CH235568A - Verfahren und Vorrichtung zur ununterbrochenen Herstellung von zyklischen Isoximen. - Google Patents

Description

  Verfahren und Vorrichtung zur     -ununterbrochenen    Herstellung von     zylzlischen        Isoximen.       Die     Erfindung    betrifft ein Verfahren zur       iuiunterbrochenen    Herstellung von     Isoximen          (Laktamen)    aus zyklischen Betonen und       Hydroxylaminsulfat    und eine     Vorrichtung,     welche     in    ununterbrochenem Gange diese Re  aktion in grösserem     Massstabe    ermöglicht.  



  Bisher wurde diese Umsetzung nur mit       kleinen    Mengen von etwa 10 g auf einmal  durchgeführt. Man hat so die Wirkung der  heftigen, sogar explosiv verlaufenden Reak  tion gemässigt, doch konnte man auch bei  einer so vorsichtig durchgeführten Reaktion  die Überhitzung der Reaktionsmasse nicht  ganz verhindern, was niedrigere Ausbeuten  zur Folge hatte. Die konzentrierte Schwefel  säure übt nämlich bei höheren Temperaturen  eine     unerwünschte    Wirkung auf die Reak  tionsfähigkeit der     Amidogruppe    aus, wobei  dann verschiedene Polymere der zyklischen       Isoxime    entstehen.  



  Das neue Verfahren zur ununterbrochenen  Herstellung von zyklischen     Isoximen    aus zy  klischen Betonen und     Ilydrogylaminsulfat       ist dadurch     gekennzeichnet,    dass eine flüssige  Mischung, die das zyklische Beton     und          Hydroxylaminsulfat    enthält, -über .die Innen  wände des Reaktionsgefässes     in    dünner  Schicht verteilt wird, wobei die Wände auf  einer konstanten Temperatur     zwischen    80  bis     150     C. gehalten werden.

   Dem     Keton-          Hydroxylaminsulfatgemisch        kanngegebenen-          falls    weitere Schwefelsäure zugesetzt werden.  Die Temperatur     wird    mit Vorteil     durch    Ver  dampfen einer dauernd kochenden Flüssig  keit in einem das Reaktionsgefäss umgeben  den Mantel auf gleicher     Böhe    gehalten.

   Die  so temperierte Oberfläche. des     Reaktions,          gefässes    ist durch ihre grosse Wärmekapazität  imstande, die gesamte Reaktionswärme auf  zunehmen, wobei das Reaktionsgemisch auf  einer gleichbleibenden, für den .vollständigen  Ablauf der Reaktion     hinreichenden    Tempera  tur gehalten wird. Zu. diesem .Zwecke eignete  sich am besten eine Vorrichtung, bestehend aus  einem Reaktionsgefäss, welches von<B>.</B>     einer     zwischen 80-150  C siedenden Flüssigkeit      umgeben ist und aus einer     Verteilvorrichtung,     welche das Reaktionsgemisch in dünner  Schicht über die     Innenwände    des Gefässes  verteilt.  



  In Einzelheiten kann diese Vorrichtung  auf verschiedene Weise gestaltet werden. So  z. B. kann im Laboratorium eine solche     Vor-          richtung    aus     einem    etwa     .3    m langen spiral  förmigen Rohr bestehen, das man in ein ko  chendes Wasser- oder     Salzlösungsbad    taucht.  Das     spiralförmige    Rohr dient als Reaktions  gefäss. Die Verteilung des flüssigen Gemi  sches über die     Innenwand    des Rohres erfolgt  durch Durchleitung der     trockenen    Luft oder  eines andern     trockenen    Gases.

   Bei einer hin  reichenden Menge der durchgeleiteten Gas  blasen     wird    die ganze Lösung in dünner  Schicht über die Innenwand des Rohres ge  führt, da die Bildung     einer    vollen Flüssig  keitssäule im Röhr verhindert wird. Durch  richtige Wahl des Siedepunktes des Bades  und der     Zulaufgeschwindigkeit    der Lösung  können die günstigen Bedingungen für die  grösste Ausbeute gesichert werden. Für die  Herstellung im Grossen kann man z. B. ein in  der beiliegenden Zeichnung dargestelltes Ge  fäss benutzen. Durch das Rohr 1 wird die       Keton-Hydrogylaminsulfatlösung    auf den       Zentrifugalverteiler    2 geleitet, wodurch sie  auf die Innenwand eines lotrechten zylindri  schen Gefässes 3 verteilt wird.

