JPH07109255A - ε−カプロラクタムの製造方法 - Google Patents

ε−カプロラクタムの製造方法

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JPH07109255A
JPH07109255A JP18600094A JP18600094A JPH07109255A JP H07109255 A JPH07109255 A JP H07109255A JP 18600094 A JP18600094 A JP 18600094A JP 18600094 A JP18600094 A JP 18600094A JP H07109255 A JPH07109255 A JP H07109255A
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JP
Japan
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lactam
catalyst
crude
caprolactam
treatment
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JP18600094A
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English (en)
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Koji Kajikuri
浩司 梶栗
Hideto Toshima
秀人 戸島
Tomokazu Nakamura
智和 中村
Masaru Kitamura
勝 北村
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 シクロヘキサノンオキシムの気相ベックマン
転位による高品位ε−カプロラクタムの優れた製造方法
を提供することを目的とする。 【構成】 シクロヘキサノンオキシムの気相ベックマン
転位で得られた粗ε−カプロラクタムを、水素添加触媒
の存在下、100〜200℃にて水素と接触させること
を特徴とするε−カプロラクタムの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ε−カプロラクタム
(以下、ラクタムと略記する)の製造方法に関し、詳し
くは、シクロヘキサノンオキシム(以下、オキシムと略
記する)の気相ベックマン転位で得られた粗ラクタムを
水素添加触媒の存在下に水素と接触させることによる高
品位ラクタムの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】高品
位ラクタムはポリアミド繊維、ポリアミド樹脂等の原料
として使用されており、該ラクタムは、オキシムを硫酸
媒質中で転位させた後、アンモニア水で中和し、ベンゼ
ン等の芳香族炭化水素系溶媒により抽出し、溶媒留去
し、次いで精密蒸留することにより製造されることはよ
く知られている(工業有機化学 第 244頁(1989年,東
京化学同人))。しかしながら、触媒として硫酸の代わ
りに固体酸を用いてオキシムを気相で転位させた場合に
は、生成した粗ラクタムを水に溶解した後、ベンゼン等
の芳香族系溶媒を混合しても、該水溶液が無機物質を含
んでいないためか、ラクタムを芳香族系溶媒層に抽出す
ることができず、硫酸媒質中で転位させた場合に有効で
あった上記の方法を適用することができないという問題
がある。また、固体酸触媒を用いて気相で転位させた場
合、得られた粗ラクタムについて精密蒸留を試みても、
副生成物が硫酸媒質中で転位させた場合のものとは異な
るためか、満足し得る品位のラクタムが得られないとい
う問題がある。
【0003】一方、高品位ラクタムを得るための他の有
効な方法として、発煙硫酸中でのベックマン転位で得ら
れた粗ラクタムを、50〜80℃にてパラジウムまたは
ニッケル担持触媒を用いて水素で処理する方法が知られ
ており、またこの方法では、水素処理温度を130℃に
すると、十分な精製効果が得られないだけでなく、ラク
タムの品質が悪化することも知られている(USP 5,032,
684 )。しかしながら、気相ベックマン転位で得られた
粗ラクタムを50〜80℃で水素処理を試みても、液相
での転位の場合とは副生成物が異なるためか、満足し得
る品位のラクタムが得られないという問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、オキシム
の気相ベックマン転位による高品位ラクタムの優れた製
