DD156871A3

DD156871A3 - DEVICE FOR THE CONTINUOUS PREPARATION OF EPSILON-CAPROLACTAM

Info

Publication number: DD156871A3
Application number: DD22535380A
Authority: DD
Inventors: Werner Winzer; Peter Kojda; Anton Schaefer; Lothar Braeunsdorf
Original assignee: Werner Winzer; Peter Kojda; Anton Schaefer; Lothar Braeunsdorf
Priority date: 1980-11-20
Filing date: 1980-11-20
Publication date: 1982-09-29

Abstract

Die Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Epsilon-Caprolactam durch Beckmann-Umlagerung von Cyclohexanonoxim in Gegenwart von Oleum oder Schwefelsaeure verfolgt das Ziel, unter Anwendung niedriger Druecke das Cyclohexanonoxim mit dem im Kreislauf gefuehrten Reaktionsprodukt zu homogenisieren und dadurch Nebenreaktionen zu vermeiden.Die Aufgabe, eine hohe Turbulenz beim Mischen der beiden Stoffstroeme zu erreichen, wird durch die erfindungsgemaesse Konstruktion der Vorrichtung geloest.The device for the continuous production of epsilon-caprolactam by Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime in the presence of oleum or sulfuric acid pursues the goal of homogenizing the cyclohexanone oxime with the recirculated reaction product using low pressures and thereby avoid side reactions To achieve turbulence in mixing the two Stoffstroeme is solved by the inventive construction of the device.

Description

-λ- 225353 -λ- 225353

VEB Leuna-Werke Leuna, d. 3. 11 „ 1980VEB Leuna-Werke Leuna, d. 3. 11 "1980

"Walter Ulbricht»"Walter Ulbricht"

LP 8060 Titel der ErfindungLP 8060 Title of the invention

Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Epsilon-CaprolactamApparatus for the continuous production of epsilon-caprolactam

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Epsilon-Caprolactam durch Beckmann-Umlagerung von Cyclohexanonoxim in Gegenwart von Oleum oder Schwefelsäure durch Zumischen von Cyclohexanonoxim zu einem im Kreislauf geführten Reaktionsprodukt der Beckmann-Umlagerung·The invention relates to a device for the continuous production of epsilon-caprolactam by Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime in the presence of oleum or sulfuric acid by admixing cyclohexanone oxime to a recycled reaction product of the Beckmann rearrangement.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen ,Characteristic of the known technical solutions,

Bei der kontinuierlichen Herstellung von Epsilon-Caprolactam durch Beckmann-Umlagerung von Cyclohexanonoxim ist es, neben der Einhaltung eines optimalen Mengenverhältnisses Oxim-Oleum und optimalen Temperaturbereiches, für die Erreichung hoher Qualität und hoher Ausbeuten von ausschlaggebender Bedeutung, daß die Reaktionsteilnehmer innerhalb kürzester Zeit intensivIn the continuous production of epsilon-caprolactam by Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime, in addition to maintaining an optimum ratio of oxime-oleum and optimum temperature range, to achieve high quality and high yields, it is crucial that the reactants intensively within a short time

