MÉTODO PARA PURIFICAR LACTAMOS
La invención se refiere a un proceso para la purificación de lactamos, en particular los lactamos obtenidos por hidrólisis de ciclización de un aminoalquilnitrilo. La invención se refiere más particularmente a la purificación de e-caprolactamo obtenido por hidrólisis de ciclización de aminocapronitrilo. Los lactamos y en particular e-caprolactamo son compuestos químicos importantes, utilizados como materiales iniciales en la fabricación de diversos productos. Una de las aplicaciones más importantes es la fabricación de polímeros tales como poliamidas. Entre los procesos para sintetizar lactamos y en particular e-caprolactamo que han sido propuestos, es un proceso que consiste en la fabricación de un aminoalquilnitrilo tal como aminocapronitrilo y luego llevar a cabo una hidrólisis de ciclización de este aminonitrilo. Este proceso, que puede ser llevado a cabo en medio líquido o gaseoso con o sin solvente, se describe, por ejemplo, en las patentes Europeas EP- 0,729,454, EP-0,729,453, EP-0, 793 , 650 , EP-0, 793, 651 , EP-0,794, 943, EP-0, 815, 077 , EP-0, 815, 078. EP-0, 7 8, 797. EP-0,659,741 y en la patente Mundial WO 96/22974.
Un paso importante en la fabricación de lactamos, en particular, e-caprolactamo, cuando .éstos necesitan ser utilizados como monómeros en la fabricación de polímeros tales como poliamidas, es la purificación de los productos. Específicamente, para estas aplicaciones, el lactamo debe satisfacer criterios de pureza y demanda altamente exigentes. Estos criterios son definidos por diversos índices o concentraciones correspondientes a varios tipos de categorías de impureza. Estos criterios principales son : Número de permanganato (IKM?O ) Contenido de bases volátiles (IVB) índice de UV (Iuv) Han sido ya propuestos diversos procesos de purificación. De este modo, la patente Norteamericana No. 5,496,941 describe un proceso para purificación de caprolactamo extraído del medio de reacción de una hidrólisis de ciclización por destilación, que comprende un paso de hidrogenación seguido por un tratamiento en medio ácido (tratamiento sobre resina de intercambio iónico o destilación en medio de ácido sulfúrico) y una destilación en medio básico. La solicitud de patente europea No. 94/3608 describe un proceso para la purificación de e-
caprolactamó crudo obtenida itédiante ciclización de un 6-aminocaproato de alquilo", el cual consiste en llevar a cabo una cristalización del caprolacta o. De acuerdo al mencionado documento, ciertos componentes tales como N-metilcapró"lactamo, metilvalerolactamo y valeramida son retirados por cristalización. El proceso descrito indica que el caprolactamo cristalizado de este modo satisface los criterios de pureza requeridos respecto al contenido de bases volátiles y al índice de UV para la absorción a una longitud de onda de 290 nm. Sin embargo, el documento mencionado no especifica si el tercer criterio de pureza, el número de permanganato, se logra o no. En el caso de un caprolactamo obtenido a partir de la hidrólisis de ciclización de un aminocapronitrilo obtenido por semihidrogenación de adiponitrilo, los criterios de pureza del caprolactamo son logrados al llevar a cabo procesos de purificación descritos anteriormente que comprenden varios tratamientos sucesivos, en particular un tratamiento ácido y una destilación final en medio básico. En tales procesos, la producción de un caprolactamo de la pureza deseada requiere la implementación de una operación de destilación con una grande fracción pesada (fracción de productos con un alto punto de ebullición) , que comprende una gran cantidad de lactamo en la forma de lactamo u oligómeros. Esta pérdida de lactamo es dañina para el proceso . Uno de los objetivos de la presente invención es especialmente superar este inconveniente al proponer un proceso para la purificación de lactamos, haciendo posible obtener un producto que satisface los criterios de pureza deseados, limitando de este modo los pasos de tratamiento de lactamo y más particularmente aquellos que pueden generar la formación de oligómeros. Para este fin, la invención propone un proceso para la purificación de un lactamo obtenido a partir de la ciclización de un aminoalquilnitrilo obtenido por semihidrogenación de un alquildinitrilo, que consiste, después de la eliminación de los compuestos volátiles a partir del medio de ciclización, en extraer el lactamo formado por cristalización. De acuerdo a otra característica preferida de la invención, el lactamo cristalino puede ser sometido a uno o más de otros pasos de cristalización para obtener la pureza deseada. t Otros tratamientos de purificación se pueden llevar a cabo sobre el lactamo cristalino sin apartarse del alcance de la presente invención.
