Способ получения капролактама из смеси твердых

 

г ч >.т

И И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

374365

Союз Соеетскит

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 07 11.1969 (№ 1303456f23-4) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 20.III.1973. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 7.V.1973

М. Кл, С 07d 41/06

Комитет по делам изобретений и открытий при Спеете Министрое

СССР

УДК 547 318(088.8) Авторы изобретения Л. А. Дмитриева, l0 Н, Бычков, В. М. Харитонов, В. Б. Кваша, А. А. Дубынин и Б. И. Гогуадзе

Заявитель

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАПРОЛАКТАМА ИЗ СМЕСИ ТВЕРДЫХ

ПОЛИКАПРОАМИДНЫХ ОТХОДОВ С ВОДНЫМ РАСТВОРОМ

КАП РОЛАКТАМНО-ОЛ ИГОМЕРНОГО КОНЦЕНТРАТА

Изобретение относится к области получения капролактама из отходов производства капронового волокна.

Известен способ получения капролактама из смеси твердых поликапроамидных отходов с водным раствором капролактамно-олигомерного концентрата, заключающийся в том, что смесь твердых поликапроамндных отходов и водного раствора капролактамно-олигомерного концентрата деполимеризуют при температуре выше 240- — 250 С в присутствии ортофосфорной кислоты в токе водяного пара, нейтрализуют окисью кальция с последующим выделением и очисткой целевого продукта известными приемами, например дистилляцией.

Выход целевого продукта составляет около

65%.

Способ характеризуется низким выходом капролактама, а также образованием большого количества примесей, что обуславливается жестким режимом проведения операции деполимеризации, осуществляемой в одну стадию при высокой температуре. Кроме того, очистка капролактама от примесей требует проведения большого количества операций, что усложняет технологический процесс и ведет к значительным потерям целевого продукта.

Для увеличения выхода целевого продукта и улучшения его качества предложено процесс деполимеризации проводить в присутствии ортофосфорной кислоты сначала при температуре 150 — 210 С и давлении 4 — 18 ати, а затем в токе водяного пара при температуре 210—

260 С и давлении 0 — 1,5 ати. Полученный при этом деполимеризат концентрируют до 70—

80%, обрабатывают раствором щелочи, отделяют полученный при этом щелочной слой от концентрата капролактама с последующей обработкой последнего перманганатом калия

1о сначала при рН среды 9 — 10, а затем — 4 — 5.

Выход капролактама 76,5 — 80,5%.

П р и м ер 1. В автоклав емкостью 2 л загружают 840 г 50%-ного водного раствора капролактама, содержащего олигомеры (ди-, 15 три-, тетрамеры и т. п.), 580 г твердых и волокнистых отходов и 20 г ортофосфорной кислоты. Процесс деполимеризации ведут сначала при температуре 150 С (давление в системе

3,70 ати) в течение 4,5 час. Степень полиме20 ризации в результате первой стадии процесса деполимеризации снижается с 85 — 90 до

11 — 13.

Частично деполимеризованный продукт под давлением водяных паров в автоклаве пере25 давливают в деполимеризатор, в который предварительно помещают 4 — 8 г ортофосфорной кислоты. Далее в деполимеризатор подают перегретый водяной пар с температурой 350 С в количестве 1 — 3 кг час. Процесс окончатель30 ной деполимернзации ведут в деполимеризато374ЗО5

0,4

0,6 ре при температуре 210 С и нормальном давлении в течение 5 час. Полученный деполимеризат концентрируют до 70% на ректификационной колонне мощностью 4 — 5 теоретических тарелок. Полученный раствор капролактама обрабатывают 20%-íûì водным раствором щелочи в соотношении 1: 1 при 50 С.

Смесь раствора капролактама и щелочи расслаивается в разделительной воронке на два слоя: концентрат капролактама с рН 9 и щелочной слой. Концентрат капролактама обрабатывают 5 г кристаллического перманганата калия и 2 г активированного угля и перемешивают до полного растворения перманганата калия. Эту обработку проводят при 30 С в течение 4 час до исчезновения розовой окраски.

После этой операции раствор фильтруют.

Фильтрат с 70%-ной концентрацией капролактама концентрируют в колбе с елочным дефлегматором до 98%-ной концентрации.

Полученный концентрат подвергают ректификации при Roc 3 мм рт. ст. (t 120 С) на колонке мощностью 5 теоретических тарелок.

После этой операции капролактам содержит

0,1% воды.

Для получения качественного продукта капролактам подвергают повторной очистке в кислой среде. С этой целью его разбавляют водой до 70%-ной концентрации, к раствору добавляют ортофосфорную кислоту (доводя рН раствора до 4) и 10 г перманганата калия.

