品質を高めるために、第3蒸留塔の塔底液の一
部を第2蒸留塔に循環するのが好ましい。
【0014】第3蒸留塔としては充填塔タイプのものを
使用し、充填剤には公知の圧力損失ができるだけ低い不
規則充填物あるいは規則充填物が用いられる。第3蒸留
塔の蒸留条件としては、一般に塔頂温度が80〜120
℃、塔底温度が90〜140℃であり、蒸留圧力は1〜
6Torr程度が採用される。
【0015】本発明においては、第2蒸留塔の塔頂から
のカプロラクタム及び低沸物を含む留分を、蒸気状に保
持した状態、つまりベ−パ−フィ−ド方式により、充填
塔式の第3蒸留塔に導入することが必須の要件であり、
この点が本発明の大きな特徴である。これに伴い、粗カ
プロラクタムの精製効率が飛躍的に増大し、高品位のカ
プロラクタムを効率よく得ることができる。
【0016】即ち、第2蒸留塔からの留分をベ−パ−フ
ィ−ドにより第3蒸留塔に導入することにより、粗カプ
ロラクタム中の前記高沸物、硫安、芒硝等の閉塞原因物
質が第3蒸留塔へ同伴しないため、(イ)第3蒸留塔(充
填塔)内及びその導入口部分での閉塞が阻止され、(ロ)
閉塞の恐れがないので効率の高い充填物を利用して蒸留
段数を増大させることが可能となり、その結果、低沸物
の分離効率を増大させ得る等の効果が奏される。なお、
第2蒸留塔からの留分をベ−パ−フィ−ドにより第3蒸
留塔に導入するには、留分が凝縮液化しないように、例
えば導入管等を適宜保温すればよい。
【0017】
【実施例】以下本発明を実施例について更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限りこれ等の実施
例に限定されるものではない。なお、以下の実施例にお
けるPZ、VB及びPMの記号は、前記本文中に記載し
たカプロラクタムの精製度合を表わす指標を示す。
【0018】実施例1 シクロヘキサノンオキシムのベックマン転位により製造
された粗カプロラクタム(水分含量:10重量%、P
Z:22%、VB:40ppm)を、図1に示す蒸留設
備を使用して精製処理を行なった。図1は本発明の実施
の態様を示す説明図であり、図中1は充填塔式又は棚段
塔式の第1蒸留塔、2は充填塔式又は棚段塔式の第2蒸
留塔、3は充填塔式の第3蒸留塔である。
【0019】粗カプロラクタムを440g/hrの流量
で棚段塔式(理論段数5段)の第1蒸留塔1に導入し、塔
頂温度60℃、塔底温度136℃、塔頂圧力30Tor
rの条件下で蒸留を行なって塔頂から水を留出分離し
た。塔底液を導出して25%苛性ソ−ダ水溶液をカプロ
ラクタムに対して0.02重量%添加した後、400g
/hrの流量で、金網状規則充填物を充填(理論段数4
段)した充填塔式の第2蒸留塔2に導入した。第2蒸留
塔の蒸留条件は、塔頂温度110℃、塔底温度131
℃、塔頂圧力4Torrとし、塔頂からカプロラクタム
及び低沸物を含む留分を導出すると共に、高沸物を含む
塔底液を抜き出し系外に除去した。
【0020】第2蒸留塔の塔頂から導出したカプロラク
タム及び低沸物は、蒸気状を保持させた状態で還流比1
0で金網状規則充填物を充填(理論段数4.5段)した充
填塔式の第3蒸留塔に導入し、塔頂から低沸物を留出分
離すると共に、塔底液として精製カプロラクタムを採取
した。塔底液の一部を第2蒸留塔に循環した。上記の蒸
留操作を連続して24時間実施したところ、各蒸留塔に
おける変化は全く見られず安定した蒸留運転をすること
ができた。また、第3蒸留塔の塔底から取得した精製カ
プロラクタムのPZ値:85%、VB値:8ppmであ
って良好な品質のものであった。
【0021】
【発明の効果】本発明方法は、粗カプロラクタムを蒸留
により精製する際に、低沸物よりも先に高沸物を除去
し、しかも、高沸物除去後の粗カプロラクタム及び低沸
物を蒸気状に保持した状態で充填塔式の最終蒸留塔へ導
入することにより、安定した連続運転が可能であり、効
率よく高純度のカプロラクタムを製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の態様を示す説明図である。
【符号の説明】
1 第1蒸留塔 2 第2蒸留塔 3 第3蒸留塔

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シクロヘキサノンオキシムのベックマン
    転位により得られた混合物をアンモニアで中和し、次い
    で析出する副生硫安を分離し、液相を抽剤で抽出し、抽
    出液から抽剤を留去した後の粗カプロラクタムを蒸留し
    て精製する方法において、(1) 粗カプロラクタムを充
    填塔式又は棚段塔式の第1蒸留塔に導入して、塔頂から
    実質的に全量の水を留去すると共に、粗カプロラクタム
    を含む塔底液を導出して苛性アルカリを混合し充填塔式
    又は棚段塔式の第2蒸留塔に導入すること、(2) 第2
    蒸留塔の塔頂から実質的に全量のカプロラクタムを留出
    させ、留出物を蒸気状に保持した状態で充填塔式の第3
    蒸留塔に導入すると共に、塔底から高沸物を導出するこ
    と、(3) 第3蒸留塔の塔頂から低沸物を留去すると共
    に、塔底から精製カプロラクタムを導出して採取するこ
    とを特徴とするカプロラクタムの精製法。
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