dem Reaktionsprodukt der Beckmann-Umlagerung zugemischt . und schnell mit diesem homogenisiert werden« Es ist allgemein bekannt, daß es infolge der Heftigkeit der Umlagerungsreaktion, insbesondere beim Mischen des Cyclohexanonoxims mit dem Reaktionsprodukt der Beckmann-»Umlage rung bei einer unzureichenden und nicht schnell genug erfolgten Homogenisierung, zu örtlichen Überhitzungen und daraus resultierend zu llebenreaktionen kommt«, Diese Uebenreaktionen und die durch die örtliche Überhitzung teilweise hervorgerufene chemische Zersetzung des Cyclohexanonoxims führen zu Produkten, die sich aus dem Caprolactam, selbst wenn man einen hohen apparativen Aufwand betreibt, nur unzureichend abtrennen lassen und somit erheblich die Qualität beeinträchtigen· Ein derartiges Caprolactam, auch wenn dieses nur in Spuren Heben- und Abbauprodukte enthält, liefert bei der Polymerisation ' ein unbrauchbares bzw« nur bedingt verwendbares Endprodukt«, Zur Vermeidung einer thermischen Schädigung während der Umlagerungsreaktion muß die Kontaktzeit zwischen den Komponenten möglichst kurz gehalten und für eine schnelle Homogenisierung gesorgt werden* Bekannte Lösungen für die Durchführung der Beckmann-Umlagerung von Cyclohexanonoxim im technischen Maßstab sind gekennzeichnet durch Kreislaufprozesse, bei denen das Cyclohexanonoxim in das zur Abführung der Reaktionswärme über Wärmeaustauscher im Kreislauf geführte Reaktionsprodukt der Beckmann-Umlagerung mittels Mischvorrichtungen zugemischt wird« Zur Verminderung der Heftigkeit der Reaktion bzw«, zur Verringerung des infolge der freiwerdenden Reaktionswärme im Bereich der Mischzone auftretenden Temperaturanstieges wird die Cyclohexanonoxim-Konzentration durch Einhaltung eines Mengenverhältnisses Cyclohexanonoxim ; Kreislaufprodukt von 1 : 50 bis 1 : 100 niedrig gehalten« Außerdem ?jerden Cyclohexanonoxim und Oleum oder Schwefelsäure an verschiedenen Stellen dem Kreislauf zugemischt« Besondere Bedeutung kommt dabei der Homogenisierung des Cyclohexanonoxims mit dem Kreis-the reaction product of Beckmann rearrangement admixed. It is well known that due to the severity of the rearrangement reaction, especially when mixing the cyclohexanone oxime with the reaction product of the Beckmann shift with insufficient and not sufficiently rapid homogenization, it results in localized overheating and consequent These reactions and the chemical decomposition of the cyclohexanone oxime caused by the local overheating lead to products which can not be adequately separated from caprolactam, even if a large amount of equipment is required, and thus significantly impair the quality Such caprolactam, even if this contains only in traces of lifting and degradation products, provides in the 'an unusable or "unusable or end use only limited end product." To avoid thermal damage during the rearrangement reaction must the Kontaktze It is kept as short as possible between the components and provided for rapid homogenization * Known solutions for the implementation of the Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime on an industrial scale are characterized by cyclic processes in which the cyclohexanone oxime in the reaction product for the removal of the heat of reaction via heat exchangers in circulation the Beckmann rearrangement is mixed by means of mixing devices "To reduce the violence of the reaction or to reduce the occurring as a result of the released heat of reaction in the mixing zone temperature increase is the cyclohexanone oxime concentration by maintaining a quantitative ratio cyclohexanone oxime; Circulation product of 1: 50 to 1: 100 kept low "In addition, cyclohexanone oxime and oleum or sulfuric acid are added to the circuit at various points." Special emphasis is placed on the homogenization of the cyclohexanone oxime with the cyclic

laufprodukt zu.running product too.

In tier DS-PS 1 004 615 wird vorgeschlagen» die Beckmann-Umlagerung in einem Kreislaufprozeß unter Verwendung einer Wirbelkammer als Mischvorrichtung durchzuführen· Unter dem Einfluß der in der Wirbelkammer erzeugten starken Zyklonströmung soll das Cyclohexanonoxim, das der Wirbe!kammer zentral zugeführt wird, schnell in dem Reaktionsprodukt verteilt werden,, Die Zuführung des Oleums in den Kreislauf erfolgt nach der Wirbelkammer, die Entnahme des Reaktionsproduktes aus dem die Wirbelkammer umgebenden Reaktionsbehälter. Die Wärmeabführung wird durch einen hinter der Kreislaufpumpe stationierten Wärmeaustauscher vorgenommen» Bei dieser Verfahrensweise besteht jedoch die Gefahr, daß noch nicht umgelagertes Cyclohexanonoxim aus dem Reaktionsgefäß ausgetragen wird, welches sich später im Caprolactam wiederfindet und dessen Qualität stark beeinträchtigte Um das zu vermeiden, müßte die Wirbelkammer außerhalb des Reaktionsbehälters in der Kreislaufleitung installiert v/erden, was jedoch die Wirksamkeit der Wirbelkammer stark vermindert« Weiterhin kann bei Tangentialzuleitung des Kreislaufproduktes in die Wirbelkammer die starke Zyklonströmung nur durch hohe Drücke erzeugt werden (bis zu 5,0 MPa), was nicht nur bei hohen Durchsatzleistungen erhebliche Anforderungen an die Leistung der Kreislaufpumpe stellt, sondern' auch,- einen hohen Energieverbrauch erfordert. Führt man das Kreislaufprodukt axial in die Wirbelkammer ein, so sind wiederum für die Erzeugung einer tangentialen Geschwindigkeit skomponente Führungsorgane, z.B_e Schaufeln, erforderlich. In diesem Pail nähert man sich aber wieder dem Rührkessel mit seinen negativen Erscheinungsformen bei der Beckmann-Umlagerung, so daß insgesamt diese Lösung technisch nicht befriedigen kann.In DS-PS 1 004 615 it is proposed »to carry out the Beckmann rearrangement in a cyclic process using a vortex chamber as a mixing device. · Under the influence of the strong cyclone flow generated in the vortex chamber, the cyclohexanone oxime, which is centrally supplied to the agitated chamber, should be fast Be distributed in the reaction product, the supply of the oleum in the circulation takes place after the vortex chamber, the removal of the reaction product from the surrounding the vortex chamber reaction vessel. The heat removal is carried out by a stationed behind the circulation pump heat exchanger »This procedure, however, there is a risk that not yet rearranged cyclohexanone oxime is discharged from the reaction vessel, which is later found in caprolactam and severely impaired its quality To avoid this, the vortex chamber However, this greatly reduces the effectiveness of the vortex chamber. "Furthermore, when the circulation product is tangentially introduced into the vortex chamber, the strong cyclone flow can only be generated by high pressures (up to 5.0 MPa), which is not only at high throughput makes considerable demands on the performance of the circulation pump, but 'also, - requires high energy consumption. Leads to the circulatory product axially in the vortex chamber, so in turn to generate a tangential speed skomponente guide elements, such as _e vanes required. In this Pail, however, one approaches the stirred tank again with its negative manifestations in the Beckmann rearrangement, so that overall this solution can not be technically satisfactory.