De acuerdo a otra modalidad, el medio de ciclización puede ser sometido a una hidrogenación antes del paso de eliminar los compuestos volátiles. De acuerdo a otra modalidad más, la cristalización del caprolactamo se lleva a cabo sobre el medio de ciclización que puede o no haber sufrido una hidrogenación, después tratamiento de este medio en medio ácido, por ejemplo haciéndolo pasar a través de una resina de intercambio iónico o una destilación en medio ácido. De - acuerdo a otra modalidad más, una hidrogenación del medio de ciclización se puede llevar a cabo después de eliminar los compuestos volátiles. Por razones de simplicidad, la expresión "medio de ciclización" para llevar a cabo la cristalización significa ya sea que el medio de reacción se obtenga a partir del paso de ciclización sobre el cual los diversos tratamientos descritos anteriormente se llevan a cabo, o el medio formado por el caprolactamo es extraído después de la reacción de ciclización, por ejemplo por destilación o arrastre, en otras palabras después de la eliminación o separación de los compuestos volátiles y los compuestos de alto punto de ebullición. La clasificación en compuestos volátiles y compuestos de alto punto de ebullición se hace con relación al punto de ebullición del lactamo a ser recuperado. De acuerdo a la invención, la extracción y recuperación del lactamo por una cristalización hace posible obtener un producto que satisface los criterios de pureza deseados, sin la necesidad de tratamiento a temperaturas que pueden generar la formación de oligómeros, por ejemplo. Por lo tanto, la degradación o polimerización del lactamo, que surge cuando éste es calentado a altas temperaturas, especialmente con el fin de destilarlo, es evitado. El proceso de la invención se aplica más particularmente a la purificación de e-caprolactamo obtenido por hidrólisis de ciclización de aminocapronitrilo . Este aminocapronitrilo es sintetizado por semihidrogenación de adiponitrilo. Estos diversos procesos de semihidrogenación se describen, por ejemplo, en las patentes europeas EP-0, 737 , 100, EP- 0,737,181 y la patente mundial WO 96/18603. De acuerdo a la invención, los solventes que son adecuados para la cristalización pueden ser un lactamo, agua, hidrocarburos saturados tales como hexano o ciciohexano, alcoholes, hidrocarburos
?±+LLtAt? m *** ^^^_ ^X aromáticos, compuestos orgánicos halogenados tales como CC14 ó CHC13, cetonas o similares. Los solventes que preferentemente serán utilizados incluyen agua y/o un lactamo, y más preferentemente un lactamo que es idéntico a alguno que necesita ser purificado, o, más preferentemente, una solución acuosa saturada de lactamo. La cristalización se puede llevar a cabo en un paso o en varios pasos. El licor madre obtenido en un paso es ventajosamente reciclado en uno de los pasos precedentes. Más generalmente, la cristalización se puede llevar a cabo de acuerdo a las técnicas de cristalización industrial convencionales. De acuerdo a otra característica del proceso de la invención, el compuesto obtenido después de la cristalización es filtrado, centrifugado o aislado por cualquier otra técnica de separación de sólido/liquido común. El sólido recuperado puede ser ventajosamente lavado con un solvente, preferentemente con una solución saturada de lactamo. Ventajosamente, el medio que contiene el lactamo a ser cristalizado se concentra por cualesquiera medios que sean adecuados para obtener una concentración en peso de lactamo mayor de 80% en peso, preferentemente mayor de 90%.
