JPH0931052A - 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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JPH0931052A
JPH0931052A JP18413295A JP18413295A JPH0931052A JP H0931052 A JPH0931052 A JP H0931052A JP 18413295 A JP18413295 A JP 18413295A JP 18413295 A JP18413295 A JP 18413295A JP H0931052 A JPH0931052 A JP H0931052A
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JP
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cyclohexanone
caprolactam
reaction
cyclohexanol
cyclopentanecarbaldehyde
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JP18413295A
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English (en)
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Toshio Uchibori
俊雄 内堀
Hidefumi Sano
英文 佐野
Tamotsu Kanda
有 神田
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 シクロヘキセンの水和反応により得られるシ
クロヘキサノールを脱水素反応によりシクロヘキサノン
とし、ついで、ヒドロキシルアミンと反応させてシクロ
ヘキサノンオキシムとし、更にベックマン転位させてε
−カプロラクタムを製造する方法において、ヒドロキシ
ルアミンとの反応に供されるシクロヘキサノン中に含ま
れるシクロペンタンカルボアルデヒドを50ppm以下
とすることを特徴とするε−カプロラクタムの製造方
法。 【効果】 本発明の方法によれば、従来の品質に劣らな
いε−カプロラクタムを安価に製造することが可能とな
り、産業上有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、出発原料をシクロヘキ
センとしたε−カプロラクタムの製造方法に関する。詳
しくは、シクロヘキセンを水と反応させてシクロヘキサ
ノールを合成し、シクロヘキサノールを脱水素反応して
シクロヘキサノンとした後、ベックマン転位によりε−
カプロラクタムを製造する方法に関する。
【0002】
【従来技術】ε−カプロラクタムは、主としてシクロヘ
キサノンをオキシム化し、生成したシクロヘキサノンオ
キシムをベックマン転位することにより製造されてお
り、このシクロヘキサノンオキシムは、シクロヘキサノ
ンとヒドロキシルアミンとを反応させて製造するのが一
般的である。
【0003】従来、ε−カプロラクタム製造の原料とな
るシクロヘキサノンの製造方法は、シクロヘキサンを分
子状酸素で酸化してシクロヘキサノールとシクロヘキサ
ノンの混合物を製造し、蒸留によりシクロヘキサノール
とシクロヘキサノンを分離し、シクロヘキサノールは脱
水素反応によりシクロヘキサノンとする方法、または、
フェノールを部分水素還元し、転位反応によりシクロヘ
キサノンを製造する方法等により工業的に生産されてい
た。
【0004】近年、シクロヘキサノールを工業的に生産
する方法として、シクロヘキセンをゼオライト系触媒の
存在下で水和する方法が注目されている。かかる方法に
関する報告は昭和40年代頃より多数なされてきている
が、工業的規模での生産も最近になってようやく行われ
るようになった。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】シクロヘキセンを
水和してシクロヘキサノールを製造する方法は、コスト
的に有利な方法であり、シクロヘキサノールの好ましい
製造方法の一つである。従って、当該方法で製造された
シクロヘキサノールはをε−カプロラクタムの製造原料
として利用することができれば工業的に有用であると考
えられる。
【0006】そこで、本発明者らは当該製法で得られた
シクロヘキサノールを用いてε−カプロラクタムの製造
を検討したところ、他の方法で得られたシクロヘキサノ
ールから製造されたε−カプロラクタムとは異なり、品
質において本製造方法における特有の問題が存在するこ
とが明らかとなった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
につき鋭意検討した結果、シクロヘキセンを出発原料と
したε−カプロラクタムにおいては、オキシム化反応工
程における原料であるシクロヘキサノン中の特定の不純
物の量を制御することにより、上記課題を解決すること
を見いだし、本発明に到達した。
【0008】すなわち、本発明の要旨は、シクロヘキセ
ンの水和反応により得られるシクロヘキサノールを脱水
素反応によりシクロヘキサノンとし、ついで、ヒドロキ
シルアミンと反応させてシクロヘキサノンオキシムと
し、更にベックマン転位させてε−カプロラクタムを製
造する方法において、ヒドロキシルアミンとの反応に供
されるシクロヘキサノン中に含まれるシクロペンタンカ
