DE1770745A1 - Process for the production of pure caprolactam - Google Patents

Process for the production of pure caprolactam

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DE1770745A1
DE1770745A1 DE19681770745 DE1770745A DE1770745A1 DE 1770745 A1 DE1770745 A1 DE 1770745A1 DE 19681770745 DE19681770745 DE 19681770745 DE 1770745 A DE1770745 A DE 1770745A DE 1770745 A1 DE1770745 A1 DE 1770745A1
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D201/00Preparation, separation, purification or stabilisation of unsubstituted lactams
    • C07D201/16Separation or purification

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Description

Verfahren zur Herstellung von reinem Caprolactam.Process for the production of pure caprolactam.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reinem Caprolactam aus dem Reaktionsgemisch der Beckmannschen Umlagerung von Cyclohexanonoxim mit Schwefelsäure. Caprolactam, das durch die Beckmannsche Umlagerung hergestellt wird, fällt nach der Neutralisation des Umlagerungsgemisches mit verdünnter Natronlauge oder wässriger Ammoniaklösung im allgemeinen als zweiphasiges Gemisch an. Die organische Phase, auch Lactamöl genannt, kann entweder gemeinsam mit der anorganischen Phase oder auch getrennt einer Reinigung unterzogen werden. Hierbei soll erreicht werden, daß ein möglichst gro#er Teil der anorganischen und organischen Nebenprodukte und Verunreinigungen aus dem Caprolactam entfernt werden.The invention relates to a process for the production of pure caprolactam from the reaction mixture of the Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime with sulfuric acid. Caprolactam, which is produced by the Beckmann rearrangement, falls behind the neutralization of the rearrangement mixture with dilute sodium hydroxide solution or aqueous solution Ammonia solution generally as a two-phase mixture. The organic phase, also called lactam oil, can either be used together with the inorganic phase or also separately be subjected to cleaning. This is to be achieved that as large a part of the inorganic and organic by-products as possible and impurities are removed from the caprolactam.

Reinigungsverfahren für Caprolactam sind in großer Zahl bekanntgeworden. Es wurde vorgeschlagen, hierfür Oxydationsmittel, Adsorptionsmittel,wie beispielsweise Aktivkohle, sowie Ionenaustauscher zu verwenden oder das Caprolactam durch Umkristallisation, Destillation oder auch Extraktion von unerwünschten Beiprodukten zu befreien. Sämtliche Ma#nahmen haben zwar zum Ziel, die wichtigsten Qualitätsmerkmale des Reinlactams zu steigern, sie zeichnen sich Jedoch durch einen mehr oder weniger großen Aufwand aus. Auch werden z.T. zusätzliche, kostenverursachende Hilfsstoffe benötigt. Weiterhin können in aen meisten Bällen die erreichten Qualitätsverbesserun6-en für das Reinlactam den heutigen Anforderungen nicht mehr genügen.Purification processes for caprolactam have become known in large numbers. It has been proposed to use oxidizing agents, adsorbents, such as, for example To use activated carbon and ion exchangers or to use the caprolactam by recrystallization, To free distillation or extraction of unwanted by-products. All Measures are aimed at the most important quality features of the pure lactam to increase, however, they are characterized by a greater or lesser effort the end. In some cases, additional, cost-generating auxiliary materials are also required. Farther The quality improvements achieved for the pure lactam can be found in most balls no longer meet today's requirements.

Wegen seiner hohen Wirksamkeit ist das Extraktionsverfahren von besonderer Bedeutung. Die Wichtigkeit für diesen, die spätere iiactamqualität entscheidend beeinflussenden Reinigungsschritt wurde schon frühzeitig erkannt und durcn Modifikationen verbessert. So ist z.B. durch die DDR-Patentschrift 13 123 ein Verfahren bekannt, bei dem das im Neutralisat anfallenae Lactanöl abgetrennt und einer Behandlung mit inertgasen, Luft oder Wasserdampf unterworfen wird mit dem Ziel, leichtflüchtige Verunreinigungen zu entfernen.The extraction process is special because of its high effectiveness Meaning. The importance for this, the later iiactam quality decisive The influencing cleaning step was recognized at an early stage and through modifications improved. For example, from the GDR patent specification 13 123, a method is known in which this occurs in the neutralizate Lactan oil separated and one Is subjected to treatment with inert gases, air or water vapor with the aim of remove volatile impurities.

Anschlie#end erfolgt in bekannter Weise eine Extraktion und Destillation. Das bekannte Verfahren, welches zu einer Permanganatzahl von 940 sec. führte, ist jedoch mit folgenden Nachteilen verbunden: Durch die getrennte.Aufarbeitung des Lactamöls und der wässrigen Phase erschweren auch die in beiden Phasen vorhandenen, qualitativ und quantitativ unterschiedlichen Verunreinigungen den Aufarbeitungsproze#. Ferner ist die behandlung mit inertgasen unspezifisch, die Behandlung mit Luft für das Produkt schädlich, da sie die Bildung neuer Verunreinigungen fördert, und die Behandlung mit Wasserdampf unvollständig, da sie nur die in diesem flüchtigen Verunreinigungen beseitigt. Schlie#lich wird das unvermeidliche Ammoniumsulfat nicht 9n erforderlichem Maße entfernt. This is followed by extraction and distillation in a known manner. The known process which resulted in a permanganate number of 940 seconds is However, associated with the following disadvantages: Due to the separate processing of the Lactam oil and the aqueous phase also complicate the qualitatively and quantitatively different impurities the work-up process #. Furthermore, the treatment with inert gases is unspecific, the treatment with air for the product harmful as it promotes the formation of new impurities, and the Treatment with water vapor is incomplete as it only contains volatile impurities in this eliminated. After all, the inevitable ammonium sulfate is not required Dimensions removed.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Reinigungsma#-nahmen erst an dem gewonnenen Extrakt durchzuführen. It has also been suggested that the cleaning measures should be implemented first to be carried out on the extract obtained.