造方法を見いだすべく、鋭意検討を重ねた結果、オキシ
ムの気相ベックマン転位で得られた粗ラクタムを、水素
添加触媒の存在下、100〜200℃の高温度領域にお
いて水素と接触させることにより、高品位ラクタムが得
られることを見いだし、本発明を完成した。すなわち本
発明は、オキシムの気相ベックマン転位で得られた粗ラ
クタムを、水素添加触媒の存在下、100〜200℃に
おいて水素と接触させることを特徴とするラクタムの製
造方法を提供するものである。
【0005】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
は、オキシムの気相ベックマン転位で得られた粗ラクタ
ムを用いるものであるが、例えばゼオライト系触媒(特
開昭62−123167号公報等) 、ホウ酸系触媒(特開昭53−
37686号公報等)、シリカ・アルミナ系触媒(英国特許
第 831,927号等)、固体リン酸触媒(英国特許第 881,9
26号等)等の固体酸触媒を用いて得られた粗ラクタムを
用いて通常実施される。
【0006】転位で得られた粗ラクタムを水素添加処理
に付すに際し、粗ラクタムをそのまま使用することもで
きるし、該粗ラクタムに蒸留、抽出、吸着分離等の前処
理を施したものを使用することもできる。また粗ラクタ
ムは、それ自身を溶融して用いてもよいが、これを水や
有機溶媒に溶解して用いてもよく、この場合、溶媒とし
ては水が好ましく用いられる。溶媒は、通常ラクタムに
対して、0.05〜50重量倍、好ましくは0.1〜20重
量倍用いられる。また水素添加処理の際に、酸を共存さ
せることもできる。
【0007】水素添加触媒としては、通常パラジウム、
白金、ルテニウム、ロジウムなど、VIII族の遷移金属を
1種類以上含むものが用いられるが、中でも該遷移金属
を活性炭、アルミナ、シリカ、チタニア等の担体に担持
させたものが好ましい。これらの中でも活性炭を担体と
するものが好ましく、特にパラジウムを活性炭に担持さ
せたものが好ましい。また担持触媒としては、微粉担体
の表面に触媒を分散担持したもの、分散担持後成形した
もの、微粉担体を成形した後に表面に触媒を担持したも
の等が挙げられる。なかでも微粉担体の表面に触媒を分
散担持したもの、微粉担体を成形した後に表面に触媒を
担持したものが好ましく使用される。触媒の形状は特に
限定されるものではないが、例えば粉末状、ペレット状
等に成形したものが用いられる。該遷移金属の担持量
は、通常触媒総重量の0.01〜20%、好ましくは0.0
1〜10%、さらに好ましくは0.1〜10%である。触
媒の使用量は、例えばバッチ式の場合には、ラクタムに
対して、触媒総重量として通常0.1wt%以上、金属量と
して通常1×10-4wt%以上である。
【0008】本発明を実施するに当たっては、水素添加
触媒とラクタムとを充分に接触させ得る方法が採用され
る。かかる方法としては、例えば、水素の加圧条件下に
ラクタムに水素添加触媒を懸濁させて攪拌する方法(バ
ッチ式)、カラムに水素添加触媒を充填し、ラクタムと
水素とを流通接触させる方法(連続流通式)等が例示さ
れる。
【0009】水素添加処理に使用する水素の量は、ラク
タムに対して通常0.01モル倍以上である。水素添加処
理は、通常100〜200℃、好ましくは110〜18
0℃、さらに好ましくは130〜170℃で実施され
る。圧力は通常0.1〜10MPa であり、好ましくは0.1
〜3MPa 、さらに好ましくは0.2〜1MPa である。水素
添加処理時間は、例えばバッチ式の場合、通常0.1〜1
0時間であり、また場合によっては処理を繰り返し実施
することもできる。また、連続流通式の場合には、接触
時間は、通常0.01〜5時間である。
【0010】上記方法で得られたラクタムは、通常更に
蒸留、抽出、晶析などの精製操作に付される。
【0011】
【発明の効果】本発明によれば、オキシムの気相ベック
マン転位で得られた粗ラクタムを、水素添加触媒の存在
下、100〜200℃の高温度領域にて水素と接触させ
ることにより、高品位ラクタムを得ることができる。
【0012】
【実施例】以下に本発明を実施例により更に詳細に説明
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。 〔品質評価・分析方法〕ε−カプロラクタムの純度はガ
スクロマトグラフィーにより求めた。UV透過率はε−
カプロラクタム1.13gを蒸留水に溶解して10mlとし
た溶液の290nmおよび315nmにおける透過率を測定
して求めた。PM価は以下の〜の手順で求めた。 ε−カプロラクタム1.0gを蒸留水に溶解して10