In der DE-PS 1 918 585 wird eine Vorrichtung zum Zumischen von Oxim oder Oleum vorgeschlagen, die insbesondere die bei Änderung der Strömungsgeschwindigkeit infolge von Belastungs-In DE-PS 1 918 585 a device for admixing oxime or oleum is proposed, which in particular the change in the flow rate due to loading

änderungen möglicherweise auftretende Verringerung des Mischeffektes und auch das Zurückströmen von Kreislaufprodukt in die Düsen für Oxira und Oleum vermeiden soll* Diese Vorrichtung besteht aus einer Rohrverengung in der Kreislaufleitung im Bereich der Mischaone, in die senkrecht oder in einem spitzen Winkel zur Strömungsrichtung des Kreislaufproduktes am engsten Rohrquerschnitt Düsen zur Zuraisehung des..Oxime oder Oleums angeordnet sind_e Die Düsen sind über eine Ringkammer, über die den Düsen das Oxim oder Oleum zugeführt wird, miteinander verbunden» Die Düoenöffnungen haben einen Durch« messer von 1 bis 5 mm_e Der Durchsatz durch eine Düse beträgt 30 bis 300 l/h Oxinu Belastungsänderungen werden durch Öffnen oder Schließen der Düsenöffnungen einzelner Düsen mittels der in den Düsen angeordneten Ventilspindeln vorgenommen« Durch das Verschließen der Düsenöffnungen mittels der Ventilspindeln sollen ein Zurückströmen von Kreislaufprodukt in die Düsen und damit unkontrollierte Hebenreaktionen verhindert werden» Diese Vorrichtung ist, abgesehen von dem relativ hohen technischen Aufwand für die Düsen , nur für Produktionseinheiten mit begrenzter Leistung anwendbar* In Anlageneinheiten mit den allgemein üblichen und wirtschaftlichen Kapazitäten im Bereich von 50 bis 80 kt/a Caprolactam sind eine große Anzahl von Düsen erforderlich, deren Installation in der Kreislaufleitung technisch schwierig und aufwendig ist«, Außerdem verhindert die Tatsache, da.ß Belastungsänderungen und das Anfahren und Außerbetriebsetzen der Anlage bei dieser Vorrichtung nur durch Operationen unmittelbar an der Vorrichtung vorgenommen werden können, die bei großtechnischen Anlagen unabdingbare Notwendigkeit der Steuerung der Anlage von einer zentralen Meßwarte und die unbedingt notwendige Anwendung einer Sicherheitschaltung zum selbsttätigen Außerbetriebsetzen der Anlage bei Ausfall einzelner Aggregate, von Energieträgern oder bei der Abweichung von Prozeßparametern in gefährliche Bereiche* Damit ist diese Vorrichtung für großtechnische Anlagen·zur Beckmann-This device consists of a pipe constriction in the circulation line in the region of the mixed aeons, in which perpendicular or at an acute angle to the flow direction of the circulating product at the narrowest des..Oxime tube cross section nozzles for Zuraisehung or oleum are arranged _e the nozzles are connected via an annular chamber through which the nozzles, the oxime or oleum is fed, together "the Düoenöffnungen have an by" diameter of 1 to 5 mm _e the throughput through a nozzle is 30 to 300 l / h Oxinu changes in load are made by opening or closing the nozzle orifices of individual nozzles by means of the valve spindles arranged in the nozzles. By closing the nozzle orifices by means of the valve spindles, backflow of circulating product into the nozzles should take place and thus uncontrolled lifting reactions can be prevented. "Apart from the relatively high technical outlay for the nozzles, this device is only applicable to production units with limited power * In unit units with the generally customary and economic capacities in the range from 50 to 80 kt / a caprolactam a large number of nozzles required, whose installation in the circulation line is technically difficult and expensive "Moreover, prevents the fact daßßßß changes and the startup and shutdown of the system in this device can be made only by operations directly to the device, the in industrial plants indispensable need to control the system from a central control room and the absolutely necessary application of a safety circuit for automatic decommissioning of the system in case of failure of individual units, of energy sources or the deviation from process parameters to hazardous areas * Thus, this device is suitable for large-scale technical systems · for the Beckmann

