DE2641449C3 - Verfahren zur Reinigung einer Lösung von ε-Caprolactam - Google Patents
Verfahren zur Reinigung einer Lösung von ε-CaprolactamInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Bei der Herstellung von &egr;-Caprolactam, z. B. durch Beckmannsche Umlagerung von Cyclohexanonoxim
oder katalytischer Umlagerung von Cyclohexanonoxim in der Gasphase, wird das primär gebildete &egr;-Caprolactam
häufig mit Benzol oder ähnlichen Lösungsmitteln wie Toluol und Xylol extrahiert. Es werden dann
Lösungen des &egr;-Caprolactams in diesen organischen Lösungsmitteln erhalten, die aber noch weiter gereinigt
und aufgearbeitet werden müssen. Man hat solche Lösungen mit verdünnter Schwefelsäure, verdünnter
Natronlauge oder auch mit Wasser gewaschen (DE-AS 10 31 308). Hierbei wird Natronlauge oder Schwefelsäure
in die nächste Reinigungsstufe eingeschleppt; die Wäsche mit Wasser ist auch nicht sehr effektiv. Man hat
auch versucht, das gesamte &egr;-Caprolactam aus der organischen Lösung mit Wasser wieder zu extrahieren. Dies
bringt zwar einen guten Reinigungseffekt, man muß aber das Wasser aus dem Caprolactam wieder entfernen
und dies ist technisch sehr aufwendig.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung einer Lösung von &egr;-Caprolactam in Benzol,
Toluol oder Xylol durch Waschen mit einer Flüssigkeit, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Waschflüssigkeit
eine Lösung von &egr;-Caprolactam in Wasser im Gewichtsverhältnis 15 : 1 bis 1 : 3 verwendet in einer
Menge von 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Caprolactamlösung, und daß man in mehreren Stufen so wäscht,
daß sich das Gleichgewicht zwischen den beiden Lösungen wiederholt einstellen kann.
In einer besonderen Ausführungsform wird in einer Extraktionskolonne mit externer Energiezufuhr gearbeitet.
In einer weiteren Ausführungsform stellt man die Energiezufuhr, z. B. solche mit rotierenden Einbauten
mit Pulsation der Flüssigkeitssäule oder der Einbauten. Besonders geeignet sind pulsierende Füllkörperkolonnen,
pulsierende Siebbodenkolonnen, ARD-Kolonnen, Kühni-Kolonnen und Scheibel-Kolonnen. Im allgemeinen
kommt man je nach dem gewünschten Reinigungseffekt mit 3 bis 12 theoretischen Stufen aus. Man kann
natürlich auch mehr Stufen vorsehen.
Die Lösung von &egr;-Caprolactam in Wasser kann vorgebildet werden oder auch im oberen Teil der Kolonne
in situ gebildet werden. Hierzu kann man Wasser auf den Kopf der Kolonne geben, man muß allerdings fär
eine ausreichende Verteilung und Durchmischung in den oberen Stufen der Kolonne sorgen. Rühren oder
Pulsation der Kolonne ist besonders günstig. Darüber hinaus ist eine gleichmäßige Aufgabe der Waschflüssigkeit
vorteilhaft.
Man muß nicht die gesamte Menge der wäßrigen &egr;-Caprolactam-Lösung bzw. des Wassers auf den Kopf
der Kolonne geben. Man kann einen Teil der Waschflüssigkeit in die Kolonne selbst, besonders vorteilhaft
in ihr oberes Drittel, einführen. Man erhält dann ein besseres Konzentrationsprofil. Es is dabei nicht erforderlich,
daß die auf den Kopf der Kolonne gegebene Menge und die in den oberen Teil der Kolonne eingespeiste
Menge der Waschflüssigkeit die gleiche Zusammensetzung haben. Beispielsweise kann man in
den oberen Teil der Kolonne wäßrige &egr;-Caprolactamlösungen, die sich an anderer Stelle des Herstellungsprozesses
ergeben, einführen, z. B. die spezifisch leichtere Phase der mit Ammoniak neutralisierten Mischung
aus &egr;-Caprolactam und Oleum, die bei der Beckmann-Umlagerung anfällt (sogenanntes Lactam-Öl, enthaltend
etwa 70 Gew.-% &egr;-Caprolactam und 30 Gew.-% Wasser). Man kann ebenso gegebenenfalls filtrierte
wäßrige Lösungen des rohen Caprolactams aus der Gasphasenumlagerung von Cyclohexanonoxim verwenden
(solche Lösungen enthalten beispielsweise 90% Caprolactam und 10% Wasser).
