DD267729A1 - Verfahren zur aufarbeitung von reaktionsgemischen aus der synthese von n-methyl-epsilon-caprolactam - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung von Reaktionsgemischen aus der Synthese von N-Methyl-e-caprolactam. Reaktionsgemische aus der Synthese von N-Methyl-e-caprolactam durch Umsetzung von e-Caprolactam und Methanol in der Gasphase an dehydratisierend wirkenden Aluminiumoxid-Katalysatoren werden nach einer verbesserten Technologie aufgearbeitet. Hauptmerkmal ist, dass -mit dem Ziel einer weitgehenden Ausschaltung von Polymerisationsreaktionen des e-Caprolactams und daraus resultierenden unguenstigen Wirkungen- bei der Verdampfung des e-Caprolactams vor der Einfuehrung in den N-Methyl-ecaprolactam-Synthesereaktor sowie bei der Trennung von N-Methyl-e-caprolactam und unumgesetztem Rueck-Caprolactam in der zweiten Reaktifikationsstufe unter Einsatz von Filmverdampfern niedrige Fluessigprodukt-Verweilzeiten von 0,1 bis 5 Minuten eingestellt werden. Die vorgeschlagene Arbeitsweise ermoeglicht die Gewinnung von N-Methyl-e-caprolactam mit verbessertem Reinheitsgrad bei verminderten Wertstoffverlusten, guenstigerem spezifischem Materialverbrauch nach einem weniger stoeranfaelligen technologischen Regime. Gleichzeitig ermoeglicht sie den Einsatz von wertgeminderten e-Caprolactam-Chargen geringeren Reinheitsgrades als Ausgangsstoff anstelle von hochreinem e-Caprolactam.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung von Reaktionsgemischen aus der Synthese von N-Methyl-e-caprolactam, welche durch Umsetzung von ε-Caprolactem und Methanol in der Gasphase an der dehydratisierend wirkenden Tonerde-Katalysatoren erhalten wurden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

N-Methyl-e-caprolactam ist ein selektiv wirkendes aprotisches Lösungsmittel für Stofftrennprozesse. Es wird technisch in Anlagen zur Abtrennung von Aromaten aus ihren Gemischen mit nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen sowie zur Reinigung, insbesondere zur Entsäuerung von Erdgasen beziehungsweise anderen technischen Gasen singesetzt. Bei der Synthese von N-Methyl-e-caprolactam durch an Tonerde-Katalysatoren ablaufende Gasphasen-Alkylierung von ε-Caprolactam mit Methanol (DD-PS 96485) oder mit unter den Reaktionsbedingungen durch Dehydratisierung, von Methanol gebildetem Dimethylether (DD-PS 84196) entstehen außer Wasser durch Nebenreaktionen zahlreiche weitere Produkte. Durch Ringspaltungsreaktionen des ε-Caprolactam-Moleküls und Folgeumsetzungen der Bruchstücke werden gasförmige und flüssige Umsetzungsprodukte gebik.et, die destillativ vom N-Methyl-e-caprolactam abgetrennt werden müssen. Da die Gasphasen-Methylierung des ε-Caproluctams beim Durchgang des e-Caprolactam/Methanol-Einsatzgemisches durch den Reaktor nicht quantitativ abläuft, verbleibt stets auch unumgesetztes ε-Caprolactam im Reaktionsgemisch.

