SU656513A3 - Способ выделени -капролактама - Google Patents

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к способу выделени  -капролактама, который находит широкое применение в производстве нейлона. Известен способ выделени  €-капролактама из реакционной смеси, образующейс  в процессе бекмановской перегруппировки циклогексаноноксима , путем нейтрализации водным раствором аммиака или гидроокиси аммони . При этом образуетс  водный раст вор, содержащий, нар ду с целевым продуктом - е-капролактамом, сульфа аммони  и серную кислоту. €-Капро лактам экстрагируют органическими растворител ми, не смешивающимис  с водой, например хлороформом, а остав шийс  раствор направл ют на переработку с целью разложени  содержащихс в нем серной кислоты и сульфата амм ни  до двуокиси серы и аммиака, например , путем сжигани  в пламени природного газа. Причем двуокись се ры возвращают в процесс производства -капролактама на стадию получени  серной кислоты,используемой затем дл  бекмановской перегруппиро ки. Недостаток известного способа за . лючаетс  в получении при нейтрализа ии больших избытков воды, что услож1н ет последующую экстракцию целевого 6 -капролактама, обусловлива  использование значительных количеств экстрагента, трудность отделени  экстракта , необходимость его последующей длительной осушки. Кроме того, образование сильно разбавленных водных растворов, содержащих сульфат аммони  и серную кислоту, приводит к необходимости длительного испарени  больших количеств воды и значительного расхода электроэнергии на эту операцию с тем, чтобы получить раствор такой концентрации, котора  позвол ла бы направл ть его на дальнейшее разложение с образованием двуокиси серы. Указанные недостатки усложн ют известный способ и ограничивают возможность его применени . , Целью изобретени   вл етс  упрощение процесса выделени  -капролактама .. Цель достигаетс  тем, что водный раствор аммиака или гидроокиси аммони  берут в количестве, обеспечивающем- мол рное соотношение между сульфатом аммони  и смесью сульфата .аммони  и серной кислоты, равное о,30-0,65:1, при количестве воды Т-10 моль в расчете на 1 моль трехокиси серы, наход щейс  в составе серной кислоты, По способу согласно изобретению подлежащую экстракции смесь лактама р серной кислотой перед е© коитак гом с экстрагирующим агентом нейтрализуют и ра9бг..вл ют с.начапа так}вди количествами аммиака и води, чтобы мол рное соотношение между сульфатом аммони  и смесью сульфата аммони  и серной КИСЛОТЫ в растворе, подвергаемом экстракции I достигло значени  . от 0,30sl до 0,65il и Чтобы,.кроме того, содержание водаз в подлежащем экстракции растворе не превышало 10 моль на каждый моль трёхокиси серы , первоначально присутствовавшей в виде свободной трехокиси серы и трехокиси серы, котора  св зана в виде серной кислоты. После экстракции лактама остаетс  раствор, включающий сульфат аммони  и свободную серную кислоту, в котором концентраци  этик соединений сос тавл ет приблизительно 50 вес.. :Сул1.фат аммони  и серную кислоту можно разложить на 30., о„, N и путем сжиганй , например, в пла мени природного газа. Дл  экстракции лактама пригон ют известные дл  этих целей растворители, такие и .толуол ДЛИ растворов меньшей кислотности , иди как клороформ и другие хлорированные углеводороды напршлер 1,2-дйхлорэтан или 1 ,li,2,2-тeтpaxлop этaн, дл  растворов еще сильной кислотности . На фиг. 1 и 2 представлены осуществлени  способа-оогласно изоб ретеншо. Схема нафиг. 1 относитс  к одноступенчатой экстракционной сис теме, а на фиг. 2 - к двухступенчатой экстракционной системе. В смесительный сосуд 1 (см.