DE1545697C3

DE1545697C3 - Verfahren zur kontinuierlichen Her stellung von Launnlactam in flussiger Phase

Info

Publication number: DE1545697C3
Application number: DE1545697A
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr. Strauss; Walter Dr. Thomas
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1965-02-03
Filing date: 1965-09-06
Publication date: 1973-11-08
Also published as: US3462417A; JPS5233118B1; DE1545696B2; DE1545696A1; GB1088812A; DE1545697A1; CH462818A; CH456605A; DE1545696C3; DE1545697B2; US3431255A; NL6601397A; DE1545653A1; GB1128178A

Description

tion, gegebenenfalls unter vermindertem Druck, aufgearbeitet.

Nach dem Verfahren werden Lactame in hohen Ausbeuten und außerordentlicher Reinheit erhalten.

Beispiel 1

In ein als Extraktionsanlage dienendes 2-1-Rührgef äß werden über eine beheizte Meßvorlage in kontinuierlichem Strom stündlich 2,3 kg einer etwa 30prozentigen Lösung von Cyclododecanonoxim in Hydrocumol mit etwa 90° C Zulauftemperatur eingegeben. Gleichzeitig werden über eine weitere Meßvorlage stündlich 0,87 kg einer 96prozentigen Schwefelsäure unter starkem Rühren zugegeben, wobei die Temperatur des Extraktionsgefäßes durch Kühlung bei 40° C gehalten wird.

Durch einen angebrachten Überlauf wird das Füllvolumen bei etwa 1,0 1 und die resultierende Verweilzeit auf etwa 20 Minuten eingestellt. j Stündlich werden etwa 3,2 kg eines Gemisches aus Hydrocumol und Oxim-Schwefelsäure abgezogen und in eine Trennflasche bei 40° C und einer Verweilzeit von etwa 30 Minuten in die beiden Phasen getrennt.

Während das oximfreie Hydrocumol direkt in den oben beschriebenen Hydrolyseteil geht, fließen stündlich etwa 1,6 kg der praktisch lösungsmittelfreien Oxim-Schwefelsäure in ein weiteres, alsUmlagerungsanlage dienendes 2-1-Rührgefäß, das ein ebenfalls durch Uberlaufrohr gehaltenes Füllvolumen von etwa 1,2 1 aufweist. Die Temperatur in dem Umlagerungsgefäß wird durch Kühlung bei 115 bis 117° C gehalten. Die Verweilzeit beträgt unter den genannten Zulaufbedingungen etwa 60 Minuten.

Aus dem Uberlaufrohr des Umlagerungsgefäßes werden stündlich etwa 1,6 kg des aus Lactam-Schwefelsäure bestehenden Gemisches abgezogen und in einem als Hydrolysestufe dienenden 4-1-Rührgefäß mit stündlich etwa 2,5 kg Wasser sowie mit 1,1 kg flüssig aus der Destillationsstufe zurückgeführten Cyclododecanons bei etwa 95 bis 100° C kräftig gerührt. Die Verweilzeit beträgt etwa 30 Minuten.

Durch ein Überlaufrohr werden stündlich etwa 5,2 kg des sich ergebenden Hydrolysegemisches in eine Trennflasche eingebracht. Hier erfolgt bei 95 bis 100° C und einer Verweilzeit von etwa 30 Minuten die Trennung in etwa 1,8 kg einer ungefähr 40prozentigen Lösung von Lactam in Cyclododecanon-Hydrocumol sowie in etwa 3,4 kg einer ungefähr 25prozentigen Schwefelsäure. Die heiße Abfallsäure enthält noch etwa 0,3 % gelöstes Lactam sowie Spuren von Lösungsmittel. Beides kann leicht gewonnen werden durch Abkühlen der heißen Säure oder indem man z. B. das Lösungsmittel der Extraktionsstufe nach seinem dortigen Einsatz in einer geeigneten Apparatur zur Wäsche der Abfallsäure heranzieht. Das auf diese Weise in die Oximierung eingeschleuste Lösungsmittel wird so nahezu verlustlos wieder der Lactamproduktion zugeführt. Die geringen Lactammengen gelangen, ohne die Oximierung und Umlagerung merklich zu belasten, über die Extraktion ebenfalls wieder in die Endstufe.

Die aus der Trennflasche abgezogene Lactamlösung

ίο wird in bekannter Weise einem ein- oder mehrstufigen Waschprozeß unterworfen und der destillativen Aufarbeitung zugeführt.

Bei einem stündlichen Einsatz von 0,70 kg eines 98prozentigen Cyclododecanonoxims werden stündlieh 0,656 kg eines destillierten Reinlactams mit dem Schmelzpunkt 151 bis 152° C und einer APHA-Farbzahl (DIN 53409 bzw. ASTM D 1209) von 5 bis 10 erhalten.