Für die Aufarbeitung der kompliziert zusammengesetzten Reaktionsgemische ist ein Verfahrensprinzip bekannt und beschrieben (Chem.Techn.331198114,193-196). Das den N-Methyle-caprolactam Synthese-Reaktor verlassende gasförmige Reaktionsgemisch wird unt.r Zusatz von geringen Wasser-Anteilen in einer Füllkörp6rkolonne zunächst parallel kondensiert. Dabei fällt als Kopfprodukt uine Prozeßwasser-Mischung an (nach Kühlung auf 305K), die Methanol, Dimethylether, Methylamine, höhere Alkyiamine und geringe Anteile an ε-Caprolactam und NMethyl-e-caprolactam in wäßriger Lösung enthält, dazu ein Abgas, das zu etwa 80 Vol.-% aus Dimethylether besteht und als weitere Bestandteile Ammoniak, Methylamin», Ethylamine und Methanol enthält. Das Sumpfprodukt der partiell kondensierend arbeitenden Füllkörperkolonne wird in eine zweite Kolonne mit Füllkörperschüttung, in der durch Rektifikation als Kopfprodukt ein aus zwei flüssigen Phasen bestehendes Gemisch abgezogen wird. In einem Phaoentrennbehälter wird dieses Gemisch getrennt; die Untorphase wird als zweite Prozeßwasser-Fraktion abgezogen, die aus in Wasser nicht löslichen Nebenprodukten bestehende organische Oberphase wird in einen Sammelbehälter überführt und /on dort einer Verbrennungsanlage zugeleitet. Das Sumpfprodukt der zweiten Kolonne wird dann in einer weiteren Rektifikationskolonne aufgetrennt, die bei einem Druck von 4kPa, einer Sumpftemperatur von mindestens 473 Kund einer Kopfteriperatur von 403 K arbeitet. Ais Kopfprodukt wird N-Methyl-e-caprolactam in einer Reinheit von mindestens 98% isoliert. Das nicht umgesetzte ε-Caprolactam wird übet eine auf 433K beheizte Seitenstrom-Abnahme abgezogen und in die Synthesostufe zurückgeführt. Als Sumpfprodukt fäll' ι in Rückstand an, der polymere, teerartige Nebenprodukte enthält, aus Gründen einer sicheren Handhabbarkeit bei der l iseitigung dieses Abproduktes aber zu Hauptantoilen aus Monomeren, insbesondere ε-Caprolactam, besteht. Das zurückg awonnene, nicht umgesetzte ε-Caprolactam wird in einem Mischbehälter mit reinem ε-Caprolactam und Methanol vermischt; die Mischung, in der ein Methanol/ε-Caprolactam-Molverhältnis»on etwa 3:1 vorliegt, wird über einen Röhren-Verdampfer (Endtemperatur etwa 510K) und einen elektrisch beheizten Spitzen voi heizer (Endtemperatur etwa 503 K) in die Gasphase überführt und gelangt vorgewärmt in den Reaktor, wo bei etwa 623 bis 653 K am Tonerde-Katalysator die Umsetzung zu N-Methyl-e-caprolactjm erfolgt. Bei dieser Verfahrensweise ist nachteilig, daß speziell in der letztgenannten Kolonne, der Vakuum-Rektifikationskolonne, die zu trennenden Produkte bei den relativ hohen Betriebstemperaturen großen thermischen Belastungen ausgesetzt sind. Die Verdampfung der zu rektifizierenden Mischung erfolgt in üblicher Weise über einen mit Wasserdampf unter Druck beheizten Umlaufverdampfer. Bei dieser Art der Beheizung treten hohe Verweilzeiten im unteren Teil der Kolonne auf, außerdem existiert ein breites Vorweilzeitspektrum. Bei den hohen Arboitstemperaturen im unteren Teil der Kolonne führt dies zu unerwünschten chemischen Reaktionen dos gegen thermisch-chemische Belastungen empfindlichen ε Caprolactams, hauptsächlich tritt eine Umwandlung von monomeren c Caproiactam in wertlose höhermolekulare, polymere Rückstandsprodukte ein. Das beeinflußt in ungünstiger Weise die Materialverbrauchskennziffern.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das in der Vakuum-Rektifikationskolonne als Seitonstrom-Abzug entnommene rückgewonnene ε-Caprolactam nicht rein vorliegt, sondern merkliche Anteile an Verunreinigungen enthält. Durch die Kreislaufführung des zui üc'jgewonnonen ε-Caprolactams werden solche Verunreinigungen in din Verdampfung, Vorheizung

und den N-Methyl-e-caproUictam-Synthesoreaktor eingeschleppt, wo sie weitere Nebenreakt'· ..on. ..sen, die zur Bildung

von zusätzlichen Polymeron-Anteilen sowie zur verstärkten Entstehung von flüssigen Spaltpi odukten fühl t>n, die nahe beim N-Methyl-e-caproLictam sieden. Die Bildung derartiger Nebenprodukte erschwert die Gewinnung von NMethyl-e-caprolactam in der üblichen Reinheit beträchtlich. Es werden erhöhte Trennaufwendungen notwendig, zusätzliche Verluste an Wertstoffen (N-Methyl-e-caprolactam, ε-Caprolactam) bei der Aufarbeitung der Reaktionsgemische nach der bekannten Technologie sind unvermeidlich.

