CN1285568C - 一种蒸发环己酮肟的方法 - Google Patents

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Abstract

提出一种蒸发环己酮肟的方法，其中环己酮肟的蒸发是利用降膜蒸发器在压力约小于1060托下通过围绕蒸发器最底部的蒸发器表面外周将蒸发器的蒸发表面用环己酮肟很好地润湿来进行，环己酮肟的下降速度为大约每米170千克/小时或更高。通过这种方法，环己酮肟可以进行高效蒸发且分解很少，同时可防止蒸发器的管道堵塞，蒸发器可连续进行长时间运作。

Description

一种蒸发环己酮肟的方法
技术领域
本发明涉及一种可以用于生产ε-己内酰胺的环己酮肟蒸发方法，特别地，本发明涉及一种环己酮肟的分解微小且平稳蒸发的方法，可以通过环己酮肟的气相贝克曼重排反应减少对ε-己内酰胺质量的不良影响。
背景技术
ε-己内酰胺可以用作生产尼龙-6的单体，尼龙-6是生产纤维、工程塑料等的原材料。ε-己内酰胺可以通过一种蒸发环己酮肟然后通过气相贝克曼重排反应重排成ε-己内酰胺的工艺来生产。环己酮肟一定要通过这种工艺来进行蒸发，而且已经知道存在许多环己酮肟的蒸发方法。
例如，日本专利No.55-141467-A1(对应于美国专利No.4,268,440)公开了一种方法，其中环己酮肟是在惰性气体的环境下通过与惰性固体颗粒如硅砂的流化床接触进行蒸发。这种方法的问题是一部分环己酮肟在流化床中分解，而且需要大量的惰性气体。
日本专利No.53-37641-A1(对应于美国专利No.4,137,263)公开了一种方法，其中环己酮肟是在至少300托(即绝对压力在至少1060托)的超大气压力下的惰性气体环境下通过降膜蒸发器进行蒸发。这种方法的问题是由于发生分解环己酮肟趋于保留在蒸发器中并产生如焦油(或焦碳)等硬皮，这样可使蒸发效率降低和堵塞蒸发器的管路。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种蒸发环己酮肟的方法，其中环己酮肟可以进行高效的蒸发且分解很少，而且不会堵塞蒸发器的管路以便延长蒸发器连续操作的时间。
本发明已经发现通过一种方法实现了这个目标和其它目标，在该方法中，利用降膜蒸发器通过使环己酮肟很好地润湿蒸发器的蒸发表面进行环己酮肟的蒸发。通过这种方法，环己酮肟可以进行高效的蒸发且分解很少，同时可防止蒸发器管道的堵塞和蒸发器可以连续长时间进行运转。
本发明提出一种蒸发环己酮肟的方法，其中环己酮肟的蒸发是通过降膜蒸发器在压力小于1060托下围绕蒸发器最底部的蒸发器表面外周将所述蒸发器的蒸发表面用环己酮肟很好地润湿来进行，其中环己酮肟的下降速度为每米170千克/小时或更高。
附图说明
图1是可以用于本发明的降膜蒸发器的部分视图；
图2显示了另一个降膜蒸发器的部分视图。
具体实施方式
在本发明中，环己酮肟通过降膜蒸发器进行蒸发。蒸发可以通过用环己酮肟很好润湿蒸发器的蒸发表面来进行。当蒸发表面有未润湿的部分时，环己酮肟会在蒸发器上产生硬皮，如焦油。
在本发明中，环己酮肟最好与溶剂以混合物的形式一起蒸发，以便减少环己酮肟的热分解。与环己酮肟混合和蒸发的溶剂是沸点低于环己酮肟沸点并能够溶解环己酮肟的溶剂。溶剂的示例包括带有一到八个碳原子的饱和醇如甲醇、乙醇、丙醇、叔丁醇、1-己醇和1-辛醇、和芳香族的碳氢化合物如苯和甲苯。在这些化合物中，优选的是甲醇和乙醇。环己酮肟与溶剂的混合比例(环己酮肟∶溶剂)最好是在100∶1到1∶10的重量比的范围内。
