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Verfahren zur Herstellung von Lactamen Zusatz zu Patent . ... ...
(Patentanmeldung P 19 55 559.0) Bei der Gasphasenumlagerung von Cycloalkanonoximen
an sauren borsäurehaltigen Katalysatoren tritt unter den Umlagerungsbedingungen
im Reaktoroberteil des Wirbelschichtreaktors und im Ubergangsrohr vom Reaktor zum
Zyklon oder zur Filterkammer eine Verkrustung bestehend aus Borsäure, Katalysatorstaub
und Reaktionsprodukten der Oxime auf. Bei längerer Betriebsdauer verringern die
Ablagerungen den freien Querschnitt der Apparateteile und geben so zu Störungen
Anlaß.
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Gegenstand des Hauptpatents . ... ... (Patentanmeldung P 19 55 559.0)
ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Lactamen durch Umlagerung
von Cycloalkanonoximen bei 210 bis 4500c an Trägerkatalysatoren in einer Wirbelschicht,
wobei man oberhalb der Wirbelschicht 0,01 bis 1 kg Wasserdampf je kg zugeführtes
Cycloalkanonoxim in den Reaktionsraum einbringt.
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Durch dieses Verfahren nach dem Hauptpatent wird die Bildung von Ablagerungen
zwar vermieden, jedoch wird infolge des höheren Wasserdampfpartialdrucks dem Katalysatorstaub
im Zyklon und/oder in der Filterkammer in verstärktem Maße Borsäure entzogen, die
dann gemeinsam mit dem Rohlactam kondensiert.
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Es wurde nun gefunden, daß man die Verlegung des Oberteils des Reaktors
sowie der nachgeschalteten Teile vor der Kondensation durch Borsäure, Katalysatorstaub
und Polymere vermeidet, wenn man den Wasserdampf ganz oder teilweise durch Oxyverbindungen
oder o-Ameisensäureester ersetzt.
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Erfindungsgemäß können 0,01 bis 1 kg Wasserdampf und/oder 0,01 bis
4 kg Alkanole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Cycloalkanole
mit
5 bis 9 Kohlenstoffatomen, Diole mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen und I,1-Dimethoxycyclohexan,
Methyl- oder Athyl-o-Ameisensäureester je kg zugeführtes Cycloalkanonoxim in den
Reaktoroberteil oberhalb der Wirbelschicht eingedüst werden.
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Wenn man den Wasserdampf vollständig durch die Oxyverbindungen bzw.
o-Ameisensäureester ersetzt, ist es nicht erforderlich, dem Flüssigkeitsdampf gegenüber
der Verwendung von Wasserdampf zu überhitzen. Die genannten Verbindungen können
auch flüssig eingedüst werden, ohne daß die Ablagerungen im Zyklonzuleitungsrohr
bzw. im Ubergang zur Filterkammer auftreten. Daneben wird bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren auch der Verlust an Borsäure, der dimensionsmäßig vom Wasserdampf aus
dem Katalysatorstaub mitgeführt wird, verringert.
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Eine weitere Verringerung des Borsäuregehaltes im Rohlactam kann dadurch
erreicht werden, daß man das den Reaktionsraum verlassende Gasgemisch durch flüssiges
Caprolactam abschreckt und die nachfolgende Caprolactamkondensation in einer mit
Einbauten versehenen Kolonne durchführt, wobei man auf den Kopf der Kolonne eine
leicht siedende Flüssigkeit, insbesondere ein Alkanol mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen,
bzw. ein Gemisch derselben mit Wasser aufgibt. Durch die Vermischung mit den Alkoholen
werden die Borsäureester im Rohlactam umgeestert bzw.
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gehen direkt mit den Alkoholdämpfen über den Kopf der Destillationskolonne.
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Zweckmäßig verwendet man bei dem Verfahren Oxyverbindungen bzw. die
o-Ameisensäureester in einer Menge von 0,01 bis 4 kg je kg des in die Wirbelschicht
eingefügten Cycloalkanonoxims. Daneben kann 0,01 bis 1 kg Wasserdampf zugesetzt
werden.
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Die übrigen Verfahrensbedingungen sind die gleichen, wie sie in dem
Hauptpatent . ... ... (Patentanmeldung P 19 55 559.0) beschrieben werden.
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Das Verfahren eignet sich für die Durchführung der katalytischen Gasphasenumlagerung
von Cycloalkanonoximen mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen an borsäurehaltigen Katalysatoren
bei Temperaturen
Beispiel In einem senkrecht stehenden, elektrisch
beheizten und mit einer Glasfritte versehenen Rohr von 2 000 mm Länge und 100 mm
Durchmesser, das mit einer Vorrichtung zum kontinuier3ichen Zuführen und Entnehmen
von Katalysator versehen ist, werden 3 600 g/h Katalysator, bestehend aus 51 Gewichtsprozent
Al203 und 49 Gewichtsprozent B203 mit einer Korngröße von 0,2 bis 1,0 mm und einem
Schüttgewicht von 0,54 kg Je Liter, auf die Reaktionstemperatur von 350 bis 360
0C erhitzt. Durch Zufuhr von 3 500 Nl/h Stickstoff wird der Katalysator bei einem
Druck von 900 Torr gewirbelt, während stündlich 7,15 kg Cyclohexanonoxim mit einem
Wassergehalt von 5,1 % flüssig in die Wirbelschicht eingedüst und zu Caprolactam
umgelagert werden.
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In den Reaktoroberteil werden gleichzeitig durch eine Düse 300 g/h
Methanol von 250C eingedüst. Das aus dem Reaktor durch einen auf 325°C geheizten
Zyklon strömende Dampfgemisch wird in den Sumpf einer Glockenbodenkolonne eingeleitet,
in der die Lactamdämpfe mit Methanol, das flüssig in die Kolonne eingegeben wird,
kondensiert werden. Die leichtersiedenden Bestandteile sowie Methanol werden über
Kopf der Kolonne abgenommen, während Rohlactam mit nur 0,1 % Borsäuregehalt kontinuierlich
aus dem Kolonnensumpf über einen Uberlauf abgezogen wird Bei einem Betrieb der Anlage
über 14 Stunden bleiben der Reaktoroberteil, das Ubergangsrohr zwischen Reaktor
und Zyklon und der Zyklon selbst frei von Verkrustungen.