Способ выделения @ -капролактама

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советски к

Социалистических

Республик

< >946400 ф

/ ч .-,\, г

-.Ф (6l ) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 27.06.73 (21) 1937627/23-04 (23) Приоритет - (32) 28,06.72 (31) 26385A/72 (33) Италия

С

3 (51)..М. Кл.

С 07 0 201/16

Гесудерствериый комитет

СССР

Опубликовано 23.07.82.Бюллетень Лв 27 по делам изебретеиий и етирытий (53) УДК 547.466. .3.0{088.8) Дата опубликования описания 23.07.82

Иностранцы

I !

Роберто Маттоне, Жанкарло Столли и Луиджи Жюфрэ (Италия) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Сниа Вискоза Сочиета Национале Индустриа Аппликационе

Вискоза С.п.А" (Италия ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ E --КАПРОЛАКТАИА

1о

Изобретение .относится к усовершенствованию способа выделения

E-капролактама.

Известен способ выделения б-капролактама из сернокислотной реакционной смеси, полученной при перегруппировке циклогексаноноксима путем экстракции Я- капролактама алкилфенолами с последующим фракционированием экстракта, с получением алкилфенола, E -капролактама и куЬового остатка jl3.

Недостатком известного способа является то, что &-капролактам, полученный таким образом, имеет довольно значительное количество примесей. Избыточное количество растворителя, который может Ьыть удален посредством дистилляции, фактически не захватывает с собой значительного количества примесей, которые скапливаются, загрязняя полученный продукт, а скопление этих загрязнений может привести к непригодности капролактама для промывленного использования.

Цель изобретения - увеличение чистоты целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выделения с;капролактама из сернокислотной реакционной смеси, полученной при перегруппировке циклогексаноноксима путем экстракции с -капролактама алкилфенолами с последующим фракционированием экстракта, с получением алкилфенола и Е-капролактама, алкилфенолы фракционируют до начала отгонки его смеси с капролактамом, а в кубовый остаток вводят воду и жидкий насыщенный углеводород, например н-гексан или циклогексан, и выделяют целевой продукт из водного слоя.

Пример 1. Извлекают чистый капролактам из его растворов в изопропилфеноле, который получен в результате предварительного процесса экстракции, осуществляемого на

946400

100 г кислотной лактамовой массы, поступающей из системы молекулярной пере группировки циклогекса ноноксима (Бекманна) в сернокислотной среде и содержащей 45 вес. .. Е-капролактама.

Пример 1, а также другие примеры касаются приготовления чистого лактама из фенольного раствора, независимо от того каким образом получается этот фенольный раствор, если 10 только процессоры получения фенольного раствора находятся в соответствии с общепринятым способом.

Раствор капролактама в феноле, получаемый указанным способом, подвер- t5 гают дистилляции в 500-миллилитровой колбе, в верхней части которой был установлен короткий обратный холодильник, нагревание осуществляют посредством прибора инфракрасного из- 0 лучения. При абсолютном давлении

3 мм рт.ст. осуществляют дистилляцию (при постоянной температуре 73 С)

225 г орто-изопpопилeенола, который, как показали результаты анализа, име- 5 ет те же характеристики, что и орто-изопропилфенол, используемый для экстракции, и таким образом может тотчас же повторно использоваться.

Как только температура начинает повышаться (указывая таким образом на почти полное удаление орто-изопропилфенола, который химически не взаимодействовал с капролактамом), дистилляцию прекращают, и массу, кото35 рая оставалась в колбе, охлаждает.

Эту массу далее смешивают в 500миллилитровой делительной воронке со l60 мл воды и lOA мл циклогексана.

