JPH04187670A - カプロラクタム水溶液のイオン交換樹脂精製方法 - Google Patents

カプロラクタム水溶液のイオン交換樹脂精製方法

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JPH04187670A
JPH04187670A JP2314204A JP31420490A JPH04187670A JP H04187670 A JPH04187670 A JP H04187670A JP 2314204 A JP2314204 A JP 2314204A JP 31420490 A JP31420490 A JP 31420490A JP H04187670 A JPH04187670 A JP H04187670A
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caprolactam
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ion exchange
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稲葉 悠紀夫
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黒川 康弘
Takafumi Hirakawa
貴文 平川
Hiroto Oyama
尾山 寛仁
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    • C07D201/00Preparation, separation, purification or stabilisation of unsubstituted lactams
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  • Other In-Based Heterocyclic Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、カプロラクタム水溶液のイオン交換樹脂精製
方法に関する。詳しくは、シクロヘキサノンオキシムと
シクロドデカノンオキシムとの混合物を、硫酸及び発煙
硫酸の存在下に、ベックマン転位させて、カプロラクタ
ムとラウロラクタムを製造する方法において、中間段階
で得られた粗カプロラクタム水溶液を、好適なイオン交
換樹脂の組合わせにより精製処理する、効率的なカプロ
ラクタム水溶液のイオン交換樹脂精製方法に関す杭 (従来の技術) カプロラクタムとラウロラクタムを製造する方法は、シ
クロヘキサノンとシクロドデカノンの混合物をオキシム
化し、生成したシクロヘキサノンオキシム又はその塩と
シクロドデカノンオキシム又はその塩との混合物を硫酸
又は発煙硫酸の存在下にベックマン転位させ、続いて、
アンモニアガス又はアンモニア水で中和してラクタム混
合物を取得し、そのラクタム混合物を、水と混和しない
有機溶剤で抽出するが又はそのラクタム混合物の層分離
によって、硫安水から分離されたラクタム油層(以下、
ラクタム油という)を水と混和しない有機溶剤で抽出し
て、ラクタム成分を含む抽出液を得、更に、この有機溶
剤抽出液を水で逆抽出して、カプロラクタムを水層に移
行させ、ラウロラクタムを有機溶剤層に残存させる方法
(以下、コラクタム化法という)が知られている(例え
ば、特公昭46−7254号公報)。
一方、ポリアミド製造原料として用いられるカプロラク
タムには、極めて高純度のものが必要であることは良く
知られていることであり、再結晶、イオン交換樹脂によ
る処理、酸化精製など様々な精製方法が提案されている
。そのうちでもイオン交換樹脂による処理は有効な方法
であることが知られている(例えば、特公昭43−62
17号公報)。
しかし、コラクタム化法によるカプロラクタムとラウロ
ラクタムとの同時製造方法においでは、前記ラクタム成
分を含む有機溶剤抽出液を水抽出して得られるカプロラ
クタム水溶液中には、原料のシクロドデカノン中に含ま
れる直鎖状又は分岐状のドデシルアルコールなどの高級
アルキルアルコールなどに起因するアルキル硫酸塩など
、コラククム化法特有の陰イオン界面活性物質が存在し
ている。また、ベックマン転位で生成する水溶性着色不
純物であり、ラクタム油の有機溶剤抽出において液滴同
伴などで有機溶剤層に移行した不純物は、水抽出におい
て水層側に移行する。そこで、本発明者らは、これらの
不純物を含んだラクタム水溶液を、イオン交換樹脂を用
いて不純物を除去することを先に提案したが(例えば、
特願平2−151572号明細書)、ドデシル硫酸塩な
どのアルキル硫酸塩がイオン交換樹脂精製において、脱
着がほとんど不可能なほど、強塩基性陰イオン交換樹脂
に強く吸着され、イオン交換樹脂の再生使用が困難であ