De este modo, los ejemplos de técnicas para saturar o concentrar la solución que pueden ser mencionados incluyen técnicas de enfriamiento y evaporación, ventajosamente bajo presión reducida para trabajar a temperatura inferior. Además, la cristalización se puede realizar con la siembra de la solución, con el fin de promover la nucleación del lactamo. El lactamo puro, recuperado después de la separación de sólido/líquido, por ejemplo filtración, y lavado opcional, es secado o el solvente, por ejemplo agua, es destilado de acuerdo a las técnicas usuales (cuando el solvente es agua, el caprolactamo es deshidratado) . El proceso de la invención de este modo hace posible producir un lactamo, más particularmente un e- caprolactamo, que tiene los criterios de pureza deseados para el uso como un monómero en la fabricación de poliamidas tales como PA6. Las poliamidas obtenidas de este modo son adecuadas en particular para la fabricación de hilos textiles o fibras con propiedades de trabajo que son equivalentes a aquellas de las poliamidas actuales. Otras ventajas y detalles de la invención se ilustrarán por los ejemplos de implementación
siguientes, dados puramente como una guía.
Ejemplo 1
Un e-caprolactamo es fabricado de acuerdo al proceso descrito en las patentes citadas anteriormente. De este modo, este e-caprolactamo es obtenido de acuerdo al Ejemplo 1 de la patente europea EP- 0,748,797 por semihidrogenación de adiponitrilo seguida por hidrólisis de ciclización de aminocapronitrilo de acuerdo a las condiciones descritas en el ejemplo. El medio obtenido se somete a una hidrogenación de acuerdo al proceso descrito en la solicitud de patente Francesa no publicada aún, presentada bajo el No. 98/14735 del 19 de Noviembre de 1998. El amoniaco presente en el medio de reacción de hidrólisis de ciclización hidrogenada es luego retirado por evaporación o arrastre. El medio de ciclización obtenido de este modo es luego tratado haciéndolo pasar a través de una resina de intercambio iónico de acuerdo a las condiciones descritas en las patentes o solicitudes de patente mundiales WO 98/05636 ó WO 96/20923. El medio obtenido después del tratamiento con la resina contiene 65% en peso de e-caprolactamo y numerosos otros productos que no fueron todos identificados . El medio recuperado de esta manera es analizado para determinar los criterios de pureza definidos anteriormente. Los resultados de estos análisis se indican en la tabla siguiente. De acuerdo con el proceso de la invención, el caprolactamo es recuperado mediante cristalización a partir de esta solución, después de concentración bajo presión reducida a un contenido de caprolactamo en la región de 90% en peso. La solución es concentrada a una temperatura de 40°C y luego se enfría a una temperatura en la región de 20°C a una velocidad de enfriamiento de aproximadamente 10°C por hora. Los cristales formados son recuperados mediante filtración sobre un embudo de sinterizacipp. Los licores madre recuperados son almacenados para posible reciclamiento. La torta sólida de cristales de caprolactamo es lavada con una solución acuosa saturada de caprolactamo. El grado de lavado con base húmeda está ventajosamente entre 1 y 5. Se analiza el caprolactamo cristalino. Las
características de pureza se resumen en la Tabla I siguiente .
Ejemplo 2
Se fabricó un caprolactamo de acuerdo al proceso descrito en el Ejemplo 1 y con referencia al proceso descrito en la solicitud de patente EP- 0,748,797. Sin embargo, en este ejemplo, el medio obtenido a partir de la hidrólisis de ciclización es únicamente tratado para eliminar los compuestos volátiles, más particularmente amoniaco. La cristalización del caprolactamo formado se lleva a cabo directamente utilizando esta solución después de concentración mediante evaporación de agua. La cristalización se lleva a cabo en dos pasos sucesivos. La torta recuperada en el primer paso es recogida para dar una nueva solución acuosa saturada y *ví ésta luego es recristalizada . Las características de pureza de la torta recristalizada después de lavado, se dan en la Tabla II siguiente.