ルボアルデヒドを50ppm以下とすることを特徴とす
るε−カプロラクタムの製造方法に存する。
【0009】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明の製造方法では、まずシクロヘキセンと水を反応さ
せてシクロヘキサノールとする。シクロヘキセンの水和
反応は触媒として、通常、固体酸触媒を用いて反応を行
う。固体酸触媒としては、通常、ゼオライトやイオン交
換樹脂などが挙げられる。ゼオライトとしては、結晶性
のアルミノシリケートやアルミノメタロシリケート、メ
タロシリケート等の種々のゼオライトが利用でき、特に
ペンタシル型のアルミノシリケートまたはメタロシリケ
ートが好ましい。メタロシリケートに含まれる金属とし
ては、チタン、ガリウム、鉄、クロム、ジルコニウム、
ハフニウム等の金属元素が例示できるが、中でもガリウ
ムが好ましい。
【0010】水和反応としては、流動床式、攪拌回分方
式あるいは連続方式等、一般的に用いられる方法で行わ
れる。連続方式の場合は、触媒充填連続流通式、及び攪
拌槽流通式のいずれも可能である。反応の温度は、シク
ロヘキセンの水和反応の平衡の面や副反応の増大の面か
らは低温が、また反応速度の面からは高温が有利であ
る。最適温度は、触媒の性質によっても異なるが、通常
50〜250℃の範囲から選択される。
【0011】得られたシクロヘキサノールは、脱水素反
応に供されてシクロヘキサノンとされる。シクロヘキサ
ノールの脱水素反応は従来公知の方法のいずれでもよい
が、一般的には、脱水素触媒の存在下で200〜750
℃に加熱することにより行われる。脱水素触媒として
は、銅−クロム系酸化物、銅−亜鉛系酸化物などが例示
できる。この反応は平衡反応であり、生成物はシクロヘ
キサノンとシクロヘキサノールの混合物として得られる
ので、蒸留等によりシクロヘキサノンとシクロヘキサノ
ールを分離し、分離したシクロヘキサノールは脱水素反
応の原料として再利用される。
【0012】こうして得られたシクロヘキサノン中に
は、従来注目されていなかった成分であるシクロペンタ
ンカルボアルデヒド(シクロペンタンカルバルデヒド)
が微量含まれている。本発明者らの検討によれば、この
ような、シクロペンタンカルボアルデヒドを含有するシ
クロヘキサノンを用いてε−カプロラクタムを製造した
場合に、製品ε−カプロラクタムの品質を著しく損なう
ことが判明した。この原因の一つとして、シクロヘキサ
ノン中に残存したシクロペンタンカルボアルデヒドがオ
キシム化反応の工程で相当するオキシム類となり、製品
ε−カプロラクタム中に不純物として存在することが考
えられる。また、シクロペンタンカルボアルデヒドに由
来する不純物はシクロヘキサノンオキシムまたはε−カ
プロラクタム中で分離精製する事が困難である。
【0013】そこで本発明は、ヒドロキシルアミンとの
反応に供される、即ち、オキシム化に供されるシクロヘ
キサノン中に含まれるシクロペンタンカルボアルデヒド
を50ppm以下とすることを特徴とする。シクロペン
タンカルボアルデヒドが50ppm以下のシクロヘキサ
ノンを得る方法としては、脱水素反応用いる原料、触
媒、反応条件等を厳選して、シクロペンタンカルボアル
デヒドが50ppm以下になるようにしてもよいし、脱
水素反応によって得られたシクロヘキサノンを蒸留等に
よって精製してもよい。
【0014】また、特に高純度のカプロラクタムを製造
する際は、蒸留等によってシクロヘキサノン中に含まれ
るシクロヘキサノールを、通常1000ppm以下、好
ましくは600ppm以下とすることが望ましい。こう
して得られたシクロペンタンカルボアルデヒドが50p
pm以下のシクロヘキサノンは、公知の反応条件下でヒ
ドロキシルアミンと反応させてシクロヘキサノンオキシ
ムとする。ヒドロキシルアミンは単独では不安定な化合
物であるため、ヒドロキシルアンモニウムの硫酸塩や硝
酸塩の形で使用される。例えば、水溶液中または非水溶
液中でシクロヘキサノンとヒドロキシルアンモニウム硫
酸塩を反応させ、シクロヘキサノンオキシムとする。
【0015】シクロヘキサノンオキシムは、公知の方法
によりベックマン転移さてε−カプロラクタムとする。
例えば、濃硫酸中または発煙硫酸中でベックマン転位さ
せてε−カプロラクタム硫酸塩とした後、アルカリで中
和する方法、シクロヘキサノンオキシムを固体酸触媒存
在下、気相もしくは液相でベックマン転位させてε−カ
プロラクタムとする方法、液相で触媒が均一に溶解した
状態でベックマン転位させてε−カプロラクタムとする
方法等が挙げられる。いずれの方法においても、得られ
たε−カプロラクタムは蒸留や晶析等により精製して製
品とする。
【0016】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を越えない限り実施例に限定
されるものではない。なお、シクロヘキサノン中のシク
ロペンタンカルボアルデヒドはガスクロマトグラフィー
により定量した。 実施例1 (1)シクロヘキセンの水和反応 水和触媒としてガリウムシリケート(Si/Ga原子比
=25/1)を用いた。攪拌翼を備えたオートクレーブ
にシクロヘキセン15重量部、水30重量部、水和触媒
10重量部を入れ窒素雰囲気化、120℃で1時間反応
させた。
【0017】(2)シクロヘキサノールの精製 上記で得られたシクロヘキサノール混合物を10段の精
留塔で精製し、純度99.9%のシクロヘキサノールを
得た。 (3)シクロヘキサノールの脱水素反応 精製シクロヘキサノールを気化して250℃に設定され
た銅−亜鉛触媒を充填した管状反応器に、反応圧力0.