So ist es beispielsweise durch die DAS 1 031 308 be-@annt, das Lactam aus dam zweiphasigen, vollständig neutralisierten Umlagerungsgemisch nach Beckmann durch ein organisches Lösungsmittel zil extrahieren und dle organische Lactamlösung nachfolgend durch Waschen mit Wasser in Mengen zwischen 0,1 und 10 %, bezogen auf die organische lösung, zu extrahieren. Das Wasser soll vorzugsweise schwach sauer sein. Anschlie#end wird die gewaschene organische Caprolactamlösung einer Destillation unterworfen. Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß die sauren Verunreinigungen, die sich bei der späteren Destillation zersetzen, nicht aus dem extrakt entfernt werden und daß auch das Ammoniumsulfat nicht In ausreichendem Maße beseitigt wird, wodurch sich Störungen in der Destillationsstufe einstellen können.For example, it is named in DAS 1 031 308, the lactam from the two-phase, completely neutralized rearrangement mixture according to Beckmann Extract zil by an organic solvent and the organic lactam solution subsequently by washing with Water in amounts between 0.1 and 10%, based on the organic solution, to be extracted. The water should preferably be weakly angry. The washed organic caprolactam solution is then used subjected to distillation. This known method has the disadvantage that the acidic impurities, which decompose during the later distillation, cannot be removed from the extract and that the ammonium sulphate is also insufficient Measures is eliminated, as a result of which disturbances in the distillation stage set can.

Ferner ist durcn wie deutsche Satentsenrift 953 168 ein Verfahren zur Reiniung von Caprolactam bekannt geworden, bei aem das Caprolactam aus seiner Lösung in einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel mittels Wasser extrahiert wird, und die nunmehr wässrige Caprolactamlösung wiederum einer Behandlung mit einem mit Wasser nicht mischbaren organiscnen Lösungsmittel unterzogen wird. Diese erschöpfende Reextraktion des Caprolactams aus der organischen Phase mit Wasser bringt zwar hinsichtlich er Enaqualität des Reinlactams bracuchbre Verbesserungen, Ist jedoch energetlsch gesehen au#erordentlich aufwendig.Furthermore, there is a procedure through German Satentsenrift 953 168 for the purification of caprolactam became known, with aem the caprolactam from his Solution in a water-immiscible organic solvent using water is extracted, and the now aqueous caprolactam solution in turn a treatment with a water-immiscible organic solvent. This exhaustive re-extraction of the caprolactam from the organic phase with water Although it brings improvements in the ena quality of the pure lactam, From an energetic point of view, however, it is extremely expensive.

Die vorstehenden Reinigungs- bzw. Extraktionsverfahren gehen ausschlie#lich von einem Reaktionsgemisch aus, das durch die vollständige Neutralisation des Produkts aus der Beckmannschen Umlagerung gewonnen wurde. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die den vorstehend beschriebenen Verfahren anhaftenden Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren zu schaffen, bei dem durch einfachste Proze#führung ein Caprolactam von höchster Reinheit erhal-ten wird. Dies geschieht gem. der erfindung dadurch, daß man das Produkt der Beckmannschen Umlagerung nicht vollständig, sondern nur bis zu einem pH-Wert zwischen 1,2 und 4,0, vorzugsweise zwischen 1,8 und 3,0, neutralisiert, aus dem anfallenden zweiphasigen Gemisch das gebildete Caprolactam mit einem organischen Lösungsmittel extrahiert und den Extrakt nachfolgend mit einer Lösung von 6 bis 50 %, vorzugsweise von 12 bis 30 %, Alkali in Wasser behandelt, worauf man die wässrige Phase abtrennt und aie organische Phase einer Destillation unterwirft.The above cleaning and extraction processes are only possible of a reaction mixture from that through complete neutralization of the product was obtained from the Beckmann rearrangement. The invention lies the object is based on the disadvantages inherent in the method described above to eliminate and to create a procedure in which through the simplest process management a caprolactam of the highest purity is obtained. This is done according to the invention in that the product of Beckmann's rearrangement is not completely, but rather only up to a pH value between 1.2 and 4.0, preferably between 1.8 and 3.0, neutralized, the caprolactam formed from the resulting two-phase mixture extracted with an organic solvent and the extract subsequently with a Solution from 6 to 50%, preferably from 12 to 30%, alkali treated in water, whereupon the aqueous phase is separated off and the organic phase is distilled subject.