0mlとした溶液に0.01N過マンガン酸カリウム水溶液
2mlを添加した後、直ちに攪拌し、過マンガン酸カリウ
ム水溶液添加から250秒後に、波長420nmの光の吸
光度を25℃(溶液温度)にて測定した。 で測定したε−カプロラクタムの吸光度から蒸留
水の波長420nmの光の25℃における吸光度を差し引
いた値を100倍してPM価とした。
【0013】比較例1 内径1cmの石英ガラス製反応管中にゼオライト触媒0.3
75g(0.6ml)を充填し、窒素気流下(4.2リットル
/hr)に350℃で1時間予熱処理した。同速度で窒素
を供給しつつ、オキシム/メタノール重量比が1/1.8
の混合液を8.4g/hrの速度で反応管に供給し、24時
間反応させた。このときの触媒層の温度(反応温度)は
370℃であった。同様の操作を合計30回行い、得ら
れた反応生成液を集め、メタノールを留去し、次いで蒸
留を行って粗ラクタムを得た。得られた粗ラクタムの純
度、UV透過率およびPM価を測定し、結果を表1に示
した。
【0014】実施例1 比較例1で得た粗ラクタム8gを水20gに溶解し、1
00mlのステンレス製オートクレーブに入れた。さらに
水素添加触媒(粉末状の5%Pd/C)0.08gを入
れ、蓋を閉めた後、オートクレーブ内の空気を水素(0.
4MPa )で置換した。次いでオートクレーブを100℃
の油浴に浸し、1時間攪拌した。このとき内部の圧力は
0.5MPa であった。処理液を濾過して水素添加触媒を取
り除いた後、濾液の水を減圧下に留去し、ラクタムを得
た。ラクタムの純度、UV透過率およびPM価を測定
し、結果を表1に示した。
【0015】実施例2 実施例1において油浴の温度を150℃にした以外は実
施例1に準拠し、水素添加処理を行った。処理時のオー
トクレーブ内の圧力は0.95MPa であった。得られたラ
クタムの純度、UV透過率およびPM価を測定し、結果
を表1に示した。
【0016】比較例2 実施例1において油浴の温度を50℃にした以外は実施
例1に準拠し、水素添加処理を行った。処理時のオート
クレーブ内の圧力は0.4MPa であった。得られたラクタ
ムの純度、UV透過率およびPM価を測定し、結果を表
1に示した。
【0017】
【0018】実施例3 実施例1において水素添加触媒を1.2g用いた以外は実
施例1に準拠して水素添加処理を行い、ラクタムを得
た。処理時のオートクレーブ内の圧力は0.5MPaであっ
た。得られたラクタムの純度、UV透過率およびPM価
を測定し、結果を表2に示した。
【0019】
【0020】比較例3 比較例1において得た粗ラクタム975gを水975g
に溶解した溶液およびシクロヘキサン2925mlを5リ
ットルの分液ロートに入れ、室温下にて30分間振とう
した後、15分間静置した。水層を分取して5リットル
の分液ロートに入れ、さらにシクロヘキサン2925ml
を加えて同温度にて30分間振とうし、15分間静置し
た後、水層を分取し、さらにこの操作を8回繰り返して
得られた水層から水を減圧留去することにより抽出粗ラ
クタム790gを得た。得られた抽出粗ラクタムの純
度、UV透過率およびPM価を測定し、結果を表3に示
した。
【0021】実施例4 実施例1において、比較例1で得た粗ラクタムの代わり
に比較例3で得た抽出粗ラクタム8gを用いた以外は実
施例1に準拠して水素添加処理を行った。処理時のオー
トクレーブ内の圧力は0.5MPa であった。得られたラク
タムの純度、UV透過率およびPM価を測定し、結果を
表3に示した。
【0022】実施例5〜9 実施例4において水素添加触媒の種類および量を表3に
示すようにした以外は実施例4に準拠して水素添加処理
を行った。処理時のオートクレーブ内の圧力は0.5MPa
であった。得られたラクタムの純度、UV透過率および
PM価を測定し、結果を表3に示した。
【0023】 表3 水素添加触媒 UV透過率(%) 種類 1) 純度(%) 290nm 315nm PM価 比較例3 − − 99.75 7.9 16.1 229.0 実施例4 5%Pd/C 0.01 99.89 21.4 39.4 36.4 実施例5 5%Pd/C 0.15 99.98 94.9 96.6 1.3 実施例6 5%Ru/C 0.15 99.91 90.8 93.3 2.2 実施例7 2.5%Pd・2.5%Ru/Al2O3 0.15 99.93 73.8 79.0 4.2 実施例8 5%Ru/Al2O3 0.15 99.92 67.3 71.7 4.1 実施例9 5%Pt/C 0.15 99.94 38.0 41.4 1.1 1) 対抽出粗ラクタム重量比
