Способ очистки капролактама

 

Изобретение касается производства лактамов, в частности очистки капролактама. Цель - повышение выхо" да капролактама, сокращение расхода реагента и снижение сточных вод. Капролактам получен либо перегруппировкой Бекмана, либо нитрозированием циклогексильных производных. Очист- . ку сернокислотного раствора капролактама ведут нейтрализацией NHj с получением (NH4.)2.S04 и капролактамного масла, которое обрабатывают раствором NH^ ДО рН 8,5-10 с одновременным добавлением соединения ф-лы R-X-a-^(CH2-CH^-0)^H, где R = Cg-q^-aji-i кил; X = 1,'4-фенилен или метилен; ''п = 3-1^, или ф-лы Ь-СН2^-СНА-СНЗ-Йнг, где А=-

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4356218/04 (22) 29.07.88 (31) 21548А/87 (32) 3!.07.87 (33) (46) 30.01.92. Бюл. (71) Кимика дель Фриули, С,п.А. (ТТ) (72) Паоло Сенни, Леонардо Дзулиани, Серджо Ферруцци (IT) (53) 661. 7: 547. 466. 07(088.8) (56) Патент США И 4606858, кл. 540-540, опублик. 1980. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ КАПРОЛАКТАИА (57) Изобретение касается производ" ства лактамов, в частности очистки капролактама. Цель - повышение выхо" да капролактама, сокращение расхода реагента и снижение сточных вод. Капролактам получен либо перегруппировкой Бекмана, либо нитрозированием циклогексильных производных. Очист", ку сернокислотного раствора капролактама ведут нейтрализацией NH> с получением (ЫН, ) SOq и капролактамного масла, которое обрабатывают раствором

NH до рН 8,5-10 с одновременным добавлением соединения ф-лы

R-Õ-О- (СН -СН -О)„Н, где К = С - -ал- кил, Х = 1,4-фенилен или метилен,"

Изобретение относится к химичес" кой технологии, а именно к производ-. ству капролактама, применяемого при получении синтетических полиамидных волокон °

Цель изобретенля - повышение выхо" да капролактама при сокращении рас"

„,Я0„„1709905 A 5 щ) С 07 D 201/16, 223/10

-„, б-:Ъ::Ю3-2 ъ

А- (О СН CHz@OH»  — (О СН„СН )

-ОН, Z=-СН/(ОСН -СН ), -ОН/-СН -(О-СН -СН ) -0-(C0) — C«H>+ » где Й+Х+1 +2=

=20, в количестве 0,5-0,52 мас.4 в расчете на капролактам. Последующую экстракцию последнего ведут толуолом, затем реэкстрагируют водой капролактам, обезвоживают водный экстракт отгонкой воды в вакууме, выделяют фракции низкокипящих и высококипящих побочных продуктов последовательно в двух вакуумных насадочных колоннах, обрабатывают гидроксидом щелочного или щелочно-земельного металла в соотношении 0 0125-0 1 r"ýêâ на 1 кг

» » капролактама, перемешивают в атмосфере инертного газа при 90-120 С 240300 мин и дистиллируют в вакууме.

Лучше использовать обработку масла

NH до рН 9-9,5, в качестве гидроксида щелочного металла использовать

NaOH в количестве 0,025"0,075 мг"экв на 1 кг капролактама (аналогично и

Ъ для гидроксида щелочно"земельного металла). Эти условия снижают содер" СЪ жание летучих оснований и повышают

KNn0q. †инде в целевом капролактаме с 0,2 до 0,1 мг-экв/кг и с 10,6 до

22 ед. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

» хода реагентов и уменьшение количества сточных вод.

Пример 1. 4319 кг/ч капролактамного масла, содержащего 62% капролактама, полученного нитрозиро" ванием циклогексанкарбоновой кислоты или перегруппировкой Бекнана с пос3 1709905

4 ледующим гидролизом массы, неитрализацией серной кислоты аммиаком и отделением сульфата аммония, подщелачивают до рН=9,5 с использованием

59,9 кгlч аммиака в виде 283-ного водного раствора. Одновременно с аммиаком прибавляют также 13,97 кг/ч (0,52 мас.3 в расчете на капрола гтам в лактамном масле) соединения формулы

CH (СН ) О (СН вЂ” СН О) Н

Полученный таким образом водный раствор сырого капролактама зкстра- гируют 26400 кг/ч толуола в зкстракционной колонне с вращающимся асимметричным диском, Выход продукта при зкстракции 99,5 Отработанный про". дукт, .состоящий из воды, побочных продуктов, неионогенного поверхностно-активного агента и капролактама, направляют на сжигание.

Толуольный раствор капролактама повторно зкстрагируют 6160 кг/ч воды в коло".не, аналогичной вышеописаннсй

Выход продукта при зкстракции 99,6ã., Экстракт обезвоживают перегонкой в две стадии, причем первую проводят при давлении 97 мм рт, ст., а вторую . при 20 мм рт.ст.