当蒸发器的蒸发表面被环己酮肟很好地润湿时，在整个蒸发器的蒸发表面形成环己酮肟薄层。在本发明中的环己酮肟和溶剂的混合物蒸发的情况下，在蒸发的早期可从混合物形成上面介绍的薄层，然后在蒸发的后期，基本上只是从环己酮肟形成薄层，因为溶剂比环己酮肟蒸发的早一些。
环己酮肟的蒸发最好在小于1060托的压力下进行。当压力约为1060托或更高时，环己酮肟倾向于分解。环己酮肟最好在压力等于或小于大约1000托下蒸发。在本发明中，可以强迫未蒸发的和从降膜蒸发器排出的环己酮肟在蒸发器中循环。
为了保持降膜蒸发器的整个蒸发表面被环己酮肟润湿，环己酮肟最好以大约每米170千克/小时的下降速度(当提供混合物时只对环己酮肟而言)或更高向位于蒸发器最底部分的蒸发器表面外周供应环己酮肟。当围绕蒸发器最底部分的蒸发器表面外周发下降速度小于170千克/小时时，就可能有一部分的蒸发表面未润湿。
围绕蒸发器的表面外周，环己酮肟的下降速度为大约每米170千克/小时到1700千克/小时更好，最好是大约每米340千克/小时到680千克/小时。
环己酮肟的蒸发可以在惰性气体的环境下温度大约130到170℃进行。
作为参考，本发明利用图1进行介绍。图1不应解释为对本发明范围的限制。
图1显示了可用于本发明的降膜蒸发器的一部分。降膜蒸发器1是一个多管的降膜蒸发柱，环己酮肟和溶剂的混合物可以从柱顶部的供应部分3输送到管2，2。混合物下落，同时在管的内表面形成混合物薄层。管2，2的外侧被热源如蒸汽加热，蒸汽是从热源输送管6输送到柱中的，使混合物通过加热蒸发。
环己酮肟通过环己酮肟供应管4进入供应部分3，在供应过程中溶剂可以通过溶剂供应管5引入，以便形成环己酮肟和溶剂的混合物。另外，溶剂可以通过与溶剂供应管5不同的供应管(未示出)引入供应部分3，以便在供应部分3形成混合物。
惰性气体和溶剂气体可以通过气体供应管7，8引入，并以混合物的形式输送到供应部分3。惰性气体的示例包括氮气。溶剂气体的示例包括上面介绍的可与环己酮肟一起使用的溶剂的气体。最好是使用甲醇气体。
通过提供溶剂和/或溶剂气体，环己酮肟的分解倾向可以减少。当在蒸发中采用醇作溶剂和/或溶剂气体的情况下，溶剂与环己酮一起引入环己酮肟的气相贝克曼重排反应系统(例如，进入流化床)提供高产的ε-己内酰胺。
提供到供应部分3的环己酮肟和溶剂的混合物加之惰性气体和溶剂气体在管2，2内下落。管2，2内的全部蒸发表面至少要被环己酮肟润湿。当在蒸发表面上存在未润湿部分时，环己酮肟可保留在该部分，形成硬皮如焦油，这可能导致管2，2的堵塞。
混合物的蒸发最好在位于蒸发器最底部的蒸发表面的外周附近在大约小于1060托的压力下以每米170千克/小时或更高的环己酮肟下降速度进行。
蒸发的混合物气体从柱的底部9排出通过引入反应原料的供应管12输送到反应级。另一方面，在管2，2内未蒸发的环己酮肟保留在柱的底部9，并被泵11通过循环管13输送到供应部分3。通过这种方式，可强迫未蒸发的混合物在降膜蒸发器中1循环。未蒸发的混合物的循环速率在蒸发器中管2，2的底部可以相当于环己酮肟混合物的下降速率。
未蒸发的混合物的一部分可以通过循环管13排出，以便调节未蒸发的混合物的成分。排出的混合物可以送到第二蒸发器(如带有刮板和蒸馏塔的蒸发器)，还可以将其中的杂质如焦油分离，所以其中的环己酮肟可以重新用于蒸发。
在上面的介绍中，环己酮肟和溶剂的混合物可以引入管2，2并在管内形成混合物的薄层。作为另一种方式，热源如蒸汽可以引入管2，2，允许环己酮肟和溶剂的混合物在管外下降，是混合物薄层在管外形成。
在本发明的蒸发方法中，环己酮肟可以如上所述与溶剂一起蒸发，也可以单独蒸发。
根据本发明，环己酮肟通过降膜蒸发器以微小的分解、平稳和高效地蒸发。同时抑制了焦油的形成，使蒸发器可以长时间运行。另外，通过一起蒸发环己酮肟和溶剂，环己酮肟的热分解可以减少。
