ITMI20011361A1 - Metodo di purificazione della cicloesanossima - Google Patents
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Description
METODO DI PURIFICAZIONE DELLA CICLOESANONOSSIMA.
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un metodo di purificazione della cicloesanonossima in soluzione .
La cicloesanonossima è un prodotto chimico che viene usato come intermedio per la produzione di caprolattame, la cui preparazione su scala industriale può avvenire attraverso diversi processi noti nell'arte (Ullmann's Enciclopedya, 1986, Vol.A5, pag. 31-50) .
Un ulteriore processo, indicato con il nome di ammossimazione, è descritto in US 4745221 e prevede che la cicloesanonossima venga preparata facendo reagire cicloesanone con ammoniaca ed acqua ossigenata in presenza di un catalizzatore avente struttura zeolitica e sostituzione isomorfica di alcuni atomi di silicio con atomi di titanio (titanio silicalite o TS1).
La cicloesanonossima prodotta attraverso questa via così come quella ottenuta attraverso qualsivoglia processo, contiene però residui non vaporizzabili in quantità comprese tra 0,01 e 0,5 % in peso . Questi valori vengono ottenuti evaporando l'ossima a 120°C e 10 mm Hg di pressione.
La presenza di tali residui non influenza la successiva traformazione in caprolattame mediante trasposizione di Beckmann secondo il metodo industriale classico in cui viene utilizzato oleum. (Ullmann'Enciclopedya, 1986, Voi. A5, pag. 31-51). I residui provocano, invece, effetti negativi sulla trasposizione di Beckmann catalitica condotta in fase vapore (US 4141896; EP 550965).
Questo secondo metodo richiede che la cicloesanonossima che viene alimentata in fase vapore al reattore contenga una percentuale trascurabile di residui non vaporizzabili.
Per una conduzione semplificata della trasposizione di Beckman catalitica risulta, infatti, molto importante minimizzare la formazione di depositi solidi non vaporizzabili sulle pareti delle apparecchiature in cui la cicloesanonossima si trova in fase vapore.
Tali depositi non solo possono sporcare le pareti delle apparecchiature, ma possono sporcare più del normale il catalizzatore, aumentando quindi il numero normale dei cicli di rigenerazione del catalizzatore .
Inoltre possono capitare dei disservizi nella conduzione del reattore di trasposizione catalitica per cui si è costretti a tenere, nelle apparecchiature a monte, la cicloesanonossima liquida ad alta temperatura o addirittura in fase vapore per tempi più lunghi di quelli normalmente richiesti per la sola vaporizzazione ed immediata alimentazione al reattore di trasposizione catalitica .
E' stato ora trovato un metodo di purificazione della cicloesanonossima in soluzione che consente di ridurre sensibilmente il contenuto di residuo non vaporizzabile e quindi di ottenere un prodotto particolarmente adatto per essere alimentato ad un processo di trasposizione catalitica in fase vapore.
Costituisce pertanto oggetto della presente invenzione un metodo di purificazione di cicloesanonossima in soluzione di solventi immiscibili con acqua che consiste nel lavaggio di dette soluzioni con acqua o con una soluzione acquosa di una base avente un pK < 5 , oppure nel far passare le soluzioni di cicloesanonossima attraverso una resina a scambio ionico debolmente alcalina e, opzionalmente, anche attraverso una resina a scambio ionico debolmente acida.
Il metodo viene applicato a soluzioni di cicloesanonossima disciolta in un solvente immiscibile con l'acqua in cui però la cicloesanonossima abbia una sufficiente solubilità e questa solubilità sia maggiore di quella della cicloesanonossima in acqua.
Solventi con queste caratteristiche possono essere selezionati nel gruppo costituito da idrocarburi aromatici, idrocarburi alifatici ciclici o lineari, idrocarburi clorurati, idrocarburi ossigenati, come ad esempio toluene, benzene, cicloesano, metilciclopentano, esano, trielina o isopropil etere.
Preferenzialmente vengono utilizzate soluzioni di toluene.
Possono essere convenientemente trattate soluzioni di cicloesanonossima in solvente aventi un contenuto di cicloesanonossima variabile tra il 30 ed il 60 % in peso.
Il lavaggio può essere eseguito con acqua o con soluzioni di una base avente un pK < 5 oppure le soluzioni di cicloesanonossima possono essere fatte passare attraverso una resina a scambio ionico debolmente alcalina e, opzionalmente, anche attraverso una resina a scambio ionico debolmente acida ottenendo un'analoga riduzione dei residui non vaporizzabili .
Le basi che possono essere utilizzate ai fini della presente invenzione sono, ad esempio, scelte tra NaOH, KOH, Na2C03, NH3 a concentrazioni comprese tra 0,01 N ed IN e più convenientemente tra 0,05 e 0,IN.
Il volume di soluzione acquosa della base usata per il lavaggio dipende dalla concentrazione di cicloesanonossima presente nella soluzione toluenica e può essere compreso nel rapporto tra 10 :1 e 1:1 parti in peso di cicloesanonossima/parti in volume di soluzione della base e più preferibilmente nel rapporto da 3:1 a 1:1.
Il lavaggio della soluzione toluenica di cicloesanonossima può essere fatto in continuo in un'adatta colonna del tipo di quelle usate per le estrazioni liquido - liquido oppure mediante un miscelatore e successivo decantatore oppure ancora una serie di miscelatori e decantatori.
Soluzioni di cicloesanonossima in toluene sono ad esempio ottenute dalla sezione di estrazione del processo di aminossimazione dove la cicloesanonossima viene recuperata dalla miscela di reazione idroalcolica, dopo distillazione del solvente, mediante estrazione liquido-liquido .