Обезвоженный капролактам направляют на отгонку низ сокипящих побочных продуктов, также проводимую в две стадии. .76 кг/ч смеси капролактама (98,,5" :) и низкокипящих побочных г родуктов (1,53) получают верхним погоном из первой колонны, которая имеет 21 теор тарелку и работает при давлении

10 мм рт.ст., и направляют в отжимгую колоннуÄ 19 теор, тарелок и работающую при 10 мм рт.ст., с eep :: ха колонны в виде верхнего погона по-. лучают смесь 1,1 кг/ч побочных продуктов l4 3,0 кг/ч капролактама, которую направляют на сжигание, а в виде ióбового остатка колонны при 149ОС получают 71,9 кг/ч капролактама, на- правляемого на питание предшествующей .колонны.

2651 кг/ч капролактама, получен- ного в виде кубового остатка основной колонны, перегоняют при 10 мм рт. ст, в колонне с 23 теор, тарелками и по лучают 2542 кг/ч дистиллята и в виде кубового остатка, отбираемого при

148 С. смесь 109 кг/ч капролактама о и 26 кг/ч высококипящих побочных про" дуктов, которую направляют в тонкопленочный испаритель, работающий при давлении 4 мм рт.ст. и температуре куба 133 С.

Хвостовую фракцию, содержащую

1О кг/ч капролактама и 23 кг/ч высококипящлх побочных продуктов, на" правляют на сжигание, а дистиллят рециркулируют на стадию подщелачивания аммиаком.

2542 кг/ч капролактама после от" гонки от высококипящих побочных про" дуктов смешивают с 5,0 кг/ч ЫаОН в виде 48<-ного водного раствора, т.е. поддерживают отношение

0,049 r-зкв Na0H на 1 кг капролактао ма, и перемешивают при 120 C a атмосфере инертного газа в течение

240 мин. Затем капролактам перегоня" ют при 4 мм рт. ст. в колонне наса" дочного типа эффективностью, соот" ветствующей 4 теор. тарелкам, и по" лучают 2448 кг/ч чистого капролактама в виде верхнего погона и смесь

80 кг/ч капролактама и 19 кг/ч на" триевой соли E "аминокапроновой кислотыы в виде кубового остатка. Полученную смесь рециркулируют в гидро" лизную смесь лактамизированной массы перед стадией нейтрализации серной кислотой.

Полученный чистый капролактам име" ет следующие свойства: )

Летучие основания, мг зквс кг 0,1

Перманганатное число с 22000

Показатели процесса приведены в

::.абл. 1, ? и 3.

Пример 2. Процесс проводят аналогично примеру 1 за исключением следующих операций.

Капролактамное масло подщелачивают до рН 8,5 с помощью 41,8 кг/ч аммиака. Б качестве неионогенного поверхностно-активного агента используют соединение формулы сн -(сн ) -сн -О-(сн -сн -n) -н 3 Ъл2 2. Е 2 в количестве 0,5 мас.1 в расчете на капролактам в капролактамном масле.

Обработку сырого капролактама проводят с использованием 2,8 кг/ч

)5

rã(0H), т.е. 0,298 г-зкв Са(ОН) на

1 кг капролактама.

Полученный капролактам имеет следующие показатели;!

709905

Летучие основания, мг-экв/кг

Перманганатное число, с

0,1

19000

Н С CH—

НО-(СН СН О CH — CH ОСН СН I, (ОСН -СН ),;ОН О

li — CH-СН !ОСН СНр ;О-С-С„Н

Пример 3. Процесс проводят аналогично примеру 1 за исключением

-aepyegvx операций. где W+X+YIZ = 20.

Сырой капролактам после отгонки низкокипящих и высококипящих примесей обрабатывают гидроксидом калия в ко" личестве 3,6 кг/ч, поддерживая отно", шение G,025 r-экв КОН на 1 кг капро" лактама, и реакционную смесь при

90 С перемешивают в течение 300 мин.

Полученный капролактам имеет сле" дующие свойства:

Содержание летучих оснований, мг"экв/кг О,!""0,15

Перманганатное число, с !8000

Пример 4. Процесс проводят аналогично примеру за исключением того, что капролактамное масло подщелачивают до рН 10 с помощью 74 кг/ч аммиака.

В .качестве неионогенного поверх" ностно-активного агента используют соединение формулы

I 1

Сн (ан2) 01СН2 СНЯО14к Н

Обработку сырого капролактама гид" роксидом щелочного металла проводят с использованием 1,25 кг/ч Na0H т.е. . Ьи отношении 0,0125 r-экв Na08 на кг капролактама, и смесь выдержи"

Капролактамное масло подщелачивают до рН 9,0 с помощью 49,7 кг/ч аммиака.

