JP2013151487A - METHOD FOR PRODUCING ε-CAPROLACTAM - Google Patents

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尚己 武田
Tatsuya Ozaki
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide high-quality ε-caprolactam by efficiently refining crude ε-caprolactam obtained by the Beckmann rearrangement of cyclohexanon oxime.SOLUTION: A method for producing high-quality ε-caprolactam includes: a step of crystallizing ε-caprolactam at a crystallization temperature from 10°C to a temperature less than a melting point of lactam from a mixed solution prepared by mixing crude ε-caprolactam, which is obtained by the Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime, with an organic solvent, and thereby obtaining a slurry liquid containing ε-caprolactam crystals; a step of separating the obtained slurry liquid into a liquid phase containing the organic solvent and a solid phase containing the ε-caprolactam crystals, and thereby obtaining the ε-caprolactam crystals; a step of subjecting the obtained ε-caprolactam crystals to repulp cleaning using an organic solvent at a temperature not less than the crystallization temperature but less than a melting point of ε-caprolactam, and thereby obtaining a slurry liquid containing ε-caprolactam crystals; and a step of separating the slurry liquid into a liquid phase containing the organic solvent and a solid phase containing the ε-caprolactam crystals, and thereby obtaining the high-quality ε-caprolactam.

Description

本発明は、ε−カプロラクタムの製造方法に関し、特に、シクロヘキサノンオキシムのベックマン転位で得られた不純物を含む粗ε−カプロラクタムから、高品質のε−カプロラクタムを効率良く精製する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing ε-caprolactam, and more particularly to a method for efficiently purifying high-quality ε-caprolactam from crude ε-caprolactam containing impurities obtained by Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime.

ε−カプロラクタムは、ナイロン−6の製造中間体として重要な化合物であり、各種の製造方法が知られている。例えば、シクロヘキサノンオキシムを発煙硫酸等の酸性媒体存在下でベックマン転位させることにより、大量に製造される。しかし、この方法は、付加価値が少ない大量の硫安を副生するという問題を有している。  ε-Caprolactam is an important compound as a production intermediate of nylon-6, and various production methods are known. For example, it is produced in large quantities by subjecting cyclohexanone oxime to Beckmann rearrangement in the presence of an acidic medium such as fuming sulfuric acid. However, this method has a problem that a large amount of ammonium sulfate with a small added value is by-produced.

これを改良する方法として、固体触媒を用いた気相ベックマン転位反応によるε−カプロラクタムの製造方法が公知である。気相ベックマン転位反応に用いる固体触媒としては、ホウ酸系触媒、シリカ・アルミナ触媒、固体リン酸触媒、複合金属酸化物触媒、ゼオライト系触媒等が提案されている。しかしながら、この方法で得られるε−カプロラクタムは種々の不純物を含有しているため、通常、晶析、抽出、蒸留、水添等の種々の方法によって精製されている。   As a method for improving this, a method for producing ε-caprolactam by a gas phase Beckmann rearrangement reaction using a solid catalyst is known. As the solid catalyst used in the gas phase Beckmann rearrangement reaction, a boric acid catalyst, a silica / alumina catalyst, a solid phosphoric acid catalyst, a composite metal oxide catalyst, a zeolite catalyst, and the like have been proposed. However, since ε-caprolactam obtained by this method contains various impurities, it is usually purified by various methods such as crystallization, extraction, distillation and hydrogenation.

特許文献1には、溶融した粗ε−カプロラクタムと冷却した有機溶媒とを併注混合することにより、ε−カプロラクタムを晶析させ、これを固液分離して精製ε−カプロラクタムを製造する方法が開示されている。また、品質を高める方法として、多段晶析の効果についても言及されている。   Patent Document 1 discloses a method for producing purified ε-caprolactam by solid-liquid separation by crystallizing ε-caprolactam by co-injecting molten crude ε-caprolactam and a cooled organic solvent. It is disclosed. Moreover, the effect of multistage crystallization is also mentioned as a method of improving quality.

特開2002−3472号公報JP 2002-3472 A

しかしながら、多段晶析を行って品質を高める場合、後段の晶析槽は前段の晶析槽よりも低温に設定して晶析させる必要がある。そのため、後段の晶析槽では、器壁への結晶の付着(スケーリング)が顕著となり、結晶回収率の低下や連続運転の阻害の原因となるおそれがある。
または、結晶に向けて有機溶媒を散布することで洗浄することで品質を高めることが可能であるが、極めて高品質のε−カプロラクタムを得るためには、多量の有機溶媒の散布が必要となり、溶媒回収等に多くのエネルギーが必要となることから、大規模生産になるほど経済的な負担が増加する。
However, when the quality is improved by performing multi-stage crystallization, the latter crystallization tank needs to be set at a lower temperature than the preceding crystallization tank for crystallization. Therefore, in the subsequent crystallization tank, the adhesion (scaling) of crystals to the vessel wall becomes remarkable, which may cause a decrease in the crystal recovery rate and an obstacle to continuous operation.
Or, it is possible to improve the quality by washing by spraying an organic solvent toward the crystal, but in order to obtain extremely high quality ε-caprolactam, it is necessary to spray a large amount of organic solvent, Since a large amount of energy is required for solvent recovery and the like, the economic burden increases as the production scale increases.

したがって、多段晶析を行うことなく、かつ有機溶媒の使用量がより少なくなる方法で、ε−カプロラクタムを精製し、高品質のε−カプロラクタムを得る方法が求められていた。   Therefore, there has been a demand for a method for purifying ε-caprolactam and obtaining high-quality ε-caprolactam by a method in which the amount of the organic solvent used is reduced without performing multistage crystallization.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、シクロヘキサノンオキシムのベックマン転位で得られた不純物を含む粗ε−カプロラクタムを効率良く精製し、高品質のε−カプロラクタムを得ることができるε−カプロラクタムの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and can efficiently purify crude ε-caprolactam containing impurities obtained by the Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime, thereby obtaining high-quality ε-caprolactam. It aims at providing the manufacturing method of (epsilon) -caprolactam.

上記の課題を解決するため、本発明は、シクロヘキサノンオキシムをベックマン転位させて得られた粗ε−カプロラクタムと有機溶媒とを混合した混合溶液から、10℃〜ラクタムの融点未満の晶析の温度においてε−カプロラクタムを晶析させ、ε−カプロラクタム結晶を含むスラリー液を得る晶析工程と、前記晶析工程で得られたスラリー液を、有機溶媒を含む液相と、ε−カプロラクタム結晶を含む固相とに分離して、ε−カプロラクタム結晶を得る第1の固液分離工程と、第1の固液分離で得られたε−カプロラクタム結晶を、前記晶析の温度以上ε−カプロラクタムの融点未満の温度で、有機溶媒を用いてリパルプ洗浄してε−カプロラクタム結晶を含むスラリー液を得るリパルプ洗浄工程と、前記スラリー液を、有機溶媒を含む液相と、ε−カプロラクタム結晶を含む固相とに分離し、高品質ε−カプロラクタムを得る第2の固液分離工程と、を含むε−カプロラクタムの製造方法を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is based on a mixed solution obtained by mixing a crude ε-caprolactam obtained by Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime and an organic solvent at a crystallization temperature of 10 ° C. to less than the melting point of lactam. A crystallization step of crystallizing ε-caprolactam to obtain a slurry liquid containing ε-caprolactam crystals; a slurry liquid obtained in the crystallization step, a liquid phase containing an organic solvent; and a solid phase containing ε-caprolactam crystals. The first solid-liquid separation step for obtaining ε-caprolactam crystals separated into phases, and the ε-caprolactam crystals obtained by the first solid-liquid separation at a temperature equal to or higher than the crystallization temperature and lower than the melting point of ε-caprolactam And a repulp washing step of obtaining a slurry liquid containing ε-caprolactam crystals by repulp washing with an organic solvent, and a liquid phase containing an organic solvent. And a second solid-liquid separation step of obtaining a high-quality ε-caprolactam by separating it into a solid phase containing ε-caprolactam crystals, and a method for producing ε-caprolactam.

本発明においては、前記第2の固液分離工程で得られた液相の少なくとも一部を、前記リパルプ洗浄に用いる有機溶媒の少なくとも一部として循環使用することをさらに含むことが望ましい。   In the present invention, it is desirable to further include recycling at least part of the liquid phase obtained in the second solid-liquid separation step as at least part of the organic solvent used for the repulp washing.

本発明においては、前記リパルプ洗浄に用いる溶媒の量は、前記第1の固液分離工程で得られたε−カプロラクタム結晶に対して0.5質量倍以上10質量倍以下であることが望ましい。   In the present invention, the amount of the solvent used for the repulp washing is desirably 0.5 to 10 times the ε-caprolactam crystal obtained in the first solid-liquid separation step.

本発明においては、前記リパルプ洗浄を行う時間は、5分間以上60分間以下であることが望ましい。   In the present invention, it is desirable that the repulp washing is performed for 5 minutes or more and 60 minutes or less.

本発明においては、前記リパルプ洗浄を行う温度は、45℃以上60℃以下であることが望ましい。   In the present invention, the temperature at which the repulp washing is performed is preferably 45 ° C. or more and 60 ° C. or less.

本発明においては、前記リパルプ洗浄工程および前記第2の固液分離工程を、連続的に実施することを含むことが望ましい。   In the present invention, it is desirable to include continuously performing the repulp washing step and the second solid-liquid separation step.

本発明においては、前記粗ε−カプロラクタムが、シクロヘキサノンオキシムを原料として固体触媒を用いた気相ベックマン転位により得られたものであることが望ましい。   In the present invention, the crude ε-caprolactam is desirably obtained by gas phase Beckmann rearrangement using cyclohexanone oxime as a raw material and a solid catalyst.

本発明においては、前記晶析は、液状の前記粗ε−カプロラクタムと、冷却した脂肪族炭化水素類、または冷却した脂肪族炭化水素類と前記脂肪族炭化水素類より極性の高い少量の有機溶媒とを混合した混合溶媒、を前記液状の粗ε−カプロラクタムより低温の条件で容器内に併注混合することにより行うことが望ましい。   In the present invention, the crystallization is carried out in the form of liquid crude ε-caprolactam and cooled aliphatic hydrocarbons, or a small amount of organic solvent having higher polarity than the cooled aliphatic hydrocarbons and aliphatic hydrocarbons. It is desirable to carry out by mixing and mixing the mixed solvent in the container in a container at a temperature lower than that of the liquid crude ε-caprolactam.

なお、「液状の粗ε−カプロラクタム」とは、粗ε−カプロラクタムを溶融させたもの(以下、溶融粗ラクタムと称することがある)と、溶融粗ラクタムと有機溶媒との混合溶液とを含む。   The “liquid crude ε-caprolactam” includes a melted crude ε-caprolactam (hereinafter sometimes referred to as a molten crude lactam) and a mixed solution of a molten crude lactam and an organic solvent.