-5- 22 5353-5- 22 5353

Umlagerung nicht anwendbarRearrangement not applicable

Ziel der Erfindung Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, das Cyclohexanonoxim unter Anwendung ,niedriger Drücke mittels einer konstruktiv einfachen und fur großtechnische Anlagen anwendbaren Vorrichtung schnell und mit auch bei Veränderung der Belastung gleichbleibend guter Wirksamkeit mit dem im Kreislauf geführten Reaktionsprodukt der Beckmann-Umlagerung zu homogenisieren und dadurch Hebenreaktionen zu vermeiden.The object of the invention is to homogenize the cyclohexanone oxime using low pressures by means of a structurally simple and applicable to large-scale equipment device quickly and with change in the load consistently good efficiency with the recycled reaction product of the Beckmann rearrangement and thus lifting reactions too avoid.

Darlegung des Wesens der Erfindung ·Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der in der Zone der Zumischung des Cyclohexanonoxims zum im Kreislauf geführten Reaktionsprodukt der Beckmann-Umlagerung bei Anwendung niedriger Drücke unter Ausschließung von Totzonen eine hohe Turbulenz erzeugt wird, die eine schnelle und intensive Verteilung des Cyclohexanonoxim^ im Kreislaufprodukt und damit eine Homogenisierung der beiden Stoffströme gewährleistet, wodurch örtliche Überhitzungen und Hebenproduktbildung vermieden werden. Zur Erreichung hoher Umsätze an Cyclohexanonoxim bzw« zur Gewährleistung eines extrem niedrigen Oximgehaltes in dem aus dem Reaktionsbehälter zur Weiterverarbeitung abgeführten Reaktionsprodukt der Beckmannumlagerung muß die Vorrichtung in der Kreislaufleitung einsetzbar sein, ohne daß die Wirksamkeit beeinträchtigt wird. Bei der Lösung der Aufgabe ist die Einhaltung der an das Betreiben von großtechnischen Umlagerungsreaktoren zu stellenden hohen sicherheitstechnischen Anforderungen zu gewährleisten, die u« a. darin bestehen, daß die Anlage bei die Sicherheit beeinträchtigenden Störungen durch Sicherheitseinrichtungen selbsttätig außer Betrieb gesetzt wird. Ferner ist zuThe object of the invention is to develop a device with which high turbulence is generated in the zone of admixing the cyclohexanone oxime to the recycled reaction product of the Beckmann rearrangement with application of low pressures to the exclusion of dead zones, providing a fast and intensive distribution the Cyclohexanonoxim ^ guaranteed in the circulation product and thus a homogenization of the two streams, whereby local overheating and lifting product formation can be avoided. In order to achieve high conversions of cyclohexanone oxime or to ensure an extremely low oxime content in the reaction product of the Beckmann rearrangement discharged from the reaction vessel for further processing, the device must be usable in the circulation line without the effectiveness being impaired. In the solution of the problem, it is necessary to ensure compliance with the high safety requirements imposed on the operation of large-scale relocation reactors. consist in the fact that the system is automatically put out of service in safety impairing disturbances by safety devices. It is also closed

berücksichtigen $ daß bei einfacher Konstruktion ohne Beeinträchtigung der Wirksamkeit eine hohe Belastungsbreite zu sichern ist, wobei Belastungsänderungen, ebenso wie die gesamte Anlage, von einer zentralen Meßwarte zu steuern sind*Consider that with a simple design without compromising the effectiveness of a high load range is to ensure that changes in load, as well as the entire system, are controlled by a central control room *

