DE1004616B

DE1004616B - Verfahren zum Reinigen von Caprolactam

Info

Publication number: DE1004616B
Application number: DEST10482A
Authority: DE
Inventors: Leonard Wiebo Feli Kampschmidt
Original assignee: Stamicarbon BV
Current assignee: Stamicarbon BV
Priority date: 1954-11-04
Filing date: 1955-10-28
Publication date: 1957-03-21

Description

Verfahren zum Reinigen von Caprolactam Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Caprolactam durch Behandlung mit Wasserstoff in Anwesenheit eines Hydrierungskatalysators, welches gestattet, die Verunreinigungen nachher leicht zu entfernen.
Es ist bereits bekannt, Caprolacta.m in geschmolzenem Zustand durch eine Behandlung mit Wasserstoff unter Anwendung von Druck in Anwesenheit eines Hydrierungskatalysators zu reinigen (deutsche Patentschriften 748 291 und 891548). Zur Durchführung dieses Reinigungsverfahrens ist eine Apparatur erforderlich, in der hohe Temperaturen und Drücke angewandt werden können. Außerdem muß man den Katalysator von dem Reaktionsprodukt trennen, wozu dem Lactam Wasser zugesetzt und die konzentrierte Lösung filtriert werden muß, um das Lactam durch darauffolgende Destillation zu gewinnen.
Es wurde nunmehr gefunden, daß das Reinigen von Caprolactam durch Behandlung mit Wasserstoff unter Druck in Anwesenheit eines Hydrierungslzatalysators in einfacher Weise durchgeführt werden kann, wenn man den Wasserstoff bei einem Druck von 1 Atmosphäre, gegebenenfalls 1 bis 2 Atmosphären, durch eine wäßrige Lösung von Caprolactam bei einer Temperatur, die unterhalb des Siedepunkts der Lösung liegt, hindurchleitet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die in dem Lactam vorhandenen Verunreinigungen hydriert, während das Lactam selbst keine Änderung erfährt. Vorzugsweise werden Lactamkonzentrationen von 15 bis 30 Gewichtsprozent angewandt; diese Konzentration ist zugleich für eine Behandlung mit Ionenaustauschern geeignet, so daß eine mit Ionenaustauschern vorbehandelte Lactamlösung als Ausgangslösung in, den für die Hydrierung vorgesehenen Reaktionsraum eingeleitet werden kann. Diese Vorreinigung stellt eine der Hydrierung förderliche und den Katalysator schützende Maßnahme dar.
Eine Ausgangslösung mit höheren Lactamkonzentrationen, z. B. eine mit 40, 60 oder 90 Gewichtsprozent, kann angewandt werden, jedoch muß man bei der Hydrierung konzentrierter Lösungen auch der damit verbundenen höheren Konzentration an Verunreinigungen Rechnung tragen, zu deren Entfernung eine intensivere Hydrierungsbehandlung notwendig ist.
Bei der Hydrierung hält man die Reaktionstemperatur unterhalb der Siedetemperatur der Lactamlösung, wodurch eine gute Verteilung des Wasserstoffs in der Lösung erzielt wird. Vorzugsweise werden Temperaturen von 85 bis 100° angewandt, jedoch können auch niedrigere Temperaturen, z. B. 15 bis 25°, und mäßig erhöhte Temperaturen, z. B. 30 bis 50°, angewandt werden. Da die Behandlung bei atmosphärischem Druck durchgeführt wird, kann eine einfache Apparatur benutzt werden, in der gegebenenfalls ein geringer Wasserstoffüberdruck von 1 bis 2 Atmosphären angewandt wird, um die Verteilung des Wasserstoffs in die Lactamlösung zu fördern.
Die Hydrierung läßt sich mittels der üblichen Hydrierungskatalysatoren durchführen, z. B. mit Metallkatalysatoren, wie Eisen, Nickel, Palladium, Platin und Kupfer, oder Metalloxyden, wie Molybdänoxyd, Kupferoxyd, Vanadiumoxyd, oder aber Gemischen aus Metallen und/oder Metalloxyden. Die Katalysatoren können sich auf Trägern befinden, z. B. auf Kieselgur, Silikagel oder Aluminiumoxyd. Sehr geeignet sind die porösen Legierungen des Nickels, Kobalts, Eisens oder Kupfers mit anderen Metallen, wie Aluminium oder Silicium, aus denen letztere teilweise wieder entfernt sind.