Es wurde nämlich überraschend gefunden, daß man sehr reines Caprolactam in technisch einfacher und vorteilhafter Weise erhält, wenn man das Produkt der Beckmannschen Umlagerung nur partiell und nicht vollständig neutralisiert.It has been found, surprisingly, that very pure caprolactam is obtained obtained in a technically simple and advantageous manner if the product of the Beckmann rearrangement only partially and not completely neutralized.

Zwar ist es durch die deutsche Patentschrift 854 359 auch schon bekannt, ae pH-Wert aes Neutralisationsgemisches zwischen 3 und 8 zu legen, ihn jedoch zweckmäßig im Mittel auf 6 einzustellen. Nachfolgend soll das Rohlactam aurch Destillation gereinigt werden, während man allein die Ammoniumsulfatlösung mit einem organischen Lösungsmittel extrahiert. Bei der Auffindung des bekannten Verfahrens zarge nicht die Erkenntnis gefunden, daß man zum Zwecke eines-guten Reinigungseffekts im stark sauren bereich unterhalb pH = 4, vorzugsweise sogar unterhalb pH = 3,0 arbeiten muß. Der seinerzeit als zweckmäßig empfohlene pH-Wert 6 liegt für das Caprolactam sogar im basischen Bereich. Im. übrigen führte das bekannte Verfahren aufgrund des Behlens der weiteren Verfahrensscnritte gemäß der Erfindung nicht im entferntesten zu Lactamen der erforderlichen Reinheit. Die Teilneutralisation wirkt sicherst bei Benutzung der weiteren Merkmale der Erfindung in vorteilhafter Weise aus.Although it is already known from the German patent specification 854 359, ae pH value of a neutralization mixture to place between 3 and 8, however, it is advisable to set it to 6 on average. The following should be the raw lactam can be purified by distillation while using the ammonium sulfate solution alone extracted with an organic solvent. In finding the known Process not found the realization that one for the purpose of a -good cleaning effect in the strongly acidic range below pH = 4, preferably even below pH = 3.0 have to work. The recommended pH value at the time was 6 for caprolactam even in the basic range. In addition, the known method led due to the Not remotely omitting the further process steps according to the invention to lactams of the required purity. The partial neutralization only has an effect Use of the further features of the invention in an advantageous manner.

Durch die PAS 1 201 352 ist ferner ein Verfahren zur Gewinnung von Lactam aus einem sauren Reaktionsgemisch durch Abstumpfen mit einer Base auf einen pH-Wert der unteren Schicht, nicht über 5,5 bekannt, wobei man die lactamhaltige obere Schicht mit einem organischen xow sungsmittel extrahiert und vor oder während der Extraktion weiter abstumpft, so daß aer pH-Wert der Wasserphase während der ganzen Extraktion über 5,0 bleibt.PAS 1 201 352 also provides a method for obtaining Lactam from an acidic reaction mixture by blunting with a base to one pH of the lower layer, not known above 5.5, being the one containing lactam upper layer extracted with an organic xow solvent and before or during the extraction continues to dull, so that the pH of the water phase during the remains above 5.0 throughout the extraction.

Als beispielhaft wira in der unteren Phase ein pH-Wert von 4 und in aer oberen l-hase eine Steigerung des pH-Wertes bis auf 8 erwähnt, bevor die Extraktion mit einet organischen Lösungsmittel erfolgt.As an example, a pH value of 4 and in is used in the lower phase the upper l-Hase mentioned an increase in the pH value up to 8 before the extraction takes place with an organic solvent.

Diese pH-Werte beschreiben jedoch in Bezug auf Gas Zweiphasengemisch von Caprolactam und Ammoniumsulfatlösung einen alkalischen und keinen sauren Bereich. Es wird sogar behauptet, da# ein Arbeiten bei einem pH-Wert von 3,5 in der Wasserpnase zu einem Außerbetriebsetzen der Extraktionsvorrichtung aurch.However, these pH values describe two-phase mixtures in relation to gas Caprolactam and ammonium sulphate solution have an alkaline and not an acidic range. It is even claimed that it works at a pH of 3.5 in the water phase for putting the extraction device out of operation.

Ablagerung von teerartigen Bestandteilen führt.Deposition of tarry components leads.

Umso weniger vorausschaubar und überraschender war die gefundene Tatsache, daß die Caprolactamverluste in der relativ sauren anorganischen Phase gemäß der Erfindung keineswegs zunahmen. Vielmehr lagen die Restlactamgehalte in der anorganischen phase, dem sog. Raffinat, nur zwischen 200 und 400 ppm.The less predictable and surprising was the fact that that the caprolactam losses in the relatively acidic inorganic phase according to the Invention by no means increased. Rather, the residual lactam levels were in the inorganic phase, the so-called raffinate, only between 200 and 400 ppm.

Die Teilneutralisation erfolgt zweckmäßig mit verdünnter wässriger Ammoniaklösung oder Natronlauge.Partial neutralization is expediently carried out with a dilute aqueous solution Ammonia solution or caustic soda.