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem sich mit einem Winkel alpha von 30 bis 35 Grad kegel» stumpfförmig im Durchmesser verengenden, danach mit gleichbleibendem Durchmesser weitergeführten und schließlich mit einem Winkel beta von höchstens 5 Grad sich wieder erweiternden, das im Kreislauf geführte Reaktionsprodukt der Beckmann-Umlagerung enthaltenden Rohr in der kegelstumpf- · förmigen Rohrverengung eine in Strömungsrichtung des Reaktionsproduktes weisende Düse für das Cyclohexanonoxim angeordnet ist, die einen Dralleinsatz und eine zylinderförmige, sich in.Strömungsrichtung mit einem Winkel gamma von höchstens 45 Grad kegelstumpfförmig im Durchmesser verringernde Düsenkappe besitzt, wobei die Düse in dem Maße zentrisch in die kegelstumpfförmige Rohrverengung eingeführt ist, daß die Fläche des kleinsten Ringquerschnittes zwischen dem Kegelstumpf des Rohres und dem Kegelstumpf der Düsenkappe höch-The object is achieved in that in one with an angle alpha of 30 to 35 degrees cone truncated constricting in diameter, then continued with a constant diameter and finally widening again with an angle beta of at most 5 degrees, the circulated Reaction product of Beckmann rearrangement-containing tube in the truncated cone-shaped tube constriction in the flow direction of the reaction product facing nozzle for the Cyclohexanonoxim is arranged, which reduces a swirl insert and a cylindrical in.Strömungsrichtung with an angle gamma of at most 45 degrees frusto-conical in diameter Düsenkappe has, wherein the nozzle is inserted centrally in the extent in the frusto-conical tube constriction that the surface of the smallest ring cross-section between the truncated cone of the tube and the truncated cone of the nozzle cap highest.

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stens 40 mm , vorzugsweise 20 bis 30 mm , für 1 m /h des im Kreislauf geführten Reaktionsproduktes der Beckmann-Umlagerung beträgt« Vorteilhafterweise ist das Rohr im Bereich der Mischzone vom Durchmesser D mit einem Winkel alpha von 30 Grad auf den Durchmesser 0,6 bis 0,7 kegelstumpfförmig verengt, danach über eine Länge von mindestens 3 D mit gleichbleibenden Durchmesser weitergeführt und schließlich wieder auf den Durchmesser D erweitert«at least 40 mm, preferably 20 to 30 mm, for 1 m / h of the recycled reaction product of the Beckmann rearrangement. Advantageously, the tube in the region of the mixing zone of diameter D is at an angle alpha of 30 degrees to the diameter 0.6 constricted to 0.7 in the form of a truncated cone, then continued over a length of at least 3 D with a constant diameter, and finally expanded again to the diameter D. "

Weiterhin ist es von Vorteil, daß der Durchmesser der zylinderfönnigen Düsenkappe von 0,5 D auf 0,3 D kegelstumpfförmig verringert ist und die Düsenkappe eine konische Bohrung mit einem kleinsten Durchmesser von höchstens 0,1 D aufweist« Im Hohlraum der Düsenkappe ist vorteilhafterweise ein vierFurthermore, it is advantageous that the diameter of the cylinder-shaped nozzle cap is reduced from 0.5 D to 0.3 D frusto-conical and the nozzle cap has a conical bore with a smallest diameter of at most 0.1 D. "In the cavity of the nozzle cap is advantageously a four

um den Winkel tau von 30 Grad abgeschrägte Nocken aufweisender Dralleinsatz angeordnet, der das aus der Düse strömende Cyclohexanonoxim in Rotation versetzt*The swirl insert, which has a beveled cam at an angle of 30 degrees, and which rotates the cyclohexanone oxime flowing out of the nozzle, is arranged in rotation.