Dies entspricht einer Ausbeute von 95,5% der Theorie.

Beispiel 2

In einer in Beispiel 1 beschriebenen Apparatur werden stündlich 500 g Cyclododecanonoxim als 20prozentige Lösung in Hydrocumol bei 35° C und einer Verweilzeit von 30 Minuten mit 625 g Oleum (5% SO₃) ausgerührt. Das Extraktionsgemisch wird in seine Phasen getrennt.

Die Oxim-Oleum-Phase wird bei 115° C und einer Verweilzeit von 60 Minuten der Umlagerung unterworfen. Das Umlagerungsgemisch wird entsprechend Beispiel 1 unter kontinuierlicher Zugabe von Cyclododecanon sowie der für die Erzielung einer 25prozentigen Säure erforderlichen Wassermenge bei 90 bis 95° C und einer Verweilzeit von etwa 30 Minuten hydrolysiert.

Nach der erfolgten Aufarbeitung durch Waschen und Destillation werden stündlich 480 g Reinlactam erhalten, welches in seiner Qualität völlig dem des Beispiels 1 entspricht. Daraus ergibt sich eine Ausbeute von 96,0% der Theorie. Die Rückgewinnung des Hydrocumols erfolgt mit etwa 98% der eingesetzten Menge.

Beispiel 3

Es wird entsprechend Beispiel 2 gearbeitet, wobei in der Extraktionsstufe an Stelle von Hydrocumol als Lösungsmittel n-Nonan (Reinheit 90 bis 95 % n-Nonan) vom Siedepunkt 150° C verwendet wird. In der Hydrolysestufe wird an Stelle von Cyclododecanon Hydrocumol verwendet. Die erzielte Ausbeute an Reinlactam beträgt 95,7% der Theorie, das n-Nonan wird mit über 99 % der eingesetzten Menge zurückgewonnen.

Claims

1 2 siedende Lösungsmittel anwenden, d. h. solche, die Patentansprüche: unter den nachfolgend angewandten Destillationsbedingungen, insbesondere unter den Bedingungen

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Vakuumdestillation oberhalb des Lactamvon Laurinlactam aus Cyclododecanonoxim mit 5 Schmelzpunktes von 152° C, sieden, da dadurch die Schwefelsäure oder Oleum in flüssiger Phase fraktionierte Destillation der gewaschenen lactam-

■ unter Verwendung von Lösungsmitteln durch haltigen Lösungsmittelphase vereinfacht wird, weil es

Vermischen einer Lösung von Cyclododecanon- nicht zum Auskristallisieren des Lactams in der

, oxim in einem gegen Schwefelsäure oder Oleum Kolonne kommen kann.

beständigen und damit nicht mischbaren flüssigen io Geeignete Lösungsmittel, die im Kreislauf der

aliphatischen oder cycloaliphatischen Kohlen- Hydrolysestufe eingesetzt werden können, sind yor-

wasserstoff bei Temperaturen zwischen 20 und zugsweise cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, wie

50° C mit Schwefelsäure oder Oleum und Tren- p-Diisopropylcyclohexan, Cyclododecan oder ins-

nung der sich bildenden Phasen des Gemisches, besondere Cyclododecanon, aber auch aliphatische

~ Halten der Temperatur der Oxim-Schwefelsäure 15 oder aromatische Kohlenwasserstoffe eines geeigne-

auf einer Temperatur zwischen 90 und 120⁰C, ten Siedebereiches;

Versetzen des Gemisches dann bei 90 bis 100° C Die Lösungsmittel werden selbstverständlich minmit Wasser und dem flüssigen Kohlenwasserstoff, destens in einer Menge eingesetzt, welche zur Aufder die wie oben abgetrennte Phase sein kann, rechterhaltung der flüssigen Phase ausreicht.
Trennen des Gemisches in Phasen, Waschen und 20 Das kontinuierlich abgezogene Umlagerungs-Praktionieren der Kohlenwasserstoff-Lactam- gemisch Lactam-Schwefelsäure wird in der Hydro-Phase und Gewinnung des restlichen Lactams aus lysestufe in verdünnte Schwefelsäure und eine Lösung der Schwefelsäure-Phase durch Abkühlen und von Lactam in einem Lösungsmittel zerlegt. Der Filtrieren oder durch Extraktion mit dem Kohlen- Lactam-Gehalt der der Hydrolysestufe zugeführten wasserstoff nach Patent 1545 653, dadurch 25 Mischung beträgt im allgemeinen 30 bis 55,insbesongekennzeichnet, daß man in der Hydro- dere 40 bis 50 Gewichtsprozent,
lysestufe zusätzlich oder ausschließlich ein ande- . Es werden kontinuierlich dem Umlagerungsres Lösungsmittel als in der Extraktionsstufe ver- gemisch Wasser und ein Lösungsmittel zugeführt. Es wendet. wird soviel Wasser zugegeben, daß eine sich von der

