CH484142A - Verfahren zur Reinigung von Caprolactam - Google Patents

Description

  



  Verfahren zur Reinigung von Caprolactam
Die vorliegende Erfindung betrifft die Reinigung von Caprolactam.



   Caprolactam, das durch Beckmannsche Umlagerung von Cyclohexanonoxim gewonnen wird, enthält verschiedene Verunreinigungen die entfernt werden müssen, um das Caprolactam für eine Polymerisation brauchbar zu machen.



   Kriterien für die Reinheit von Caprolactam sind   be    kanntlich die Permanganatzahl (PZ), die Flüchtige Basen-Zahl (FBZ), die APHA-Zahl und der pH-Wert.



  Die PZ ist die Zeit in Sekunden, die gebraucht wird, um 1 ml n/100 KMnO4-Lösung, zugemischt zu 100 ml 1 % iger wässriger Lactamlösung, auf den Farbton einer gleichen Menge Vergleichslösung zu entfärben. Die Vergleichslösung wird durch Lösen von 3 g   COCl2 6    H2O   und 2 g CuSo4 .5 5 H20 in 1 Liter Wasser hergestellt.   



  Die FBZ wird ermittelt, indem man aus einer Lösung von 20 g Caprolactam in 200 ml In NaOH, 100 ml Wasser in eine mit n/10 Säure beschickte Vorlage destilliert. Der durch Rücktitration ermittelte und den überdestillierten Basen äquivalente Verbrauch an   1 ; 10n    Säure in Milliliter stellt die FB-Zahl dar. Die APHA Zahl wird durch Vergleich einer   40 % eigen    wässrigen Lactamlösung mit der Verdünnungsreihe einer Standardlösung bestimmt. Die Standardlösung enthält 1,245 g K2PtCI6 und 1 g   COCl2 6      H20    in 1 Liter Wasser und entspricht 500 APHA-Einheiten. Der pH-Wert wird in einer 10- oder 30 % igen wässrigen Lösung des Lactams mit einer Glaselektrode gemessen.



   Es ist eine Reihe von Reinigungsverfahren für rohes Caprolactam bekannt, so z. B. die Extraktion mit Lösungsmitteln, die Behandlung in wässriger Lösung mit Ionenaustauschern, die Kristallisation aus Lösungsmitteln und die Behandlung mit Chemikalien, wie NaOH in wässriger Lösung. Bekannt ist auch die Behandlung von wässrigen Lactamlösungen mit KMnO4-Lösungen, wobei man Konzentrationen von weniger als 50 % Caprolactam verwendet. Dies bedeutet einen unwirtschaftlich hohen Energieverbrauch für die Entfernung des Wassers.



   Meist werden mehrere Reinigungsmethoden kombiniert, und die Endreinigung des Roh-Caprolactams besteht in vielen Fällen aus einer mehrstufigen Destillation. Der pH-Wert, der für hohe Anforderungen, z. B. bei Verwendung des Lactams zur Herstellung von für Reifencord geeignetes Polykondensat, möglichst genau am Neutralpunkt liegen soll, ist nach Behandlung mit Chemikalien trotz darauffolgender Destillation oft zu hoch oder zu tief. Man hat deshalb den pH-Wert des Caprolactams durch Behandlung wäriger Caprolactamlösungen mit Ionenaustauschern korrigiert. Dies hat aber den Nachteil, dass das Wasser entfernt werden muss, was einen verhältnismäig grossen Energieaufwand erfordert.



   Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass sich der pH-Wert von Caprolactam, bei Abwesenheit von Wasser, durch Behandlung der Schmelze mit einer geringen Menge Ionenaustauscher korrigieren lässt, und dass man ein besonders reines Caprolactam erhält, wenn vorgängig der Behandlung mit dem Ionenaustauscher, das Lactam einer KMnO4-Behandlung in mindestens 50 % iger wässriger Lösung und einer Destillation unterworfen wird.



   Gegenstand der Erfindung ist demgemäss ein Verfahren zur Reinigung von Caprolactam durch Behandlung mit wässriger KMnO4-Lösung, Destillation des Caprolactams und Korrektur des pH-Wertes desselben mittels Ionenaustauscher, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die KMnO4-Behandlung in einer mindestens   50%    Caprolactam enthaltenden wässrigen Lösung und die pH-Korrektur mittels Ionenaustauscher an wasserfreiem geschmolzenem Caprolactam erfolgt.



