ES2212790T3 - Procedimiento para la separacion de amoniaco a partir de disoluciones que contienen caprolactama y amoniaco. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la separación por destilación de amoniaco a partir de disoluciones (I), que contienen una lactama y amoniaco, caracterizado porque se lleva a cabo la separación a una presión absoluta de menos de 10 bar en un dispositivo de destilación (a).

Description

Procedimiento para la separación de amoniaco a partir de disoluciones que contienen caprolactama y amoniaco.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la separación por destilación de amoniaco a partir de disoluciones (I), que contienen una lactama y amoniaco, caracterizado porque se lleva a cabo la separación a una presión absoluta de menos de 10 bar en un dispositivo de destilación (a).

Las disoluciones que contienen una lactama y amoniaco se producen en numerosos procedimientos químicos, a modo de ejemplo en la obtención de lactamas cíclicas mediante reacción de derivados de ácido omega-aminocarboxílicos con agua.

La elaboración de estas disoluciones es problemática, ya que, habitualmente, en las lactamas, en especial en caprolactama, se plantean, como es sabido, requisitos de pureza extremadamente elevados.

De este modo, la WO 95/14665 y la WO 95/14664 describen la reacción de 6-aminocapronitrilo ("ACN") en la fase líquida con agua, en presencia de catalizadores heterogéneos, y un disolvente, para dar una disolución que contiene caprolactama y amoniaco. No se describe una elaboración de esta disolución.

Por regla general, en la separación por destilación de amoniaco a partir de disoluciones que contienen amoniaco se desea una presión elevada, habitualmente de más de 14 bar, para obtener una temperatura apropiada en la condensación de amoniaco en la cabeza del dispositivo de destilación.

La presente invención tomaba como base la tarea de poner a disposición un procedimiento que posibilitara la separación de amoniaco y disoluciones que contienen una lactama y amoniaco, de manera sencilla técnicamente y económica.

Correspondientemente, se encontró el procedimiento definido al inicio.

Según la invención, la disolución (I) contiene una lactama y amoniaco.

En principio no se conocen limitaciones con respecto a la lactama. Preferentemente entran en consideración lactamas de ácido omega-carboxílicos con 4 a 20 átomos de carbono, como lactama de ácido 4-aminobutanoico, lactama de ácido 5-aminopentanoico, lactama de ácido 6-aminohexanoico ("caprolactama"); lactama de ácido 7-aminoheptanoico o lactama de ácido 8-aminooctanoico, de modo especialmente preferente caprolactama.

Estas lactamas pueden estar substituidas, a modo de ejemplo por grupos alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, halógenos, como flúor, cloro o bromo, grupos alcoxi con 1 a 4 átomos de carbono o grupos carboxi con 1 a 4 átomos de carbono, preferentemente, las lactamas no están substituidas.

Se pueden emplear también mezclas de tales lactamas.

Tales lactamas son conocidas en sí.

La obtención de tales lactamas se puede efectuar mediante reacción de los correspondientes aminonitrilos con agua, a modo de ejemplo en el caso de caprolactama, mediante reacción de 6-aminocapronitrilo, como se describe, por ejemplo, en la EP-A-0 659 741, la WO 95/14664, la WO 95/14665, la WO 96/22874, la WO 96/22974, la WO 97/23454, la WO 99/28296 o la WO 99/47500.

En tal reacción, la descarga de reacción obtiene al menos un mol de amoniaco por mol de lactama. Además, la descarga de reacción puede contener otros componentes, como aminonitrilo no transformado, agua excedente, o en el caso de una reacción en fase gaseosa, empleada para la extinción de la descarga de reacción, o en caso dado disolventes orgánicos.

En el procedimiento según la invención se puede emplear como disolución (I) cualquier mezcla constituida por una lactama y amoniaco, ventajosamente una de las citadas descargas de reacción, o mezclas de tales sistemas.

Según la invención se destila amoniaco a partir de la disolución (I) a una presión de menos de 10 bar absolutos, preferentemente menos de 8 bar absolutos. En este caso, entra en consideración ventajosamente una presión por encima de presión ambiental atmosférica.

Preferentemente se debe seleccionar presión de destilación y temperatura de destilación de modo que se pueda extraer a través de la cabeza una corriente que contiene esencialmente amoniaco en forma de gas.

A tal efecto entran en consideración como dispositivo de destilación (a) instalaciones habituales de una etapa o varias etapas, como se describen, a modo de ejemplo, en: Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3ª edición, Vol. 7, John Wiley & Sons, New York, 1979, páginas 870 - 881, como burbujas de evaporación o columnas de rectificación, a modo de ejemplo columnas de platos perforados, columnas de platos de burbujas, columnas de empaquetadura o columnas de cuerpos de relleno.