Die Extraktion des Zweiphasengemisches wird vorzugsweise in an sich bekannter Weise in einem mehrstufigen Gegenstromextraktionsverfanren durchgeführt, wobei als organisches Lösungsmittel beispielsweise Benzol, Cyclohexan, Trichloräthylen, Methylenchlorid oder Chloroform verwendet werden kann.The extraction of the two-phase mixture is preferably carried out in itself carried out in a known manner in a multistage countercurrent extraction process, where the organic solvent, for example, benzene, cyclohexane, trichlorethylene, Methylene chloride or chloroform can be used.

Die Konzentration aer Alkaiilauge soll so bemessen sein, daß zum Zeitpunkt der Phasentrennung der organiscnen Caprolactamlösung und der wässrigen Shase weniger als 3,0 Gew% Caprolactam in der wässrigen Phase löslich sind.The concentration of the alkali lye should be such that at the time the phase separation of the organic caprolactam solution and the aqueous shase less than 3.0% by weight of caprolactam are soluble in the aqueous phase.

Durch die überaus wirksame reinigung in der ersten Verfahrens stufe wird neben den Qualitätsverbesserungen des Reinlactams auch eine beachtliche Ausbeutesteigerung in Höhe von 3 bis 4 Mol% erreicht. Das bei der Destillation anfallende Vorlauflactam ist aufgrund der vorhergehenden Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens so wenig verunreinigt, daß ohne weitere Reinigungsmaßnahmen eine teilweise bis vollständige Rückführung in den Prozeß ohne Qualitätseinbuße des Reinlactams möglich ist. Der Destillationsrückstand sinkt von ca. 3,5 Mol-% bei bekannten Verfahren auf 0,8 bis 2,0 Mol-5 beim erfindungsgemä#en Verfahren. Dies ist durch aen Wefgall von Zusätzen, insbesondere von Alkalilaugen, währena der Destillation bedingt. Bekanntlich bewirken Älkalizusätze bei erhöhter Temperatur leicht eine Hydrolyse des Caprolactams, eine Polymerisatbilaun : una Zersetzung von Caprolactam bzw. #-Aminocapronsäure zu 1,11-Diaminounaesanon-6 ir. unerwünschtem Ausmaße.Thanks to the extremely effective cleaning in the first stage of the process In addition to the quality improvements of the pure lactam, there will also be a considerable increase in yield reached in the amount of 3 to 4 mol%. The lead lactam obtained during the distillation is so little due to the preceding steps of the method according to the invention contaminated that a partial to complete without further cleaning measures Return to the process without loss of quality of the pure lactam is possible. Of the Distillation residue drops from approx. 3.5 mol% in known processes to 0.8 to 2.0 mol-5 in the process according to the invention. This is due to a variety of additions, especially of alkaline solutions during distillation. As is well known, cause Alkali additives at elevated temperature easily cause hydrolysis of the caprolactam, a Polymerisatbilaun: a decomposition of caprolactam or # -aminocaproic acid to 1,11-diaminounaesanone-6 ir. undesirable extent.

Die Verunreinigungen, die Qas Caprolactam begleiten, lassen sich vereinfachend in solche mit basischem, neutralem und saurem Charakter einteilen. Durch das Verfahren nach der Erfindung werden insbesondere die basischen Verunreinigungen schon sehr frühzeitig. mit hohem Wirkungsgrad entfernt, so daß die nachfolgenden Verfahrensschritte entlastet und dadurch wirksamer werden. Die meisten der Verunreinigungen sind mit Kaliumpermanganat in saurem Medium oxydierbar, so daß der Kal iump ermanganat-Verbrauch , ausgedrückt in mg KMnO4 / kg untersuchtes lactamhaltiges Produkt, ein gutes Maß für den Reinigungseffekt darstellt.The impurities accompanying Qas Caprolactam permit To simplify matters, they can be divided into those with a basic, neutral and acidic character. The basic impurities in particular are removed by the method according to the invention very early on. removed with high efficiency, so that the subsequent Process steps are relieved and thus more effective. Most of the impurities are oxidizable with potassium permanganate in an acidic medium, so that the potassium iump ermanganate consumption , expressed in mg KMnO4 / kg examined lactam-containing product, a good measure represents for the cleaning effect.

Gemäß der weiteren Erfindung schaltet man zwischen die Extraktion des Caprolactams mit einem organischen Lösungsmittel und die Alkalibehandlung des Extrakts eine Wäsche des erhaltenen Caprolactamextrakts mit neutralem Wasser in einer solchen Menge ein, daß das Caprolactam im wesentlichen im organischen Lösungsmittel verbleibt. Die Wasserwäsche des Caprolactamextrakts erfolgt mit nicht angesäuertem bzw. neutralem Wasser in einem ein- oder vielstufigen Verfahren.According to the further invention, one switches between the extraction of the caprolactam with an organic solvent and the alkali treatment of the Extract a wash of the caprolactam extract obtained with neutral water in an amount such that the caprolactam is essentially in the organic solvent remains. The water washing of the caprolactam extract is done with non-acidified or neutral water in a one-step or multi-step process.