本発明においては、前記液状の粗ε−カプロラクタムが、溶融した粗ε−カプロラクタム、または溶融した粗ε−カプロラクタムと脂肪族炭化水素類との混合溶液、若しくは、溶融した粗ε−カプロラクタムと脂肪族炭化水素類および前記脂肪族炭化水素類より極性の高い少量の有機溶媒を混合した混合溶媒との混合溶液、であることが望ましい。   In the present invention, the liquid crude ε-caprolactam is molten crude ε-caprolactam, a mixed solution of molten crude ε-caprolactam and aliphatic hydrocarbons, or molten crude ε-caprolactam and aliphatic. It is desirable to be a mixed solution with a mixed solvent in which a small amount of an organic solvent having a higher polarity than hydrocarbons and aliphatic hydrocarbons is mixed.

本発明によれば、晶析して得られる結晶をリパルプ洗浄することで、シクロヘキサノンオキシムのベックマン転位で得られた不純物を含む粗ε−カプロラクタムを効率良く精製することができ、高品質のε−カプロラクタムを得ることができる。   According to the present invention, the crude ε-caprolactam containing impurities obtained by the Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime can be efficiently purified by repulping the crystal obtained by crystallization, and high-quality ε- Caprolactam can be obtained.

本実施形態の製造方法を連続プロセスで実施する場合のフロー図である。It is a flowchart in the case of implementing the manufacturing method of this embodiment by a continuous process.

本実施形態のε−カプロラクタムの製造方法は、シクロヘキサノンオキシムをベックマン転位させて得られた粗ε−カプロラクタムと有機溶媒との混合溶液から、10℃〜ε−ラクタムの融点未満の晶析の温度においてε−カプロラクタムを晶析させ、ε−カプロラクタム結晶を含むスラリー液を得る晶析工程と、前記晶析工程で得られたスラリー液を、有機溶媒を含む液相と、ε−カプロラクタム結晶を含む固相とに分離して、ε−カプロラクタム結晶を得る第1の固液分離工程と、第1の固液分離で得られたε−カプロラクタム結晶を、前記晶析の温度以上ε−カプロラクタムの融点未満の温度で、溶媒を用いてリパルプ洗浄してε−カプロラクタム結晶を含むスラリー液を得るリパルプ洗浄工程と、前記スラリー液を、有機溶媒を含む液相と、ε−カプロラクタム結晶を含む固相とを分離し、高品質のε−カプロラクタムを得る第2の固液分離工程と、を備える。   The production method of ε-caprolactam according to this embodiment is performed at a crystallization temperature of 10 ° C. to less than the melting point of ε-lactam from a mixed solution of a crude ε-caprolactam obtained by Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime and an organic solvent. A crystallization step of crystallizing ε-caprolactam to obtain a slurry liquid containing ε-caprolactam crystals; a slurry liquid obtained in the crystallization step, a liquid phase containing an organic solvent; and a solid phase containing ε-caprolactam crystals. The first solid-liquid separation step for obtaining ε-caprolactam crystals separated into phases, and the ε-caprolactam crystals obtained by the first solid-liquid separation at a temperature equal to or higher than the crystallization temperature and lower than the melting point of ε-caprolactam A repulp washing step for obtaining a slurry liquid containing ε-caprolactam crystals by repulping with a solvent at a temperature of, and a liquid phase containing an organic solvent. Separating the solid phase containing ε- caprolactam crystal comprises a second solid-liquid separation to obtain a high quality ε- caprolactam, a.

なお、本明細書において、「粗ε−カプロラクタム」とは、ε−カプロラクタムの製造工程にて得られる目的物であるε−カプロラクタムと、夾雑物(反応溶媒、未反応原料、副反応生成物など)と、を含む反応混合物である。以下の説明は、粗ε−カプロラクタム(以下、「粗ラクタム」と略記することがある)として、シリカ・アルミナ、メタロシリケート、シリカライト等のゼオライト系触媒(固体触媒)を用いて、シクロヘキサノンオキシムの気相ベックマン転位により得られた反応混合物を例示して行うが、本発明を適用し得る粗ラクタムとしてはこれに限定されるものではない。
また、「高品質のε−カプロラクタム」とは、含有されるシクロヘキサノンオキシムやMTHI、OHP等の塩基性化合物が特定濃度以下であるε−カプロラクタムである。より具体的には、ε−カプロラクタム中に含有されるシクロヘキサノンオキシムの濃度が、ε−カプロラクタムに対して、0ppm以上10ppm未満;1,2,3,4,6,7,8,9−オクタヒドロフェナジンの濃度が0ppm以上10ppm未満;3−N−メチル−4,5,6,7−テトラヒドロベンズイミダゾールの濃度が0ppm以上25ppm未満となるε−カプロラクタムのことを意味する。
In the present specification, “crude ε-caprolactam” means ε-caprolactam which is a target product obtained in the production process of ε-caprolactam, and impurities (reaction solvent, unreacted raw materials, side reaction products, etc.) And a reaction mixture. The following explanation uses a zeolite-based catalyst (solid catalyst) such as silica-alumina, metallosilicate, silicalite, etc. as crude ε-caprolactam (hereinafter sometimes abbreviated as “crude lactam”), and cyclohexanone oxime The reaction mixture obtained by vapor phase Beckmann rearrangement is exemplified, but the crude lactam to which the present invention can be applied is not limited thereto.
The “high-quality ε-caprolactam” is ε-caprolactam in which a basic compound such as cyclohexanone oxime, MTHI, or OHP contained is at a specific concentration or less. More specifically, the concentration of cyclohexanone oxime contained in ε-caprolactam is 0 ppm or more and less than 10 ppm with respect to ε-caprolactam; 1,2,3,4,6,7,8,9-octahydro It means ε-caprolactam in which the concentration of phenazine is 0 ppm or more and less than 10 ppm; the concentration of 3-N-methyl-4,5,6,7-tetrahydrobenzimidazole is 0 ppm or more and less than 25 ppm.

図1は、本実施形態の製造方法を連続プロセスで実施する場合の一例を示すフロー図である。
図1で説明するフロー図には、晶析槽1、分離機2、晶析槽3、固液分離機4、結晶洗浄機5、溶解槽6、晶析槽7、固液分離機8、冷却設備9、固液分離機10、結晶洗浄機11、及びリパルプ洗浄槽12を含む。なお、図において、固液分離機10で行う固液分離が、本発明における「第1の固液分離」に該当し、固液分離機4で行う固液分離が、本発明における「第2の固液分離」に該当する。
以下、順に説明する。
FIG. 1 is a flowchart showing an example of the case where the manufacturing method of the present embodiment is carried out in a continuous process.
1 includes a crystallization tank 1, a separator 2, a crystallization tank 3, a solid-liquid separator 4, a crystal washing machine 5, a dissolution tank 6, a crystallization tank 7, a solid-liquid separator 8, A cooling facility 9, a solid-liquid separator 10, a crystal washer 11, and a repulp washing tank 12 are included. In the figure, the solid-liquid separation performed by the solid-liquid separator 10 corresponds to the “first solid-liquid separation” in the present invention, and the solid-liquid separation performed by the solid-liquid separator 4 is “second” in the present invention. Falls under “Solid-liquid separation”.
Hereinafter, it demonstrates in order.

まず、溶解槽6にて、溶融した粗ラクタムを有機溶媒と混合し、溶融粗ラクタムと有機溶媒とを混合した混合溶液(液状の粗ε−カプロラクタム)を調整する。
粗ラクタムには、製法により一義的ではないが、溶媒として使用したメタノールや未反応のシクロヘキサノンオキシムの他、シクロヘキサノン、シクロヘキセノン、n−ヘキサニトリル、5−ヘキセニトリル、メチルラクタム、1,3,4,5−テトラヒドロアゼピン−2−オン、1,5,6,7−テトラヒドロアゼピン−2−オン、1,2,3,4,6,7,8,9−オクタヒドロフェナジン(以下、OHPと略称することがある)や3−N−メチル−4,5,6,7−テトラヒドロベンズイミダゾール(以下、MTHIと略称することがある)等のアミン類等種々の副生物が含まれている場合がある。
First, in the dissolution tank 6, the molten crude lactam is mixed with an organic solvent, and a mixed solution (liquid crude ε-caprolactam) prepared by mixing the molten crude lactam and the organic solvent is prepared.
The crude lactam is not uniquely defined depending on the production method, but in addition to methanol and unreacted cyclohexanone oxime used as a solvent, cyclohexanone, cyclohexenone, n-hexonitrile, 5-hexonitrile, methyl lactam, 1,3,4, 5-tetrahydroazepin-2-one, 1,5,6,7-tetrahydroazepin-2-one, 1,2,3,4,6,7,8,9-octahydrophenazine (hereinafter abbreviated as OHP) May contain various by-products such as amines such as 3-N-methyl-4,5,6,7-tetrahydrobenzimidazole (hereinafter sometimes abbreviated as MTHI). .

例えば、気相ベックマン転位法により得られた粗ラクタム中には、通常、ε−カプロラクタムに対してシクロヘキサノンオキシムの濃度が10ppm以上;1,2,3,4,6,7,8,9−オクタヒドロフェナジンの濃度が10ppm以上;3−N−メチル−4,5,6,7−テトラヒドロベンズイミダゾールの濃度が25ppm以上;ならびに1,3,4,5−テトラヒドロアゼピン−2−オン、1,5,6,7−テトラヒドロアゼピン−2−オン、及びこれらの構造異性体(以下、カプレノラクタム類と略称する)の濃度が25ppm以上で含有されている場合があるが、これらの不純物のうちカプレノラクタム類を除いては、本発明の晶析法を適用することによりワンパスで一挙に除去精製することが可能である。   For example, in the crude lactam obtained by the gas phase Beckmann rearrangement method, the concentration of cyclohexanone oxime is usually 10 ppm or more with respect to ε-caprolactam; 1,2,3,4,6,7,8,9-octa Hydrophenazine concentration of 10 ppm or more; 3-N-methyl-4,5,6,7-tetrahydrobenzimidazole concentration of 25 ppm or more; and 1,3,4,5-tetrahydroazepin-2-one, 1,5 , 6,7-tetrahydroazepin-2-one, and their structural isomers (hereinafter abbreviated as caprenolactams) may be contained in concentrations of 25 ppm or more. Except for lenolactams, it can be removed and purified all at once by applying the crystallization method of the present invention.

なお、ゼオライト系触媒を用いる気相ベックマン転位反応によって得られた粗ラクタムは、メタノール等の溶剤、各種の低沸点の副生物、および各種の高沸点の副生物を含有している。そこで、晶析効率を上げる目的で、溶解槽6における溶解前に、必要に応じてこれらの溶剤や副生物の一部または全部を除去する予備蒸留等を実施しておくことが好ましい。   The crude lactam obtained by the gas phase Beckmann rearrangement reaction using a zeolite-based catalyst contains a solvent such as methanol, various low-boiling by-products, and various high-boiling by-products. Therefore, for the purpose of increasing the crystallization efficiency, it is preferable to carry out preliminary distillation or the like to remove some or all of these solvents and by-products as necessary before dissolution in the dissolution tank 6.

溶解槽6で用いられる有機溶媒としては、晶析後の混合溶液に多量のε−カプロラクタムが残存しないようにするため、極性の低い脂肪族炭化水素類が推奨される。   As the organic solvent used in the dissolution tank 6, aliphatic hydrocarbons having low polarity are recommended so that a large amount of ε-caprolactam does not remain in the mixed solution after crystallization.