るという問題があった。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上記の問題を解決し、ラクタム水溶液中の不
純物である界面活性物質を、経済的に効率良く除去する
カプロラクタム水溶液のイオン交換精製方法を提供する
ことを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、このため鋭意検討を重ねた結果、イオン
交換樹脂の特定の組合わせによって、アルキル硫酸塩等
の界面活性物質の除去ができ、かつイオン交換樹脂の再
生使用が可能なことを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
すなわち、本発明は、シクロヘキサノンオキシムとシク
ロドデカノンオキシムとの混合物を、硫酸及び発煙硫酸
の存在下に、ベックマン転位させて、カプロラクタムと
ラウロラクタムを製造する方法において、転位反応生成
物を中和後、水と混和しない有機溶剤で抽出し、水抽出
して得られたカプロラクタム水溶液を、強酸性陽イオン
交換樹脂で処理し、次いで弱塩基性陰イオン交換樹脂で
処理し又は更に強塩基性陰イオン交換樹脂で処理するこ
とを特徴とするカプロラクタム水溶液のイオン交換樹脂
精製方法である。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明で使用する強酸性陽イオン交換樹脂としては、ス
ルホン基を有するスチレン−ジビニルベンゼン共重合体
等が例示される。弱塩基性陰イオン交換樹脂としては、
第二級又は第三級アミノ基を有する陰イオン交換樹脂が
例示されるが、好ましくは第三級アミン基を有するもの
である。強塩基性陰イオン交換樹脂としては第四級アン
モニウム塩基を有する陰イオン交換樹脂が例示される。
またマクロ多孔度を持ったイオン交換樹脂の使用が好ま
しい。
陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂での不純物の吸
着・分離を効率よく行うためには、処理するカプロラク
タム水溶液の濃度は5〜90%が好ましく、5〜70%
がより好ましい。
カプロラクタム水溶液の処理速度は、イオン交換樹脂に
対する負荷流速で表して、20rr1″/hrゴ樹脂以
下、好ましくは、6 m” / hr−ゴ樹脂以下であ
る。
また、カプロラクタム水溶液の処理温度は20〜100
°Cが好ましく、40〜70″Cがより好ましい。
イオン交換樹脂の再生方法は、−穀に知られた方法が利
用できる。すなわち、陽イオン交換樹脂の再生方法とし
ては、 (a)苛性ソータ水溶液を通液後、硫酸水溶液
で再生する方法、(b)硫酸水溶液のみにより再生する
方法があるが、(b)の方法が好ましい。陰イオン交換
樹脂の再生方法は、(a)硫酸水溶液を通液後、苛性ツ
ーダボ瀉液で再生する方法、(b)食塩水で再生する方
法、(C)苛性ソーダ水溶液のみにより再生する方法及
び(d)食塩水と苛性ソータ水溶液で再生する方法があ
るが、これらのうちで、(C)の方法が好ましい。食塩
水を使用して再生する方法は、洗浄が十分でなければ、
樹脂に残留した食塩分がカプロラクタム水溶液に混入し
、カプロラクタム水溶液の濃縮や蒸留工程において装置
腐食がおこる心配があり、そのため樹脂の洗浄で排出さ
れる排水量が多くなる問題がある。苛性ソーダ水溶液の
みで再生する場合、通常のオーステナイト系ステンレス
鋼を使用することができる。
再生液の濃度は、いずれの場合も1〜10重量%程度が
好ましい。
(実施例) 以下、実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、
本発明は、これによりその範囲が限定されるものでない
カプロラクタム水溶液の調製例 シクロヘキサノン及びシクロドデカノンの混合物をオキ
シル化して得られた生成物を、硫酸中でベックマン転位
した後アンモニアで中和し、相分離した硫安水層を分離
して得られた、主としてカプロラクタムを40重量%、
ラウロラクタムを44重量%及び水を12重量%含む有
機物(ツ1下、ラクタム油という)5.2Kgを撹拌機
を備えたガラス製反応容器(容量50℃)に仕込み、次
いで、19kgのトルエンを加え、温度70°Cて撹拌
混合した後静置し、重液として分離してくる水層を抜き
出した。続いて、重液を分離したトルエン抽出液を50
°Cに冷却し、更に分離してきた重液を抜き出した。
得られたトルエン抽出液に、22kgの水を加えて58
〜63℃で撹拌混合し、カプロラクタムを水層側へ逆抽
出し、10.7重量%のラウロラクタムを含む有機相(
トルエン層)20kgと、64重量%のカプロラクタム
を含む水相21kgとが得られた。
以上の操作を3回繰り返し、得られたカプロラクタム水
溶液を50 mmHgの真空下で濃縮し、カプロラクタ