Die 1'orerung, daß das Caprolactam im wesentlichen im organische Lösungsittel verbleibt, wira durch Wassermengen zwischen 1 und 15 Vol, bezogen auf den Caprolactamextrakt, erfüllt. Die Tatsache, daß aas Wasser fur die Extraktwäsche nicht angesäuert ist, ist insofern von Bedeutung, als es hierdurch gelingt, nicht nur den Extrakt weitgehend von Ammoniumsulfat bzw. Sulfationen zu befreien, sondern auch Hilfasstoffe (Säure und Alkali) einzusparen. Ammoniumsulfat im Extrakt würde sich bei der nachfolgenden Destillation ungünstig auswirken. Durch die Extraktwäsche werden neben der Beseitigung des Ammoniunsullates auch eine Reihe nicht näher identifizierter, oxydabler organischer Verunreinigungen aus aer organischen Lösung extrahiert, was sich in einer Senkung des Kaliumpermanganatverbrauches äußert. Werner wird eine Schwächung der in der nachfolgenden Verfshrensstufe eingesetzten Alkalilösung durch die Reaktion von Rest-Ammoniumsulfat mit Alkali zu Alkalisulfat vermieden. Auch eine der Alkalibehandlung nachgeschaltete, zusätzliche Wasserwäsche des Caprolactamextrakts ist von Vorteil.The 1'orerung that the caprolactam is essentially an organic solvent remains, wira by amounts of water between 1 and 15 vol, based on the caprolactam extract, Fulfills. The fact that the water for the extract wash is not acidified, is important insofar as it succeeds not only to free the extract largely from ammonium sulfate or sulfate ions, but also save auxiliary materials (acid and alkali). Ammonium sulfate in the extract would have an unfavorable effect in the subsequent distillation. Through the extract wash In addition to the removal of the ammonium sulphate, a number of unspecified, Oxydable organic impurities extracted from aer organic solution, what manifests itself in a reduction in the consumption of potassium permanganate. Werner becomes one Weakening of the alkali solution used in the subsequent process stage the reaction of residual ammonium sulfate with alkali to alkali metal sulfate is avoided. Even an additional water wash of the caprolactam extract following the alkali treatment is advantageous.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn man die bei der Wäsche des Caprolactamextrakts mit Wasser anfallende, schwach lactamhaltige wässrige Phase im Kreislauf in den Extraktionsapparat zurückführt. Hierdurch werden weitere, wenn auch geringe Lactamverluste unterbunden, ohne daß die oxydablen Verunreinigungen bei der Rückführung der wässrigen Phase in aen Extraktionsapparat und nach Erreicnen abs stationären Zustandes im gleichen Maße wieder in die organische Phase gelangen wurden.It is also advantageous if the washing of the caprolactam extract with water, weakly lactam-containing aqueous phase in the circuit in the Returning the extraction apparatus. This results in further, albeit small, lactam losses prevented without the oxidizable impurities in the return of the aqueous Phase in the extraction apparatus and after reaching a steady state in the the same measure were returned to the organic phase.

Gemä# der weiteren Erfindung verwendet man zur Alkalibehandlung der organischen Caprolactamlösung Mischungen wässriger Kali- bzw. Natronlauge mIt ihren neutralen Salzen, wie z.B. Sulfaten, Chloriden, Karbonaten und nitraten, wodurch eine Reduzierung der Lactamlöslichkeit una damit der Lactamverluste erzielt wira.According to the further invention, the alkali treatment is used organic caprolactam solution Mixtures of aqueous potassium or sodium hydroxide solution with their neutral salts, such as sulfates, chlorides, carbonates and nitrates, causing a reduction of the lactam solubility and thus the lactam losses are achieved.

Das erfindungsgemä#e Verfahren sei nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert: Beispiel 1: Reaktionmsprodukt aus der Beckmannschen Umlagerung von Cyclohexanonoxim mit 20 %-igem Oleum bei 95 bis 1000 C wurde unter intensiver Kühlung und Rährung mit 15 %-igem Ammoniakwasser zunehmend neutralisiert. Aliquote Teile von diesem inhomogenen Gemisch wurden bei einem pH-Wert von 2,0; 5,0 und 8,0 entnommen. Von diesen Proben wurde jeweils wie organische Phase mit dem Caprolactam und die anorganische Phase mit dem Ammoniumsulfat isotiers und beide Phasen getrennt untersucnt. Für beide Phasen wurde der Kaliumpermanganatverbrauch in schwefelsaurer Lösung bestimmt, die organische Phase wurde zwsätzlich gaschromatographisch auf die Relativgehalte r Oxim und Anilin untersucht. Die Untersuchungsergebnisse wuraen in der nachfolgenden Tafel 1 zusammenbestellt: T a f e l 1 pH-Wert anorgan.Phase organ. Phase (Lactamöl) des Neu- KmnO4-Verbr. KMnO4-Verbr. Relativgehalte an tralisats mg/kg mg/kg 8 130 3410 1,6 3,5 5 160 3160 2,0 3,0 2 240 2780 1,0 1,0 Aus den Zahlenwerten ist deutlich ersichtlich, da# die anorganische Phase in der Lage ist, bei einem pH-Wert von 2, schwachbasische Nebenprodukte, wie z.B. Oxim und Anilin sowie oxydable Produkte aus der organischen Phase zu eliminieren. Dies zeigt sich darin, daß aer Kaliumpermanganatverbrauch der organischen Phase auf 2 780 mg/kg abgesunken ist, während der Kaliumpermanganatverbrauch aer anorganischen Phase auf 240 mg/kg angestiegen ist.The process according to the invention is explained in more detail below with the aid of examples: Example 1: Reaction product from the Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime with 20% oleum at 95 to 1000 ° C. was increasingly neutralized with 15% ammonia water with intensive cooling and stirring. Aliquots of this inhomogeneous mixture were kept at a pH of 2.0; 5.0 and 8.0 taken. From these samples, like the organic phase with the caprolactam and the inorganic phase with the ammonium sulfate isotiers and both phases were examined separately. The potassium permanganate consumption in sulfuric acid solution was determined for both phases, and the organic phase was also examined for the relative contents of oxime and aniline by gas chromatography. The test results were compiled in the following table 1: Table 1 pH value inorganic phase organ. Phase (lactam oil) of the new KmnO4 consumption KMnO4 consumption Relative contents tralisats mg / kg mg / kg 8 130 3410 1.6 3.5 5 160 3160 2.0 3.0 2 240 2780 1.0 1.0 The numerical values clearly show that the inorganic phase is capable of eliminating weakly basic by-products such as oxime and aniline and oxidizable products from the organic phase at a pH value of 2. This is shown by the fact that the potassium permanganate consumption of the organic phase has decreased to 2,780 mg / kg, while the potassium permanganate consumption of the inorganic phase has increased to 240 mg / kg.

