Verfahren zum Reinigen von rohem Caprolaetam Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reini gen von rohem, hydrierbare Verunreinigungen enthal tendem Caprolactam durch Behandlung mit Wasser stoff in Anwesenheit eines Hydrierungskatalysators.
Es ist bereits bekannt, dass Caprolactam in ge schmolzenem Zustand durch Behandlung mit Wasser stoff unter Anwendung von Druck in Anwesenheit eines Hydrierungskatalysators gereinigt werden kann. Zum Durchführen dieses Reinigungsverfahrens ist eine Apparatur notwendig, in der hohe Temperaturen und Drücke angewandt werden können. Ausserdem muss man den Katalysator von dem Reaktionsprodukt trennen. Zu diesem Zweck ist dem Lactam Wasser zuzusetzen und die konzentrierte Lösung zu filtrieren, worauf man das Lactam durch Destillation gewin nen kann.
Es wurde nunmehr gefunden, dass das Reinigen von rohem, hydrierbare Verunreinigungen enthal tendem Caprolactam durch Behandlung mit Wasser stoff in Anwesenheit eines Hydrierungskatalysators in einfacher Weise durchgeführt werden kann, wenn man den Wasserstoff durch eine wässrige, nicht sie dende Lösung des rohen Caprolactams hindurchleitet und darauf das Caprolactam aus der Reaktionsflüs sigkeit abtrennt.
Es können so die im rohen Lactam vorhandenen hydrierbaren Verunreinigungen hydriert werden, ohne dass das Lactam selbst eine Änderung erfährt. Vor zugsweise wird von Lösungen mit Lactamkonzen- trationen von 15 bis 30 Gewichtsprozenten ausgegan gen. Diese Lösungen sind zugleich für eine Behand lung mit lonenaustauschern geeignet, durch welche eine der Hydrierung förderliche und den Katalysator schützende vorgängige Reinigung erfolgen kann.
Lösungen mit höheren Lactamkonzentrationen, beispielsweise mit 40, 60 oder 90 Gewichtsprozenten Lactam, können ebenfalls als Ausgangslösungen ver- wendet werden, jedoch muss man bei der Hydrie rung konzentrierterer Lösungen auch der höheren Kon zentration an Verunreinigungen Rechnung tragen, zu deren Entfernung eine intensivere Hydrierungs- behandlung nötig ist.
Vorzugsweise werden zur Hydrierung Tempera turen von 85 bis 100 C angewandt. Es ist jedoch auch möglich, niedrigere Temperaturen, beispiels weise von 15 bis 25 C, oder mässig erhöhte Tempe raturen, beispielsweise von 30 bis 50 C, anzuwenden.
Die Anwendung hoher Drücke ist nicht erfor derlich. Die Behandlung kann bei atmosphärischem Druck in einer einfachen Apparatur durchgeführt werden. Es wird zweckmässig ein geringer Wasser stoffüberdruck, z. B. von 1 bis 2 Atmosphären, auf rechterhalten, um die Verteilung des Wasserstoffes in der Lactamlösung zu fördern.
Als Hydrierungskatalysatoren kann man die übli chen verwenden, beispielsweise Metallkatalysatoren, wie Eisen, Nickel, Palladium, Platin und Kupfer, oder Metalloxyde, wie beispielsweise Molybdänoxyd, Kup feroxyd, Vanadiumoxyd, oder aber Gemische aus Metallen und/oder Metalloxyden. Die Katalysatoren können sich auf einem Träger befinden, beispiels weise auf Kieselgur, Diatomeenerde, Silikagel oder Aluminiumoxyd.
Sehr geeignet sind die porösen so genannten Foraminatkatalysatoren, die aus Legierun gen von Metallen, wie Nickel, Kobalt, Eisen oder Kupfer mit Metallen, wie Aluminium, oder mit Silicium bestehen, welch letztere teilweise wieder aus der Legierung entfernt werden.
Die Katalysatoren können auch in feinkörnigem Zustand oder in Pulverform in der Lactamlösung sus pendiert werden. In diesem Fall ist der Katalysator im Anschluss an die Hydrierung von der Lösung zu trennen, beispielsweise durch Filtration. Diese Ope ration erübrigt sich, wenn die Katalysatoren in grob- körnigem Zustand als feste Katalysatorschicht in dem Reaktionsraum angebracht sind, während die Lactam- lösung und der Wasserstoff durch den Reaktionsraum geleitet werden.
Aus der Reaktionsflüssigkeit kann man das ge reinigte Caprolactam durch Destillation abtrennen. Auch kann man die Reaktionsflüssigkeit über Ionen- austauscher leiten, welche die hydrierten Verunreini- gungen entfernen, und anschliessend die wässrige Lactamlösung, z. B. unter herabgesetztem Druck, zum Entfernen des Wassers eindampfen.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren können hohe Ausbeuten an - sich beim Aufbewahren nicht verfärbendem - hochwertigem Caprolactam erhal ten werden, aus dem sich farblose Polymerisations- produkte mit ausgezeichneten mechanischen Eigen schaften, beispielsweise Fasern, anfertigen lassen.
Beispiel Eine wässrige Lösung, die 20 Gewichtsprozente durch hydrierbare Produkte verunreinigtes Capro- lactam enthält, wird kontinuierlich durch eine mit Adsorptionskohle beschickte Säule, anschliessend durch eine Säule, die mit einem Kationenaustauscher beschickt ist, z. B. mit Dowex 50 (eingetragene Marke), und schliesslich durch eine weitere Säule, die mit einem Anionenaustauscher, z. B. mit Dowex 2 , beschickt ist, hindurchgeleitet.
Der Flüssigkeitsstrom wird sodann kontinuierlich durch eine Reihe von drei aufrecht stehenden, zylin drischen Reaktionsgefässen (Höhe 2 m, Durchmesser 30 cm), jedes mit einer Hydrierungskatalysatorfül- lung, hindurchgeleitet. Als Katalysator wird auf Alu miniumoxyd aufgebrachtes Palladium (0,4 Gewichts prozent Palladium) angewandt.
Mittels eines Heizmantels, durch den Dampf hin durchgeleitet wird, wird die Temperatur in den Re aktionsgefässen ständig auf 90 C gehalten. Die Durchflussmenge der Lactamlösung wird auf 3 Liter pro Liter Katalysator und pro Stunde ein gestellt.
Die Lactamlösung strömt abwärts durch die er wähnte Reihe von Reaktionsgefässen im Gegenstrom zu Wasserstoff, der von unten in die Reaktionsgefässe mit einer Geschwindigkeit von 2 Liter pro Liter Kata lysator und pro Stunde (gemessen bei 0 C und 1 atm) eingeleitet wird.
Die aus den Reaktionsgefässen ausströmende Lac- tamlösung wird nacheinander durch eine Säule mit Dowex 50 und eine mit Dowex 2 hindurch geleitet und sodann in einem Verdampfer bis zur Trockne verdampft.
Das Caprolactam wird als weisse Kristallmasse mit einer Ausbeute von 200 g pro Liter Ausgangslösung gewonnen. Das so erhaltene Produkt eignet sich für die Herstellung von Polymerisationsprodukten mit guten mechanischen Eigenschaften.