схему на фиг.1) по трубопроводу 2 подают смесь, состо щую из -капролактама   серной кислоты, по -урубопроводу 3 воду, а по трубопроводу 4 газообразный с . По трубопроводу 5 в экстракцион-. ную колонну 6 ввод т частично нейтрализованный , а противотоком по трубопроводу 1 - экстрагент . По трубопроводу З смесь . -капролактама и экстрагента направл ют в колонну 9, где лактам отдел ют от экстрагента путем выпаривани  и/или промывки водой. По трубопроводу 7 экстрагент снова подают в колонну б. Полученный -капролактам отбирают по трубопроводу 10. Из верхней, части колонны б вывод т по трубопроводу 11 растворf состо щий из сульфата аммони  и серной кислоты, свободный от -кап рол акт eiMa Схема на фиг. 2 .отличаетс  от схе мы на фиг. 1 тем, что одну экстракционную колонну замен ют двум  экстракциониыют колоннами 6 и 12, между которыми располагают экстракционнонейтрализационный сосуд 13. В сосуде 1 нейтрализацию осуществл ют до меньшей степени, например , от половины до двух ТретейС желаемой конечной степени, при помощи аммиака, поступающего по трубопроводу 4. Необходимой степени нейтрализации достигают в сосуде 13 при помощи аммиака, подаваемого по трубопроводу 4-,. В колонне 6происходит неполна . экстракци , так как кислотность оказываетс  слишком.высокой; экстракцию завершают в колонне 12, котора  св зана с колонной б трубопроводом , 14, а с сосудом 13. трубопроводом 15 дл  подачи раствора, подлежащего экстракции. При осуществлении способа по схеме , изображенной на фиг. 2,получают высококонцентрированный (более 60 вес-.%) свободный от лактама раитвор бисульфата аммони , в то врем  как при реализации способа по -схеме, изображенной на фиг, 1, получают раствор бисульфата аммони  концентрации 50 вес о %. Однако дополнительно полученный раствор лактама в экстрагейте имеет слишком низкую концентрацию , а именно примерно 3 вес.ч.лактама на 100 вес ч„ экстрагента, в то врем  как при осущестилении способа согласно схеме, приведенной на фиг. 1, концентраци , лактама в растворе достигает около 25 вес.%. йр и м е р .1. В сосуд 1 (см. фиг„2) подают смесь, полученную после осуществ юни  бекмановской перегруппировки и состо щую из 100 молв лактама .и 150 моль серной кислоты, а затем ввод т 516 Моль воды и 75 моль аммиака. Из смесительного сосуда образовавшуюс  смесь направл ют на экстракцию. Степень нейтрализации раствора при этом 0,25, содержание воды 3,44 моль на 1 моль первоначально йменвдейс  серной кислоты, количество -капролактама в растворе 31 вес.%.. Указанный раствор экстрагируют 3050 моль хлороформа, получа  при этом раствор, СОСТОЯЩИЙ из 100 моль лактама и 3050 моль хлороформа, т,el %-ный по весу, 100 моль -капролактама вывод т по трубопроводу 7, а 3050 моль хлороформа подают по трубопроводу 15 в колонну 12, Раствор, отбираемый из колонны б, состоит из 400 моль лактама , 37,5 моль сульфата аммони  112,5 моль серной кислоты и 516 моль воды. Затем его нейтрализуют 75 моль аммиака в сосуде 13 и подают в колонну 12, где экстрагируют хлороформом. По трубопроводу 8 отбирают сво бодный от -капролактама раствор, состо щий из 75 моль сульфата аммо5 ни , 75 моль серной кислоты и 516 м воды, т.е. представл ющий собой .65 ный (по весу) раствор сульфата аммо ни . Пример 2оВ сосуд 1 по тру ропроводу 2 подают смесь 100 моль iS -капролактама и 150 моль серной кислоты, полученную в результате 1бекмановской перегруппировки, по трубопроводу 3 - 640 моль воды, а по трубопроводу 4-150 моль аммиак Кроме тоус, в сосуд 1 ввод т 536 мо хлороформа, в котором уже растворе 19 моль -капролактама. Из этого сосуда по трубопроводу 5 отбирают гетерогенную смесь, которую раздел ют;; , на два сло . Верхний слой, сос то щий из 19 моль ,-капролактама , 150 моль бисульфата аммони  и 640 моль воды, снова поступает в колонну б, где его экстрагируют в противотоке хлороформом (536 моль) Нижний слой, представл ющий собой раствор 100 моль 8 -капролактама в 536 моль хлороформа, т.