Ausführungsbeispielembodiment

Im folgenden soll die konstruktiv einfache, erfindungsgemäße Vorrichtung an Hand eines Ausführungsbeispiels und der dazugehörigen Zeichnung näher erläutert werden. Der äußere Teil besteht, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, aus dem sich kegelstumpfförmig verengenden Rohr 1, gekennzeichnet durch einen !Teigungswinkel alpha von 30 Grad sowie durch eine Reduzierung des Rohrdurchmessers von 200 mm auf 125 mm, aus dem Mischrohr 2 mit einem Durchmesser von 125 mm und einer Länge von 600 mm sowie aus dem sich anschließenden, wiederum kegelstumpfartig mit einem Winkel beta von 4 Grad auf einen Durchmesser von 200 mm sich erweiternden Rohr 3· Innerhalb des kegelstumpfförmigen Rohres 1, unmittelbar vor der engsten Stelle sowie zentral und in Strömungsrichtung des KreislaufProduktes gelegen, befindet sich die auf dem Gewindestück 4 der Cyclohexanonoximleitung 5 aufgeschraubte Düsenkappe 6 mit dem Dralleinsatz 7. Die Düsenkappe 6 besitzt eine konische Düsenöffnung mit einem Durchmesser von 18 mm und weist im vorderen Teiletück ebenfalls die Oberflächengestalt eines Kegelstumpfes auf, gekennzeichnet durch einen Neigungswinkel gamma von 45 Grad sowie durch eine Reduzierung des äußeren Durchmessers von 100 mm auf 60 mm* Durch diese konstruktive Gestaltung entsteht zwischen dem kegelstumpfformigen Rohr 1 und dem vorderen Teilstück der Düsenkappe 6 eine Kreisringfläche 9, die sich stetig verkleinert, so daß dieIn the following, the structurally simple, inventive device will be explained in more detail with reference to an embodiment and the accompanying drawings. The outer part consists, as shown in FIG. 1, of the frusto-conical narrowing tube 1, characterized by a pitch angle alpha of 30 degrees and by a reduction of the tube diameter from 200 mm to 125 mm, from the mixing tube 2 with a diameter of 125 mm and a length of 600 mm and of the adjoining, again truncated cone with an angle beta of 4 degrees to a diameter of 200 mm expanding tube 3 · Within the frusto-conical tube 1, immediately before the narrowest point and centrally and in The nozzle cap 6 has a conical nozzle opening with a diameter of 18 mm and in the front Teiletück also has the surface shape of a truncated cone, characterized by an inclination angle gamma of 45 degrees sow ie by a reduction of the outer diameter of 100 mm to 60 mm *. By this constructive design is formed between the truncated conical tube 1 and the front portion of the nozzle cap 6, a circular area 9, which steadily decreases, so that the

2 3 Fläche des kleinsten Ringquerschnittes 22 mm für 1 m /h des im Kreislauf geführten Reaktionsproduktes der Beckmann-Umlage rung beträgt. Der im Hohlraum der Düsenkappe 6 liegende Dralleinsatz 7 besteht aus Vollmaterial und bildet für den Zulauf des Cyclohexanonoxims zur Düsenöffnung 8 mit der2 3 area of the smallest ring cross section 22 mm for 1 m / h of the recycled reaction product of the Beckmann charge is tion. The swirl insert 7 lying in the cavity of the nozzle cap 6 consists of solid material and forms for the inlet of the cyclohexanone oxime to the nozzle opening 8 with the

— O -"- O - "

Düsenkappe 6 eine Kreisringfläche 10 mit einer Spalt breite von 5,5 mm« Der Dralleinsatz ist in Richtung der Cyclohexanonoxiraleitung 5 kegelförmig-abgedreht_c Im eingebauten Zustand wird er durch !Tuten sowohl im Gewindestück A als auch in der Düsenkappe 6 gelagert«, Durch Herausnehmen oder Einsetzen von Distanzringen 11 kann der Dralleinsatz 7 und somit auch die Düsenkappe 6 nach vorn-oder hinten verschoben werden, so daß die Fläche der kleinsten Kreisringfläche 9 dem im Kreislauf geführten Reaktionsprodukt der Beckmann-» Umlagerung angepaßt werden kann« Vorn sind über den Umfang des Dralleinsatzes 7 im Abstand von 10 mm vier Nocken 12 mit einer Lä;.ige von 10 mm verteilt«, Diese sind auf der Innenseite mit einem Winkel tau von 30 Grad abgeschrägt (Figur 2, die einen Schnitt an der Stelle A-A zeigt) und liegen unmittelbar um die Düsenöffnung 8 fest an der Düsenkappe 6 an«Nozzle cap 6 a circular ring surface 10 with a gap width of 5.5 mm «The swirl insert is conical-turned off in the direction of the Cyclohexanonoxiraleitung 5 _c in the installed state it is stored by! Tuten both in the threaded part A and in the nozzle cap 6«, by removing or insertion of spacers 11, the swirl insert 7 and thus the nozzle cap 6 can be moved forward or backward, so that the surface of the smallest annular surface 9 can be adapted to the circulated reaction product of the Beckmann "rearrangement" front are on the circumference of the swirl insert 7 at a distance of 10 mm four cams 12 distributed with a Lä; .ige of 10 mm, These are beveled on the inside at an angle tau of 30 degrees (Figure 2, which shows a section at the point AA) and lie directly around the nozzle opening 8 firmly against the nozzle cap 6