   Die KMnO4-Behandlung erfolgt in vorzugsweise 70-80 % iger Caprolactamlösung. Die KMnO4-Menge soll nicht mehr als 0,1 % vorteilhafterweise   0,01-0,05    %, bezogen auf Caprolactam betragen. Die Behandlung erfolgt vorteilhaft bei   40-90     C. Der bei der Behandlung mit KMnO4 entstehende Braunstein stört die erfindungsgemässe Reinigungsoperation nicht.



   Als Ionenaustauscher kommen stark oder schwach saure Austauscherharze für ein alkalisches Caprolactam und stark oder schwach basische Austauscherharze für ein saures Caprolactam in Frage. Man verwendet vorzugsweise den Ionenaustauscher entweder in Mengen von   0,01-3X,    bezogen auf Caprolactam, oder man arbeitet bis zur Erschöpfung des Austauschers. Die Behandlung der Caprolactamschmelze mit dem Ionenaustauscher erfolgt vorzugsweise dadurch, dass man die Schmelze durch eine beheizte Säule, die ein   lonenaus-    tauscherbett enthält, laufen lässt. Man kann aber auch die Caprolactamschmelze mit einer bestimmten Menge Austauscherharz verrühren und dann den Austauscher abtrennen. Der abgetrennte bzw. erschöpfte Ionenaustauscher kann nach dem Waschen mit Wasser auf bekannte Art und Weise regeneriert werden.



   Die folgenden Beispiele veranschaulichen das Verfahren. Die Temperaturen sind in   OC    angegeben und    Teile   bedeuten Gewichtsteile.   



   Beispiel 1
1300 Teile einer wässrigen Lösung die 1000 Teile rohes Caprolactam mit einer PZ von 30, einer FBZ von 0,48 und einer APHA-Zahl von 400 enthält, wird mit 0,7 Teilen KMnO4 in 15 Teilen Wasser versetzt.



  Bei verminderten Druck wird aus dem Gemisch bei 750 das Wasser abdestilliert, wobei gleichzeitig   KMnO4    zu Braunstein zersetzt wird.



   Darauf wird bei 1250 und 5 mm Hg das Caprolactam abdestilliert. Man erhält 977 Teile Caprolactam, (Ausbeute:   97, 7 wo    bezogen auf das rohe Caprolactam).



  Das destillierte Caprolactam hat eine PZ von 6800, eine FBZ von 0,15, eine APHA-Zahl von 10 und einen pH-Wert von 5,75. Das Destillat wird 30 Minuten mit 0,5 Teilen  AMBERLITHE  IRA-410 verrührt und anschliessend das  Amberlithe  abfiltriert. Das gewonnene Caprolactam hat nun einen pH-Wert von 6,85.



   Anstelle von  AMBERLITHE  IRA-410 kann man mit gleichem Erfolg folgende Ionenaustauscherharze verwenden:  PERMUTIT-ES ,    DOWEX -2,     DUO  L1THE-A -40.   



   Beispiel 2
7000 Teile einer wässrigen Lösung, die 5000 Teile rohes Caprolactam mit einer PZ von 150, einer FBZ von 0,28 und einer APHA-Zahl von 40 enthält, werden mit 2,5 Teilen   KMnO4    in 40 Teilen Wasser versetzt. Aus dieser Lösung wird bei 750 und vermindertem Druck das Wasser entfernt, wobei sich das KMnO4 zu Braunstein zersetzt. Anschliessend wird bei 1250 und 5 mm Hg das Caprolactam abdestilliert. Man erhält 4870 Teile Caprolactam mit einer PZ von 7500, einer FBZ von 0,09, einer APHA-Zahl von 5 und einem pH Wert von 7,9. Das Destillat wird durch eine auf 750 geheizte Säule, welche    AMBERLITHE     IR-120 enthält, mit einer Belastung von 700 g   Caprolactam/h/cm2    freiem Querschnitt laufen gelassen. Darnach sinkt der pH-Wert des Caprolactams auf 7,1.

   Die Ausbeute an gereinigtem Caprolactam beträgt 97,5 %, bezogen auf das rohe Caprolactam.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Reinigung von Caprolactam durch Behandlung mit wässriger KMnO4-Lösung, Destillation des Caprolactams und Korrektur des pH-Wertes desselben mittels Ionenaustauscher, dadurch gekennzeichnet, dass die KMnO4-Behandlung in einer mindestens 50 % Caprolactam enthaltenden wässrigen Lösung und die pH-Korrektur mittels Ionenaustauscher an wasserfreiem geschmolzenem Caprolactam erfolgt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die KMnO-BIehandlung an einer 70-80 % igen Caprolactamlösung bei 40-900 C erfolgt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die pH-Korrektur dadurch erfolgt, dass man die Schmelze durch eine beheizte Säule, die ein Ionenaustauscherbett enthält, laufen lässt.