е. 14,6%ный (по весу) раствор, подают в сепарационную зору, откуда из нижней части отбирают 100 моль G-капролактагла , а из верхней - рециркулируют еще 536 моль хлороформа. Из верхней части колонны 6 вывод т сво бодный от -капролактама раствор состо щий из 75 моль сульфата аммони , 75 моль серной кислоты и 640 моль воды, т.е. представл ющий ;собой 60%-ный (по весу) раствор бисульфата аммони . 50-60%-ные (по весу) растворы, . полученные по способу согласно изоб ретевию, пригодны дл  разложени  с образованием азота, двуокиси серы ,и воды путем сжигани  в пламени :Природного газа, причем полученную .газовую смесь используют в качестве сырь  на заводах дл  изготовлени  олеума. Пример 3 (сравнительный). Повтор ют пример 2 при идентичных услови х, уменьша  подаваемое по трубопроводу 4 количество аммиака, с 150 до 50 моль, что соответствует снижению мол рного соотношени  межд сульфатом аммони  и смесью сульфата аммони  и серной кислоты от 0,5 до 0,2, В результате снижени  мол рного соотношени  отводимый по трубопроводу 8 раствор бисульфата аммони  содержит примерно 60 моль лактама (60% исходного количества). Такое большое- количество -капролактаМЕ в отводимом растворе непригодно дл  промышленных целей. С целью уменьшени  количества Е -капролактама в отводимом раствор до 0,1% (вместо 60%) от исходного количества,необходимо повысить коли чество воды (подаваемой по трубопро воду 3) с 640 до 1900 моль. Однако 3 в данном случае отводимый по трубопроводу 8 раствор бисульфата аммони  содержит намного больше воды, вследствие чего необходимо большее количество энергии дл  выпаривани  ее во врем  разложени  раствора бисульфата аммони . Пример 4 (сравнительный). Повтор ют пример 2 при идентичных услови х, повыша  подаваемое по трубопроводу 4 количество аммиака со 150 до 210 моль, что соответствует повышению мол рного соотношени  между сульфатом аммони  и смесью сульфата аммони  и серной:кислоты от 0,5 до . 0,7. , В результате повышени  мол рного соотношени  выкристаллизовываетс  тверда  соль (двойна  соль сульфата аммони  и бисульфата, аммони ) в сосуде 1, вследствие чего отводимый по трубопроводу 7 жиДкнй -капролактам содержит твердую соль, чКго преп тствует дальнейшему ведению процесса . Во избежание указанной кристаллизации необходимо вводить по трубопроводу 3 2900 моль воды вместо 640. Следовательно по сравнению с примером 2 следует использовать больше энергии при разложении раствора бисульфата аммони , так как из-за ;более высокого мол рного соотношени  необходимо вводить большие кол51чества воды и аммиака (210-150 60 моль). При указанном разложении аммиак не рекуперируетс , а превращаетс  в азот и воду. . Формула изобретени  Способ выделени  -капролактама из реакционной смеси, получаемой в процессе бекмановской перегруппиров ки циклогексаноноксима, путем нейтрализации ВОДНЕ1М раствором аммиака или гидроокиси аммони  с последук дей экстракцией целевого продукта из полученного при этом водного раство .ра органическим растворителем, не смешивающимс  с водой, отделением водного сло  от органического, высокотемпературным разложением водного раствора, содержащего сульфат аммони  и серную кислоту,-и выделением целевого продукта известными приемами , отличающийс  тем,что , с целью упрощени  и ycOBeputeHствовани  процесса, водный растёор амь1иака или;гидроокиси аммони  берут в количестве9обеспечивающем мол рное соотношение между сульфатом .аммони  и смесью сульфата аммони  и серной кислоты, равное 0,30-0,65 : 1, при количестве воды 1-10 моль в расчете на 1 моль трехокиси серы,нахо .д щейсй в составе серной кислоты.

   fui.l