Beispiel 2: Reaktionsprodukt au cer Beckmannschen Umlagerung von Cyclohexanonoxim mit 20 %-igem Oleum ei 9b bis 1 110° C surde unter intensiver Kühlung und Rührung mit 15 %-igem Ammoniakwasser auf einen pH-Wert von 2,) 5 neutraiisiert. 4 460 kg/h dieses zweiphasigen, partiellen Neutralisats wurden mit 1 940 kg/h benzol In einem vielstufigen Extraktionsverfahren im Gegenstrom extrahiert. Der benzolische Extrakt wies Kennzahlen auf, wie sie in Spalte 1 der nachstehenden Tafel 2 wiedergegeben ind. Danach erfolgte eine Behandlung mit 5 % einer 10 %-igen wässrigen Natronlauge, bezogen auf das Volumen des extraktes. Wie Spalte 2 der Tafel 2 zeigt, wurde nach Abtrennung der natronalkalischen Pnase in der nunmehr praktisch farblos gewordenen benzolischen Phase ein Kaliumpermanganatverbrauch von 139 mg/kg gemessen, während ein Ammoniumsulfatgehalt praktisch nicht mehr nachgewiesen werden konnte.Example 2: Reaction product from Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime with 20% oleum ei 9b to 1110 ° C surde with intensive cooling and stirring neutralized with 15% ammonia water to a pH value of 2.5. 4,460 kg / h this two-phase, partial neutralizate were with 1,940 kg / h of benzene in a multilevel Extraction process extracted in countercurrent. The benzene extract had key figures as shown in column 1 of Table 2 below. Then followed a treatment with 5% of a 10% aqueous sodium hydroxide solution, based on the volume of the extract. As column 2 of Table 2 shows, after separation of the sodium-alkaline Pnase in the benzene phase, which has now practically become colorless, a consumption of potassium permanganate of 139 mg / kg was measured, while an ammonium sulfate content was practically no longer detected could be.

T a f e l 2 2 1 2 Lactamgehalt Gew.-% 28,0 26,9 Ammoniumsul- g/l 0,63 nicht mehr nach- fatgehalt weisbar KMnO4-Verbr. mg/kg 326 139 Beispiel) : Reaktionsprodukt aus der Beckmannschen Umlagerung wurde analog Beispiel 2 auf einen pH-Wert von 2,5 neutralisiert. 4 460 kg/h dieses zweipr, en, partiellen Neutralis-ats wurder mit 1 940 kg/h Benzol in einem vielstufigen Extraktionsverfahren im Gegenstrom extrahiert.Table 2 2 1 2 Lactam content% w / w 28.0 26.9 Ammonium sul- g / l 0.63 no longer fat content detectable KMnO4 consumption mg / kg 326 139 Example): The reaction product from the Beckmann rearrangement was neutralized analogously to Example 2 to a pH of 2.5. 4,460 kg / h of this two-pr, partial neutraliz-at was extracted with 1,940 kg / h benzene in a multistage extraction process in countercurrent.

Der benzolische Extrakt wies Kennzahlen auf, wie sie in Spalte 1 der nacnstehenden Tafel 3 wiedergegeben sind. Im Gegensatz zu Beispiel 2 wurde der Extrakt zusätzlich mit 5 % neutralem Wasser, bezogen auf das volumen des Extraktes, intensiv gewaschen, wooei sich Kennzahlen gem. Spalte 2 der Tafel 3 einstellten; der Extrakt war schwach gelb gefärbt. Darnach erfolgte eine Behandlung mit 3 ß einer 12 %-igen wässrigen Natronlauge, bezogen auf das Volumen des mit Wasser gewaschenen Extraktes. Wie Spalte 3 der Tafel 3 zeigt, war in dem nunmehr praktisch farblos geworaenen benzolischen Extrakt nach Abtrennung aer alkaiiscnen wässrigen, braun aussenennen Wasserphase Ammoniumsulfat nicht mehr nachweisbar.The benzene extract had indicators like them in Column 1 of Table 3 below are shown. In contrast to example 2 the extract was additionally mixed with 5% neutral water, based on the volume of the extract, washed intensively, where the key figures according to column 2 of the table 3 set; the extract was pale yellow in color. This was followed by treatment with 3 ß of a 12% aqueous sodium hydroxide solution, based on the volume of the water washed extract. As column 3 of Table 3 shows, that was now practical colorless benzene extract after separation of the alkaline aqueous, brown outer water phase ammonium sulfate no longer detectable.