Далее осуществляют декантацию, полу40 чая таким образом две находящиеся одна над другой фазы: нижний слой сливают во вторую делительную воронку и осуществляют четырехкратную экстракцию, используя для каждой операции экстракции по 50 мл циклогекса„45 на. Верхний слой, который оставался в первой делительной воронке, экстрагируют четырехкратно, используя для каждой операции э<абстракции по 50 мл воды. Соединяют все получаемые таким образом водные фазы, а также все фазы циклогексана, Из соединенных фаз циклогексана отгоняют цикпогексан, при этом получают остаточный продукт в количестве 31,5 г, который содержит 25 г орта-изопропилфенола, 5 г капролактама и 1,5 г побочных продуктов.

Их соединенных водных фаз отгоняют воду и получают остаточный продукт дистилляции в количестве 40,2 г который содержит 39,7 г капролактама и 0,5 г побочных продуктов.

Пример 2. Раствор капролактама в орто- втор -бутилфеноле, получают путем экстракции капролактама из 100 г массы того же типа состава, что и масса в примере 1, используя при этом 250 r упомянутого фенола.

Раствор капролактама в орто- втор— бутилфеноле сначала подвергают дистилляции под давлением 3 мм рт.ст.

Дистил<тяцию осуществляют до удаления

225 г .фенола. Оставшуюся в колбе массу охлаждают и растворяют в 200 мл н-гексана. Капролактам извлекают в виде белых кристаллов, которые скапливаются на фильтре, имеющем пористую стеклянную диафрагму., На этом фильтре кристаллы подвергают трехкратной промывке Н- гексаном, затем их высушивают в вакууме при 50 С.

Таким образом, извлекают 40 г капролактама, содержащего ничтожно малое количество загрязняющих примесей.

Этот капролактам орто- втор - бутилфенол и побочный продукт, которые не находятся в количественном балансе друг с другом, извлекают посредством выпаривания н-гексана из соединенных вместе фильтратов.

Пример 3. 8 качестве фенольного раствора капролактама используют раствор в орта-изопропилфеноле, не содержащий Н<50< и получаемый из . кислотной лактамовой массы, поступающей из системы нитрозирования гексагидробензойной кислоты сернокислым раствором NaHSO . фенольный раствор подвергают дистилляции в колонне фракционирования, включающей подогреватель емкостью 1000 мл, нагреваемый под действием инфракрасного излучения, и секцию колонны внутренним диаметром 25 мм с десятью фораминовыми пластинами, имеощую вакуумную рубашку с посеребренной облицовкой, магнитное отражающее устройство, управляемое таймером,.и устройство конденсации пара.

При использовании аппаратуры, .в которой поддерживается внутреннее давление 3 мм рт.ст. и коэффициент дефлегиации равен от 5 до 1, прохождение паров орто-изопропилфенола, являющихся головной фракцией, осуо ществпяется при 73 С. Дистилляция

5 9464 прекращает ся ка к только температура головной Фракции начинает повышаться и в этот момент конденсируется

467 r изопропилфенола, имеющего ту же степень чистоты, что и продукт, используемый в предыдущей экстракции капролактама иэ кислотной лактамовой массы, поступающей из системы нитрозирования ° Таким образом, этот изопропилфенол может тотчас же и полностью быть использованным повторно.

Продукт, оставшийся в 100/-миллилитровой колбе, переносят в 200-миллилитровую колбу и соединяют с продук- 15 там, находящимся в той же установке дистилляции. После нагрева установки давление в ней доводят до

1,2 мм рт ° ст. и регулируют таким образом, чтобы коэффициент дефлегма- 20 ции составлял от 3 до 1.

В головном продукте при температуре 97-98,5 С получают поток пара, который конденсируется в при емни ке конденсата, и дистилляция продолжа- 25 ется до тех пор, пока объем,получаемого конденсата не достигнет 100 мл.

Дистиллят, получаемый в количестве

100,5 г, представляет собой чистую прозрачную жидкость, имеющую тен- З0 денцию со временем кристаллизоваться. Как показал химический анализ, этот дистиллят состоит из 69,7 вес.3 капролактама и 30,,3 вес.i орто-иэопропилфенола, при этом количество примесей настолько ничтожно, что они не могли быть эамерены.