Nacn dem beschriebenen Verfahren wird das ε-Caprolactam (Rein-Capiolactam mit Anteilen an zurückgewonnenem unumgesetztem Caproiactam) zunächst mit Methanol vermischt und als methanolische Lösung über den Verdampfer und den Spitzenvorheizer in den Reaktor geführt. Diese Arbeitsweise ist thermisch weni^i schonend und führt wegen der relativ hohen Verweilzeiten bei der Verdampfung des empfindlichen c-Caprolactams bereits zur Bildung von Polymeren. Durch die Anwesenheit von Polymeren-Anteilen und anderen Verunreinigungen <m Rück Caproiactam wird eine dtrartige Tendenz zusätzlich begünstigt. Auf Grund des Gohaltes an schwerflüchtiyen polyi teren Bestandteilen verdampft das ε-Caprolactam nicht vollständig. Die nicht verdampften Anteile gelangen in den unteren Teil dos Spitzenvorheizers und in den oberen Teil des Reaktors. Bei den dort herrschenden Arbeitsbedingungen (hohe Temperaturen, hoho Verweilzeiten) kommt es an diesen Stellen zu Foststoff-Abschoidungen und Verkokungen und daraus resultierend zu Verstopfungen. Das führt zu Stillstandszeiten im Anlagenbetrieb und zur Notwendigkeit, Verstopfungen im Spitzenvorheizer und im Oberteil des Reaktors zu beseitigen sowie das inerte Füllmaterial im Spitzenvorheizer und den Katalysator im Oberteil des Reaktors des öfteren auszuwechseln. Besonders nachteilig machen sich derartige Störungen dann bemerkbar, wenn man anstelle/on hochreinem ε-Caprolactam (Faserqualität) wertgeminderte ε-Caprolactam-Chargen geringeren Reinheitsgrades, die für die Fast !herstellung nicht geeignet sind, als Ausgangsstoff einsetzen will, zum Beispiel Abfallprodukte aus der Caprolactamproduktion oder Produkte aus der Depolymerisation von Polyamiden. Derartige minderwertige Einsatzprodukte lassen sich nach der bekannten technischen Lösung nicht beziehungsweise nur mit erheblichen zusätzlichen apparativen und technologischen Aufwendungen verarbeiten.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten technischen Lösung zur Aufarbeitung von Reaktionsgemischen aus der Synthose von N-Methyl-e-caprolactam weitgehend zu vermeiden und die bei der Umsetzung von ε-Caprolactam und Methanol in der Gasphase an dehydratisieren wirkenden Tonerde-Katalysatoren anfallenden Produktgemische so aufzuarbeiten, daß die Gewinnung von reinem N-Methyl-E-caprolactam bei verminderten Wertstoffverlusten mit günstigeren Materialverbrauchskennziffern und mit verbesserter Wirtschaftlichkeit ermöglicht wird. Gleichzeitig soll erreicht werden, daß auch wertgeminderte Einsatzprodukte, zum Beispiel Abfallprodukte aus dor Lactamherstellung oder Depolymerisate, ohne Probleme und ohne zusätzliche Maßnahmen verarbeitet werden können.