ムの濃度を30%に調整した水溶液(以下ラクタム水と
いう)13.5kgを得た。
実施例1 調製例で得たラクタム水を、強酸性陽イオン交換樹脂(
商品名・アンバーライトI R200C、オルガノ社製
)を6〇−充填した第1塔ガラスカラム及び弱塩基性陰
イオン交換樹脂(商品名。
アンバーライトIRA−35、オルガノ社製)を2〇−
充填した第2塔ガラスカラムに、温度45℃で、かつ1
00J/hrの供給速度で30時間連続フィードした。
そして、このイオン交換処理を行って得たラクタム水溶
液を90%の濃度になるまで、50闘Hgの圧力下で濃
縮し、得られた濃縮液中のラクタム純分に対し0.16
%の苛性ソーダを添加して真空蒸留を行い、まず水を大
部分留去した後、含水ラクタム初留46g、主要フラク
ション795g、蒸留釜残51gを得た。
得られた主要フラクションの品質は、次の通りであった
0、 IN過マンガン酸カリウム消費量 2.0 cc
/kg紫外線透過率(290nm、 50%溶液)  
958%便用した弱塩基性イオン交換樹脂を4%苛性ソ
ーダ水溶液で再生し、総交換容量を測定したところ、1
.1mg当量/i樹脂であり、使用する前の総交換量1
.1mg当量/i樹脂と変らなかった。
なお、0.IN過マンガン酸カリウム消費量は、8モル
/℃濃度の硫酸250−にカブロラククム100g′+
:溶解し、N/10過マンガン酸カリウム水溶液で滴定
して算出した。
また、紫外線透過率はカプロラクタムの50%水溶液に
おける波長290nmの紫外線の透過率であり、芳香族
アミン又はアゾ化合物等の不純物の存在で低下する。
実施例2 調製例で得たラクタム水を、強酸性陽イオン交換樹脂(
商品名 アンバーライトlR200C、オルガノ社製)
を601nf!充填した第1塔ガラスカラム、弱塩基性
陰イオン交換樹脂(商品名 アンバーライトIRA−3
5、オルガノ社製)を20i充填した第2土苔ガラスカ
ラム及び強塩基性陰イオン交換樹脂(商品名 アンバー
ライトI RA−900、オルガノ社製)を20−充填
した第3塔ガラスカラムに、温度45℃で、かつ100
d/hrの供給速度で30時間連続フィードした。
そして、このイオン交換処理を行って得られたラクタム
水溶液を、実施例1と同様に蒸留した。
得られた主要フラクションの品質は、次の通りであった
0、 IN過マンガン酸カリウム消費量 1.3 cc
/kg紫外線透過率f290nm、 50%溶液+  
 96.5%使用した弱塩基性イオン交換樹脂を4%苛
性ソーダ水溶液で再生し、総交換容量を測定したところ
、1.1mg当量/−樹脂てあり、使用する前の総交換
容量1.1mg当1:/J樹脂と変らなかった。また、
使用した強塩基性イオン交換樹脂を4%苛性ソータ水溶
液で再生し、総交換@量を測定したところ、0.9mg
当量/−樹脂であり、使用する前の総交換容量0.9m
g当量/1nf!樹脂と変らなかった。
比較例1 調製例で得たラクタム水を、強酸性陰イオン交換樹脂(
商品名 アンバーライトIR−200C、オルガノ社製
)を60−充填した第1塔ガラスカラム及び強塩基性陰
イオン交換樹脂(商品名 アンバーライトIRA−90
0、オルガノ社製)を20−充填した第2塔ガラスカラ
ムに、温度45℃で、かつ100−/hrの供給速度で
30時間連続フィードした。
そして、このイオン交換処理を行って得られたラクタム
水溶液を、実施例1と同様に蒸留した。
得られた主要フラクションの品質は、次の通りであった
0、 IN過マンガン酸カリウム消費l  1.8 c
c/kg紫外線透過率(290nm、 50%渚液) 
 952%使用した強塩基性イオン交換樹脂を4%苛性
ソーダ水溶液で再生し、総交換容量を測定したところ、
0.1mg当量/J樹脂であり、使用する前の総交換容
量0.9mg当量/−樹脂と較べて、再生使用ができな
いことがわかった、 (発明の効果) 以上のように、本発明の方法で、イオン交換樹脂精製を
行った場合は、イオン交換樹脂の再生は、はとんど交換
容量の低下することなく可能であるが、比較例の場合は
再生不能であった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. シクロヘキサノンオキシムとシクロドデカノンオキシム
    との混合物を、硫酸及び発煙硫酸の存在下に、ベックマ
    ン転位させて、カプロラクタムとラウロラクタムを製造
    する方法において、転位反応生成物を中和後、水と混和
    しない有機溶剤で抽出し、更に水抽出して得られるカプ
    ロラクタム水溶液を、強酸性陽イオン交換樹脂で処理し
    、次いで弱塩基性陰イオン交換樹脂で処理し又は更に強
    塩基性陰イオン交換樹脂で処理することを特徴とする、
    カプロラクタム水溶液のイオン交換樹脂精製方法。
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