このような脂肪族炭化水素類としては、炭素数6〜12の直鎖状脂肪族炭化水素類、炭素数6〜12の分岐状脂肪族炭化水素類、及び炭素数6〜12の脂環式炭化水素類等が挙げられる。より具体的には、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等の直鎖状脂肪族炭化水素類;メチルヘキサン、イソオクタン、ネオヘキサン等の分岐状脂肪族炭化水素類;メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の環状の脂肪族炭化水素類;及び石油ベンジン(JIS K 8594に規定。ヘキサンやイソヘキサンなどの混合物)のような脂肪族炭化水素類の混合物が挙げられる。中でも、n−ヘプタン、イソオクタン、石油ベンジン等の、沸点がε−カプロラクタムの融点(69℃)以上且つε−カプロラクタムの沸点(267℃)未満の脂肪族炭化水素類が好ましく、沸点がε−カプロラクタムの融点以上且つ約150℃以下の脂肪族炭化水素類(例えば、シクロヘキサン等)がより好ましい。   Examples of such aliphatic hydrocarbons include linear aliphatic hydrocarbons having 6 to 12 carbon atoms, branched aliphatic hydrocarbons having 6 to 12 carbon atoms, and alicyclic compounds having 6 to 12 carbon atoms. And hydrocarbons. More specifically, linear aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane and n-decane; branched aliphatic carbonization such as methylhexane, isooctane and neohexane Hydrogen: cyclic aliphatic hydrocarbons such as methylcyclopentane, cyclohexane, and methylcyclohexane; and mixtures of aliphatic hydrocarbons such as petroleum benzine (specified in JIS K 8594; mixtures of hexane, isohexane, etc.) It is done. Among them, aliphatic hydrocarbons having a boiling point not lower than the melting point (69 ° C.) of ε-caprolactam and lower than the boiling point (267 ° C.) of ε-caprolactam, such as n-heptane, isooctane, petroleum benzine, etc. are preferable, and the boiling point is ε-caprolactam. Aliphatic hydrocarbons (for example, cyclohexane, etc.) having a melting point of not lower than about 150 ° C. and lower are more preferable.

これらは単独でもよいが、二種以上あるいはこれらと均一に混和することが可能な、より極性の高い有機溶媒を混合して用いてもよい。すなわち、本発明の目的である不純物を除去できる範囲において、上述の脂肪族炭化水素類に、少量のベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;トリクレン等のハロゲン化炭化水素類;プロピルエーテル、イソプロピルエーテル等のエーテル類;酢酸エチル、酢酸イソプロピル等のエステル類;エタノール、イソプロパノール等のアルコール類等を混合し、沸点がε−カプロラクタムの融点以上且つε−カプロラクタムの沸点未満である混合溶媒を用いることができ;好ましくは沸点がε−カプロラクタムの融点以上且つ約150℃以下の混合溶媒として用いることができる。   These may be used alone or in combination of two or more or more polar organic solvents that can be mixed uniformly with these. That is, within the range in which impurities that are the object of the present invention can be removed, the above-mentioned aliphatic hydrocarbons include a small amount of aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; halogenated hydrocarbons such as trichrene; propyl ether Ethers such as isopropyl ether; esters such as ethyl acetate and isopropyl acetate; alcohols such as ethanol and isopropanol are mixed, and a mixed solvent having a boiling point equal to or higher than the melting point of ε-caprolactam and lower than the boiling point of ε-caprolactam Preferably used as a mixed solvent having a boiling point not lower than the melting point of ε-caprolactam and not higher than about 150 ° C.

これらの溶媒の中では、極性が低く、近接した沸点の近い溶媒の組み合わせが推奨される。この場合には、連続操業において、溶媒組成に変動があってもラクタムの溶解度の変化が少なく、晶析収率への影響が少ないことから、溶媒の濃度管理が容易になる。このような溶媒の組み合わせとしては炭素数6〜12の直鎖状脂肪族炭化水素類と炭素数6〜12の脂環式炭化水素類が好ましく、なかでもn−ヘプタンとシクロヘキサンとの組み合わせが好ましい。
具体的には、n−ヘプタンとシクロヘキサンとの混合比(質量比)が3:1〜2:1であることが好ましい。
有機溶媒の使用量は、粗ラクタムに対し、約1/2〜約5質量倍が好ましく、約1〜約4質量倍がより好ましい。
Of these solvents, combinations of solvents with low polarity and close boiling points are recommended. In this case, in continuous operation, even if there is a change in the solvent composition, the change in the solubility of lactam is small and the influence on the crystallization yield is small, so that the concentration control of the solvent becomes easy. As such a solvent combination, a straight chain aliphatic hydrocarbon having 6 to 12 carbon atoms and an alicyclic hydrocarbon having 6 to 12 carbon atoms are preferable, and a combination of n-heptane and cyclohexane is particularly preferable. .
Specifically, the mixing ratio (mass ratio) of n-heptane and cyclohexane is preferably 3: 1 to 2: 1.
The amount of the organic solvent used is preferably about 1/2 to about 5 times by mass, more preferably about 1 to about 4 times by mass with respect to the crude lactam.

なお、上述のように溶解槽6において溶融粗ラクタムと有機溶媒とを混合することなく、溶融粗ラクタムのみを用いて、後段の晶析を行うこととしてもよい。しかし、溶解槽6で溶融粗ラクタムを有機溶媒と混合した混合溶液を用いて晶析を行う方が、シクロヘキサノンオキシム含有量の低いε−カプロラクタムを得ることができ好ましい。   In addition, it is good also as performing crystallization of a back | latter stage only using a melt | fusion rough | crude lactam, without mixing a melt | fusion rough | crude lactam and an organic solvent in the dissolution tank 6 as mentioned above. However, it is preferable to perform crystallization using a mixed solution obtained by mixing molten crude lactam with an organic solvent in the dissolution tank 6 because ε-caprolactam having a low cyclohexanone oxime content can be obtained.

溶解槽6で調整された混合溶液は、晶析槽1に供給される。晶析槽1においては、上記溶解槽6で調整された混合溶液と、冷却設備9で冷却された有機溶媒(以下、冷溶媒と称することがある)と、を併行して供給することで晶析を行う。   The mixed solution adjusted in the dissolution tank 6 is supplied to the crystallization tank 1. In the crystallization tank 1, the mixed solution prepared in the dissolution tank 6 and the organic solvent (hereinafter sometimes referred to as a cold solvent) cooled in the cooling equipment 9 are supplied in parallel to form a crystal. Analyze.

前記冷溶媒としては、上述の溶解槽6で粗ラクタムとの混合に用いた有機溶媒と同様の有機溶媒を冷却して好適に用いることができる。なお、ε−カプロラクタムの溶解度が高い溶媒(極性が高い溶媒)でなければ、粗ラクタムとの混合に用いた有機溶媒と冷溶媒とが異なる種類のものであってもよい。   As the cold solvent, an organic solvent similar to the organic solvent used for mixing with the crude lactam in the dissolution tank 6 can be suitably used after being cooled. In addition, as long as the solubility of ε-caprolactam is not high (a solvent having high polarity), the organic solvent used for mixing with the crude lactam and the cold solvent may be different types.

晶析槽1に供給される冷溶媒の量や温度は、目標とする結晶の回収率を実現するために予め定めた晶析温度に応じて規定される。すなわち、供給される冷溶媒には、晶析槽1に供給された粗ラクタム(溶融粗ラクタムまたは溶融粗ラクタムと有機溶媒との混合溶液)の温度と晶析温度との差分の熱量、および、析出する結晶の結晶化熱、を相殺できる除熱能力が求められる。したがって、冷溶媒の量や温度は、冷溶媒の顕熱が、これらの熱量を相殺するように規定される。   The amount and temperature of the cold solvent supplied to the crystallization tank 1 are defined in accordance with a crystallization temperature determined in advance in order to realize a target crystal recovery rate. That is, the cold solvent to be supplied includes the amount of heat of the difference between the temperature of the crude lactam (molten crude lactam or a mixed solution of molten crude lactam and an organic solvent) supplied to the crystallization tank 1 and the crystallization temperature, A heat removal capability capable of offsetting the heat of crystallization of the precipitated crystals is required. Accordingly, the amount and temperature of the cold solvent are defined such that the sensible heat of the cold solvent cancels out these amounts of heat.

晶析に際し適用する溶媒の量は、精製に用いる粗ラクタムに対して、約1/2質量倍〜約5質量倍、好ましくは約1質量倍〜約4質量倍である。上記範囲を越えて用いても使用量に見合う晶析効果は得られず、溶媒回収に要する費用が増大する。他方、少ない場合には十分な品質の結晶を回収できないことがある。   The amount of the solvent applied for crystallization is about 1/2 to about 5 times by mass, preferably about 1 to about 4 times by mass, with respect to the crude lactam used for purification. Even if it is used beyond the above range, a crystallization effect commensurate with the amount used cannot be obtained, and the cost required for solvent recovery increases. On the other hand, if the amount is small, it may not be possible to recover crystals of sufficient quality.

晶析温度は、約10℃〜ラクタムの融点(68℃)未満、好ましくは約30℃〜約60℃、より好ましくは約40℃〜約60℃である。晶析温度は、目標とする結晶の回収率の達成と、除熱必要量の削減(工程の運転エネルギーの削減)と、を両立するため、晶析温度での液相のラクタム溶解度を考慮し、所定の結晶回収率が設定できる上限温度近くに設定することが好ましい。また、このような晶析温度とすると、不純物を分離しやすくなるため好ましい。   The crystallization temperature is about 10 ° C. to less than the melting point of lactam (68 ° C.), preferably about 30 ° C. to about 60 ° C., more preferably about 40 ° C. to about 60 ° C. The crystallization temperature takes into account the lactam solubility of the liquid phase at the crystallization temperature in order to achieve both the target crystal recovery rate and the reduction of heat removal requirements (reduction of process operating energy). It is preferable to set the temperature close to the upper limit temperature at which a predetermined crystal recovery rate can be set. Further, such a crystallization temperature is preferable because impurities can be easily separated.

さらに、晶析槽の外壁の温度は、晶析槽の外壁にスケーリングを起さないようにするため、外壁を晶析槽温度と同温度〜晶析物を過度に再溶解しない程度に僅かに高い温度に設定するとよい。具体的には晶析温度よりも数℃高い温度、より具体的にはラクタムの晶析温度+約5℃以下、より好ましくはラクタムの晶析温度+1℃以下に設定することにより、器壁へのスケーリング生成を抑制することが出来る。または、晶析槽の外壁を断熱構造とするとよい。   Furthermore, the temperature of the outer wall of the crystallization tank is slightly lower than the temperature of the crystallization tank to the extent that the crystallization product is not excessively redissolved in order to prevent scaling of the outer wall of the crystallization tank. A high temperature is recommended. Specifically, by setting the temperature a few degrees higher than the crystallization temperature, more specifically, the crystallization temperature of lactam + about 5 ° C. or less, more preferably, the crystallization temperature of lactam + 1 ° C. or less, to the vessel wall. Generation of scaling can be suppressed. Alternatively, the outer wall of the crystallization tank may be a heat insulating structure.

