DE1148553B

DE1148553B - Verfahren zur Herstellung von ªŠ-Caprolactam

Info

Publication number: DE1148553B
Application number: DEZ8672A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Norbert W Luft; Dipl-Chem Dr Gerhard Rauth
Original assignee: HJ Zimmer Verfahrenstechnik
Current assignee: HJ Zimmer Verfahrenstechnik
Priority date: 1961-04-13
Filing date: 1961-04-13
Publication date: 1963-05-16

Description

Verfahren zur Herstellung von o-Caprolactam Zum Austausch der Hydroxyl- oder Estergruppe einer organischen Verbindung durch eine Aminogruppe, sind hohe Drücke und ein erheblicherAmmoniaküberschuß erforderlich, um die Abspaltung von Ammoniak aus dem gebildeten Amid zu vermeiden.
Zusätzlich werden dehydratisierend oder dehydrierend wirkende Katalysatoren eingesetzt.
Auf Grund der Struktur des e-Caprolactons als cyclischer Ester wäre an sich zu erwarten gewesen, daß unter den genannten Bedingungen auch r-Caprolacton mit Ammoniak in e-Caprolactam mit befriedigenden Ausbeuten übergeführt werden kann. Sowohl e-Caprolacton als auch e-Caprolactam neigen aber in Gegenwart von Ammoniak, besonders bei höheren Temperaturen und höheren Ammoniakpartialdrücken, zur Polykondensation.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten hat man die Aminierung bei hohen Temperaturen und hohen Drücken in wäßriger Phase durchgeführt. Da auch die Ausbeuten dieses Verfahrens nicht befriedigten, hat man als Derivate der F-Oxycapronsäure E-Oxy capronsäureester eingesetzt.
Es wurde nun gefunden, daß sich e-Caprolactam durch Umsetzung von e-Caprolacton mit Ammoniak bei Temperaturen zwischen 150 und 4000 C mit guten Ausbeuten herstellen läßt, wenn man das e-Caprolacton in der Gasphase in Gegenwart von Silikaten mit Schichtgitterstruktur als Katalysator bei Drücken von 0,05 bis 5 Atmosphären mit dem Ammoniak umsetzt.
Überraschenderweise kann die Reaktion unter schonenden Bedingungen durchgeführt werden, bei denen keine nennenswerten Verluste an Ausgangs-oder Reaktionsprodukt durch Polykondensation auftreten. Das Molverhältnis von Ammoniak zu Lacton beträgt etwa 2 bis 10 :1, vorzugsweise 4 bis 6 : 1.
Zweckmäßig erfolgen die Verdampfung und die anschließende katalytische Umsetzung bei Drücken von 0,05 bis 5 Atmosphären, vorzugsweise 0,05 bis 0,2 Atmosphären. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Aminierung des e-Caprolactons bereits bei vermindertem Druck durchführbar wird, können die zur Verdampfung des e-Caprolactons erforderlichen Temperaturen gesenkt werden. Hierdurch und durch die Verwendung von Verdampfern, in denen das E-Caprolacton möglichst rasch und schonend verdampft wird, ist es möglich, die Reaktionstemperatur ohne nennenswerte Verluste zu erreichen.
Die Verdampfung wird bei etwa gleichen Temperaturen wie die katalytische Umsetzung durchgeführt, d. h. bei 150 bis 4000 C. Die Reaktionstemperatur beträgt vorzugsweise 200 bis 2500 C.
Die für die Umsetzung von e-Caprolacton mit Ammoniak bei vermindertem Druck wirksamen Katalysatoren, die aus natürlichen oder künstlichen Silikaten mit Schichtgitterstruktur bestehen, sind besonders geeignet, wenn sie zugleich die Eigenschaften von Ionenaustauschern besitzen und sich ihr Wassergehalt ganz oder teilweise ohne Zerstörung der Gitterstruktur durch Erhitzen entfernen läßt. Geeignete Katalysatoren sind beispielsweise Kaolinit, Muskovit, Permutite, Zeolithe und vor allem Montmorillonit. Es empfiehlt sich, die Katalysatoren vor Zugabe des e-Caprolactons durch Erhitzen zu entwässern und mit Ammoniak zu beladen.
Es hat sich ferner gezeigt, daß es nicht erforderlich ist, für die Reaktion die reinen Ausgangsmaterialien einzusetzen, sondern es sind in gleicher Weise Gemische aus £-Caprolacton, Cyclohexanol, Cyclohexanon und organischen Säuren brauchbar, die bei der Herstellung von e-Caprolacton anfallen.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das verdampfte Reaktionsgemisch über einen fest angeordneten Katalysator geleitet. Es ist aber auch möglich, das Verfahren mit feinkörnigem oder pulverförmigem Katalysator in der Wirbelschicht durchzuführen.
An Hand eines Beispiels sei das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
Beispiel Die Umsetzung des E-Caprolactons mit Ammoniak wird in einem von außen beheizten Reaktionsrohr durchgeführt, das Montmorillonit in gekörnter Form enthält; darüber befindet sich eine Zone mit Glasringen zur Verdampfung des von oben flüssig aufgegebenen Reaktionsgemisches. Es werden stündlich 300 g eines Gemisches, bestehend aus 113 g e-Caprolacton, 70 g Cyclohexanol, 100 g Cyclohexanon, 17 g organischen Säuren, zugegeben, und bei einer Temperatur von 2500 C und einem Druck von 100 Torr wird verdampft. In dem gleichen Zeitraum werden 120 g Ammoniak über den Kontakt geführt. Das Einsatzmaterial verdampft bereits in der mit den Glasringen angefüllten Zone und wird in Dampfform zusammen mit dem Ammoniak über den Kontakt geleitet. Die Umsetzung erfolgt bei einer Temperatur von 2300 C. Die austretenden gasförmigen Reaktionsprodukte werden durch indirekte Kühlung kondensiert. Aus dem Kondensat werden durch Extraktion mit Wasser 65 g e-Caprolactam gewonnen. Das extrahierte Produkt, das noch 40 g e-Caprolacton enthält, wird nach dem Abtrennen des Wassers wieder im Vakuum verdampft und zusammen mit 100 g Cyclohexanon erneut über den Kontakt geleitet. Aus dem hierbei anfallenden Reaktionsprodukt können weitere 30 g e-Caprolactam extrahiert werden.
Die Gesamtausbeute der zweimaligen Umsetzung beträgt 84d/o, bezogen auf eingesetztes e-Caprolacton.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von 8-Caprolactam durch Umsetzung von e-Caprolacton mit Ammoniak bei Temperaturen zwischen 150 und 4000 C, dadurch gekennzeichnet, daß man das e-Caprolacton in der Gasphase in Gegenwart von Silikaten mit Schichtgitterstruktur als Katalysator bei Drücken von 0,05 bis 5 Atmosphären mit dem Ammoniak umsetzt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 935544; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 076 694.