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Verfahren zur Gewinnung von Caprolactam Die Erfindung bezieht sich
auf die Gewinnung von Caprolactam aus den Reaktionsgemischen, die man bei der Beckmannschen
Umlagerung von Cyclohexanonoxim erhält.
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Aus Cyclohexanonoxim kann man bekanntlich mit Schwefelsäure oder Oleum
auf dem Wege über die Beckmannsche Umlagerung Caprolactam gewinnen. Man erhält bei
dieser Reaktion ein Gemisch, das sich aus Schwefelsäure und Lactam zusammensetzt
und aus dem durch Neutralisieren und anschließendes Abtrennen der wäßrigen Salzlösung
ein wasserhaltiges Lactamöl gewonnen wird, das etwa 7o Gewichtsprozent Lactam enthält.
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Es ist bekannt, daß man aus dem wasserhaltigen Lactamölentweder durch
Vakuumdestillation oder durch Extrahieren mit organischen Lösungsmitteln und Abdestillieren
des verwendeten Lösungsmittels das Lactam gewinnen kann. So gewonnenes Caprolactam
enthält aber immer eine geringe Menge Verunreinigungen, deren Entfernung sogar bei
wiederholter Destillation nicht voll und ganz gelingt. Unter der Einwirkung des
Lichtes und der Luft verursachen diese Verunreinigungen eine gelbbraune Verfärbung
des Lactams. Ein Lactam, das solche Verunreinigungen aufweist, eignet sich daher
nicht für die Herstellung von Polymeren, die z. B. zu Fäden, Fasern, Folien und
sonstigen Formkörpern verarbeitet werden sollen, da diese Verunreinigungen auch
in den Polymeren und Formkörpern Verfärbungen und sonstige Qualitätsbeeinträchtigungen
hervorrufen.
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Um das Lactam als Ausgangsprodukt für die Herstellung von Polymeren
zu verwenden, war deshalb bisher immer seine zusätzliche Reinigung unumgänglich.
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Es wurde nunmehr gefunden, daß bei der Gewinnung von Caprolactam aus
Reaktionsgemischen, die der Beckmannschen Umlagerung von Cyclohexanonoxim
entstammen,
durch Neutralisieren dieser Gemische, anschließendes Abtrennen des wasserhaltigen-
Lactamöls von der wäßrigen Salzlösung und Extrahieren des Lactamöls mittels eines
organischen Lösungsmittels, licht- und luftbeständige Lactame erhalten werden, wenn
man das wasserhaltige Lactamöl vor dem Extrahieren bis auf einen Caprolactamgehalt
von 8o bis 9o Gewichtsprozent konzentriert.
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Die erfindungsgemäße Konzentrierung des wasserhaltigen Lactamöls .erzielt
man in einfacher Weise, wenn man das Lactamöl, vorzugsweise bei herabgesetztem Druck
und bei einem gii-Wert von 5 bis 8, eindampft. Es hat sich herausgestellt, daß unter
diesen Umständen eine Hydrolyse von Lactam zu Aminosäure vermieden werden kann.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Caprolactam extrahiert,
dessen Gehalt an Wasser geringer ist als der des ursprünglichen Caprolactams. Überraschenderweise
läßt sich jetzt erreichen, daß sich die Verunreinigungen leicht aus dem Lactam ausscheiden
und zusammen mit dem Wasser abgeführt werden. Das Extrahieren wird auf diese Weise
wesentlich vereinfacht. Führt man das Extrahieren in kontinuierlichem Verfahren
im Gegenstrom aus, so erzielt man als zusätzlichen Vorteil, daß man mit einer geringeren
Anzahl von Extraktionsstufen auskommt.
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Vorzugsweise führt man das Extrahieren derart aus, daß. der organische
Extrakt, der aus dem Extraktionsapparat abgeführt wird, 2ö bis 25 Gewichtsprozent
Caprolactam enthält. Der abgeführte Extrakt zeigt bei höherem Lactamgehalt ebenfalls
einen höheren Gehalt an aufgelösten Verunreinigungen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren gibt -die Möglichkeit, die Lactamkonzentration
des wasserhaltigen Lactamöls, das dann der Extraktion unterzogen werden soll, konstant
zu halten. Etwaige Abweichungen während der Umlagerung oder des Neutralisierens
rufen oft Unterschiede in der Lactamkonzentration hervor, die die Extraktion in
ungünstigem Sinne beeinflussen und deswegen eine genaue Kontrolle voraussetzen.