晶析槽1においては、液状の粗ε−カプロラクタム(溶融粗ラクタムまたは溶融粗ラクタムと有機溶媒との混合溶液)は、冷溶媒と共に一定速度で連続的に混合(併注混合)され、結晶析出を伴いながら、所定の晶析温度に保持される。   In the crystallization tank 1, liquid crude ε-caprolactam (molten crude lactam or a mixed solution of molten crude lactam and an organic solvent) is continuously mixed (mixed and mixed) at a constant rate together with a cold solvent to form crystal precipitation. With this, the crystallization temperature is maintained.

この場合、晶析に使用される粗ラクタムと溶媒の比率は同じでも、上述のように冷溶媒として使用する溶媒の一部を用いて予め粗ラクタムに添加して稀釈溶液とし、前記溶液を結晶が析出しない範囲で冷却するとともに、残余の冷溶媒を併注して晶析処理を行う晶析方法が好ましい。これにより、予め希釈溶液を適用しない方法に比較し、得られた結晶中に残留する特定不純物、特にシクロヘキサノンオキシム含量を低減することができる。   In this case, even if the ratio of the crude lactam used for the crystallization is the same as that of the solvent, a part of the solvent used as the cold solvent as described above is added to the crude lactam in advance to form a diluted solution, and the solution is crystallized. A crystallization method is preferred in which cooling is performed in a range in which no precipitation occurs and crystallization treatment is performed by pouring together the remaining cold solvent. This makes it possible to reduce the content of specific impurities, particularly cyclohexanone oxime, remaining in the obtained crystal as compared with a method in which a dilute solution is not applied in advance.

晶析槽1では、結晶化に必要な時間を確保することにより(すなわち熟成時間を与えることにより)、晶析した結晶が分散したスラリーの濃度を安定化させることが出来る。このようなスラリー濃度安定化のための時間は5分間〜60分間が好ましい。   In the crystallization tank 1, the concentration of the slurry in which the crystallized crystals are dispersed can be stabilized by securing the time necessary for crystallization (that is, by providing the aging time). The time for stabilizing the slurry concentration is preferably 5 minutes to 60 minutes.

晶析槽1において連続式で晶析を行う工程を採用する場合、晶析槽1の平均滞留時間を延ばすためには、晶析槽1の容量を大きくする必要がある。そのため、結晶品質、及び経済性の観点から適当な時間が選択される。スラリーの濃度の安定化に必要な時間は、5分間〜60分間で十分であるため、このような範囲で管理することが好ましく、20分間〜40分間であることがより好ましい。   In the case of adopting a continuous crystallization process in the crystallization tank 1, it is necessary to increase the capacity of the crystallization tank 1 in order to extend the average residence time of the crystallization tank 1. Therefore, an appropriate time is selected from the viewpoint of crystal quality and economy. Since the time required for stabilizing the concentration of the slurry is sufficient from 5 minutes to 60 minutes, it is preferably managed in such a range, and more preferably from 20 minutes to 40 minutes.

晶析槽1で得られたε−カプロラクタムの結晶を含むスラリーは、液体サイクロン等の分離機2を使用して、一部の液相を分離した後、残部の結晶スラリー液から再度晶析することとしてもよい。具体的には、残部の結晶スラリー液を晶析槽3に導入し、前記残部に再び冷溶媒を注加して残部を冷却し、ラクタムを晶析させることとしてもよい。この場合、分離機2、晶析槽3を用いずに晶析槽1のみで晶析させてε−カプロラクタムを回収した場合と比較して、収率(析出量)を増加させることが可能となる。   The slurry containing ε-caprolactam crystals obtained in the crystallization tank 1 is separated from a part of the liquid phase by using a separator 2 such as a liquid cyclone, and then recrystallized from the remaining crystal slurry liquid. It is good as well. Specifically, the remaining crystal slurry liquid may be introduced into the crystallization tank 3, and a cold solvent may be poured again into the remaining portion to cool the remaining portion to crystallize the lactam. In this case, it is possible to increase the yield (precipitation amount) as compared with the case of collecting ε-caprolactam by crystallization only in the crystallization tank 1 without using the separator 2 and the crystallization tank 3. Become.

この場合、晶析槽1における晶析での収率を下げることができるため、晶析槽1で得られる結晶に不純物が含まれにくくすることができる。また、晶析槽3においては再度冷溶媒が加えられるため、晶析対象となる溶液の不純物濃度を低減することができ、晶析槽3で得られるε−カプロラクタムの結晶の品質向上に有効である。   In this case, since the yield in crystallization in the crystallization tank 1 can be lowered, the crystal obtained in the crystallization tank 1 can be made less likely to contain impurities. Further, since the cold solvent is added again in the crystallization tank 3, the impurity concentration of the solution to be crystallized can be reduced, which is effective in improving the quality of the ε-caprolactam crystals obtained in the crystallization tank 3. is there.

分離機2において、スラリー中より除去する有機溶媒の量は特に制限されるものではないが、通常、液相の10%〜70%であり、その量は結晶品質により決定される。晶析槽3における晶析方法は晶析槽1と同じであり、例えば晶析槽を保温し、冷溶媒を併注混合すればよい。なお、晶析槽3における晶析温度は約30℃〜60℃の範囲で実施されるが、晶析槽1での温度条件よりも低く設定される。   In the separator 2, the amount of the organic solvent to be removed from the slurry is not particularly limited, but is usually 10% to 70% of the liquid phase, and the amount is determined by the crystal quality. The crystallization method in the crystallization tank 3 is the same as that of the crystallization tank 1, and for example, the crystallization tank may be kept warm and the cold solvent may be mixed and mixed. In addition, although the crystallization temperature in the crystallization tank 3 is implemented in the range of about 30 to 60 degreeC, it is set lower than the temperature conditions in the crystallization tank 1.

また、晶析槽1で得られるスラリー液から分離機2を使用して一部の液相を分離した後、残部の結晶スラリー液を再びもとの晶析槽1に戻すか、あるいは固液分離機4に送液することにより同様の効果を得ることも可能である。これらの方法により、同一の晶析収率を得るために使用する固液分離機4の能力を向上させることにより、後者の場合は晶析槽の数、容量を削減することが可能になり効率的である。   Further, after separating a part of the liquid phase from the slurry liquid obtained in the crystallization tank 1 using the separator 2, the remaining crystal slurry liquid is returned to the original crystallization tank 1 again, or a solid liquid It is also possible to obtain the same effect by sending the liquid to the separator 4. By improving the ability of the solid-liquid separator 4 used to obtain the same crystallization yield by these methods, the latter case can reduce the number and capacity of the crystallization tanks, thereby improving efficiency. Is.

晶析槽1および晶析槽3で得られるスラリー液は、固液分離機10に導入される。固液分離機10では、固液分離することにより、導入されたスラリーを、ε−カプロラクタム結晶を含む固相と、不純物を含有する液相とに分離する事ができる(第1の固液分離)。この場合、晶析槽1から固液分離機10までの工程はスラリー温度が下がらないよう保温されるのが好ましい。   The slurry liquid obtained in the crystallization tank 1 and the crystallization tank 3 is introduced into the solid-liquid separator 10. In the solid-liquid separator 10, the introduced slurry can be separated into a solid phase containing ε-caprolactam crystals and a liquid phase containing impurities (first solid-liquid separation). ). In this case, it is preferable that the process from the crystallization tank 1 to the solid-liquid separator 10 is kept warm so that the slurry temperature does not fall.

固液分離は、減圧濾過、加圧濾過等、通常の晶析に用いられる濾過器を使用して行うことが出来るが、連続的に濾過するためには、遠心濾過器、連続掻き取り式遠心濾過器、遠心分離型デカンター等を用いるとよい。特に連続掻き取り式遠心濾過器や遠心分離型デカンター等では、連続的に結晶をリンスすることが可能で、結晶に付着した不純物を含有する液相を洗浄し、結晶の品位をより向上させることが出来るので、好ましい。   Solid-liquid separation can be performed using a filter used for normal crystallization, such as vacuum filtration, pressure filtration, etc. In order to perform continuous filtration, centrifugal filtration, continuous scraping centrifugal A filter, a centrifugal decanter, or the like may be used. Especially in continuous scraping centrifugal filters and centrifugal decanters, crystals can be rinsed continuously, and the liquid phase containing impurities attached to the crystals can be washed to further improve the quality of the crystals. Is preferable.

固液分離機10で分離したε−カプロラクタムの結晶(固相)は、前記結晶を洗浄する結晶洗浄機11に供給され、結晶に向けて有機溶媒を散布することで洗浄(リンス)される。これにより、結晶表面に付着した不純物を除去することができ、洗浄しないものに比較し、より純度の高いε−カプロラクタムを得ることができる。   Crystals (solid phase) of ε-caprolactam separated by the solid-liquid separator 10 are supplied to the crystal washing machine 11 for washing the crystals, and washed (rinsed) by spraying an organic solvent toward the crystals. Thereby, impurities adhering to the crystal surface can be removed, and ε-caprolactam with higher purity can be obtained as compared with those not washed.

リンスに用いられる有機溶媒は、ε−カプロラクタムの溶解度が低いものが好ましく、上述の極性の低い炭化水素類を用いることができる。   The organic solvent used for rinsing is preferably one having a low solubility of ε-caprolactam, and the above-mentioned low-polarity hydrocarbons can be used.

なお、本実施形態では、固液分離機10と結晶洗浄機11とが別体の装置であることとして記載しているが、同じ装置が固液分離機10と結晶洗浄機11との機能を有する(固液分離機が結晶洗浄部を有する)こととしてもよい。   In the present embodiment, the solid-liquid separator 10 and the crystal washer 11 are described as separate devices, but the same device functions as the solid-liquid separator 10 and the crystal washer 11. It is good also as having (a solid-liquid separator has a crystal washing part).

固液分離機10で分離された有機溶媒を含有する液相、結晶洗浄機11から排出される有機溶媒を含有する液相は、溶解槽6で溶融粗ラクタムと有機溶媒を予め混合する場合、前記有機溶媒として一部使用してもよい。   When the liquid phase containing the organic solvent separated by the solid-liquid separator 10 and the liquid phase containing the organic solvent discharged from the crystal washer 11 are preliminarily mixed with the molten crude lactam and the organic solvent in the dissolution tank 6, A part of the organic solvent may be used.

結晶洗浄機11において表面の不純物を除去したε−カプロラクタムの結晶は、リパルプ洗浄槽12に供給される。リパルプ洗浄槽12においては、有機溶媒を用いて供給された結晶をリパルプ(リスラリー)しスラリーとする。これにより、結晶に付着した不純物が、スラリーの有機溶媒に溶解し、結晶表面から除去される。   Crystals of ε-caprolactam from which impurities on the surface have been removed in the crystal washer 11 are supplied to a repulp washing tank 12. In the repulp washing tank 12, the crystals supplied using the organic solvent are repulped (reslurry) to form a slurry. Thereby, the impurities adhering to the crystal are dissolved in the organic solvent of the slurry and removed from the crystal surface.