Раствор перемешивают в течение 3 час при

40 С и затем добавляют 15 г окиси кальция для нейтрализации продуктов окисления, доводя рН раствора до 12. Полученный раствор фильтруют, концентрируют до 98%-ной концентрации и подвергают вакуумной ректификации, полученный капролактам кристаллизуют.

В результате процесса регенерации получают 765 г капролактама (выход от первоначально загруженных отходов — 765%) со следующей характеристикой:

Перманганатное число, сек 15000

Стабильность с уксусной кислотой Стабилен

Температура застывания, С 68,5

Содержание летучих оснований, мл

Окраска 50%-ного водного раствора, мл 0,8

Прозрачность 25%-ного водиoro раствора, мл 100

Капролактам удовлетворяет требованиям

ГОСТа 7850-63.

П р и м ер 2. В автоклав емкостью 2 л загружают 840 г 50%-ного водного раствора капролактама, содержащего олигомеры, 580 г твердых и волокнистых отходов и 20 г ортофосфорной кислоты. Процесс деполимеризации ведут вначале при температуре 210 С (давление в системе 18 ати) в течение 2 час.

Степень полимеризации в результате первой стадии процесса деполимеризации снижается с 85 — 90 до 8 — 10. Частично деполимеризован30

Оо

65 ный продукт под давлением водяного пара в автоклаве передавливают в деполимеризатор, в который предварительно помещают 4 — 8 г ортофосфорной кислоты. Далее в деполимеризатор подают перегретый водяной пар с температурой 450 С в кол честве 0,5 — 2 кг/час.

Процесс окончательной деполимеризации ведут в деполимеризаторе при температуре 260 С и избыточном давлении 1,5 ати в течение

3 час. Полученный деполимер изат концентрируют до 80% на ректификационной колонке мощностью 4 — 5 теоретических тарелок. Полученный раствор капролактама обрабатывают

40%-ным водным раствором щелочи в соотношении 1: 0,6 при 60 С.

Смесь раствора капролактама и щелочи расслаивается в разделительной воронке на два слоя: концентрат капролактама с рН 10 и щелочной слой. Концентрат капролактама обрабатывают 5 г кристаллического перманганата калия и 2 г активированного угля и перемешивают до полного растворения перманганата калия. Эту обработку проводят при 40 С в течение 4 час до полного исчезновения розовой окраски. После этой операции раствор фильтруют. Фильтрат с 80%-ной концентрацией капролактама концентрируют в колбе с елочным дефлегматором до 98%-ной концентрации.

Полученный концентрат подвергают ректиф икации при Rocy 4 мм рт. ст. (t 125 С) на колонке мощностью 5 теоретических тарелок.

После этой операции капролактам содержит

0 2% воды.

Для улучшения качества продукта полученный капролактам подвергают повторной очистке в кислой среде. С этой целью его разбавляют водой до 80%, добавляют к раствору ортофосфорную кислоту (доводя рН раствора до 5) и 10 г перманганата калия. Раствор перемешивают до растворения перманганата калия, выдерживают в течение 3,5 час при 50 С и затем добавляют 13 г окиси кальция для нейтрализации продуктов окисления, доводя рН раствора до 12.

Полученный раствор фильтруют, концентрируют до 99%-ной концентрации и подвергают вакуумной ректификации, полученный капролактам кристаллизуют, В результате процесса регенерации получают 805 г капролактама (выход от первоначально загруженных отходов — 80,5%) со следующей характеристикой:

Перманганатное число, сек 20000

Стабильность с уксусной кислотой Стабилен

Температура застывания, С 68,8

Содержание летучих оснований, мл

Окраска 50%-ного водного раствора, мл 1

Прозрачность 25% -ного водного раствора, мл 100

По всем качественным показателям капролактам удовлетворяет требованиям ГОСТа

7650-63.

Предмет изобретения

Способ получения капролактама из смеси твердых поликапроамидных отходов с водным раствором капролактамно-олигомерного концентрата с применением деполимеризации в присутствии ортофосфорной кислоты и водяного пара, нейтрализации и дальнейшей очистки целевого продукта известными приемами, например дистилляцией, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и улучшения его качества, деполимери374305

6 зацию ведут в присутствии ортофосфорной кислоты сначала при температуре 150 — 210 С и давлениями 4 — 18 ати, а затем в токе водяного пара при температуре 210 — 260 C и давле5 нии 0 — 1,5 ати и полученный при этом деполимеризат концентрируют до 70 — 80%, обрабатывают раствором щелочи, отделяют полученный при этом щелочной слой от концентрата капролактама с последующей обработкой по10 следнего перманганатом калия сначала при рН среды 9 — 10, а затем при рН среды 4 — 5.

Составитель Г. Шагалова

Редактор T. Загребельная Техред Е. Борисова Корректоры; М. Коробова и Л. Корогод

Заказ И 38/7 Изд. № 356 Тира хк 523 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений н откргятпй нри Совете Министров СССР

Москва,, 1<-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2