【0024】実施例10 実施例4において、水素添加触媒として粉末状の1%P
d/Cを0.08g用い、油浴の温度を150℃とし、水
の量を80gにした以外は実施例4に準拠して水素添加
処理を行った。処理時のオートクレーブ内の圧力は0.8
MPa であった。得られたラクタムの純度、UV透過率お
よびPM価を測定し、結果を表4に示した。
【0025】
【0026】実施例11 水素添加触媒(0.3〜0.7mmφ、1%Pd/C)1.27
gをステンレス製カラム(内径9mmφ)に充填し、水素
ガス(18リットル/hr)を供給しながら145℃まで
昇温した。昇温後、同温度で水素ガスを供給しながら、
さらにこのカラムに比較例3で得た抽出粗ラクタムの水
溶液(ラクタム濃度20重量%)を15g/hrの速度で
供給した。このとき、カラム内の圧力は0.6MPa に保持
した。溶液の供給開始の50分後から2時間、処理液を
捕集した。得られた処理液から水を減圧留去し、ラクタ
ムを得た。得られたラクタムの純度、UV透過率および
PM価を測定し、結果を表5に示した。
【0027】
【0028】実施例12 実施例2において水素添加触媒量を0.16g、水の量を
40gにした以外は実施例2に準拠して水素添加処理を
行った。濾過により水素添加触媒を取り除いた後、水を
減圧留去してラクタムを得た。このラクタムの純度、U
V透過率およびPM価を測定し、結果を表6に示した。
【0029】実施例13 実施例12において、水素添加処理を5倍のスケールで
行った以外は実施例12と同様の条件下にて水素添加処
理を行い、ラクタムを得た。このラクタムを蒸留塔(実
段数40段)を用いて5mmHg、還流比10の条件下にて
真空蒸留に処し、蒸留ラクタムを得た。この蒸留ラクタ
ムの純度、UV透過率およびPM価を測定し、結果を表
6に示した。
【0030】比較例4 比較例1で得た粗ラクタム40gを水素添加処理するこ
となく実施例12と同様の条件下にて真空蒸留に処し、
蒸留ラクタムを得た。この蒸留ラクタムの純度、UV透
過率およびPM価を測定し、結果を表6に示した。
【0031】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 勝 大阪府高槻市塚原2丁目10番1号 住友化 学工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シクロヘキサノンオキシムの気相ベック
    マン転位で得られた粗ε−カプロラクタムを、水素添加
    触媒の存在下、100〜200℃にて水素と接触させる
    ことを特徴とするε−カプロラクタムの製造方法。
JP18600094A 1993-08-20 1994-08-08 ε−カプロラクタムの製造方法 Pending JPH07109255A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18600094A JPH07109255A (ja) 1993-08-20 1994-08-08 ε−カプロラクタムの製造方法

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JP5-206527 1993-08-20
JP20652793 1993-08-20
JP18600094A JPH07109255A (ja) 1993-08-20 1994-08-08 ε−カプロラクタムの製造方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999055671A1 (fr) * 1998-04-28 1999-11-04 Sumitomo Chemical Company, Limited PROCEDE DE PRODUCTION DE e-CAPROLACTAME

Cited By (2)

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WO1999055671A1 (fr) * 1998-04-28 1999-11-04 Sumitomo Chemical Company, Limited PROCEDE DE PRODUCTION DE e-CAPROLACTAME
US6344557B1 (en) * 1998-04-28 2002-02-05 Sumitomo Chemical Company, Limited Process for producing ε-caprolactam

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