上述の結晶洗浄機11においては、結晶に向けて有機溶媒を散布することで洗浄するため、結晶の粒子間に付着する不純物が残存しやすい。残存する不純物は、結晶洗浄機11において長時間のリンスを行うことで低減するものの、処理の効率が悪く、また、多量の有機溶媒を必要とすることから工程負荷が大きい。   In the above-described crystal washer 11, cleaning is performed by spraying an organic solvent toward the crystal, so that impurities adhering between crystal particles tend to remain. Although the remaining impurities are reduced by rinsing for a long time in the crystal washer 11, the processing efficiency is low and a large amount of organic solvent is required, resulting in a large process load.

対して、本実施形態のようにリパルプ洗浄槽12におけるリパルプ洗浄を行うと、少量の有機溶媒で確実に結晶表面に付着した不純物を除去することが可能となる。   On the other hand, when repulp washing is performed in the repulp washing tank 12 as in this embodiment, impurities attached to the crystal surface can be reliably removed with a small amount of organic solvent.

リパルプ洗浄に用いる有機溶媒の量は、リパルプ洗浄槽12に供給されるε−カプロラクタム結晶に対して0.5質量倍以上であるとよい。リパルプ洗浄を確実なものとするためには、2質量倍以上であるとより好ましい。また、リパルプ洗浄に用いる有機溶媒の量は、10質量倍以下であると好ましく、5質量倍以下であるとより好ましい。   The amount of the organic solvent used for the repulp washing is preferably 0.5 mass times or more with respect to the ε-caprolactam crystals supplied to the repulp washing tank 12. In order to ensure repulp washing, it is more preferably 2 times by mass or more. The amount of the organic solvent used for repulp washing is preferably 10 times by mass or less, and more preferably 5 times by mass or less.

リパルプ洗浄を行う時間は、5分間以上であるとよい。リパルプ洗浄を確実なものとするためには、10分間以上であるとより好ましい。また、リパルプ洗浄を行う時間は、生産効率が低減しない範囲で設定され、60分間以下であると好ましい。   The time for performing the repulp washing is preferably 5 minutes or more. In order to ensure repulp washing, it is more preferably 10 minutes or longer. Moreover, the time which performs repulp washing | cleaning is set in the range which does not reduce production efficiency, and it is preferable in it being 60 minutes or less.

リパルプ洗浄槽12で用いる有機溶媒としては、ε−カプロラクタムの溶解度が低いものが好ましく、上述の極性の低い脂肪族炭化水素類と同様の有機溶媒を用いることができる。中でも、直鎖状脂肪族炭化水素類と脂環式炭化水素類との混合溶媒を用いることが好ましい。このような混合溶媒としては、n−ヘプタンとシクロヘキサンとの混合溶媒を好適に用いることができ、混合比はn−ヘプタン:シクロヘキサン=3:1(質量比)であるとよい。   As the organic solvent used in the repulp washing tank 12, those having a low solubility of ε-caprolactam are preferable, and organic solvents similar to the above-described aliphatic hydrocarbons having low polarity can be used. Among these, it is preferable to use a mixed solvent of linear aliphatic hydrocarbons and alicyclic hydrocarbons. As such a mixed solvent, a mixed solvent of n-heptane and cyclohexane can be suitably used, and the mixing ratio is preferably n-heptane: cyclohexane = 3: 1 (mass ratio).

リパルプ洗浄槽12における温度は、結晶に付着した不純物の除去の促進とスケーリング抑止の点から高温であることが望ましく、一方、ε−カプロラクタムの結晶の溶解を抑制することが可能となることから低温であることが望ましい。そのため、リパルプ洗浄槽12における温度は、晶析槽1における晶析温度以上ε−カプロラクタムの融点未満、好ましくは晶析槽1の温度以上60℃以下(ただし45℃以上)、より好ましくは晶析槽1の温度以上で58℃以下(ただし50℃以上)である。
すなわち、リパルプ洗浄槽12における温度は、晶析槽1の温度以上〜60℃が好ましく、晶析槽1の温度以上〜58℃がより好ましい。
The temperature in the repulp washing tank 12 is preferably high from the viewpoint of promoting the removal of impurities adhering to the crystal and suppressing scaling, and on the other hand, it is possible to suppress dissolution of the crystal of ε-caprolactam. It is desirable that Therefore, the temperature in the repulp washing tank 12 is not less than the crystallization temperature in the crystallization tank 1 and less than the melting point of ε-caprolactam, preferably not less than the temperature of the crystallization tank 1 and not more than 60 ° C. (however 45 ° C. or more), more preferably crystallization. It is above the temperature of the tank 1 and below 58 ° C. (however, it is above 50 ° C.).
That is, the temperature in the repulp washing tank 12 is preferably from the temperature of the crystallization tank 1 to 60 ° C, and more preferably from the temperature of the crystallization tank 1 to 58 ° C.

リパルプ洗浄槽12で得られるスラリー液は、固液分離機4に導入される。固液分離機4では、固液分離すること(第2の固液分離工程)により、導入されたスラリーを、ε−カプロラクタムの結晶を含む固相と、リパルプにより結晶表面の不純物が溶解した液相とに分離する事が出来る。   The slurry liquid obtained in the repulp washing tank 12 is introduced into the solid-liquid separator 4. In the solid-liquid separator 4, the introduced slurry is separated into solid and liquid (second solid-liquid separation step), and a liquid in which impurities on the crystal surface are dissolved by repulping and a solid phase containing ε-caprolactam crystals. Can be separated into phases.

固液分離機4としては、上述の固液分離機10と同様の固液分離機を用いることができる。また、リパルプ洗浄槽12におけるリパルプと、固液分離機10における固液分離とは、連続式で行うこととしてもよく、バッチ式(回分式)で行うこととしてもよい。生産効率を高めることができるため、連続式で行うことが好ましい。   As the solid-liquid separator 4, a solid-liquid separator similar to the above-described solid-liquid separator 10 can be used. Moreover, the repulp in the repulp washing tank 12 and the solid-liquid separation in the solid-liquid separator 10 may be performed in a continuous manner or in a batch manner (batch manner). Since production efficiency can be improved, it is preferable to carry out by a continuous type.

固液分離機4で分離したε−カプロラクタムの結晶(固相)は、前記固相を洗浄する結晶洗浄機5に供給され、有機溶媒を用いて洗浄される。これにより、リパルプ後の結晶の表面にわずかに残存した不純物を除去することができ、洗浄しないε−カプロラクタム結晶に比較し、より純度の高いε−カプロラクタム(高品質のε−カプロラクタム)の結晶を得ることができる。   Crystals (solid phase) of ε-caprolactam separated by the solid-liquid separator 4 are supplied to the crystal washing machine 5 for washing the solid phase and washed using an organic solvent. As a result, impurities remaining slightly on the surface of the crystal after repulping can be removed, and ε-caprolactam with higher purity (high quality ε-caprolactam) can be obtained compared to ε-caprolactam crystals that are not washed. Can be obtained.

洗浄に用いられる有機溶媒は、ε−カプロラクタムの溶解度が低いものが好ましく、上述の極性の低い脂肪族炭化水素類を用いることができる。   The organic solvent used for the washing is preferably one having low solubility of ε-caprolactam, and the above-mentioned aliphatic hydrocarbons having low polarity can be used.

なお、本実施形態では、固液分離機4と結晶洗浄機5とが別体の装置であることとして記載しているが、固液分離機10および結晶洗浄機11同様に、同じ装置が固液分離機4と結晶洗浄機5との機能を有する(固液分離機が結晶洗浄部を有する)こととしてもよい。   In the present embodiment, the solid-liquid separator 4 and the crystal washer 5 are described as separate devices. However, like the solid-liquid separator 10 and the crystal washer 11, the same device is used as the solid-liquid separator 4 and the crystal washer 11. It is good also as having the function of the liquid separator 4 and the crystal washing machine 5 (a solid-liquid separator has a crystal washing part).

固液分離機4で分離された有機溶媒を含有する液相、結晶洗浄機5から排出される有機溶媒を含有する液相は、上述の固液分離機10、結晶洗浄機11から排出される液相と比べ不純物の濃度が低い。そのため、固液分離機4、結晶洗浄機5から排出される液相は、結晶洗浄機11、リパルプ洗浄槽12で用いる有機溶媒として循環使用すると、有機溶媒の回収に使用する費用を低減することができ好ましい。ただし、リパルプ洗浄に全量を循環使用したものを使用すると、品質の低下が避けられないことから、要求される品質によって、変更するべきである。
もちろん、溶解槽6で粗ラクタムを溶解する有機溶媒として一部使用してもよい。
The liquid phase containing the organic solvent separated by the solid-liquid separator 4 and the liquid phase containing the organic solvent discharged from the crystal washer 5 are discharged from the solid-liquid separator 10 and the crystal washer 11 described above. Impurity concentration is low compared to the liquid phase. Therefore, if the liquid phase discharged from the solid-liquid separator 4 and the crystal washer 5 is circulated as an organic solvent used in the crystal washer 11 and the repulp washing tank 12, the cost for recovering the organic solvent is reduced. This is preferable. However, if a recirculated washing is used for repulp washing, quality deterioration is unavoidable, so it should be changed according to the required quality.
Of course, you may use partially as an organic solvent which melt | dissolves a crude lactam with the dissolution tank 6. FIG.

分離機2、固液分離機10、結晶洗浄機11、固液分離機4および結晶洗浄機5から排出される液相のうち、溶解槽6等で使用しない液相は、液相からε−カプロラクタムを再晶析することにより結晶を回収することで容易に収率をあげることができる。もちろん、晶析以外の蒸留、抽出、化学処理、活性炭処理等、公知方法を組み合わせて結晶を回収してもよい。回収した結晶は、第1固液分離工程へリサイクルする方法を採用することで効率よく粗ラクタムから精製結晶を回収することが出来る。   Among the liquid phases discharged from the separator 2, the solid-liquid separator 10, the crystal washer 11, the solid-liquid separator 4, and the crystal washer 5, the liquid phase not used in the dissolution tank 6 or the like is ε− from the liquid phase. The yield can be easily increased by recovering the crystals by recrystallizing caprolactam. Of course, the crystals may be recovered by a combination of known methods such as distillation, extraction, chemical treatment, activated carbon treatment and the like other than crystallization. The recovered crystal can be efficiently recovered from the crude lactam by adopting a method of recycling the recovered crystal to the first solid-liquid separation step.

より具体的には、溶解槽6等で使用しない液相は晶析槽7に導入される。晶析槽7における晶析法は、種々の方法を用いることができる。既に溶媒とε−カプロラクタムとが混合されているこの時点での晶析方法としては、晶析槽を加熱しながら、一定温度で濃縮することにより晶析できる蒸発晶析がスケーリング防止の点で有利である。また蒸発晶析の前に、多重効用缶等を用いて溶媒をある程度留去しておくことは、省エネルギー的観点から特に有効である。   More specifically, a liquid phase not used in the dissolution tank 6 or the like is introduced into the crystallization tank 7. As the crystallization method in the crystallization tank 7, various methods can be used. As a crystallization method at this point in which the solvent and ε-caprolactam are already mixed, evaporation crystallization which can be crystallized by concentrating at a constant temperature while heating the crystallization tank is advantageous in terms of preventing scaling. It is. Further, it is particularly effective from the viewpoint of energy saving to distill away the solvent to some extent using a multi-effect can etc. before evaporative crystallization.