Этот дистиллят сливают в отдельную делительную воронку емкостью 500 мл и и взбалтывают вместе со 150 мл воды и 150 г циклогексана. Осуществляют данный процесс практически при тех же условиях, что описаны в предыдущем примере, получаемый продукт декантируют с образованием двух фаз, при этом нижележащую фазу сливают во вто-. рую делительную воронку и подвергают четырехкратной экстракции водой, используя для каждой экстракции по

100 мл воды. Все водные, а также циклогексановые фазы соединяют. Посредством дистилляции из циклогексановых фаз отгоняют циклогексан и получают остаточный. продукт дистилляции, который содержит 30,5 r орто-изопропилФенола и 7,5 r капролактама. Из водных фаэ посредством дистилляции удаляют воду. При этом получают остаточный продукт дистилляции, который со00 держит 62,5 г кристаллического капролактама высокой степени чистоты, имеющего белый цвет °

Остаточный продукт(13,0 г) вторичной дистилляции также подвергают отгонке в аппаратуре микродистилляции, получая при этом дистиллят в количестве 5,5 г, состоящий иэ

4 г капролактама, 1,(j г орто-изопропилфенола и 0,5 г побочных продуктов, в то время, как остаточный продукт микродистилляции (7,5 r) состоит из 7,0 r побочных продуктов и 0,5 r капралактама. Таким образом, достигается общее удаление побочных продуктов с очень низкой потерей капролактама.

Выход капролактама на различных стадиях обработки составляет 98,64 от исходного количества, в то время, как количество регенерируемого орто-изопропилфенола в условиях его повторного использования составляет 99,7i от исходного количества.

Осуществляют непрерывный процесс по предложенному способу, при этом используется аппаратура, состоящая из отдельных конструктивных узлов (сборка которых осуществляется общепринятым способом), взаимно связанных и соединенных друг с другом в соответствии со схемой, показанной на чертеже.

На чертеже наряду с изображением каждого конструктивного узла установки, а также некоторых соединительных элементов между ними, и выпускных трубок, показаны скорости потока различных соединений, подвергающихся обработке, выраженные в г/ч. Соединения представлены следующими символами: СЕЯ - циклогексан, CL - капролактам, 0IP = орто-изопропилфенол, SP - побочный продукт.

В аппаратуре обязательно должны быть предусмотрены питающие и переносящие устройства, обеспечивающие требуемые скорости потока различных соединений, а также устройство термического контроля, а в любом случае - устройства, которые предусматриваются в обычных установках данного типа.

1500 г раствора, полученного при экстракции Е -капролактама (CL) из кислотной реакционной массы с ортоизопропилфенолом (OIР).с содержанием 195 г С1, 1290 r 01Р и 15 г побочных продуктов (SP), главным об1

7 94640 разом с высокой температурой кипения, непрерывно в течение каждого часа подают в колонну 1 дистилляции с десятью фораминовыми пластинами, диаметром 50 мм. 5

В головной фракции удаляется

1236 г/ч чистого OIP, который рециркулируют в установку экстракции Cl

Хвостовые фракции направляют в центральную часть колонны экстракции жидкость - жидкость, включающую вращающиеся диски 2, в которую сверху подают 1000 r/÷ воды, а снизу

441,5 r/÷ циклогексана (CES) .

В головной фракции выделяется 15

532 г/ч продукта, содержащего 22,5 г

CI, 54,0 г OIP, 14,0 SP и 441,5 CES.

В хвостовой фракции в течение каждого часа получают 172,5 г СL 1,0 r

SP и 1000 r Н О, которую далее очи- 20 щают.

