DE2550934B2

DE2550934B2 - Reinigung von Caprolactam

Info

Publication number: DE2550934B2
Application number: DE2550934A
Authority: DE
Inventors: Harry Dr. Danziger; Bernd- Ulrich Dr. Kaiser
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1975-11-13
Filing date: 1975-11-13
Publication date: 1979-10-04
Also published as: FR2331558B1; FR2331558A1; DE2550934A1; CA1080222A; IT1066655B; JPS612657B2; JPS5262289A; US4239682A; NL7612486A; BE848260A; GB1530357A; DE2550934C3

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur reinigung von säureenthaltendem Rohcaprolactam aus der Umlagerung von Cyclohexanonoxim, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Rohcaprolactam mit 0,8—2,0 Äquivalenten, bezogen auf die Säure im Rohcaprolactam, einer Base auf einen pH-Wert zwischen 4 und 11 einstellt und mit 3—6 Gew.-Teilen Toluol, bezogen auf Gew.-Teile Caprolactam, und 2 — 10 Gew.-Teilen Wasser, bezogen auf Gew.-Teile an anorganischen Verbindungen, vermischt, wobei sich in der Wasserphase zwei Schichten bilden, deren obere praktisch die gesamten organischen Verunreinigungen enthält und deren untere Schicht die anorganischen Verbindungen enthält, und die Wasserphasen entfernt, sowie aus der Toluolphase in üblicher Weise das Caprolactam gewinnt.

Die Umlagerung von Cyclohexanonoxim zu Caprolactam ist bekannt. Man arbeitet entweder in flüssiger Phase mit Oleum als Umlagerungskatalysator oder aber in der Gasphase mit borsäurehaltigen Katalysatoren. Das Umlagerungsgemisch aus der Umlagerung mit Oleum enthält meistens 1—2 Mol Schwefelsäure pro Mol Caprolactam. Wegen der Flüchtigkeit der Borsäure enthält das in der Gasphase erhaltene Produkt meist 0,05 bis 5 Mol-% Borsäure.

In der DE-AS 10 31308 wird ein Verfahren zur Reinigung von Caprolactam aus der Umlagerung in Oleum beschrieben. Man setzt dem neutralisierten Reaktionsgemisch der Umlagerung 1 — 10 Gew.-Teile Benzol, bezogen auf das Lactam, zu, extrahiert auf diese Weise das Caprolaciam und gewinnt eine benzolische Lactamlösung, die destillativ getrennt werden kann. Alle Verunreinigungen bleiben in der wäßrigen Phase, so daß man vor dem Problem steht, diese wäßrige Phase weiter aufzuarbeiten.

Die Schwierigkeit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden. Man setzt eiern säurehaltigen Rohcaprolactam zunächst eine Base, beispielsweise Alkalihydroxid oder Ammoniak, insbesondere Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid, zu. Die Alkalihydroxide können fest oder als wäßrige Lösung benutzt werden. Ammoniak wird im allgemeinen als wäßrige Lösung eingesetzt. Dabei verwendet man eine solche Menge, daß ein pH-Wert von 4 bis 11 eingestellt wird, wozu 0,8 bis 2,0 Äquivalente Base, bezogen auf die Säure im Rohcap?olactam, erforderlich sind. Danach fügt man 3 bis 6 Gew.-Teile Toluol, bezogen auf die Menge Caprolactam, und 2 bis 10 Gew.-Teile Wasser, bezogen auf die anorganischen Verbindungen, zu, vermischt und ι wartet, bis sich die Toluol- und die Wasserphase trennen. Man beobachtet zunächst, daß sich zwei Phasen bilden, eine Toluolphase und eine Wasserphase, aber die Wasserphase besteht aus zwei Schichten. Die obere Schicht besteht bis zu 50 Gew.-% aus organischen

ίο Verunreinigungen, der Rest ist Wasser, Lactam und spurenweise Toluol. Das Auftreten dieser Schicht ist völlig unerklärlich, es handelt sich jedenfalls nicht um eine echte dritte Phase. Diese Schicht ist flüssig und kann leicht abgetrennt werden, z. B. durch Abheben

! ι Trennt man also zunächst die toluolische Phase ab und zerlegt dann die wäßrige Phase in ihre beiden Schichten, dann erhält man eine toluolische Phase, aus der das reine Caprolactam durch Destillation oder Kristallisation isoliert werden kann, eine wäßrige Schicht, die die

2t) organischen Verunreinigungen enthält und die vernichtet oder recycliert werden kann und eine wäßrige Schicht, die je nach dem Ausgangsverfahren Schwefelsäure oder Borsäure bzw. deren Salze enthält und die ebenfalls durch Kristallisation bzw. Destillation aufgear-

r> beitet werden kann.