蒸発晶析の場合、溶媒は蒸発分離されるため、晶析槽7より排出される有機溶媒は不純物の除去された精製有機溶媒である。そのため、図示しないが、これを晶析槽1への冷溶媒、或いは晶析槽3に用いる溶媒、さらには結晶洗浄機5に適用する洗浄用溶媒等として再使用することができる。   In the case of evaporation crystallization, the solvent is evaporated and separated, so the organic solvent discharged from the crystallization tank 7 is a purified organic solvent from which impurities have been removed. Therefore, although not shown, this can be reused as a cold solvent for the crystallization tank 1, a solvent used for the crystallization tank 3, a cleaning solvent applied to the crystal washing machine 5, or the like.

晶析処理後のスラリーは固液分離機8に導入され、固相としてのε−カプロラクタムの結晶(回収ラクタム)と、不純物が濃縮された液相に分離される。固液分離機8から排出された回収ラクタムは溶解槽6に導入され再利用される。   The slurry after the crystallization treatment is introduced into a solid-liquid separator 8 and separated into ε-caprolactam crystals (recovered lactam) as a solid phase and a liquid phase in which impurities are concentrated. The recovered lactam discharged from the solid-liquid separator 8 is introduced into the dissolution tank 6 and reused.

他方、固液分離機8から排出される液相は、図示しない溶媒回収工程で蒸留処理し、有機溶媒を回収すると共に不純物は残渣として分離される。これにより、濃縮された不純物は系外に排出され、系内への不純物の蓄積を回避し、本製造プロセスの長期連続運転を可能とする。   On the other hand, the liquid phase discharged from the solid-liquid separator 8 is distilled in a solvent recovery step (not shown) to recover the organic solvent and the impurities are separated as a residue. As a result, the concentrated impurities are discharged out of the system, avoiding the accumulation of impurities in the system, and enabling the long-term continuous operation of this manufacturing process.

なお、沸点の異なる混合溶媒を使用すると、回収した溶媒の組成が異なってくるが、溶媒回収工程を含め、回収した溶媒を混合し、濃度を調整後再使用することが好ましい。   Note that, when mixed solvents having different boiling points are used, the composition of the recovered solvent is different. However, it is preferable to reuse the mixture after adjusting the concentration by mixing the recovered solvent including the solvent recovery step.

回収溶媒は晶析槽1等に使用する溶媒として循環使用すればよく、本プロセスからの排出物は溶媒回収工程における残渣のみであり、極めて廃棄物の少ない製造プロセスとなる。   The recovered solvent may be circulated as a solvent used in the crystallization tank 1 and the like, and the discharge from this process is only the residue in the solvent recovery step, resulting in a production process with very little waste.

上述したように、粗ラクタムの処理の程度は、シクロヘキサノンオキシムやMTHI、OHP等の塩基性化合物が特定濃度以下となるように管理されることが好ましい。より具体的には、得られるε−カプロラクタム(高品質のε−カプロラクタム)に含有されるシクロヘキサノンオキシムの濃度がε−カプロラクタムに対して0ppm以上10ppm未満、1,2,3,4,6,7,8,9−オクタヒドロフェナジンの濃度が0ppm以上10ppm未満、3−N−メチル−4,5,6,7−テトラヒドロベンズイミダゾールの濃度が0ppm以上25ppm未満となるように、リパルプ洗浄槽12や結晶洗浄機11,及び結晶洗浄機5の運転条件を管理することが好ましい。   As described above, the degree of treatment of the crude lactam is preferably controlled so that basic compounds such as cyclohexanone oxime, MTHI, and OHP are not more than a specific concentration. More specifically, the concentration of cyclohexanone oxime contained in the obtained ε-caprolactam (high quality ε-caprolactam) is 0 ppm or more and less than 10 ppm with respect to ε-caprolactam, 1, 2, 3, 4, 6, 7 , 8,9-octahydrophenazine so that the concentration of 0 to 10 ppm and the concentration of 3-N-methyl-4,5,6,7-tetrahydrobenzimidazole is 0 to 25 ppm. It is preferable to manage the operating conditions of the crystal washer 11 and the crystal washer 5.

粗ラクタムの処理の程度は、上記の不純物含量指標によりコントロールされる。晶析処理による不純物の除去程度は、使用する溶媒の種類、溶媒の量、晶析温度等の晶析条件により調整し得るので予備実験により確認すればよい。   The degree of treatment of the crude lactam is controlled by the above impurity content index. The degree of removal of impurities by the crystallization treatment can be adjusted by crystallization conditions such as the type of solvent used, the amount of solvent, and the crystallization temperature, and may be confirmed by preliminary experiments.

各晶析処理は、通常1回でよいが、晶析によって得られたε−カプロラクタムをさらに精製すべく、複数回の晶析を行ってもよい。特に、不純物の多い粗ラクタムから高品質のε−カプロラクタムを得る場合には、例えば晶析槽1における晶析で得られた結晶を、再度溶解槽6に供給し、複数回の晶析処理を行うことが推奨される。   Each crystallization treatment may be usually performed once, but a plurality of crystallizations may be performed in order to further refine the ε-caprolactam obtained by crystallization. In particular, when obtaining high-quality ε-caprolactam from crude lactam with many impurities, for example, the crystal obtained by crystallization in the crystallization tank 1 is supplied again to the dissolution tank 6 and subjected to a plurality of crystallization treatments. Recommended to do.

また、晶析では除去し難いカプレノラクタム類については、結晶洗浄機5で得られたε−カプロラクタムを、水素添加触媒の存在下、水素と接触させることによりカプレノラクタム類を水素添加したのち除去することが可能である。かかる処理により通常カプレノラクタム類を25ppm未満とすることができる。
本実施形態のε−カプロラクタムの製造方法は、以上のようにして行う。
For caprenolactams that are difficult to remove by crystallization, the caprenolactams obtained by the crystal washer 5 are contacted with hydrogen in the presence of a hydrogenation catalyst, and then hydrogenated. It is possible to remove. Such treatment can usually reduce caprenolactams to less than 25 ppm.
The method for producing ε-caprolactam according to this embodiment is performed as described above.

以上のような構成のε−カプロラクタムの製造方法によれば、結晶をリパルプ洗浄することにより、シクロヘキサノンオキシムのベックマン転位で得られた不純物を含む粗ε−カプロラクタムを効率良く精製することができ、高品質のε−カプロラクタムを得ることができる。   According to the method for producing ε-caprolactam having the above-described configuration, the crude ε-caprolactam containing impurities obtained by the Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime can be efficiently purified by repulping the crystal. Quality ε-caprolactam can be obtained.

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.

以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例においては、ゼオライト系触媒を用いて、シクロヘキサノンオキシムの気相ベックマン転位によりε−カプロラクタムを製造する工場設備において生じる反応混合物(粗ラクタム)、および最終製品をサンプリングし、OHP濃度の変化を確認して本発明の効果を検証した。   In the examples, a reaction mixture (crude lactam) produced in a factory facility that produces ε-caprolactam by vapor phase Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime using a zeolite catalyst is sampled, and a change in OHP concentration is confirmed. Thus, the effect of the present invention was verified.

(OHP濃度の測定)
OHP濃度は、液体クロマトグラフ分析法により、カラム(SUMIPAX ODS−A212、15ml×6mmφ、5μm)を用い、水−アセトニトリルを移動相として、グラジエント分析を行い、UV検出器を用いて、絶対検量線法で測定した。本方法におけるOHPの検出限界は約0.1ppmである。
(Measurement of OHP concentration)
The OHP concentration was determined by liquid chromatographic analysis using a column (SUMIPAX ODS-A212, 15 ml × 6 mmφ, 5 μm), water-acetonitrile as a mobile phase, gradient analysis, and UV detection using an absolute calibration curve. Measured by the method. The detection limit of OHP in this method is about 0.1 ppm.

(実施例1)
連続的に以下の操作を行った。以下の操作における各物質の流量は、1時間当たりの質量で示した。
Example 1
The following operations were performed continuously. The flow rate of each substance in the following operation was shown by mass per hour.

高シリカ型ゼオライト触媒を用い、メタノール共存下、380℃の温度条件でシクロヘキサノンオキシムの気相ベックマン転位反応を実施して反応生成物を得た。反応生成物から溶媒を除いたものについて組成を分析した結果、反応生成物中のε−カプロラクタム濃度は99.448%(面積百分率)であり、反応生成物中のOHP濃度は226ppm(面積百分率)であった。   Using a high silica type zeolite catalyst, a gas phase Beckmann rearrangement reaction of cyclohexanone oxime was carried out at 380 ° C. in the presence of methanol to obtain a reaction product. As a result of analyzing the composition of the reaction product excluding the solvent, the concentration of ε-caprolactam in the reaction product was 99.448% (area percentage), and the OHP concentration in the reaction product was 226 ppm (area percentage). Met.

上記反応生成物を溶融して75℃とし、溶融した反応生成物200質量部と、55℃のn−ヘプタン:シクロヘキサン=3:1(質量比)の混合溶媒(以下、同組成の混合溶媒を単に「混合溶媒」と称する)100質量部との混合溶液、および混合溶媒300質量部を、ジャケットを52℃に保温した晶析槽に連続的に注加して晶析を行った。注加する混合溶媒は、晶析槽での晶析温度が50℃となるように温度を調整したものを用いた。晶析槽内の平均滞留時間は約30分間であった。   The reaction product is melted to 75 ° C., 200 parts by mass of the melted reaction product, and a mixed solvent of 55 ° C. n-heptane: cyclohexane = 3: 1 (mass ratio) (hereinafter, a mixed solvent of the same composition is used). Crystallization was carried out by continuously pouring a mixed solution with 100 parts by mass (referred to simply as “mixed solvent”) and 300 parts by mass of the mixed solvent into a crystallization tank whose jacket was kept at 52 ° C. As the mixed solvent to be added, a solvent whose temperature was adjusted so that the crystallization temperature in the crystallization tank was 50 ° C. was used. The average residence time in the crystallization tank was about 30 minutes.

晶析槽で得られるスラリー液600質量部を、晶析槽から、保温した遠心分離型デカンターへ送液して固液分離し、150質量部の固体を得た。得られた固体に対し、約50℃に保温したリパルプ洗浄前の固液分離機で分離された有機溶媒を含有する液相、結晶洗浄機から排出される有機溶媒を含有する液相の混合溶媒(循環溶媒1)を180質量部の割合で散布し、連続的にリンスした。   600 parts by mass of the slurry obtained in the crystallization tank was fed from the crystallization tank to a heat-insulated centrifugal decanter for solid-liquid separation to obtain 150 parts by mass of a solid. Liquid phase mixture containing organic solvent separated by solid-liquid separator before repulp washing, kept at about 50 ° C., and liquid phase mixture containing organic solvent discharged from crystal washer (Circulating solvent 1) was sprayed at a ratio of 180 parts by mass and continuously rinsed.