17MPa(0.7kg/cm2G)、LHSV(液空
間速度)2.4hr-1で供給して脱水素反応をおこなっ
た。シクロヘキサノンの収率は60%であった。
【0018】(4)シクロヘキサノンの精製 得られたシクロヘキサノンを、30段の精留塔で還流比
30で蒸留精製し、低沸点成分を3%除去し、ついで、
40段の精留塔でシクロヘキサノールを除去した。得ら
れた精製シクロヘキサノンは、シクロペンタンカルボア
ルデヒドを30ppm含有していた。 (5)シクロヘキサノンオキシムの製造 ジャケット付き攪拌槽に仕込んだ45%ヒドロキシルア
ミン硫酸塩水溶液を85℃に加熱して、精製シクロヘキ
サノンを滴下した。この時、反応液のpHが4.0〜
4.5になるようにアンモニア水を同時に滴下した。シ
クロヘキサノンの滴下が終了した後、反応を完結するた
め30分攪拌し続け、その後、静置分離して油相をシク
ロヘキサノンオキシムとして採取した。シクロヘキサノ
ンオキシム中に含まれる水分は減圧下で脱水した。
【0019】(6)ベックマン転位 ベックマン転位液の酸度が57%、遊離のSO3濃度が
7.5%になるような比率で、かつ、反応器内での滞留
時間が1時間になるように、シクロヘキサノンオキシム
と25%発煙硫酸(オリウム)をジャケット付き攪拌槽
に同時に滴下し、ベックマン転移液を得た。この時、局
所的な発熱を抑制するため、攪拌速度100rpm以上
で攪拌し、また、ジャケットに冷却水を流して反応温度
を70〜100℃に維持した。 (7)SO3処理 こうして得られたベックマン転位液をジャケット付き攪
拌槽(500ml)に移送し、SO3濃度を7〜7.5
%に保持し、攪拌速度300rpm以上で攪拌し、処理
温度90〜125℃で2時間処理し、SO3処理液を得
た。
【0020】(8)後処理 得られたSO3処理液をアンモニア水で中和した。中和
反応はジャケット付き攪拌槽に温水を通し、中和温度7
0℃、pH7.0〜7.5で行った。続いて、上記中和
液をベンゼンにて抽出した。抽出は分液ロートに中和
液、ベンゼンを入れ、10分間震とう後、5分間静置し
て油相のみを採取し、水相は再度ベンゼンにて抽出し
た。この際、使用するベンゼン量は、理論量のε−カプ
ロラクタム濃度が18重量%になるように調整した。こ
うして合計3回、ベンゼンによる抽出を行った後、常法
によりベンゼンを留去して粗ε−カプロラクタムを得
た。
【0021】最後に粗ε−カプロラクタムを蒸留により
精製した。蒸留は粗ε−カプロラクタムに適量の25%
苛性ソーダ水溶液を添加した後、初留10重量%、主留
80重量%、釜残10重量%の3部分に分けて採取し、
主留分を品質評価の対象とした。
【0022】(9)ε−カプロラクタムの品質評価方法 得られたε−カプロラクタムの品質を以下の2規格につ
いて評価した。 PZ(過マンガン酸カリ価) ε−カプロラクタム試料1gを水100mlに溶解し、
これに0.01N−過マンガン酸カリウム水溶液1ml
を加え、攪拌し、比較標準液(塩化コバルト(CoCl
2・6H2O)3.0gと硫酸銅(CuSO4・5H2O)
2.00gを水で1000mlに希釈したもの)と同一
色になるまでの時間。 VB(揮発性塩基) 2N苛性ソーダ水溶液400mlにε−カプロラクタム
を30g溶解して1時間煮沸し、発生する分解ガスおよ
び蒸留水をO.O2N塩酸水溶液4mlを溶解した脱塩
水500ml中に吹き込ませる。その後、この脱塩水を
0.1N苛性ソーダで滴定し、塩酸の減少分をアンモニ
ア換算した数値。得られた結果を表−1に示す。
【0023】実施例2 (4)シクロヘキサノンの精製の工程を以下のように変
えた他は実施例1と同様に行った。シクロヘキサノン
を、30段の精留塔で還流比30で蒸留精製し、低沸点
成分を3%除去した後、50段の精留塔で還流比30で
蒸留精製し、低沸点成分を除去し、ついで、40段の精
留塔でシクロヘキサノールを除去した。得られた精製シ
クロヘキサノンは、シクロペンタンカルボアルデヒドを
5ppm含有していた。得られた結果を表−1に示す。