In questo caso risulta conveniente operare il lavaggio della soluzione toluenica di cicloesanonossima con una soluzione acquosa di NaOH di concentrazione compresa tra 0,05 e 0,1 N a temperatura compresa tra 70 ed 80°C.
Dopo il lavaggio, la soluzione acquosa di NaOH viene riciclata alla sezione di estrazione del processo di ammossimazione per recuperare la cicloesanonossima disciolta, mentre la soluzione toluenica di cicloesanossima viene inviata alla colonna di strippaggio del toluene dal cui fondo si ottiene la cicloesanonossima da usare per la trasposizione catalitica di Beckmann a caprolattame .
Per verificare gli effetti del lavaggio della soluzione di cicloesanonossima si usa un test di laboratorio che estremizza le condizioni termiche cui può essere sottoposta la cicloesanonossima.
La cicloesanonossima viene riscaldata per 5 ore a 200C° e successivamente vaporizzata a 120°C ed una pressione ridotta di circa 10 mm Hg. Dopo evaporazione di tutta l'ossima viene quantificato il residuo non vaporizzabile.
Il residuo viene espresso come % rispetto alla quantità in peso dell'ossima usata per il test.
Esempio 1 (riferimento).
855 gr di soluzione toluenica contenente il 32% in peso di cicloesanonossima vengono sottoposti a distillazione in un evaporatore rotante alla temperatura di 120°C ed una pressione residua di 100 mm di Hg, sino a completa eliminazione del toluene. Si ricavano 273,6 gr di cicloesanonossima.
200 gr di questa cicloesanonossima vengono riscaldati per 5 ore a 200°C in atmosfera di azoto e dopo questo periodo vengono distillati, in evaporatore rotante alla temperatura di 120°C ed una pressione residua di 10 mm di Hg. Al termine della distillazione della cicloesanonossima rimangono 6,3 gr di residuo pari al 3,15% del peso iniziale della cicloesanonossima.
Esempio N° 2
2832 gr di soluzione toluenica contenente 850 gr di cicloesanonossima vengono lavati con 284 mi di soluzione acquosa 0,1 N di NaOH (rapporto peso di ossima/volume soluzione = 3/1).
Il lavaggio viene eseguito in un recipiente agitato e termostatato a 75°C. Dopo 30 minuti l'agitazione viene fermata ed il liquido viene lasciato decantare per 20 minuti, si separano 2 fasi: una superiore toluenica contenente la cicloesanonossima ed una inferire acquosa.
855 gr di soluzione toluenica vengono distillati in evaporatore rotante a 120°C e 100 mm di Hg di pressione residua sino a completa eliminazione del toluene, ricavando 256 gr di cicloesanonossima.
200 gr di questa cicloesanonossima vengono dapprima riscaldati, in atmosfera di azoto, per 5 ore a 200°C e successivamente distillati, in evaporatore rotante, alla temperatura di 120°C ed una pressione residua di 10 mm di Hg. Al termine della distillazione di tutta la cicloesanonossima si ottengono 1,08 gr di residuo pari allo 0,54% del peso iniziale della cicloesanonossima .
Esempi 3 - 8
Con la modalità descritta nell'Esempio 2 sono stati operati altri lavaggi di soluzioni tolueniche della cicloesanonossima variando la concentrazione della soluzione acquosa di NaOH ed il rapporto peso della cicloesanonossima/volume della soluzione lavante.
I risultati sono riportati nella tabella seguente tabella
Esempi 9 - 10
Si riferiscono a lavaggi con acqua condotti secondo le modalità dscritte nell'esempio 2
TABELLA
Claims (12)
- RIVENDICAZIONI 1. Metodo di purificazione della cicloesanonossima in soluzione di solventi immiscibili con acqua che consiste nel lavaggio di dette soluzioni con acqua o con una soluzione acquosa di una base avente un pK < 5, oppure nel far passare le soluzioni di cicloesanonossima attraverso una resina a scambio ionico debolmente alcalina e, opzionalmente, anche attraverso una resina a scambio ionico debolmente acida.
- 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 in cui i solventi sono selezionati nel gruppo costituito da idrocarburi aromatici, idrocarburi alifatici ciclici o lineari, idrocarburi clorurati, idrocarburi ossigenati.
- 3. Metodo secondo la rivendicazione 2 in cui i solventi sono selezionati tra toluene, benzene, isopropil etere, cicloesano, metilciclopentano, esano, trielina.
- 4. Metodo secondo la rivendicazione 3 in cui il solvente è toluene.
- 5. Metodo secondo la rivendicazione 1 in cui il contenuto di cicloesanonossima delle soluzioni è compreso tra 30 ed il 60 % in peso.
- 6. Metodo secondo la rivendicazione 1 in cui la base è selezionata nel gruppo costituito da NaOH, KOH, Na2C03, NH3.
- 7. Metodo secondo la rivendicazione 1 in cui la soluzione acquosa della base ha concentrazioni comprese tra 0,01 N e IN.
- 8. Metodo secondo la rivendicazione 7 in cui la soluzione acquosa della base ha concentrazioni comprese tra 0,05 e 0,1N.
- 9. Metodo secondo la rivendicazione 1 in cui il rapporto tra le parti in peso di cicloesanonossima contenuta nella soluzione e parti in volume della soluzione della base è compreso tra 10:1 e 1:1.
- 10. Metodo secondo la rivendicazione 9 in cui il rapporto è compreso tra 3:1 e 1:1.
- 11. Metodo secondo la rivendicazione 1 in cui il lavaggio della soluzione di cicloesanonossima viene condotto in continuo in un'adatta colonna oppure in miscelatore o in una serie di miscelatori e decantatori.
- 12. Processo di animossimazione in cui la cicloesanonossima in soluzione toluenica recuperata dalla sezione di estrazione del processo viene purificata secondo il metodo della rivendicazione 1.
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