uunu des Wesens der Erfindung

Es bestand somit die Aufgabe, ein Verfahren zur Aufarbeitung von Reaktionsgemischen aus der Synthese von N-Methyl-ε-Caprolactam durch Gasphasen-Umsetzung von ε- Caprolactam und Methanol an dehydratisierend wirkenden Tonerde-Katalysatoren zu entwickeln, bei dem chemische Umsetzungen das ε-Caprolactams zu höhermolekularen, polymeren Rückstandsprodukten unterbunden und ungünstige Einflüsse der Kreislaufführung vor. zurückgewonnenem, nicht umgesetztem, verunreinigtem ε-Caprolactam auf die Reinheit des zu isolierenden N-rviethyl-e-Caprolactams beziehungsweise auf den zur Reingewinnung des N-Methyl-c-caprolactams notwendigen Trennaufwand und die dabei auftretenden Verluste an ε-Caprolactam und N-Methyl-c-caprolactam weitgehend ausgeschaltet werden. Zusätzlich bestand die Zielstellung darin, eine verbesserte Anpassung an unterschiedliche Reinheitsgrade des eingesetzten ε-Caprolactams zu erreichen und die Verarbeitung von wertgeminderten Einsatzprodukten zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Aufarbeitung von Reaktionsgemischen aus der Synthese von N-Methyl-e-caprolactam, welche durch Umsetzung von ε-Caprolactam und Methanol in der Gasphase an dehydratisierend wirkenden Tonerde-Katalysatoron erhalten ν rdon, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das den Reaktor mit einer Temperatur von 623 bis 653 K verlassende Reaktionsgemisch in einer Füllkörperkolonne, gegebenenfalls unter Zusatz von Wasser, auf einer Temperatur von 383 bis 413 K abgekühlt und partiell kondensiert wird, wobei Abgas und Prozeßwasser mit Methanol und gelösten organischen Nebenprodukten über Kopf abgetrennt und entfernt werden, daß aus dem Sumpfprodukt der partiell kondensierend arbeitenden Füllkörperkolonne in einer ersten Rektifikationsstufe restliche Anteile an Wasser und organischen Nebenprodukten, die teilweise im Prozeßwasser löslich sind, teilweise eine mit dem Prozeßwasser nicht mischbare organische Phase bilden, als Kopfprodukt abgetrennt und entfernt werden, daß das Sumpfprodukt der ersten Rektifikationsstufe in einer bei einem Druck von 3 bis 5 KPa betriebenen zweiten Rektifikationsstufo, die mit einem zweistufigen Filmverdampfer als Heizvorrichtung und Verweilzeiten für das Flüssigprodukt in der Heizvorrichtung von 0,1 bis 5 Minuten arbeitet, weiter aufgetrennt wird, wobei N-Methyl-E-caprolactam als Kopfprodukt und unumgesetztes ε-Caprolactam als Seitenstrom-Abzug gewonnen wurden und ein teerartiges, polymerenhaltiges Rückstandsprodukt als Sumpfprodukt der zweiten Filmverdampfer-Stufe anfällt, daß das als Seitenstrom-Abzug der zweiten Rektifikationsstufe zurückgewonnene unumgesetzte ε-Caprolactam gemeinsam mit Rein-Caprolactam in einem Filverdampfer bei einer Verweilzeit von 0,1 bis 5 Minuten unter No. maldruck verdampft, anschließend mit dem in einem weiteren Verdampfer gesondert verdampften und auf mindestens 543 K vorgeheizten Methanol in der Dampfphase im Vorheizer vereint und in den Repk'.ur geführt wird und daß die im zur Verdampfung des ε-Caprolactams eingesetzten Filmverdampfer nicht verdampften Anteile abgezogen und in den unteren Teil der zweiten Rektifikationsstufe zwischon die Entnahmestelle für den Seitenstrom-Abzug dss Rück-Caprolactams und die Heizvorrichtung oder direkt in einen der beiden als Heizvorrichtung eingesetzten Filmverdampfer geleitet werden.

Es ist vorteilhaft, das Sumpfprodukt des zur ε- Caprolactam-Verdampfung eingesetzten Filmverdampfers teilweise in den Filmverdampfer zurückzuführen.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß das in der ersten oder zweiten Stufe des zur Beheizung der zweiten Rektifikationskolonne eingesetzten zweistufigen Filmverdampfers anfallende Sumpfprodukt teilweise in den entsprechenden Filmverdampfer zurückgeführt wird.

Vorteilhaft ist auch, daß in der zweiten Rektifikationskolonne durch Einsatz geeigneter Stoffaustauschelemente Flüssigprodukt-Verweilzeiten von 0,1 bis 5 Minuten eingestellt werden.

Schließlich ist es vorteilhaft, als Heizvorrichtung für die erste Rektifikationskolonne einen Filmverdampfer zu verwenden und Flüssigprodukt-Verweilzeite 1 von 0,1 bis 5 Minuten einzustellen.

Durch die erfindungsgemäße Arbeitsweise werden gegenüber der bekannten Technologie zur Aufarbeitung von Reaktionsgemischen aus der Synthese von N-Methyl-s-caprolactam durch Gasphasen-Umsetzung von ε-Caprolactam und Methanol an dehydratisierend wirkenden Tonerde-Katalysatoren deutliche Verbesserungen erreicht.