Bei einer beispielweisen Anwendung dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese in die Kreislaufrohrleitung einer großtechnischen Anlage zur Umlagerung von Cyclohexanonoxim zwischen dem Wärmeaustauscher zur Abführung der Reaktionswärme und dem Reaktor installiert* Durch die Kreislaufrohrleitung werden stündlich 490 m Reaktionsprodukt der Beckmann-Umlagerung im Kreislauf geführt«, Der Druck vor der Mischvorrichtung beträgt O₅15 bis 0,2 MPa« Der Einsatz an Cyclohexanonoxim beträgt 7_s0 m /h«, Die Oxim-Menge wird zentral durch ein unmittelbar vor der Düse installiertes Regelventil gesteuert, das an die Sicherheitsschaltung für das selbsttätige Außerbetriebsetzen der Anlage.bei Gefahr angeschlossen ist.In an exemplary application of this embodiment of the device according to the invention this is installed in the circulation pipeline of a large-scale system for the rearrangement of cyclohexanone oxime between the heat exchanger for dissipating the heat of reaction and the reactor * per hour 490 m reaction product of Beckmann rearrangement circulated through the circulation pipeline, The pressure before the mixing device is O ₅ 15 to 0.2 MPa. The use of cyclohexanone oxime is 7 _s 0 m / h. The amount of oxime is controlled centrally by a control valve installed directly in front of the nozzle, which is connected to the safety circuit for the automatic shutdown of the plant.is connected in case of danger.

Durch die sich ständig verringernde Kreisringfläche 9 wird die Strömungsgeschwindigkeit des im Kreislauf geführten Reaktionsproduktes stetig erhöht und besitzt unmittelbar vor Eintritt in das Mischrohr 2 eine Größe von 12,6 m/s. Ebenso wird das Cyclohexanonoxim durch die von der Düsenkappe 6 und dem Dralleinsatz 7 gebildete Kreisringfläche 10 von 1 m/s aufDue to the ever-decreasing annular surface 9, the flow rate of the circulated reaction product is steadily increased and has a size of 12.6 m / s immediately before entering the mixing tube 2. Likewise, the cyclohexanone oxime is formed by the annular surface 10 of 1 m / s formed by the nozzle cap 6 and the swirl insert 7

2,5 m/s beschleunigt und durch die besondere Konstruktion der Nocken 12 kurz vor Eintritt in die Düsenöffnung 8 in schnelle Rotation versetzt, bevor es dann mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 7₅6 m/s in das Mischrohr 2 eingedüst wird. Durch die plötzliche Querschnittserweiterung des Mischrohres 2 wird der rotierende Cyclohexanonoximstrom durch die herrschenden Zentrifugalkräfte nach außen getrieben und sofort mit dem durch die Kreisringfläche 9 turbulent eintretenden Kreislaufprodukt gleichmäßig intensiv vermischt» Auf Grund der großen Turbulenz beider Flüssigkeitsströme ist ein hoher Mischeffekt gegeben und ein wirksamer Reaktionsablauf der Beckmann-Umlagerung ohne Nebenproduktbildung gesichert« Die Strömungsgeschwindigkeit des im Kreislauf geführten Reaktionsproduktes beträgt im Mischrohr 2 11,2 m/s. Ablöseerscheinungen im Auslauf werden durch die sehr flach gehaltene Querschnittserweiterung des kegelstumpfförmigen Rohres 3 mit dem Winkel beta von 4 Grad vermieden*Accelerated by the special construction of the cam 12 shortly before entering the nozzle opening 8 in rapid rotation before it is then injected at a flow rate of 7 ₅ 6 m / s in the mixing tube 2. Due to the sudden cross-sectional widening of the mixing tube 2, the rotating Cyclohexanonoximstrom is driven by the prevailing centrifugal forces to the outside and immediately mixed evenly with the through the annular surface 9 turbulent entering circulation product uniformly intense. Due to the large turbulence of both liquid streams a high mixing effect is given and an effective reaction of Beckmann rearrangement secured without by-product formation «The flow rate of the circulated reaction product in the mixing tube 2 is 11.2 m / s. Release phenomena in the outlet are avoided by the very flat cross-sectional widening of the frusto-conical tube 3 with the angle beta of 4 degrees *