Головной продукт направляется в отпарную колонну 3, включающую обычный подогреватель колонны дистилляции, в верхней части которого нахо- 25 дится капельный разделитель. Весь циклогексан в этой колонне (CES) .выделяется в ходе дистилляции в количестве 441,5 г и возвращается в колонну

2, в то время как выпускаемый снизу зв этой колонны продукт направляется в отпарную колонну 4, аналогичную предыдущей отпарной колонне, но действующую при более высокой температуре. Из колонны извлекается 7",5 г/ч з> головного продукта, содержащего 19,5 г

Cl, 34,0 г 01Р и 1,0 грамм SP, который может рециркулировать в колонну

1, в то время как продукт, выходящий снизу этой отпарной колонны, кото- 4О рый содержит весь .остаточный S P u

3, 0 г C I может удалят ься из данной с ист емы.

Водный раствор капролактама, ко45 торый скапливается на дне колонны 2, подвергается дегидратации посредством отгонки воды в вакууме. Остаточный капролактам, при простой дистилляции которого из системы отводится первая фракция, составляющая

so

54 от исходного количества продукта, и хвостовая фракция, составляющая примерно 10i от общего количества продукта, дает продукт, имеющий следующие свойства.

Перманганатное число 7200

Цвет (АР НА) с5

Кислотност ь (как СН СООН)

Летучие основания

О 0005 м- ь (г

0,1 м-экв О, lн.

NaOH на 20 г продукта

Раствор капролактама в алкилфенольных растворителях имеет следующие свойства.

Орта-изопропилфенол (ОIV)

Раствор капролактама лактама 12 вес., Плотность при

35 С, г/см 1,036

Вязкость при

35ОС, сП 11,7

Орто-втор -бут илфенол (OS BP) Раствор калрола ктама 12 вес. 4

Плотность при

35 С, г/см 1,023

Вя: кость при

350 С,сП 17,1

Орто-трет-бутилфенол (OTBP)

Рас т вор капролакт ама 12 вес. Ф

Плотность при

35 С, г/см 1,024

Вязкость при

35ОС, сП 12i6

Алкилфенольные растворители имеют различную экстракционную способность по отношению к ароматическим и хлорированным растворителям, что видно из следующих опытов.

100 г сернокислотного раствора капролактама, который получается после перегруппировки Beckmanna циклогексаноноксима, после разбавления водой содержит 30 вес.i капролактама

34 вес.4 серной кислоты, 2 вес.4 побочных продуктов и 34 вес./ воды.

Эту смесь, используя каждый раз, пятикратно, экстрагируют 50 мл ортоизопропилфенола. Анализ этого раствора алкилфенола показывает, что

29,6 r (993) капролактама экстрагировано алкилфенолом. Другую пробу кислого раствора пятикратно экстрагируют, используя каждый раз 50 мл толуола. Анализ толуольного экстракта показывает, что только 3,5 г (12i) капролактама экстрагировано толуолом.

Описанную экстракцию повторяют в таких же условиях с использованием

5 ч. по 80 мл каждая орто- трет-бутилфенола. Анализ алкилфенольного раствора показывает, что 29,75 г капрола ктама было э кстра гир овано.

Формула изобретения сь

SP

ОБР

CC фЯ ого мо юо g,î

7ll,S

Составитель Н„Токарева

Редактор Н. Егорова Техред К.Иыцьо Корректор Е.Рошко

77 Тираж 5 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 53

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. ИрЬектная, 9 9 >64

Такой же образец пятикратно экстрагируют хлороформом, по 80 мл каждый раз. Анализ экстракта показывает, что только 5,8 г (19 ) капролактама было экстрагировано хлороформом. S

Способ выделения -капролактама 1в из сернокислотной реакционной смеси, полученной при перегруппировке циклогвксаноноксима путем экстракции

С-капролактаиа алкилфенолами с последующим фракционированием экстрак00 10 та, с получением алкилфенола и Я -капролактама, от ли чающ ий с я тем, что, с целью увеличения чистоты целевого продукта, вначале алкилфенолы фракционируют до начала отгонки его смеси с капролактамом, а в кубовый остаток вводят воду и жидкий насыщенный углеводород, например н-гексан или циклогексан, и выделяют целевой продукт из водного слоя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии Ю 1021709, кл. С 2 С, опублик. 1964.