【0024】比較例1 (4)シクロヘキサノンの精製の工程において、低沸点
不純物の除去を行わなかった以外は、実施例1と同様に
行った。結果を表−2に示す。なお、(4)シクロヘキ
サノンの精製により得られた精製シクロヘキサノンは、
シクロペンタンカルボアルデヒドを50ppm含有して
いた。
【0025】比較例2 シクロヘキサンの酸化により得られたシクロヘキサノー
ルを用いたこと以外、実施例1と同様に行った。結果を
表−2に示す。なお、(4)シクロヘキサノンの精製に
より得られた精製シクロヘキサノンからシクロペンタン
カルボアルデヒドは検出されなかった。
【0026】比較例3 シクロヘキサノンの酸化により得られたシクロヘキサノ
ールを用いたこと以外、実施例1と同様に行った。結果
を表−2に示す。なお、(4)シクロヘキサノンの精製
により得られた精製シクロヘキサノンからシクロペンタ
ンカルボアルデヒドは検出されなかった。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】表−1、2より、シクロヘキサノンのシク
ロペンタンカルボアルデヒドを50ppm以下のものを
用いることにより、ε−カプロラクタムの品質を向上さ
せることができることが分かる。また、このような特定
の不純物の少ないシクロヘキサノンを用いた効果は、シ
クロヘキセンを出発原料にした場合に特有であって、こ
れまで通常行われてきたシクロヘキサンを出発原料とし
た場合には、本願で規定する不純物を本発明の範囲内で
あっても得られるε−カプロラクタムの品質が劣ること
が分かる。
【0030】
【発明の効果】本発明の方法によれば、シクロヘキセン
を出発原料として、従来の品質に劣らないε−カプロラ
クタムを安価に製造することが可能となり、産業上有利
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シクロヘキセンの水和反応により得られ
    るシクロヘキサノールを脱水素反応によりシクロヘキサ
    ノンとし、ついで、ヒドロキシルアミンと反応させてシ
    クロヘキサノンオキシムとし、更にベックマン転位させ
    てε−カプロラクタムを製造する方法において、ヒドロ
    キシルアミンとの反応に供されるシクロヘキサノン中に
    含まれるシクロペンタンカルボアルデヒドを50ppm
    以下とすることを特徴とするε−カプロラクタムの製造
    方法。
JP18413295A 1995-01-12 1995-07-20 ε−カプロラクタムの製造方法 Pending JPH0931052A (ja)

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JP18413295A JPH0931052A (ja) 1995-07-20 1995-07-20 ε−カプロラクタムの製造方法
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MYPI96000021A MY113571A (en) 1995-01-12 1996-01-04 Process for the preparation of e-caprolactam
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EP96924154A EP0785188A4 (en) 1995-07-20 1996-07-19 METHOD FOR PRODUCING YPSILON CAPROLACTAM
KR1019970701831A KR970706249A (ko) 1995-07-20 1996-07-19 엡실론-카프로락탐의 제조방법(process for the preparation of epsilon-caprolactam)
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