上面对对本发明进行了介绍，很明显本发明可以多种方式进行变化。这些变化将被认为是在本发明的精神实质和范围之内，对于所属领域的技术人员来说，所有这些改进很明显是应在下面的权利要求限定的范围之内。
在2001年3月28提交的日本特许公报No.2001-93361的全部内容，即说明书、权利要求、附图和摘要，结合到本文用作参考。
示例
本发明通过下面的示例加以介绍，这些示例绝不是用来限制本发明的范围。
示例1
使用如图1所示同样类型的降膜蒸发器，不同之处在于设置四个圆柱管以将环己酮肟引入其中，在循环系统中的环己酮肟与作为溶剂的甲醇一起进行蒸发，引入了作为惰性气体的氮气和甲醇在一起。降膜蒸发器设置四个圆柱管，各管的直径为50mm，长度为6m。在下列的条件下进行蒸发：
供应环己酮肟的速率：      250千克/小时
供应甲醇的速率：          50千克/小时
引入甲醇气体的速率：      400千克/小时
引入氮气气体的速率：      50千克/小时
蒸发温度：                140℃-160℃
蒸发压力：                等于或小于950托
未蒸发的混合物的循环速率：   250千克/小时
环己酮肟混合物的下降速率：   398千克/小时(每米，围绕管2的
                             最底部分的蒸发表面的外周)
蒸发是连续进行的。在蒸发了60天后各个管都未堵塞。用气相色谱测量在管12中蒸发的环己酮肟产生的副产品数量(如从环己酮肟中生成的环己酮)和在管13中的剩余环己酮肟。结果是环己酮肟的分解率为0.12％。
对比示例1
使用图2所示的降膜蒸发器20，通过一时间引入环己酮肟混合物的同时引入氮气和甲醇气，但混合物不在完好的蒸发系统中循环，使环己酮肟和甲醇一起蒸发。降膜蒸发器没有循环系统，有28个圆柱管21，直径为50mm，长度为6米。在降膜蒸发器20的底部22，环己酮肟的蒸发的混合气通过引入反应原料的供应管23排出。环己酮肟产生的焦油成分通过排出管24排出。除了这些部件如上述的管以外，降膜蒸发器20具有与降膜蒸发器1相同的部件。
蒸发在与示例1相同的条件下进行(如，供应环己酮肟、甲醇、甲醇气体、氮气气体的速率，蒸发温度，蒸发压力)。在管21最底部分的蒸发表面的外周附近，环己酮肟混合物的下降速率每米为0.5千克/小时。
蒸发是连续进行的，在蒸发10天后，可观察到焦油成分25，管21被焦油成分堵塞。

Claims (5)

1.一种蒸发环己酮肟的方法，其中环己酮肟的蒸发是利用降膜蒸发器在压力小于1060托下通过围绕所述蒸发器最底部的蒸发器表面外周将所述蒸发器的蒸发表面用环己酮肟进行润湿，以在整个蒸发器的蒸发表面形成环己酮肟薄膜，环己酮肟的下降速度为每米170千克/小时或更高。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与环己酮肟混合和蒸发的溶剂的沸点低于环己酮肟的沸点，并且所述溶剂能够溶解环己酮肟。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述溶剂是一到八个碳原子的饱和醇。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，未蒸发的所述环己酮肟在所述降膜蒸发器中循环。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述环己酮肟是在惰性气体的环境下进行蒸发的。
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