Bei systematischen Untersuchungen des Anlagenbetriebes nach der bekannten Arbeitsweise wurde festgestellt, daß unter den Verweilzeit-Bedingungen der bekannten technischen Lösung Polymerisationsreaktionen des ε-Caprolactams in merklichem Umfang ablaufen. Der Hauptanteil der Polymeren-Bildung vollzog sich in der zweiten Rektifikationsstufe (etwa 60% der Gesamt-Neubildung), merkliche Anteile entstanden in den technologischen Stufen Verdampfung, Vorheizung, Reaktor (insgesamt etwa 35% der Uesamt-Neubildung), die erste Rektifikationsstufe war zu relativ geringen Anteilen an der Polymeren-Bildung beteiligt (etwa 5 bis 10%derGesamt-Neubildung).

Überraschenderweise gelang es, diese bekannte Neigung des ε-Caprolactams zu Polymerisationsreaktionen weitgehend zu unterbinden, wenn die Verdampfung des in die Synthese von N-Methyl-c-caprolactam eingesetzten ε-Caprolactams und die Verdampfung der im unteren Teil der zweiten Rektifikationsstufe vorliegenden Mischung aus N-Methyl^-caprolactam, unumgesetztem ε-Caprolactam und schwerflüchtigen Anteilen unter niedrigen Verweilzeiten von 0,1 bis 5 Minuten und bei über den Verdampferquerschnitt konstanten Produkttemperaturen durchgeführt wurde, wozu anstelle der bei der bekannten technischen Lösung üblichen Verwendung von Umlaufverdampfern der Einsatz von Filmverdampfern (Rotationsdünnschichtverdampfern) beitrug.

Gleichzeitig wurde durch die erfindungsgemäße Arbeitsweise erreicht, daß das unumgesetzte ε-Caprolactam mit besseren Qualitätsmerkmalen zurückgewonnen und in die Synthesestufe rückgeführt werden konnte. Die Anteile der über das Rück-Caprolactam in den Spitzenvorheizer und den Reaktor gelangenden polymeren Bestandteile wurden weitestgehend eliminiert, dadurch wurden die Laufzeiten des Spitzenvorheizers bis zum Auftreten von Verstopfungserscheinungen bedeutend erhöht, die Stabilität des Anlagenbetriebes wurde verbessert.

Überraschenderweise kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das N-Methyl-c-Caprolactam nicht nur nvt verbesserter Gesamtausbeute, sondern auch mit günstigerem Reinheitsgrad isoliert werden als nach der bekannten technischen Lösung. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet, wenn anstelle von hochreinem ε-Caprolactam (Faserqualität) minderwertige Chargen geringeren Reinheitsgrades, die für die Faserherstellung nicht geeignet sind, zum Beispiel Abfallprodukte aus der Caprolactamproduktion oder Produkte aus der Depolymerisation von Polyamiden, als Ausgangsstoffe zur Synthese von N-Methyl-8-caprolactam eingesetzt werden sollen.

Ausführungsbelsplele Beispiel 1

40,3kg/h Methanol werden in einem Verdampfer bei Normaldruck in die Gasphase überführt, anschließend wird der Methanol-Dampf in einem nachgeschalteten Vorheizer auf die Reaktionstemperatur von 623 bis 653K aufgeheizt. 27,8kg/h frisches Rein-Caprolactam sowie 22,4kg/h an bei der Aufarbeitung des Reaktionsgemisches zurückgewonnenem unumgesetztem ε-Caprolactam werden in einem Rotationsdünnschichtverdampfor mit einer Heizfläcne von 0,5m² bei Normaldruck verdampft. Die Verweilzeit der Flüssigphase im Verdamp'er beträgt weniger als 30 Sokunden. die Beheizung des Verdampfers erfolgt mit einem flüssigen Wärmeträger, der eine Tempeiz'.^r von etwa 623K aufweist.

47kg/h des erzeugten cCaprolactams-Dampfes werden an der Stelle in den Vorheizer "i.iqedüst, an der das Methanol dampfförmig mit einer Temperatur von 543 bis 553K vorliegt.