En este caso se pueden emplear burbujas de destilación de una etapa, columnas de separación o columnas de rectificación puras con pieza de separación y refuerzo.

En una forma de ejecución preferente, se puede conducir la corriente en forma de vapor obtenida en la cabeza del dispositivo de destilación (a), que contiene esencialmente amoniaco, a través de un condensador (ak). De modo ventajoso, en este condensador se pueden separar por condensación, parcial o completamente, compuestos de punto de ebullición más elevado que amoniaco, bajo obtención de un condensador (III) y una fase gaseosa que contiene esencialmente amoniaco.

De modo ventajoso se puede devolver el condensado (III), parcial o completamente, al dispositivo de destilación (a), en especial para el caso de emplear como dispositivo de destilación (a) una columna, de modo especialmente preferente si esta columna tiene una pieza de refuerzo.

A partir de la corriente el dispositivo (a) o del condensador (ak) que contiene esencialmente amoniaco, se puede condensar amoniaco parcial o completamente mediante absorción en un disolvente volátil (II). A tal efecto se puede comprimir previamente la corriente.

Como dispositivo de absorción (b) entran en consideración instalaciones de una etapa o varias etapas habituales a tal efecto, como se describen, a modo de ejemplo, en: Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3ª edición, Vol. 7, John Wiley & Sons, New York, 1979, páginas 870 - 881, como columnas de burbujas o columnas de absorción, a modo de ejemplo columnas de platos perforados, columnas de platos de burbujas, columnas de empaquetadura o columnas de cuerpo de relleno.

Puede ser ventajoso llevar a cabo una refrigeración entre las etapas de separación de la columna de absorción (b).

En una forma de realización preferente, se puede dotar la columna (a) de una pieza de refuerzo, que se acciona con un disolvente (IV) como recirculación. Preferentemente, el disolvente (IV) estará sensiblemente exento de amoniaco. Ventajosamente, se puede emplear como recirculación una parte de disolvente (II) cargado con amoniaco en la absorción.

Como disolvente (II), disolvente (IV), o ambos disolventes, entra en consideración ventajosamente agua o, en el caso de obtención de lactama a partir del correspondiente aminonitrilo, el disolvente empleado en esta reacción.

En una forma de ejecución preferente, se puede separar a partir de la columna (b) disolvente (II) cargado con amoniaco mediante destilación o rectificación en un dispositivo de destilación (c).

A tal efecto entran en consideración como dispositivo de destilación (c) instalaciones habituales de una etapa o varias etapas, como se describen, a modo de ejemplo, en: Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3ª edición, Vol. 7, John Wiley & Sons, New York, 1979, páginas 870 - 881, como burbujas de evaporación o columnas de rectificación, a modo de ejemplo columnas de platos perforados, columnas de platos de burbujas, columnas de empaquetadura o columnas de cuerpos de relleno.

En este caso se pueden emplear burbujas de destilación de una etapa, columnas de separación o columnas de rectificación puras con pieza de separación y refuerzo.

Ventajosamente se puede devolver una parte de la corriente condensada a la columna (a) como recirculación. En este caso, entra en consideración una evaporación de descompresión con correspondiente enfriamiento de la corriente de recirculación.

Para un compactado entran en consideración en especial aquellas presiones bajo las cuales el amoniaco se presenta en forma líquida en el intervalo de temperaturas de 0 a 50ºC. Tales temperaturas se pueden ajustar, a modo de ejemplo, mediante enfriamiento con agua de río o aire, de modo sencillo técnicamente.

Para el compactado se pueden emplear todos los dispositivos conocidos, como turbocompresores, compresores de émbolo, membrana, o preferentemente compresores hidrorrotativos.

En una variante preferente, se puede llevar a cabo el compactado con un compresor hidrorrotativo, pudiéndose cargar este con disolvente (II), en especial disolvente cargado con amoniaco (II) a partir de la absorción.

El líquido que rebosa a partir del compactador hidrorrotativo se puede devolver parcial o completamente a la columna (a) como recirculación.

El procedimiento según la invención tiene la ventaja de evitar la producción de substancias sólidas en la separación por destilación de amoniaco a partir de lactama, en especial disoluciones que contienen caprolactama y amoniaco, que proceden de la obtención de lactama mediante reacción de aminonitrilo con agua, en la columna de destilación, que impiden un funcionamiento continuo de elaboración.