Die gewaschene Lösung des Caprolactams in Benzol, Toluol oder Xylol kann nach üblichen Methoden
aufgearbeitet werden. Man kann beispielsweise das organische Lösungsmittel abdestillieren und danach
das &egr;-Caprolactam destillieren, man kann das &egr;-Caprolactam auch auskristallisieren,
weitere übliche Reinigungsoperationen können sich anschließen.
Der Hauptvorteil des Reinigungsverfahrens gemäß der Erfindung ist, daß eine organische &egr;-Caprolactam-Lösung
erhalten wird, die frei ist von Salzen, Säuren und Alkalien. Sie kann daher besonders vorteilhaft für
die Kristallisation des &egr;-Caprolactams aus Toluol benutzt werden.
Das durch Beckmann-Umlagerung in Oleum gewonnene Caprolactam-Schwefelsäuregemisch wurde mit
Ammoniak neutralisiert und mit Benzol extrahiert. Die Lösung des Caprolactams in Benzol wurde in einer
Schsibs!-Ko!o"ne mit 20 Böderi ^ewsschsr;. 2000 m! *&tgr;&ogr;
man am Kopf der Kolonne Wasser einspeist und für eine gute Durchmischung im oberen Teii der Kolonne
sorgt.
Zur Durchführung des Verfahrens verwendet man im allgemeinen eine Extraktionskolonne, auf deren Kopf
die wäßrige Lösung des &egr;-Caprolactams gegeben wird. Es eionen sich insbesondere Kolonnen mit äußerer
Stunde der benzolischen Caprolactam-Lösung, enthaltend 25,2 Gew.-% Lactam, 72,6 Gew.-% Benzol und
2,2 Gew.-% Wasser, wurden von unten in die Scheibel-Kolonne gepumpt und gleichzeitig 60 ml pro Stunde
Wasser auf den Kopf der Kolonne gegeben. Die Drehzahl des Rührers wurde so geregelt, daß schon nach
dem zweiten Boden des oberen Kolonnenteils das
Wasser in feinster Verteilung vorlag und daß nach einem Drittel der Kolonnenlänge eine Mischung aus
40 Gew.-% Caprolactam, 50 Gew.-% Wasser und 10 Gew.-% Benzol vorlag.
Die Trennschicht wurde unterhalb der Einspeisung der beiizolischen &egr;-Caprolactam-Lösung gehalten, am
kopf der Kolonne lief die gereinigte benzolische &egr;-Caprolactam-Lösung
ab. Nach destiilativer Aufarbeitung dieser Lösung hatte das &egr;-Caprolactam folgende
Kennzahlen:
Farbzahl
Erstarrungspunkt
Erstarrungspunkt
flüchtige Basen
UV-Zahl
Permanganatzahl über
Permanganatzahl über
5
69,100C
69,100C
95
40 000
40 000
Aus der gereinigten Lösung kristallisiertes &egr;-Caprolactam
hatte folgende Kennzahlen:
Farbzahl
Erstarrungspunkt
Erstarrungspunkt
flüchtige Basen
UV-Zahl
Permanganatzahl über
Permanganatzahl über
5
69,10°&sfgr;
69,10°&sfgr;
0,15
96
40 000
40 000
Farbzahl
Erstarrungspunkt
Erstarrungspunkt
flüchtige Basen
UV-Zahl
Permanganatzahl über
Permanganatzahl über
5
69,1O0C
69,1O0C
0,15™^
96
40 000
40 000
kg
Farbzahl
Erstarrungspunkt
Erstarrungspunkt
flüchtige Basen
UV-Zahl
Permanganatzahl über
69,100C
15
Das aus der katalytischen Umlagerung von Cyclohexanonoxim gewonnene &egr;-Caprolactam wurde mit
Toluol aufgenommen und anschließend in einer pulsierenden Siebbodenkolonne mit Wasser gewaschen.
200 kg pro Stunde einer Lösung von &egr;-Caprolactam in Toluol (21,4 Gew.-% &egr;-Caprolactam, 75,3
Gew.-% Toluol, 2,7 Gew.-% Wasser) wurden von unten und 6 kg pro Stunde einer 50%igen wäßrigen &egr;-Caprolactam-Lösung
auf den Kopf der Siebbodenkolonne eingespritzt. Hubhöhe und Frequenz des Pulsators
sind so eingestellt, daß eine gute Verteilung der wäßrigen &egr;-Caprolactam-Lösung gewährleistet wird.
Die Trennschicht vom Waschextrakt liegt unterhalb der Einspeisung der &egr;-Caprolactam-Lösung in Toluol.