   In der dünnen       Schicht    der an     diesem        Zylinder    herabfliessen  den Flüssigkeit läuft dann die Reaktion voll  ständig ab. Die Temperatur des Zylinders 3       wird    durch das kochende Bad, das den Zylin  der 3 umgibt, auf gleicher Höhe gehalten.  Das Bad steht mit einem     Rückflusskühler    4  in Verbindung. Für die     Inbetriebsetzung    ist.  das Bad mit einer Heizschlange 5 versehen.  Im     Grossbetrieb    kann diese Vorrichtung       selbstverständlich    den bestehenden Verhält  nissen entsprechend angepasst werden.

   Da für  die weitere     Verarbeitung    der     Laktame    eine       vollständige    Umsetzung nötig ist, müsste man  die ganze     Vorrichtung    aus Sicherheitsgrün  den wesentlich grösser     (bezw.    länger) als bei  normalem     Reaktionsvorgange    bauen, um       etwaige        Anteile,    die zufälligerweise im    Hauptteil der Vorrichtung nicht reagiert  haben, mit Sicherheit     umzusetzen.    Damit ist  natürlich eine gewisse Verminderung der  Wirtschaftlichkeit und der Leistungsfähig  keit verbunden.  



  Gemäss einer     beispielsweisen    Ausführung  des Verfahrens wird auch bei kleineren Di  mensionen der Vorrichtung eine vollständige  Umsetzung gewährleistet. Gemäss dieser Aus  führungsform wird die letzte Phase der Um  setzung in einer speziellen Vorrichtung  durchgeführt, wobei die Dimensionen der  Reaktionsvorrichtung dem normalen durch  schnittlichen     Reaktionsvorgange    angepasst  werden.  



  Die Vorrichtung zur Beendigung der Re  aktion besteht z. B. aus einem vorteilhafter  weise spiralförmigen Rohr, welches in seiner  ganzen lichten Weite von der Reaktionsflüs  sigkeit durchflossen wird. Das Rohr ist in ein       Temperierbad    getaucht, dessen Temperatur  70-140  C beträgt. Die     Durchlaufgesehwin-          digkeit    und die Rohrdimensionen     bezw.    Tem  peratur werden so gewählt, dass die letzten  Reste des     Ketons    mit     :Sicherheit    in     Isoxim     übergeführt werden.  



  Die Beendigung der Umsetzung in der  ganzen Flüssigkeitssäule hat eine wesentliche  Verkleinerung der gesamten Vorrichtung bei  gleichzeitiger Steigerung der Betriebssicher  heit zur Folge. Die sonst notwendige Vertei  lung der Reaktionslösung in dünne Schicht  ist in der letzten Phase nicht mehr notwen  dig, da höchstens einige Prozent an unver  ändertem Ausgangsmaterial in der Flüssig  keit vorkommen können. Hingegen wäre es  aber nicht vorteilhaft, die Beendigung der  Reaktion in grösserer Menge auf einmal vor  zunehmen, da in diesem Falle noch ein plötz  liches gefährliches Ansteigen der Temperatur  eintreten könnte.

   Wird aber die Reaktions  flüssigkeit durch eine von aussen her, durch  ein Bad temperierte Spirale geführt, dann  werden etwaige Temperaturschwankungen  durch das     Temperierbad    sofort ausgeglichen,  und der ganze Vorgang geht ruhig und ge  fahrlos vor sich. Die Vorrichtung kann aus  Sicherheitsgründen mit bekannten     Mitteln              zum    Ausgleichen der     plötzlich    steigenden  Drucke versehen werden.  



  Eine weitere beispielsweise Massnahme  besteht     darin,    dass zwischen dem     Hauptteil     und dem zusätzlichen Teil der     Vorrichtung          cin    Vorratsbehälter angeordnet ist. Dieser  wird auf     etwas    niedrigerer     Temperatur    als  für die Umsetzung erforderlich, gehalten.     In     diesem Behälter wird das Reaktionsgemisch  homogenisiert, was einen     günstigen    Einfluss  auf den     ruhigen    Verlauf dieser letzten Phase  der Reaktion ausübt.