Ejemplo comparativo

Se hicieron reaccionar 100 kg/h de ACN en 1000 kg/h para dar caprolactama, efectuándose la reacción en un catalizador oxídico en fase líquida. La descarga de reacción contenía un 12% en peso de amoniaco, y se condujo, para la destilación, a una columna de platos perforados que contenía 20 platos perforados. En la cabeza de la columna estaba presente un condensador. Se accionó la columna a presión de 15 bar absolutos. El amoniaco líquido producido como condensado a partir del condensador se devolvió en parte como recirculación a la cabeza de la columna, la cantidad de recirculación ascendía a 200 kg/h. El contenido en amoniaco en la corriente extraída a través de la cola ascendía a menos de 1000 ppm. 30 horas después de poner en funcionamiento la columna, se llegó a obturaciones de los platos perforados, identificables en que la diferencia de presión entre cola y cabeza, con carga constante de la columna, aumentó drásticamente. Hubo que desconectar y barrer con agua la columna.

Ejemplo

Se condujo la descarga líquida de reacción del ejemplo comparativo a la misma columna, pero se accionó esta a una presión de 5 bar absolutos. Se condujo a través del condensador la corriente de vapores de la cabeza de la columna, pero no se separó por condensación todo el amoniaco. Se extrajo el amoniaco en forma de vapor remanente, y se devolvió a la columna como recirculación el líquido producido como condensado. Se pudo accionar la columna durante varias semanas de manera estable.

Claims (21)

1. Procedimiento para la separación por destilación de amoniaco a partir de disoluciones (I), que contienen una lactama y amoniaco, caracterizado porque se lleva a cabo la separación a una presión absoluta de menos de 10 bar en un dispositivo de destilación (a).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, llevándose a cabo la separación a una presión absoluta de menos de 8 bar.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, extrayéndose en forma de vapor, a través de la cabeza, una corriente que contiene esencialmente amoniaco.

4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3, estando presente la cabeza del dispositivo de destilación (a) empleado para la separación, para la separación de amoniaco a partir de la disolución (I), un condensador (ak), en el que se condensan parcial o completamente compuestos de punto de ebullición más elevado que amoniaco, bajo obtención de un condensado (III).

5. Procedimiento según la reivindicación 4, devolviéndose el condensado (III) a partir del condensador (ak) al dispositivo de separación (a).

6. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 5, condensándose la corriente en forma de vapor a partir del dispositivo de destilación (a) o condensador (ak), que contiene esencialmente amoniaco, mediante absorción en un disolvente líquido (II).

7. Procedimiento según la reivindicación 6, teniendo lugar la absorción en un dispositivo de absorción (b).

8. Procedimiento según la reivindicación 7, teniendo lugar una refrigeración en las etapas de separación del dispositivo de absorción (b).

9. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 8, conteniendo el dispositivo de destilación (a), para la separación de amoniaco a partir de la disolución (I), una pieza de refuerzo, que se acciona con un disolvente (IV) como recirculación.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, estando el disolvente (IV) esencialmente exento de amoniaco.

11. Procedimiento según la reivindicación 9, empleándose como recirculación una parte de disolvente (II) cargado con amoniaco en la absorción.

12. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 11, empleándose agua como disolvente (II) o como disolvente (IV).

13. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 12, empleándose como disolvente (II), o como disolvente (IV), el mismo disolvente que en la obtención de lactama a partir del correspondiente aminonitrilo.

14. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 13, separándose amoniaco a partir del disolvente cargado (II) mediante destilación o rectificación en un dispositivo de destilación (c).

15. Procedimiento según la reivindicación 14, empleándose una evaporación de una etapa en lugar del dispositivo de destilación (c).

16. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 5, compactándose o condensándose parcial o completamente la corriente en forma de vapor a partir del dispositivo de destilación (a), o condensador (ak), que contiene esencialmente amoniaco.

17. Procedimiento según la reivindicación 16, devolviéndose una parte de corriente condensada como recirculación al dispositivo de destilación (a) llegándose a una evaporación por descompresión con correspondiente enfriamiento de la corriente de recirculación.

18. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 5, compactándose la corriente en forma de vapor a partir del dispositivo de destilación (a) o condensador (ak), que contiene esencialmente amoniaco, y procediéndose a continuación según las reivindicaciones 6 a 15.

19. Procedimiento según las reivindicaciones 16 a 18, efectuándose el compactado de la corriente que contiene esencialmente amoniaco con un compresor hidrorrotativo.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, alimentándose el compresor hidrorrotativo con disolvente (II).

21. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 20, empleándose como lactama caprolactama.