Es ist zur Durchführung des Verfahrens wichtig, die angegebenen Alkalimengen, Wassermengen und ToIuolmengen einzuhalten, weil diese Mengen kritisch sind.

,,, Beispiel 1

1000 kg filtriertes Rohlactam aus der Gasphasenumlagerung von Cyclohexanonoxim an einem borsäurehaltigen Katalysator, das 6 kg Borsäure enthält, wird mit 4000 kg Toluol, 4 kg NaOH und 50 kg Wasser durch J-". einen statischen Mischer gepumpt und in einem Trennbehäller getrennt.

Es bilden sich 4 kg einer flüssigen mittleren Schicht, die abgezogen werden.

Diese mittlere Schicht setzt sich zusammen aus
■in 2 kg organischen Verunreinigungen

1,8 kg Wasser

0,2 kg Lactam und Spuren an Toluol und anorganischen Komponenten.

Die Nebenprodukte sind stark dunkel gefärbte, in ■t> wasserfreier Form teerartige, übelriechende Verbindungen, die verbrannt werden können.

Aus der organischen Phase kann gegebenenfalls nach einer Wasserwäsche durch zweifache Kristallisation aus toluolischer Lösung ein Lactam mit ausgezeichneten w Kennzahlen erhalten werden.

Aus der wäßrigen Phase kristallisiert nach einer Konzentrierung das Natriumborat in klaren, farblosen Kristallen.

_Vi B e i s ρ i e 1 2

Zu 1000 kg Reaktionsprodukt aus Cyclohexanonoxim und Schwefelsäure, das ca. 570 kg Schwefelsäure und ca. 430 kg Lactam enthält, werden 659 kg einer 30%igen wäßrigen NHj-Lösung, 691kg Wasser und 1720 kg M) Toluol gegeben und vermischt. Nach der Trennung werden 0,2 kg einer mittleren Schicht isoliert, die
44% organische Verunreinigungen
48% Wasser
4% Lactam
M 2% Toluol

2% Ammonsulfat
enthält.

Aus dieser mittleren Schicht kann Toluol und Lactam

destillativ wiedererhalten werden.
Beispiel 3

Zu 1000 kg Reaktionsprodukt aus Cyclohexanonoxim und Schwefelsäure, das ca. 520 kg Schwefelsäure und ca. 480 kg Lactam enthält und durch zweistufige Reaktion von Cyclohexanonoxim mit Schwefelsäure erhalten wurde, bei der in erster Stufe 398 kg Cyclohexanonoxim und in zweiter Stufe die restlichen 82 kg Cyclohexanonoxim zugegeben wurden, werden 601 kg einer 30%igen wäßrigen NH₃-Lösung, 630 kg Wasser und ¹440kg

Toluol gegeben und vermischt Nach der Trennung werden 0,5 kg einer mittleren Schicht isoliert.

Die obere, tuluolhaltige Lactamphase wird dreimal mit je 9 kg Wasser gewaschen. Nach Abdestillieren des Toluols wird nach Zugabe von 0,6 kg NaOH und Destillation im Vakuum ein Lactam mit folgenden Kennzahlen erhalten:

Erstarrungspunkt: 69,13

Hazen Farbzahl: <5

Flüchtige Base: 0,2

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Reinigung von säureenthaltendem Rohcaprolactam aus der Umlagerung von Cyclohexanonoxim, dadurch gekennzeichnet, daß man das Rohcaprolactam mit 0,8—2,0 Äquivalenten, bezogen auf die Säure im Rohcaprolactam, einer Base auf einen pH-Wert zwischen 4 und 11 einstellt und mit 3—6 Gew.-Teilen Toluol, bezogen auf Gew.-Teile Caprolactam, und 2—10 Gew.-Teilen Wasser, bezogen auf Gew.-Teile an anorganischen Verbindungen, vermischt, wobei sich in der Wasserphase zwei Schichten bilden, deren obere praktisch die gesamten organischen Verunreinigungen enthält und deren untere Schicht die anorganischen Verbindungen enthält, und die Wasserphasen entfernt, sowie aus der Toluolphase in üblicher Weise das Caprolactam gewinnt.