   Die     durchschnittliche          Zusammensetzung    kann zeitweise mittels aus  diesem Behälter     entnommenen    Proben kon  trolliert werden.         Ausführungsbeispiel:     Eine     Mischung,    welche aus 82     g        Hydro-          rylaminsulfat,    98 g technischem     Zyklo-          heganon    (87%ig) und<B>100</B>     cm3        konz.    Schwe  felsäure hergestellt wurde, wird     mit    einer       Geschwindigkeit    von     ungefähr    2:

   Tropfen  pro Sekunde in     ein        etwa    3 m langes, spiral  förmiges Glasrohr     (Lichtweite    10     mm)    ge  leitet. Um die flüssige Mischung in     dünner     Schicht über die Innenwand des Rohres zu  verteilen und gleichzeitig die Beförderung  der     Mischung    durch das Rohr zu beschleuni  gen,     wird    gleichzeitig ein Strom trockener  Luft     durchgesaugt.    Die Spirale ist in ein  kochendes Wasserbad getaucht.  



  Die abfliessende Reaktionsflüssigkeit.  welche im wesentlichen aus einer     Zyklo-          heganonisoximlösung    in Schwefelsäure be  steht, wird in einem mässig     gekühlten    Vor  ratsbehälter homogenisiert. Aus diesem Be  hälter     fliesst    die Lösung in ein weiteres spi  ralförmiges Rohr, und zwar so, dass sie die  volle lichte Weite des Rohres ausfüllt. Das  Rohr ist     in    ein     Temperierbad    getaucht. Die  Temperatur des Bades     beträgt    ungefähr  110  C. Das Rohr besitzt eine lichte Weite  von 8 mm und ist etwa 6 m lang.

   Die Durch  flussgeschwindigkeit wird so gewählt, dass  der ganze Vorgang von Anfang an ununter  brochen und gleichmässig verläuft. Die Aus  beute an reinem     Laktam    beträgt 90 % des  theoretischen Wertes.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur ununterbrochenen Herstel lung von zyklischen Isogimen aus zyklischen Ketonen und Hydrogylaminsulfat, dadurch gekennzeichnet, dass eine flüssige Mischung, die das zyklische Keton und Hydrogylamin- sulfat enthält, über die Innenwände des Re aktionsgefässes in dünner Schicht verteilt wird, wobei die Wände auf einer konstanten Temperatur zwischen 80-150 C gehalten werden. UNTERANSPRüCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass dem Keton- Hydrogylaminsulfatgemisch Schwefelsäure zugesetzt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur durch Verdampfen einer dauernd kochenden, in einem das Reaktions gefäss umgebenden Mantel sich befindlichen Flüssigkeit auf gleicher Höhe gehalten wird: 3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Umsetzung in einem von aussen her temperierten Rohr so beendet wird, dass die durchfliessende Reaktionsflüssigkeit die volle lichte Weite des Rohres ausfüllt. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Umsetzung in einem von aussen her temperierten spiralförmigen Rohr beendet wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass zwischen dem Reaktionsgefäss., in welchem der Hauptteil der Reaktionsteil nehmer grossoberflächig umgesetzt wird, und dem Rohr, in welchem die Umsetzung beendet -wird, ein Vorratsbehälter zum Homogenisie ren der Reaktionsflüssigkeit angeordnet ist. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekenu- zeichnet, dass der Vorratsbehälter, in welchem die Reaktionsflüssigkeit homogenisiert wird, gekühlt wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen. 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Temperierung des Rohres durch ein Temperierbad erfolgt, dessen Tem peratur 70-140 C beträgt.

   PATENTANSPRUCH II: Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens nach Patentanspruch I und Unter ansprüchen 1 und 2',, dadurch gekennzeichnet, d ass sie aus einem Reaktionsgefäss (3), wel ches von einem Mantel, der eine zwischen 80 bis 150 C siedende Flüssigkeit enthält, um geben ist und aus einer Verteilungsvorrich tung (2), welche das Reaktionsgemisch in dünner Schicht über die Gefässwände verteilt, besteht.