Aus dem Vorheizer wird das dampfförmige ε-Caprolactam/Methanol-Gemisch in den Reaktor geführt und bei Temperaturen von 623 bis 653K am Aluminiumoxid-Katalysator zur Reaktion gebracht. Das den Reaktor gasförmig verlassende Reaktionsgemisch wird durch eine Füllkörperkolonne (Höhe 530cm, Innendurchmesser 22cm) geleitet und unter Zusatz von etwa 16kg/h Wasser auf 383K abgekühlt und dabei partiell kondensiert. Über Kopf der Füllkörperkolonne werden nach Kühlung auf 305K 32,9kg/h Prozeßwassor abgetrennt, zusätzlich fallen 12,0kg/h Abgas an.

Das Sumpfprodukt der Füllkörperkolonne wird in einem Strom von 58,4kg/h in eine erste Rektifikationskolonne! (Höhe 530cm, Innendurchmesser 22cm, mit Füllkörpern beschickt) geführt, die bei einer Sumpftemperatur von 443K und einem Kopfdruck von 8KPa arbeitet. Als Kopfprodukt wurden 7,0kg/h eines aus zwei flüssigen Phasen bestehenden Gemisches abgenommen, das in einem Phasentrennbehälter in eine untere Phase (Prozeßwasser) und eine obere Phase (mit Wasser nicht mischbare organische Nebenprodukte) getrennt wurde. 51,4kg/h Sumpfprodukt der ersten Rektifikationskolonne wurden in die zweite Rektifikationskolonne (Höhe 840cm, Innendurchmesser 42cm), die bei einem Kopfdruck von 4KPa arbeitete, über eine Einlaufstelle in halber Höhe der Kolonne geführt. Als Heizvorrichtung der zweiten Rektifikationskolonne dienten zwei in Reihe gesclicltuid Rotationsdünnschichtverdampfer mit einer HeizfU'.che von 1,0m² beziehungsweise 0,125m². Die Beheizung der beiden Verdampfer erfolgte mit einem flüssigen Wärmeträger auf eine Temperatur von 523 K. Die Verweilzeit der Flüssigphase in dem zweistufigen Verdampfte betrug weniger als 60 Sekunden. In eine weitere Einlauf stelle dieser Kolonne, die zwischen der Entnahmestnlle für den Seitenstrom-Abzug des zurückgewonnenen ε-Caprolactams und der Heizvorrichtung lag, wurden 3,2 kg/h Sumpfprodukt des ε-Caprolactam-Verdampfers (nicht in die Dampfphase überführte Anteile) eingegeben. Über Kopf der Kolonne wurden als Destillat 31,2 kg/h N-Methyl-e-caprolactam mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99,0% (Masse) abgezogen. 22,4kg/h an zurückgewonnenem unumgesetzten ε-Caprolactam wurden über eine beheizte Seitenstrom-Abnahme entfernt, dem ε-Caprolactam-Filmverdampfer wieder zugeführt und somit erneut in die N-Methyl-c-caprolactam-Syntheso eingespeist. 1,0 kg/h Sumpfprodukt der zweiten Rektifikationskolonne wurden als Abprodukt aus dem unteren Teil des zweiten Rotatiünsdünnschichiverdampfers abgezogen. Aus Gründen einer günstigen Handhabbarkeit für die kalorische Verwertung (Löslichkeit, Viskosität, F.rstarrungstemperatur) wurde im vorliegenden Beispiel die zweite Rektifikationskolonne einschließlich der beiden Filmvardampfer so betrieben, daß der Polymerengehalt im Sump'produkt bei maximal 20% (Masse) lag. Prinzipiell lassen sich die in dem Sumpfprodukt enthaltenen Anteile an monomeren ε-Caprolactam noch weiter austreiben.

Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)