リンスした後の固体150質量部を、リパルプ洗浄後の固液分離機で分離された有機溶媒を含有する液相、結晶洗浄機から排出される有機溶媒を含有する液相の混合溶媒(循環溶媒2)330質量部と混合溶媒71質量部とともに、52℃に保温したリパルプ槽に連続的に注加した。リパルプ槽内の平均滞留時間は10分間であった。   150 parts by mass of the solid after rinsing, a liquid phase containing an organic solvent separated by a solid-liquid separator after repulp washing, and a mixed solvent of a liquid phase containing an organic solvent discharged from a crystal washing machine (circulating solvent) 2) Along with 330 parts by mass and 71 parts by mass of the mixed solvent, the mixture was continuously poured into a repulp tank kept at 52 ° C. The average residence time in the repulp tank was 10 minutes.

リパルプ槽内のスラリー液550質量部を、約52℃に保温した遠心分離型デカンターへ送液して固液分離し、150質量部の固体を得た。得られた固体に対し、約55℃に保温した混合溶媒180質量部で固体を連続的にリンスし、精製された結晶150質量部を得た。なお、固液分離して得られた液相は、上述のリパルプ槽に注加する混合溶媒として循環使用した。   550 parts by mass of the slurry liquid in the repulp tank was sent to a centrifugal decanter kept at about 52 ° C. and subjected to solid-liquid separation to obtain 150 parts by mass of a solid. With respect to the obtained solid, the solid was continuously rinsed with 180 parts by mass of a mixed solvent kept at about 55 ° C. to obtain 150 parts by mass of purified crystals. In addition, the liquid phase obtained by solid-liquid separation was circulated and used as a mixed solvent poured into the above repulp tank.

得られた結晶から溶媒を除いたものについて組成を分析した結果、結晶中のε−カプロラクタム濃度は99.974%(面積百分率)であり、結晶中のOHP濃度は0.16ppm(面積百分率)であった。実施例1で、循環溶媒1と循環溶媒2を除いている、リンス洗浄とリパルプ洗浄に使用した混合溶媒の量は251質量部であった。   As a result of analyzing the composition of the crystal obtained by removing the solvent, the concentration of ε-caprolactam in the crystal was 99.974% (area percentage), and the OHP concentration in the crystal was 0.16 ppm (area percentage). there were. In Example 1, the amount of the mixed solvent used for the rinse cleaning and the repulp cleaning, excluding the circulating solvent 1 and the circulating solvent 2, was 251 parts by mass.

(比較例1)
実施例1と同じ方法で、反応生成物を得た。反応生成物から溶媒を除いたものについて組成を分析した結果、反応生成物中のε−カプロラクタム濃度は99.682%(面積百分率)であり、反応生成物中のOHP濃度は214ppm(面積百分率)であった。
(Comparative Example 1)
In the same manner as in Example 1, a reaction product was obtained. As a result of analyzing the composition of the reaction product excluding the solvent, the concentration of ε-caprolactam in the reaction product was 99.682% (area percentage), and the OHP concentration in the reaction product was 214 ppm (area percentage). Met.

上記反応生成物から実施例1と同様の方法でε−カプロラクタムを晶析した。その後、晶析槽で得られるスラリー液600質量部を、晶析槽から、保温した遠心分離型デカンターへ送液して固液分離し、150質量部の固体を得た。得られた固体に対し、約50℃に保温した混合溶媒を260質量部の割合で散布して、連続的にリンスし、結晶150質量部を得た。   Ε-Caprolactam was crystallized from the reaction product in the same manner as in Example 1. Thereafter, 600 parts by mass of the slurry liquid obtained in the crystallization tank was fed from the crystallization tank to a heated centrifugal decanter for solid-liquid separation to obtain 150 parts by mass of a solid. To the obtained solid, a mixed solvent kept at about 50 ° C. was sprayed at a ratio of 260 parts by mass and continuously rinsed to obtain 150 parts by mass of crystals.

得られた結晶から溶媒を除いたものについて組成を分析した結果、結晶中のε−カプロラクタム濃度は99.974%(面積百分率)であり、結晶中のOHP濃度は0.65ppm(面積百分率)であった。比較例1でリンス洗浄に使用した混合溶媒の量は260質量部である。   As a result of analyzing the composition of the obtained crystal excluding the solvent, the concentration of ε-caprolactam in the crystal was 99.974% (area percentage), and the OHP concentration in the crystal was 0.65 ppm (area percentage). there were. The amount of the mixed solvent used for the rinse cleaning in Comparative Example 1 is 260 parts by mass.

(比較例2)
実施例1と同じ方法で反応生成物を得た。反応生成物から溶媒を除いたものについて組成を分析した結果、反応生成物中のε−カプロラクタム濃度は99.648%(面積百分率)であり、反応生成物中のOHP濃度は223ppm(面積百分率)であった。上記反応生成物から実施例1と同様の方法でε−カプロラクタムを晶析した。その後、晶析槽で得られるスラリー液600質量部を、晶析槽から、保温した遠心分離型デカンターへ送液して固液分離し、150質量部の固体を得た。得られた固体に対し、約50℃に保温したリパルプ洗浄前の固液分離機で分離された有機溶媒を含有する液相、結晶洗浄機から排出される有機溶媒を含有する液相の混合溶媒(循環溶媒1)を190質量部の割合で散布し、連続的にリンスした。
(Comparative Example 2)
A reaction product was obtained in the same manner as in Example 1. As a result of analyzing the composition of the reaction product excluding the solvent, the concentration of ε-caprolactam in the reaction product was 99.648% (area percentage), and the OHP concentration in the reaction product was 223 ppm (area percentage). Met. Ε-Caprolactam was crystallized from the reaction product in the same manner as in Example 1. Thereafter, 600 parts by mass of the slurry liquid obtained in the crystallization tank was fed from the crystallization tank to a heated centrifugal decanter for solid-liquid separation to obtain 150 parts by mass of a solid. Liquid phase mixture containing organic solvent separated by solid-liquid separator before repulp washing, kept at about 50 ° C., and liquid phase mixture containing organic solvent discharged from crystal washer (Circulating solvent 1) was sprayed at a ratio of 190 parts by mass and continuously rinsed.

リンスした後の固体150質量部を、リパルプ洗浄後の固液分離機で分離された有機溶媒を含有する液相、結晶洗浄機から排出される有機溶媒を含有する液相の混合溶媒(循環溶媒2)320質量部とともに、52℃に保温したリパルプ槽に連続的に注加した。リパルプ槽内の平均滞留時間は10分間であった。   150 parts by mass of the solid after rinsing, a liquid phase containing an organic solvent separated by a solid-liquid separator after repulp washing, and a mixed solvent of a liquid phase containing an organic solvent discharged from a crystal washing machine (circulating solvent) 2) It poured continuously into the repulp tank kept at 52 degreeC with 320 mass parts. The average residence time in the repulp tank was 10 minutes.

リパルプ槽内のスラリー液470質量部を、約52℃に保温した遠心分離型デカンターへ送液して固液分離し、150質量部の固体を得た。得られた固体に対し、約55℃に保温した混合溶媒190質量部で固体を連続的にリンスし、精製された結晶150質量部を得た。   470 parts by mass of the slurry liquid in the repulp tank was sent to a centrifugal decanter kept at about 52 ° C. for solid-liquid separation to obtain 150 parts by mass of a solid. With respect to the obtained solid, the solid was continuously rinsed with 190 parts by mass of a mixed solvent kept at about 55 ° C. to obtain 150 parts by mass of purified crystals.

得られた結晶から溶媒を除いたものについて組成を分析した結果、結晶中のε−カプロラクタム濃度は99.968%(面積百分率)であり、結晶中のOHP濃度は0.54ppm(面積百分率)であった。比較例2で、循環溶媒1と循環溶媒2を除いている、リンス洗浄とリパルプ洗浄に使用した混合溶媒の量は190質量部であった。   As a result of analyzing the composition of the crystal obtained by removing the solvent, the concentration of ε-caprolactam in the crystal was 99.968% (area percentage), and the OHP concentration in the crystal was 0.54 ppm (area percentage). there were. In Comparative Example 2, the amount of the mixed solvent used for the rinse washing and the repulp washing excluding the circulating solvent 1 and the circulating solvent 2 was 190 parts by mass.

(実施例2)
実施例1と同じ方法で反応生成物を得た。反応生成物から溶媒を除いたものについて組成を分析した結果、反応生成物中のε−カプロラクタム濃度は99.095%(面積百分率)であり、反応生成物中のOHP濃度は234ppm(面積百分率)であった。上記反応生成物から実施例1と同様の方法でε−カプロラクタムを晶析した。その後、晶析槽で得られるスラリー液600質量部を、晶析槽から、保温した遠心分離型デカンターへ送液して固液分離し、150質量部の固体を得た。得られた固体に対し、約50℃に保温したリパルプ洗浄前の固液分離機で分離された有機溶媒を含有する液相、結晶洗浄機から排出される有機溶媒を含有する液相の混合溶媒(循環溶媒1)を140質量部の割合で散布し、連続的にリンスした。
(Example 2)
A reaction product was obtained in the same manner as in Example 1. As a result of analyzing the composition of the reaction product excluding the solvent, the concentration of ε-caprolactam in the reaction product was 99.095% (area percentage), and the OHP concentration in the reaction product was 234 ppm (area percentage). Met. Ε-Caprolactam was crystallized from the reaction product in the same manner as in Example 1. Thereafter, 600 parts by mass of the slurry liquid obtained in the crystallization tank was fed from the crystallization tank to a heated centrifugal decanter for solid-liquid separation to obtain 150 parts by mass of a solid. Liquid phase mixture containing organic solvent separated by solid-liquid separator before repulp washing, kept at about 50 ° C., and liquid phase mixture containing organic solvent discharged from crystal washer (Circulating solvent 1) was sprayed at a ratio of 140 parts by mass and continuously rinsed.

リンスした後の固体150質量部を、リパルプ洗浄後の固液分離機で分離された有機溶媒を含有する液相、結晶洗浄機から排出される有機溶媒を含有する液相の混合溶媒(循環溶媒2)300質量部と混合溶媒39質量ともに、52℃に保温したリパルプ槽に連続的に注加した。リパルプ槽内の平均滞留時間は10分間であった。   150 parts by mass of the solid after rinsing, a liquid phase containing an organic solvent separated by a solid-liquid separator after repulp washing, and a mixed solvent of a liquid phase containing an organic solvent discharged from a crystal washing machine (circulating solvent) 2) Both 300 parts by mass and 39 parts by mass of the mixed solvent were continuously poured into a repulp tank kept at 52 ° C. The average residence time in the repulp tank was 10 minutes.