Da man dem Öl nunmehr durch Eindampfen eine konstante Konzentration gibt,
sind derartige Konzentrationsunterschiede von vornherein vermieden, und zwangläufig
ergibt sich daraus -ein geringerer Aufwand an Kontrolle.
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Aus dem Extrakt kann das Lactam in bekannter Weise durch Destillation
gewonnen werden.
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In nachstehendem Beispiel wird an Hand der Zeichnung das erfindungsgemäße
Verfahren näher erläutert. Beispiel In einem Reaktionsgefäß i, das mit einem kräftigen
Rührwerk ausgestattet ist, werden an den mit 2 und 3 bezeichneten Stellen gleiche
Gewichtsmengen von geschmolzenem Cyclohexanonoxim und iooo%iger Schwefelsäure gleichzeitig
und kontinuierlich eingeleitet. Die Temperatur in dem Reaktionsapparat hält man
auf etwa i i o°. Das Reaktionsprodukt wird dem Neutralisiergefäß q. kontinuierlich
zugeleitet. In diesem Gefäß wird das Reaktionsprodukt unter Rühren mit Ammoniakwas,ser,
das bei 5 in das Gefäß eintritt, neutralisiert. Das neutralisierte Produkt wird
darauf in dem Abscheider 6 in eine wäßrige Ammonsulfatlösung und ein wasserhaltiges
Lactamöl, das 700/0 Caprolactam enthält, aufgeteilt. Die Ammonsulfatlösung wird
an der mit 7 bezeichneten Stelle aus dem Abscheider abgelassen. Das wasserhaltige
Lactamöl wird über die Leitung 8 dem Verdampfer 9 zugeleitet. In diesem Verdampfer
9 wird das wasserhaltige Lactamöl durch Vakuumverdampfung in der Weise konzentriert,
daß man eine 8o%ige Lactamlösung erhält. Diese konzentrierte Lactamlösung wird über
einen Kühler io dem ersten Mischgefäß i ja einer kontinuierlich -arbeitenden sechsstufigen
Extraktionsapparatur, die im Gegenstrom betrieben wird, zugeleitet. Die wäßrige
Phase durchläuft im Gegenstrom zu dem Benzol, das an der mit 13 bezeichneten Stelle
dem letzten Mischgefäß zugeleitet wird, die Extraktionsapparatur, wobei sie durch
den Abscheider 12a das Mischgefäß iib, den Abscheider 12b usw. hindurchfließt. In
entgegengesetztem Sinne fließt die erwähnte Benzolphase durch die Extraktionsapparatur;
sie geht hierbei durch den Abscheider i2@ das Mischgefäß i ie usw. Die Menge Benzol,
die pro Kilogramm 8o%iges Lactamöl der Extraktionsapparatur zugeleitet wird, beläuft
sich auf 3,2 kg.
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An der mit i q. bezeichneten Stelle werden pro Kilogramm 8o %iges
Lactamöl o, i q. kg dunkel gefärbte, wäßrige Lösung abgeführt, die o, i % Caprola.ctam
enthält. An der mit 15 bezeichneten Stelle wird eine Lösung von Lactam in Benzol
abgeführt, deren Menge sich pro Kilogramm zugeleitetes 8o%iges Lactamöl auf ¢,o6
kg beläuft. Diese Lösung enthält 2o Gewichtsprozent Caprolactam.
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Das Caprolactam, das anschließend durch Destillation aus dieser Lösung
gewonnen wird, zeigt beim Aufbewahren keine Neigung zum Verfärben.
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Zum Vergleich möge dienen, daß nachweislich etwa i 2 Extraktionsstufen
erforderlich sind, um zu einem gleichen Wirkungsgrad zu gelangen, wenn man wasiserhaltiges
Lactamöl, das 700/0 Caprolactamenthält, sofort mit Benzol extrahiert.