Bei Durchführung der Aufarbeitung der Reaktionsgemische nach der bokannten technischen Lösung (Chem.Techn.33 [1981] 4, 193-196) unter gemeinsamer Verdampfung von Rein-Caprolactam, Rück-Capiolactam und Methanol in einem normalen Röhrenverdampfer und unter Verwendung einer üblichen Heizvorrichtung (durch Druck-Wnsserdampf beheizter Umlaufverdampfer) für die zweite Rektifikationskolonne wurden bei gjeicher Einlaufmenge und gleicher Kopfprodukt-Abnahme 31.2kg/h N-Methyl^caprolactam mit einem Reinheitsgrad von 98,0% (Masse) erhalten, weiterhin wurden 19,3kg/h Rück-Caprolactam als Soitenstrom-Abzug gewonnen unr" 4,1 kg/h eines Sumpfproduktes mit einem Polymere ngehalt von etwa 20% (Masse). Das N-Methyl^-caprolactam war nach der bekannten Arbeitsweise weniger rein als nach der im Beispiel 1 beschriebenen erfindungsgemäßen Lösung, weiterhin war zur Gewinnung einer analogen Menge an N-Methyl-c-caprolactam ein deutlich höherei Einsatz an Rein-Caprolactam erforder'ich.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zur Aufarbeitung von Reaktionsgemischen aus der Synthese von N-MethyΙ-ε-caprolactam, welche durch Umsetzung von ε-Caprolactam und Methanol in der Gasphase an dehydratisierend wirkenden Tonerde-Katalysatoren erhalten wurden, dadurch gekennzeichnet, daß das den Reaktor mit einer Temperatur von 623 bis 653 K verlassende Reaktionsgernisch in einer Füllkörperkolonne, gegebenenfalls unter Zusatz von Wasser, auf eine Temperatur von 383 bis 413 K abgekühlt und partiell kondensiert wird, wobei Abgas und Prozeßwasser mit Methanol und gelösten organischen Nebenprodukten über Kopf abgetrennt und entfernt werden, daß aus dem Sumpfprodukt der partiell kondensierend arbeitenden Füllkörperkolonne in einer ersten Rektifikationsstufe restliche Anteile an Wasser und organischen Nebenprodukten, die teilweise im Prozeßwasser löslich sind, teilweise eine mit dem Prozeßwasser nicht mischbare organische Phase bilden, als Kopfprodukt abgetrennt und entfernt werden, dali das Sumpfprodukt der ersten Rektifikationsstufe in einer bei einem Druck von 3 bis 5 KPa betriebenen zweiten Rektifikationssti'fe, die mit einem zweistufigen Filmverdampfer als Heizvorrichtung und Verweilzeiten für das Flüssigprodukt in der Heizvorrichtung von 0,1 bis 5 Minuten arbeitet, weiter aufgetrennt wird, wobei N-Methyl-e-caprolactam als Kopfprodukt und unumgesetztes ε-Caprolactam als Seitenstrom-Abzug gewonnen werden und ein teerartiges, polymerenhaltiges Rückstandsprodukt als Sumpfprodukt der zweiten Filmvardampfer-Stufe anfällt, daß das als Seitenstrom-Abzug der zweiten Rektifikationsstufe zurück lewonnene unumgesetzte ε-Caprolactam gemeinsam mit Rein-Caprolactam in einem Filmverdampfer bei einer Verweilzeit von 0,1 bis 5 Minuten unter Normaldruck verdampft, anschließend mit dem in einem weiteren Verdampfer gesondert verdampften und auf mindestens 543 K vorgeheizten Methanol in der Dampfphase im Vorheizer vereint und in den Reaktor geführt wird und daß die im zur Verdampfung des ε-Caprolactams eingesetzten Filmverdampfer nicht verdampften Anteile abgezogen und in den unteren Teil der zweiten Rektifikationsstufe zwischen die Entnahmestelle für den Seitenstrom-Abzug des Rück-Caprolactams und die Heizvorrichtung oder direkt in einen der beiden als Heizvorrichtung eingesetzten Filmverdampfer geleitet werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sumpf produkt des zur ε-Caprolactam-Verdampfung eingesetzten Filmverdampfers teilweise in diesen Filmverdampfer zurückgeführ* wird.
3. 3. Verfahren ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in der ersten oder zweiten Stufe des zur Beheizung der zweiten Rektifikationskolonne eingesetzten zweistufigen Filmverdampfers anfallende Sumpfprodukt teilweise in den entsprechenden Filmverdampfer zurückgeführt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Rektifikationskolonne durch Einsatz geeigneter Stoffaustauschelemente Flüssigprodukt-Verweilzeiten von 0,1 bis 5 Minuten eingestellt werden.
5. 5. Verfahren nach Ancpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizvorrichtung für die erste Rektifikationskolonne ein Filmverdampfer verwendet wird und Flüssigprodukt-Verweilzeiten von 0,1 bis 5 Minuten eingestellt werden.