Tafel 3 1 2 3 Lactamgehalt Gew.-% 28,5 26,3 26,1 Ammoniumsul- g/l 0,66 0,13 nicht menr fatgehalt 0,13 nachweisbar KMnO4-Verbr. mg/kg 392 197 80 Beispiel 4: Einem Kontinuierlich arbeitenden Extraktionsapparat wurden im Gegenstrom 1,8 m3/h Benzol una 4,8 m3/h Produkt der Beckmannschen Umlagerung von Cyclohexanonoxim und 20 einem Oleum zugeführt, welches mit 15 %-igem Ammoniakwasser auf einen pH-Wert von 2,3 neutralisiert worden war. Der benzolische Extrakt wies Kennzahlen auf, wie sie in Spalte 1 der Tafel 4 wieaergegeben sind. Die abgetrennte wässrige Phase mit aeL Ammoniumsulfat wies einen Lactamgehalt von nur 340 ppm auf. Der Extrakt wurde anschlie#end in einer Mischvorrichtung mit 150 l/h demineralisiertem Wasser bewaschen. Die wässrige rhase wurde nach der trennung in den Extraktionsapparat zurückgerführt; der Extrakt besaß Kennzahlen, die aus Spalte 2 der tafel 4 ersichtlich sind. 2,3 m3/h des gewaschenen Extraktes wurden anschließend mit 70 l/h 25 %-iger Natronlauge intensiv behandelt. Die benzolische Caprolactamlösung wies die aus Spalte 3 der Tafel 4 hervorgehenden Kennzahlen auf. Im Anschluß an die Natronlaugenbehandlung wurde das Benzol abdestilliert, worauf das ernaltene Rohlactam in an sich bekannter Weise einer mehrstufigen Vakuumdestillation unterworfen wurde. Das hierbei anfallende Reinlactam besa# Kennzahlen, wie sie in Spalte 4 der Tafel 4 genannt sind. Im Reinlactam waren ferner noch etwa 0,4mäg/kg a flüchtigen Basen enthalten. Das Endprodukt besaß einen Erstarrungspunkt von 690 C; die UV-Durchlässigkeit einer 50 %-igem Caprolactamlösung in Wasser betrug bei einer Wellenlänge von 260 65 % und bei 290 mµ 96 %.Plate 3 1 2 3 Lactam content% w / w 28.5 26.3 26.1 Ammonium sul- g / l 0.66 0.13 no quantity fat content 0.13 detectable KMnO4 consumption mg / kg 392 197 80 Example 4: A continuously operating extraction apparatus was fed in countercurrent with 1.8 m3 / h benzene and 4.8 m3 / h product of the Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime and an oleum, which was brought to a pH of 2 with 15% ammonia water , 3 had been neutralized. The benzene extract had characteristic numbers as given in column 1 of table 4. The separated aqueous phase with aeL ammonium sulfate had a lactam content of only 340 ppm. The extract was then washed in a mixer with 150 l / h of demineralized water. After the separation, the aqueous phase was returned to the extraction apparatus; the extract had key figures which can be seen in column 2 of table 4. 2.3 m3 / h of the washed extract were then intensively treated with 70 l / h of 25% sodium hydroxide solution. The benzene caprolactam solution had the key figures shown in column 3 of table 4. After the sodium hydroxide treatment, the benzene was distilled off, whereupon the raw lactam obtained was subjected to a multi-stage vacuum distillation in a manner known per se. The pure lactam produced here had key figures as they are listed in column 4 of table 4. The pure lactam also contained about 0.4 mg / kg a of volatile bases. The end product had a freezing point of 690 C; the UV transmission of a 50% caprolactam solution in water was 65% at a wavelength of 260 and 96% at 290 mμ.

T a f e l 4 1 2 3 4 Lactamgehalt Gew.-% 25,1 23,2 23,2 #100 Ammoniumsul- g/l 0,56 0,12 nicht - fatgehalt mehr nachweisbar KMnO4-Verbr. mg/kg 376 196 91 15 KMnO4-Zahl sec. - - - >3000 Beispiel 5: Zum Zwecke des Vergleichs wurde das Reaktionsgemisch der Beckmannschen Umlagerung in bekannter Weise auf einen pH-Wert zwischen 5 und 8 neutralisiert. Das Neutralisat wurde analog Beispiel 3 mit Benzol extrahiert, jedoch wurden aie Wäschen des Extrakts mit neutralem Wasser una mit Alkalilauge unterlassen.Table 4 1 2 3 4 Lactam content wt% 25.1 23.2 23.2 # 100 Ammonium sul- g / l 0.56 0.12 not - fat content more verifiable KMnO4 consumption mg / kg 376 196 91 15 KMnO4 number sec. - - -> 3000 Example 5: For the purpose of comparison, the Beckmann rearrangement reaction mixture was neutralized to a pH between 5 and 8 in a known manner. The neutralizate was extracted with benzene as in Example 3, except that the extract was not washed with neutral water and with alkali lye.