1 1

В качестве неионогенного поверх"

5 ностно-активного агента используют

° Tween-2О, представляющий собой полиоксиэтиленсорбитмонолаурат общей hopмулы:

1! вают при 100ОC при перемешивании s течение 300 мин.

Полученные капролактам имеет следующие свойства:

Летучие основания, мг-экв/кг G,15"0,2

Перманганатное

3S число, с !8000

При осуществлении предлагаемого способа при обработке гидроксидом натрия потери капролактама на стадии перегонки имеют место в форме потерь

40 натрий-эпсилон"аминокапроната, поскольку гидроксид натрия количественно реагирует с капролактамом таким образом, что на 1 кг гидроксида нат" рия потери капролактама составляют

45 приблизительно 2,8 кг.

Кроме того, применение предлагаемого способа позволяет решить проблему стоков, образующихся в результате обработки гипохлоритом и перманганатом.

При осуществлении предлагаемого способа все стоки можно направлять на сжигание, поскольку такие стоки об" разуются в основном из органических соединений.

Как видно из данных табл. 1, 2 и 3, применение предлагаемого способа по сравнению с известным приводит к уве»

1709905 личению выхода капролактама в процессе очистки в среднем на 4,5z (97,961 по предлагаемому способу, 93,53 по известному), экономии химикатов, а

5 также к существенному уменьшению загрязнения окружающей среды, в особенности на стадии очистки капролактама.

При этом процесс сопровождается улучшением качества получаемого капролак= 0 тама.

I5 0

К вЂ” Х-Î1СН СН О1„Н, 25 или

О

Й,.С СН—

Н0--(,СН СН,,О).,„-, СН -- СН !

IOCH,I.;H, (ОН (ОСН;СН,).;ОН 0

lt — CH-СН) ОСН,СЦ„-О-С-С„Н

45 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что капролактамное масло обрабатывают аммиаком до

pI.I 9-9,5 °

Способ по и. 1„ о т л и ч а ю" шийся тем, что н качестве гидроксида щелочного металла используют гидроксид натрия.

Способ по и. 1, о т л и ч а ю" шийся тем, что берут 0,0250,075 мг-экв гидроксида щелочного ипи щелочно-земельного металла на

1 кг капропактама. формула и з о б р е т е н и я

1. Способ очистки капролактама, полученного перегруппировкой Бекмана или нитрозированием циклогексильных производных, включающий нейтрализацию сернокислотного раствора капролактама аммиаком r получением раствора сульфата аммония и капролактам:ного масла, обработку капролактамного масла раствором аммиака и экстракцию капролактама из полученного водно-аммиачного раствора толуопом, где M+3+Y+Z = 20, в, количестве 0,5-0,52 мас." в расчете на капропактам „содержащийся н капролактамном масле, и капролактам после извлечения из него фракций низкокипящих и высококипящих побочных продуктов обрабать1вают гидроксидом щелочного или щелочно-земельного металла в соотношении 0,0125-0,1 г-экн гидроксида металла на 1 Kl капролактама и затем перемешивают н атмосфере инертного газа при температуре

90"120 в течение 240"300 мин.

I реэкстракцию капролактама водой из толуольного экстракта, обезвоживание водного экстракта отгонкой воды в вакууме с последующим выделением из обезноженного капролактама фракции низкокипящих и фракции высококипящих побочных продуктов последовательно н двух насадочных колоннах, работаю" щих н вакууме, и очистку капролактама вакуумной дистилпяцией, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода капролактама, со" кращения расхода реагентов и уменьшения сточных нод, обработку кауро" лактамного масла раствором аммиака ведут до рН 8,5-10 при одновременном добавлении поверхностно" активного вещества общей формулы где R — С - ь, -алкил, Х - 1,4-фенилен ипи метилен, n = 9-14, 10

1709905

Т а б л и ц а 1

Стадии процесса

Суммарные потери капролактама, кгlч, при осуществлении способа

° Ю ю mmes ° аа» м ° юю предла гаемого и звестного

15

Е0

14

173

Всего

Таблица 2

Расход, кг/кг капролактама

Способ

Известный

Предлагаемый

0,0240

О, 0020

Фильтровальное средство

0,0080

Таблица

Характеристика предлагаемому известному

0,10

0,20

10,600

22,000

Экстрагирование с по" мощью толуола

Гипохлоритная обработка

Водная экстракция

Обработка перманганатом калия

Отгонка легкокипящих продуктов

Отгонка низкокипящих

I продуктов

Обработка гидроокисью натрия

Аммиак

Гидрат окиси натрия

Гипохлорит натрия

Перманганат калия

Содержание летучих оснований, мг экв/кг

Перманганатный индекс, ед

0,0248

0,1724

0,0228

0,0052

Капролактам, полученный по способу