Das unter Anwendung dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhaltene Reaktionsprodukt der Beckmann-Umlagerung von Cyclohexanonoxim ergab nach Neutralisation mit NH~~Wasser, Extraktion des bei der Neutralisation erhaltenen Caprolactamöls und der Ammoniumsulfatlösung mittels Trichlor-" äthylens, Reextraktion der Lösung des Caprolactams in Trichloräthylen mittels Wassers, destillative Aufkonzentrierung der so gewonnenen Caprolactamlösung zu Rohlactam und Destillation des Caprolactams sehr reines Caprolactam mit einer Permanganatextinktionszahl (TGL 7430) von 90 und einer UV-Extinktion der wäßrigen Lösung 50 % bei 290 nm (TGL 7430) von 0,018«.Besonders bemerkenswert ist die außerordentlich niedrige UV-Extinktion, die insbesondere als Maß für den Gehalt des Caprolactams an bei der Beckmann-Umlagerung entstehenden Nebenprodukten, wie beispielsweise Octahydrophenazin, gilt. Die Belastung der Anlage kann im Bereich von 4 bis 7 m /h Durchsatz variiert werden, ohne daß eine Verschlechterung des Homogenisierungseffektes und damit eine Qualitätsverschlechterung des Caprolactams eintritt.The reaction product of the Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime obtained using this embodiment of the apparatus according to the invention gave, after neutralization with water, extraction of the caprolactam oil obtained in the neutralization and ammonium sulfate solution by means of trichlorethylene, reextraction of the caprolactam solution into trichlorethylene by means of water , distillative concentration of the thus obtained caprolactam solution to crude lactam and distillation of the caprolactam very pure caprolactam with a Permanganatextinktionszahl (TGL 7430) of 90 and a UV absorbance of the aqueous solution 50 % at 290 nm (TGL 7430) of 0.018 "is particularly noteworthy exceptionally low UV absorbance, which is particularly applicable as a measure of the content of caprolactam in by-products formed in the Beckmann rearrangement, such as, for example, octahydrophenazine The system load can be varied in the range from 4 to 7 m / h throughput, o Hne that a deterioration of the homogenizing effect and thus a deterioration in the quality of caprolactam occurs.

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Claims

Brfindungsanspruch

1.

Apparatus for the continuous production of epsilon-caprolactara by Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime in the presence of sulfuric acid or oleum by admixing cyclohexanone oxime by means of a nozzle to a recycled ReaktAonsprodukt the Beckmann rearrangement, characterized in that in an angle alpha of 30 to 35 degrees frustoconical in diameter narrowing, then continued with a constant diameter and finally with an angle beta of at most 5 degrees again expanding tube containing the recycled reaction product Beckmann rearrangement, in the frusto-conical tube constriction pointing in the direction of flow of the reaction product nozzle is arranged for the Cyclohexanonoxim, which has a swirl insert and a cylindrical, in the flow direction with an angle gamma of at most 45 degrees frusto-conical diameter-reducing nozzle cap, wherein the nozzle is inserted centrally into the frusto-conical tube constriction to the extent that the area of the smallest annular cross-section between the truncated cone of the tube and the truncated cone of the nozzle cap

2 ·? 3

not more than 40 mm, preferably 20 to 30 mm, for 1 m / h of the recycled reaction product of the Beckmann rearrangement is _B

Apparatus according to point _e 1, .dadurch in that the frustoconical pipe narrows in the region of the mixing zone of the diameter D at an angle alpha of 30 degrees to the diameter of 0.6 to 0.7 D, then over a length of at least 3 D continued constant diameter and finally extended back to the diameter D,

- 11

Device according to items 1 and 2, characterized in that the diameter of the cylindrical nozzle cap, is reduced from 0.5 to 0.3 D frusto-conical.

4.. ...
Device according to point 1 to 3> characterized in that the nozzle cap has a conical bore with a smallest
Diameter of at most 0.1 D.

»Device according to item 1 to 4, characterized in that • in the cavity of the nozzle cap a four by the angle tau of
30 degrees bevelled squat exhibiting swirl insert is arranged.

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