Schließlich wurde nach dem Abtreiben des Benzols eine mehrstufige Destillation durchgeführt, aie zu einem Endprodukt von flogenden Kennzahlen führte: Kaliumpermanganatzahl: 500 bis 600 sec.Eventually, after the benzene was stripped off, a multi-stage one Distillation carried out, which resulted in an end product of flying metrics: Potassium permanganate number: 500 to 600 sec.

Kaliumpermanganatverbrauch: 30 bis 80 mg/kg flücntige Basen: 0,6 mäq/kg Erstarrungspunkt: 68,8° C UV-Durchlässigkeit in 50 %-iger w@ssriger Caprolactamlösung bei einer Wellenlänge von 26G mµ 44 % und bei 290 mµ 60 %. Das Endprodukt dieses bekannten Verfahrens ist dem des erfindungsgemä#en Verfahrens bei weitem unterlegen.Potassium permanganate consumption: 30 to 80 mg / kg volatile bases: 0.6 meq / kg Freezing point: 68.8 ° C UV transmission in 50% aqueous caprolactam solution at a wavelength of 26G mµ 44% and at 290 mµ 60%. The end product of this known The method is the same as that of the method according to the invention far inferior.

Bei allen VErsuchen wurde die Kaliumpermanganatzahl an folgendem Standard gemessen: 3 g Co Cl2#6 H2O + 2 g CuSO4#5 H2O wurden in 1000 ml destilliertem Wasser gelöst.In all trials, the potassium permanganate number was based on the following standard measured: 3 g Co Cl2 # 6 H2O + 2 g CuSO4 # 5 H2O were in 1000 ml of distilled water solved.

- 5 Patentansprüche -- 5 claims -

Claims (5)

Patent ansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von reinem CaDrolactam aus dem Reaktionsgemisch der Beckmannschen Umlagerung von Cyclohexanonoxim mit Schwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man das Produkt der Beckmannschen Umlagerung bis zu einem pH-Wert zwischen 1,2 und 4,0, vorzugsweise zwischen 1,8 und 3,0, neutralisiert, aus dem anfallenden zweiphasigen Gemisch das gebildete Caprolactam mit einem organischen Lösungsmittel extrahiert, und den Extrakt nachfolgend mit einer Lösung von 6 - 50 %, vorzugsweise von 12 - 30 % Alkali in Wasser behandelt, worauf man die wässrige Phase abtrennt und die organische Phase einer Destillation unterwirft.Claims 1. Process for the production of pure CaDrolactam from the reaction mixture of the Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime with sulfuric acid, characterized in that the product of Beckmann rearrangement up to a pH value between 1.2 and 4.0, preferably between 1.8 and 3.0, neutralized, from the resulting two-phase mixture, the caprolactam formed with an organic one Solvent extracted, and the extract subsequently with a solution of 6 - 50 %, preferably 12-30% alkali treated in water, whereupon the aqueous Phase separated and the organic phase subjected to a distillation. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen der Extraktion aes Caprolactams mit einem organischen Lösungsmittel und die Alkalibehandlung des Extrakts eine Wäsche des Extrakts mit neutralem Wasser von einer solchen Menge durchführt, daß das Caprolactau im wesentlicher. im organischen Lösungsmittel verbleibt.2. The method according to claim 1, characterized in that between the extraction of aes caprolactam with an organic solvent and the alkali treatment of the extract a wash of the extract with neutral water of such an amount carries out that the Caprolactau essentially. Remains in the organic solvent. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, da# man die bei der Wäsche des Caprolactamextrakts mit Wasser anfallende, lactamhaltige, wässrige Phase im Kreislauf in Gen Extraktionsapparat zuräckführt.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that # one the lactam-containing, resulting from washing the caprolactam extract with water, recirculates the aqueous phase in the gene extraction apparatus. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Alkalibenhandlung der organischen Caprolactamlösung Mischungen wässriger Kali- bzw. Natronlauge mit ihren neutralen walzen wie z.B. Sulfaten, Chloriden, Karbonaten, Nitraten, verwendet.4. The method according to claim 1, characterized in that one for Alkali treatment of the organic caprolactam solution Mixtures of aqueous potash resp. Caustic soda with its neutral rollers such as sulfates, chlorides, carbonates, Nitrates. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man um Anschluß an die Alkalibehandlung der organischen Caprolactamlösung und vor der Destillation eine zusätzliche Wäsche riW neutralem Wasser vorniinmt und die hieroei anfallende wässrige Phase dem Extraktionsapparat für die erste Extraktion mit neutralem Wasser zuführt.5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that one to connect to the alkali treatment of the organic caprolactam solution and before Distillation an additional wash with neutral water and the hieroei resulting aqueous phase to the extraction apparatus for the first extraction with neutral Supplies water.
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FR2194704A2 (en) * 1972-08-03 1974-03-01 Stamicarbon
EP0022161A1 (en) * 1979-06-29 1981-01-14 BASF Aktiengesellschaft Process for the purification of caprolactam

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