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 organischen Phase abtrennbare verdünnte Schwefelkennzeichnet, daß das andere Lösungsmittel säure entsteht. Im allgemeinen wird deren Konzen-Cyclododecanon ist. tration etwa 15 bis 45 Gewichtsprozent, insbesondere

. 20 bis 30 Gewichtsprozent, betragen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform werden

35 zwei Lösungsmittelkreisläufe verwendet, d. h. der

Kohlenwasserstoff aus dem Trenngefäß wird sodann in die Oximierungsstufe zurückgeführt. Zwischen dem

Gegenstand des Patents 1545 653 ist ein Ver- Gefäß, indem die Hydrolysestufe durchgeführt wird fahren zur kontinuierlichen Herstellung von Laurin- und der Aufarbeitung der gereinigten Lactamlösung lactam aus Cyclododecanonoxim mit Schwefelsäure 4° wird ein getrennter Lösungsmittelkreislauf einge- oder Oleum in flüssiger Phase unter Verwendung bracht, wobei — wie bereits dargelegt — ein anderes von Lösungsmitteln durch Vermischen einer Lö- Lösungsmittel verwendet wird. Eine solche Arbeitssung von Cyclododecanonoxim in einem gegen weise besitzt den Vorzug, daß in den beiden Kreis-Schwefelsäure oder Oleum beständigen und damit laufen verschiedene Lösungsmittel-Konzentrationen, nicht mischbaren flüssigen aliphatischen oder 45 d. h. also Kreislaufmengen, eingesetzt werden können cycloaliphatischen Kohlenwasserstoff bei Tempera- und daß bei Störungen z. B. ein Oxim-Eiribruch aus türen zwischen 20 und 50° C mit Schwefelsäure dem ersten Kreislaufsystem über das erste Trennoder Oleum und Trennung der sich bildenden Pha- gefäß nach dem Hydrolysegefäß vermieden werden sen des Gemisches, Halten der Temperatur der kann. _s Sie hat aber den besonderen Vorteil, daß bei Oxim-Schwefelsäure auf einer Temperatur zwischen 50 der Aufarbeitung der Lactamlösung in dem Destilla-90 und 120° C, Versetzen des Gemisches dann bei tionssystem die freie Wahl des Lösungsmittels jede 90 bis 100° C mit Wasser und dem flüssigen Kohlen- Behinderung durch auskristallisierendes Lactam verwasserstoff, der die wie oben abgetrennte Phase sein mieden wird.

kann, Trennen des Gemisches in Phasen, Waschen Das aus dem Hydrolysegefäß mit einer Pumpe in

und Fraktionieren der Kohlenwasserstoff-Lactam- 55 ein zweites Trenngefäß gedrückte Gemisch wird in

Phase und Gewinnung des restlichen Lactams aus der verdünnte Schwefelsäure und Lactamlösung getrennt.

Schwefelsäure-Phase durch Abkühlen und Filtrieren Die anfallende heiße verdünnte Schwefelsäure, die

oder durch Extraktion mit dem Kohlenwasserstoff. eine Konzentration von 15 bis 45, insbesondere 20

In Weiterbildung dieses Verfahrens wurde nun- bis 30 Gewichtsprozent besitzt, enthält noch etwa

mehr gefunden, daß man vorteilhaft in derHydrolyse- ⁶° 0,3 % gelöstes Lactam. ·

Stufe zusätzlich oder ausschließlich ein anderes Dieses kann leicht gewonnen werden durch AbLösungsmittel als in der Extraktionsstufe verwendet. kühlen der heißen Säure, wobei das Lactam auskri-Besonders vorteilhaft ist dieses andere Lösungsmittel stallisiert oder aber indem man z. B. das Lösungs-Cyclododecanon. mittel vor dem Einbringen in die Hydrolysestufe in

Da in dem Lösungsmittelkreislauf der Hydrolyse- 65 einer geeigneten Apparatur zu Wäsche der Abfallstufe keine konzentrierte Schwefelsäure vorliegt, kön- säure heranzieht.

nen somit auch weniger resistente Lösungsmittel ver- Die anfallende Lactamlösung wird in üblicher

wendet werden. Insbesondere wird man daher höher- Weise gewaschen und durch fraktionierte Destilla-