Reines &egr;-Caprolactam wird aus dem über Kopf abgehenden Toluolextrakt auskristallisiert durch zweifache
Kristallisation. Das &egr;-Caprolactam hatte folgende Kennzahlen:
50 95
40 000
40 000
10
&egr;-Caprolactam wurde, wie in Beispiel 1 angegeben, aus dem neutralisierten Umlagerungsgemisch der Beckmann-Umlagerang
mit Toluol extrahiert. Die Toluollösung wurde in einer pulsierenden 70-Böden-Siebbodenkolonne
bei 600C gewaschen, wobei auf den Kopf der Kolonne Wasser und auf den 50. Boden
sogenanntes Lactam-Öl (70 Gew.-% &egr;-Caprolactam, 30 Gew.-% Wasser) eingespritzt wurden.
20 Einspritzmengen pro Stunde
70 1
pro Stunde Toluollösung von Caprolactam
(Einspeisung von unten)
0,78 1 pro Stunde Wasser
0,78 1 pro Stunde Wasser
(Aufgabe auf Boden Nr. 60)
7,7 1 pro Stunde Lactam-Öl
(Aufgabe auf den Boden Nr. 50)
Die Habhöhe und die Frequenz des Pulsators wurden
so eingestellt, daß man möglichst schnell eine gute Verteilung der beiden auf den 50. und 60. Boden eingespritzten
Phasen erreicht. Durch die Lactam-Öl-Einspeisung erreicht man, daß ohne Qualitätseinbußen die
&egr;-Caprolactam-Konzentration im ablaufenden gewaschenen Toluolextrakt gehalten oder erhöht werden
kann.
Destillative Aufarbeitung des Extrakts ergibt ein &egr;-Caprolactam mit folgenden Kennzahlen:
Farbzahl
Erstarrungspunkt
Erstarrungspunkt
flüchtige Basen
UV-Zahl
Permanganatzahl über
Permanganatzahl über
69,10°C
mÄq
mÄq
kg
94
40 000
94
40 000
0,3
Vergleichsversuch
Es wurde nach der DE-AS 10 31 308, Beispiel 1, verfahren. Die gewaschene organische Phase wurde
einmal destillativ und einmal durch Kristallisation aufgearbeitet. Das Lactam hatte folgende Kennzahlen:
60
&egr;-Caprolactam wurde in einer ARD-Kolonne mit einer Mischung aus &egr;-Caprolactam und Wasser im Verhältnis
45 : 55 gewaschen. 10 nv1 pro Stunde der Benzollösung
von Caprolactam wurden von unten und 300 1 Wasser auf den Kopf der ARD-Kolonne eingespritzt. Der Benzolextrakt
wurde destillativ aufgearbeitet, das erhaltene Caprolactam hatte folgende Kennzahlen:
Destillative Aufarbeitung
Farbzahl 5
Permanganatzahl 30 000
UV-Zahl 83
Erstarrungspunkt 69,100C
Alkalität*) 0,0001
_ . mÄn
flüchtige Basen u,4 '
Aufarbeitung durch Kristallisation
Farbzahl 10
Permanganatzahl > 40 000
UV-Zahl 93
Erstarrungspunkt 69,10°C
Alkalität - 0,0014
flüchtige Basen 0,15 ^
·) Bei der destillativen Aufarbeitung wurden 0,2% NaOH
zugegeben.
zugegeben.
10
15
20
25
30
35
45
50
55
60
65
Claims (4)
1. Verfahren zur Reinigung einer Lösung von &egr;-Caprolaclam in Benzol, Toluol oder Xylol durch
Waschen mit einer flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß man als Waschflüssigkeit
eine Lösung von &egr;-Caprolactam in Wasser im Gewichtsverhältnis 15 : 1 bis 1:3 verwendet in
einer Menge von 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Caproiactamlösung, und daß man in mehreren Stufen
so wäscht, daß sich das Gleichgewicht zwischen den beiden Lösungen wiederholt einstellen kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer Extraktionskolonne mit
externer Energiezufuhr arbeitet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung von &egr;-Caprolactam in
Wasser in situ herstellt, indem man am Kopf der Kolonne Wasser einspeist und für eine gute Durchmischung
im oberen Teil der Kolonne sorgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil der Waschflüssigkeit in
das obere Drittel der Kolonne einspeist.
25
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OD | Request for examination | ||
8281 | Inventor (new situation) |
Free format text: DANZIGER, HARRY, DR. KAISER, BERND-ULLRICH, DR., 4150 KREFELD, DE RAMPART, GUIDO, DR., 2070 EKEREN,DE SCHROETER, JUERGEN, 5090 LEVERKUSEN, DE |
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