リパルプ槽内のスラリー液489質量部を、約52℃に保温した遠心分離型デカンターへ送液して固液分離し、150質量部の固体を得た。得られた固体に対し、約55℃に保温した混合溶媒130質量部で固体を連続的にリンスし、精製された結晶150質量部を得た。得られた結晶から溶媒を除いたものについて組成を分析した結果、結晶中のε−カプロラクタム濃度は99.955%(面積百分率)であり、結晶中のOHP濃度は0.48ppm(面積百分率)であった。実施例2で、循環溶媒1と循環溶媒2を除いている、リンス洗浄とリパルプ洗浄に使用した混合溶媒の量は169質量部であった。   489 parts by mass of the slurry liquid in the repulp tank was sent to a centrifugal decanter kept at about 52 ° C. and subjected to solid-liquid separation to obtain 150 parts by mass of a solid. The solid was continuously rinsed with 130 parts by mass of a mixed solvent kept at about 55 ° C., and 150 parts by mass of purified crystals were obtained. As a result of analyzing the composition of the crystal obtained by removing the solvent, the concentration of ε-caprolactam in the crystal was 99.955% (area percentage), and the OHP concentration in the crystal was 0.48 ppm (area percentage). there were. In Example 2, the amount of the mixed solvent used for rinsing and repulp washing, excluding the circulating solvent 1 and the circulating solvent 2, was 169 parts by mass.

(実施例3)
実施例1と同じ方法で反応生成物を得た。反応生成物から溶媒を除いたものについて組成を分析した結果、反応生成物中のε−カプロラクタム濃度は99.467%(面積百分率)であり、反応生成物中のOHP濃度は226ppm(面積百分率)であった。上記反応生成物から実施例1と同様の方法でε−カプロラクタムを晶析した。その後、晶析槽で得られるスラリー液600質量部を、晶析槽から、保温した遠心分離型デカンターへ送液して固液分離し、150質量部の固体を得た。得られた固体に対し、約50℃に保温したリパルプ洗浄前の固液分離機で分離された有機溶媒を含有する液相、結晶洗浄機から排出される有機溶媒を含有する液相の混合溶媒(循環溶媒1)を120質量部の割合で散布し、連続的にリンスした。
(Example 3)
A reaction product was obtained in the same manner as in Example 1. As a result of analyzing the composition of the reaction product excluding the solvent, the concentration of ε-caprolactam in the reaction product was 99.467% (area percentage), and the OHP concentration in the reaction product was 226 ppm (area percentage). Met. Ε-Caprolactam was crystallized from the reaction product in the same manner as in Example 1. Thereafter, 600 parts by mass of the slurry liquid obtained in the crystallization tank was fed from the crystallization tank to a heated centrifugal decanter for solid-liquid separation to obtain 150 parts by mass of a solid. Liquid phase mixture containing organic solvent separated by solid-liquid separator before repulp washing, kept at about 50 ° C., and liquid phase mixture containing organic solvent discharged from crystal washer (Circulating solvent 1) was sprayed at a ratio of 120 parts by mass and continuously rinsed.

リンスした後の固体150質量部を、リパルプ洗浄後の固液分離機で分離された有機溶媒を含有する液相、結晶洗浄機から排出される有機溶媒を含有する液相の混合溶媒(循環溶媒2)250質量部と混合溶媒78質量ともに、52℃に保温したリパルプ槽に連続的に注加した。リパルプ槽内の平均滞留時間は10分間であった。   150 parts by mass of the solid after rinsing, a liquid phase containing an organic solvent separated by a solid-liquid separator after repulp washing, and a mixed solvent of a liquid phase containing an organic solvent discharged from a crystal washing machine (circulating solvent) 2) Both 250 parts by mass and 78 parts by mass of the mixed solvent were continuously poured into a repulp tank kept at 52 ° C. The average residence time in the repulp tank was 10 minutes.

リパルプ槽内のスラリー液478質量部を、約52℃に保温した遠心分離型デカンターへ送液して固液分離し、150質量部の固体を得た。得られた固体に対し、約55℃に保温した混合溶媒130質量部で固体を連続的にリンスし、精製された結晶120質量部を得た。得られた結晶から溶媒を除いたものについて組成を分析した結果、結晶中のε−カプロラクタム濃度は99.961%(面積百分率)であり、結晶中のOHP濃度は0.24ppm(面積百分率)であった。実施例3で、循環溶媒1と循環溶媒2を除いている、リンス洗浄とリパルプ洗浄に使用した混合溶媒の量は198質量部であった。   478 parts by mass of the slurry liquid in the repulp tank was sent to a centrifugal decanter kept at about 52 ° C. and subjected to solid-liquid separation to obtain 150 parts by mass of a solid. The solid was continuously rinsed with 130 parts by mass of a mixed solvent kept at about 55 ° C., and 120 parts by mass of purified crystals were obtained. As a result of analyzing the composition of the obtained crystal excluding the solvent, the concentration of ε-caprolactam in the crystal was 99.961% (area percentage), and the OHP concentration in the crystal was 0.24 ppm (area percentage). there were. In Example 3, the amount of the mixed solvent used for the rinse washing and the repulp washing, excluding the circulating solvent 1 and the circulating solvent 2, was 198 parts by mass.

以上の結果から、本発明の有用性が確かめられた。   From the above results, the usefulness of the present invention was confirmed.

1…晶析槽、2…分離機、3…晶析槽、4…固液分離機、5…結晶洗浄機、6…溶解槽、7…晶析槽、8…固液分離機、9…冷却設備、10…固液分離機、11…結晶洗浄機、12…リパルプ洗浄槽 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Crystallization tank, 2 ... Separator, 3 ... Crystallization tank, 4 ... Solid-liquid separator, 5 ... Crystal washing machine, 6 ... Dissolution tank, 7 ... Crystallization tank, 8 ... Solid-liquid separator, 9 ... Cooling equipment, 10 ... solid-liquid separator, 11 ... crystal washing machine, 12 ... repulp washing tank

Claims (9)

シクロヘキサノンオキシムをベックマン転位させて得られた粗ε−カプロラクタムと有機溶媒とを混合した混合溶液から、10℃〜ラクタムの融点未満の晶析の温度においてε−カプロラクタムを晶析させ、ε−カプロラクタム結晶を含むスラリー液を得る晶析工程と、
前記晶析工程で得られたスラリー液を、有機溶媒を含む液相と、ε−カプロラクタム結晶を含む固相とに分離して、ε−カプロラクタム結晶を得る第1の固液分離工程と、
第1の固液分離で得られたε−カプロラクタム結晶を、前記晶析の温度以上ε−カプロラクタムの融点未満の温度で、有機溶媒を用いてリパルプ洗浄してε−カプロラクタム結晶を含むスラリー液を得るリパルプ洗浄工程と、
前記スラリー液を、有機溶媒を含む液相と、ε−カプロラクタム結晶を含む固相とに分離し、高品質ε−カプロラクタムを得る第2の固液分離工程と、を含むε−カプロラクタムの製造方法。
Ε-caprolactam crystallized from a mixed solution obtained by mixing the crude ε-caprolactam obtained by Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime with an organic solvent at a crystallization temperature of 10 ° C. to less than the melting point of lactam, A crystallization step of obtaining a slurry liquid containing
A first solid-liquid separation step in which the slurry liquid obtained in the crystallization step is separated into a liquid phase containing an organic solvent and a solid phase containing ε-caprolactam crystals to obtain ε-caprolactam crystals;
The ε-caprolactam crystals obtained by the first solid-liquid separation are repulp washed with an organic solvent at a temperature not lower than the crystallization temperature and lower than the melting point of ε-caprolactam to obtain a slurry liquid containing ε-caprolactam crystals. Obtaining a repulp washing step;
A second solid-liquid separation step of separating the slurry liquid into a liquid phase containing an organic solvent and a solid phase containing ε-caprolactam crystals to obtain high-quality ε-caprolactam, and a method for producing ε-caprolactam .
前記第2の固液分離工程で得られた液相の少なくとも一部を、前記リパルプ洗浄に用いる有機溶媒の少なくとも一部として循環使用することをさらに含む請求項1に記載のε−カプロラクタムの製造方法。   The production of ε-caprolactam according to claim 1, further comprising circulating at least a part of the liquid phase obtained in the second solid-liquid separation step as at least a part of the organic solvent used for the repulp washing. Method. 前記リパルプ洗浄に用いる溶媒の量は、前記第1の固液分離工程で得られたε−カプロラクタム結晶に対して0.5質量倍以上10質量倍以下である請求項1または2に記載のε−カプロラクタムの製造方法。   The amount of the solvent used for the repulp washing is 0.5 mass times or more and 10 mass times or less with respect to the ε-caprolactam crystal obtained in the first solid-liquid separation step. -Method for producing caprolactam. 前記リパルプ洗浄を行う時間は、5分間以上60分間以下である請求項1から3のいずれか1項に記載のε−カプロラクタムの製造方法。   The method for producing ε-caprolactam according to any one of claims 1 to 3, wherein the repulp washing is performed for 5 minutes to 60 minutes. 前記リパルプ洗浄を行う温度は、45℃以上60℃以下である請求項1から4のいずれか1項に記載のε−カプロラクタムの製造方法。   The method for producing ε-caprolactam according to any one of claims 1 to 4, wherein a temperature at which the repulp washing is performed is 45 ° C or more and 60 ° C or less. 前記リパルプ洗浄工程および前記第2の固液分離工程を、連続的に実施することを含む請求項1から5のいずれか1項に記載のε−カプロラクタムの製造方法。   The manufacturing method of the epsilon caprolactam of any one of Claim 1 to 5 including implementing the said repulp washing process and the said 2nd solid-liquid separation process continuously. 前記粗ε−カプロラクタムが、シクロヘキサノンオキシムを原料として固体触媒を用いた気相ベックマン転位により得られたものである請求項1から6のいずれか1項に記載のε−カプロラクタムの製造方法。   The method for producing ε-caprolactam according to any one of claims 1 to 6, wherein the crude ε-caprolactam is obtained by gas phase Beckmann rearrangement using cyclohexanone oxime as a raw material and a solid catalyst. 前記晶析は、液状の前記粗ε−カプロラクタムと、冷却した脂肪族炭化水素類、または冷却した脂肪族炭化水素類と前記脂肪族炭化水素類より極性の高い少量の有機溶媒とを混合した混合溶媒とを、前記液状の粗ε−カプロラクタムより低温の条件で容器内に併注混合することにより行う請求項1から7のいずれか1項に記載のε−カプロラクタムの製造方法。   The crystallization is a mixture of the liquid crude ε-caprolactam and a cooled aliphatic hydrocarbon, or a cooled aliphatic hydrocarbon and a small amount of an organic solvent having a higher polarity than the aliphatic hydrocarbon. The method for producing ε-caprolactam according to any one of claims 1 to 7, wherein the solvent is mixed and mixed in a container at a temperature lower than that of the liquid crude ε-caprolactam. 前記液状の粗ε−カプロラクタムが、溶融した粗ε−カプロラクタム、または溶融した粗ε−カプロラクタムと脂肪族炭化水素類との混合溶液、若しくは、溶融した粗ε−カプロラクタムと脂肪族炭化水素類および前記脂肪族炭化水素類より極性の高い少量の有機溶媒を混合した混合溶媒との混合溶液、である請求項8に記載のε−カプロラクタムの製造方法。   The liquid crude ε-caprolactam is molten crude ε-caprolactam, a mixed solution of molten crude ε-caprolactam and aliphatic hydrocarbons, or molten crude ε-caprolactam and aliphatic hydrocarbons and The method for producing ε-caprolactam according to claim 8, which is a mixed solution with a mixed solvent obtained by mixing a small amount of an organic solvent having a polarity higher than that of the aliphatic hydrocarbon.
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