Die Katalysatoren können in feinkörnigem Zustand oder in Pulverform in. der Lactamlösung suspendiert werden. In diesem Fall ist der Katalysator im Anschluß an die Hydrierung von der Lösung zu trennen, z. B. durch Filtration. Diese Entfernung erübrigt sich, wenn die Katalysatoren in grobkörnigem Zustand als feststehende Katalysatorschicht in dem Reaktionsraum angebracht sind, während die Lactamlösung und der Wasserstoff im Gegenstrom durch den Reaktionsraum geleitet werden.
Aus der Reaktionsflüssigkeit kann man das. gereinigte Caprolactam durch Destillation gewinnen. Man kann die Reaktionsflüssigkeit auch über Ionenausta,uscher leiten; hierdurch werden die hydrierten Verunreinigungen entfernt. Weiterhin kann man die wäßrige Lactamlösung, gegebenenfalls unter herabgesetztem Druck, zum Entfernen des Wassers derart eindampfen, daß sich eine Destillation bei hohen Temperaturen erübrigt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden. hohe Ausbeuten an sich beim Aufbewahren nicht färbendem, hochwertigem Caprolactam erhalten, aus dem sich farblose Palymerisationsprodukte mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, z. B. Drähte, anfertigen lassen.
Beispiel Eine unreine, wäßrige Caprolactamlösung, die 20 Gewichtsprozent Caprolactam enthält und zur Vorreinigung durch eine mit Adsorptionskohle beschickte Säule, anschließend durch eine mit einem Kationenaustauscher (sulfoniertes Polystyrol) beschickte Säule und eine mit einem Anionenaustauscher (quaternäre Ammoniumgruppenenthaltendes Polystyrol) beschickte Säule hindurchgeleitet worden ist, wird kontinuierlich durch drei aufrecht stehende, zylindrische, mit einer Hydrierungskatalysatorfüllung versehene Reaktionsgefäße (Höhe 2 m, Durchmesser 30 cm) hindurchgeleitet. Als Katalysator wird auf Aluminiumoxyd angebrachtes Palladium (0,4 Gewichtsprozent Palladium) verwendet.
Mittels eines Heizmantels, durch den Dampf hindurchgeleitet wird, wird die Temperatur in den Reaktionsgefäßen ständig auf 90° gehalten.
Die Durchflußmenge der Lactamlösung wird auf 3 Liter Lösung pro Liter Katalysator pro Stunde eingestellt.
Die Lactamlösung strömt von oben durch die erwähnte Reihe von Reaktionsgefäßen im Gegenstrom mit Wasserstoff, der unten in die Reaktionsgefäße mit einer Geschwindigkeit von 2 Liter pro Liter Katalysator pro Stunde (gemessen bei 0° und 1 Atmosphäre) eingeleitet wird.
Die aus den Reaktionsgefäßen austretende Lactamlösung wird noch einer Nachreinigung mittels Ionenaustauscher unterworfen und dann in einem Verdampfer bis zur Trockne verdampft.
Das Caprolactam wird als weiße Kristallmasse mit einer Ausbeute von 200 g pro Liter Ausgangslösung gewonnen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Reinigen von Caprolactam durch Behandlung mit Wasserstoff unter Druck in Anwesenheit eines Hydrierungskatalysators, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoff bei einem Druck von 1 Atmosphäre, gegebenenfalls 1 bis 2 Atmosphären, durch eine wäßrige Lösung von Caprolactam bei einer Temperatur, die unterhalb des Siedepunktes der Lösung liegt, hindurchgeleitet wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine 15- bis 30o/oige Lösung von Caprolactam verwendet wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei einer Temperatur von 85 bis 100° durchgeführt wird.