PL212787B1 - Sposób otrzymywania kaprolaktamu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania kaprolaktamu z oksymu cykloheksanonu.

Surowy kaprolaktam otrzymuje się poprzez przegrupowanie oksymu cykloheksanonu w środowisku oleum, neutralizację produktu przegrupowania z użyciem wody amoniakalnej, ekstrakcję kaprolaktamu z powstałych w wyniku neutralizacji dwu faz, oczyszczanie przez destylację pod obniżonym ciśnieniem, często w połączeniu z innymi metodami oczyszczania, na przykład z krystalizacją.

Uwalnianie kaprolaktamu od zanieczyszczeń wymaga kilkustopniowej destylacji prowadzonej z dodatkiem 0,05-0,1% wodorotlenku sodowego. W stopniu pierwszym nast ę puje destylacyjne odwodnienie kaprolaktamu. W drugim stopniu oddestylowuje się główną frakcję kaprolaktamu, wraz z którą destylują zanieczyszczenia niż ej i bliskowrzące. W stopniu trzecim kaprolaktam oddestylowuje się od związków wyżej wrzących z pozostałości podestylacyjnej uzyskanej po odbiorze frakcji głównej.

Pozostałość podestylacyjną zawierającą kaprolaktam i związki wyżej od niego wrzące, poddaje się obróbce w celu wydzielenia z niej kaprolaktamu. Jednym ze sposobów jest oddestylowanie kaprolaktamu z zastosowaniem wysokiej próżni, do zawartości 5-15% wagowych. W metodzie tej, w temperaturze 170-180°C i w obecności zanieczyszczeń katalizujących polimeryzację, część kaprolaktamu ulega tej reakcji. W wyniku powstają oligomery i polimery o wysokiej temperaturze wrzenia, a także następuje destrukcja kaprolaktamu z jednoczesnym tworzeniem związków, które dodatkowo zanieczyszczają oddestylowywany kaprolaktam. Destylat musi być więc dodatkowo oczyszczany przed połączeniem go z główną frakcją kaprolaktamu. Niepożądane reakcje, w wyniku których, poza destrukcją kaprolaktamu, powstają związki wysokowrzące będące produktami polikondensacji, powodują wzrost temperatury w układzie destylacyjnym co przyśpiesza przebieg niepożądanych reakcji. Ponadto występują trudności operacyjne, ograniczające wydestyIowanie kaprolaktamu z pozostałości podestylacyjnej, związane ze wzrostem jej lepkości w miarę oddestylowywania kaprolaktamu.

W opisie patentowym US 4,892,624 opisano sposób obróbki pozostałoś ci po destylacji kaprolaktamu. Według tego sposobu oddestylowanie kaprolaktamu z pozostałości poprzedza jej wygrzewanie w obecności wodorotlenku sodowego lub potasowego, a przed destylacją dodawany jest węglowodór. Zaletą tego rozwiązania jest to, że dodatek wysokowrzącego węglowodoru pozwala na zmniejszenie lepkości i gęstości destylowanej pozostałości, a więc powoduje poprawienie warunków przebiegu destylacji i transportu cieczy z dołu aparatu wyparnego. Wadą jest to, że już w czasie wygrzewania pozostałości z dodatkiem alkaliów powstają oligomery i polimery kaprolaktamu, jak też to, że wprowadza się dodatkowy składnik, który należy usuwać. Sposób według tego opisu usuwa trudności operacyjne, nie zapobiega jednak stratom kaprolaktamu na skutek zachodzenia niepożądanych reakcji.

Wydzielanie kaprolaktamu z produktów przegrupowania oksymy cykloheksanonu przedstawiono również w opisach zgłoszeń PL 359094 A, PL 320367 A, EP 0065168 A1. Niedogodnościami znanych sposobów odzysku kaprolaktamu z pozostałości uzyskanej po oddestylowaniu głównej frakcji kaprolaktamowej są: duże straty kaprolaktamu na skutek zachodzenia procesów destrukcyjnych i kondensacyjnych, jak też to, że oddestylowany z pozostałości kaprolaktam wymaga dodatkowego oczyszczania przed połączeniem go z główną frakcją kaprolaktamową a utrudnienia w wymianie ciepła i transporcie masy me pozwalają na całkowite wydobycie kaprolaktamu z pozostałości podestylacyjnej.

Sposób będący przedmiotem niniejszego wynalazku pozwala na rozwiązanie problemu powstania produktów destrukcji i polimeryzacji kaprolaktamu w trakcie jego odzysku z pozostałości podestylacyjnej.

Sposób otrzymywania kaprolaktamu przez działanie oleum na oksym cykloheksanonu, neutralizację produktu przegrupowania oksymu cykloheksanonu wodą amoniakalną, oddzielenie roztworu surowego kaprolaktamu od roztworu siarczanu amonowego, ekstrakcję surowego kaprolaktamu, odwodnienie i następnie destylację pod obniżonym ciśnieniem, w wyniku której uzyskuje się kaprolaktam jako destylat oraz pozostałość podestylacyjną, zawierającą kaprolaktam i związki wyżej od niego wrzące, którą poddaje się obróbce w celu wydzielenia z niej kaprolaktamu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pozostałość podestylacyjną poddaje się destylacji pod ciśnieniem 200-800 Pa, w temperaturze nie wyż szej niż 155°C, utrzymują c zawartość kaprolaktamu w destylowanej cieczy nie niższą niż 85% wagowych, a otrzymany destylat stanowiący kaprolaktam ewentualnie poddaje się dalszemu oczyszczaniu, zaś ciecz wyczerpaną, bezpośrednio lub po jej przeprowadzeniu w roztwór, zawraca się do procesu otrzymywania kaprolaktamu.

PL 212 787 B1

Ciecz wyczerpaną korzystnie rozpuszcza się w destylacie uzyskiwanym z odwodniania kaprolaktamu. Można ją też rozpuścić w wodzie amoniakalnej stosowanej do neutralizacji produktu przegrupowania oksymu cykloheksanonu, lub w powstałym po neutralizacji wodnym roztworze siarczanu amonowego.

Ciecz wyczerpaną korzystnie zawraca się do procesu otrzymywania kaprolaktamu wprowadzając ją etapu neutralizacji produktu przegrupowania oksymu cykloheksanonu.

Sposób według wynalazku wydzielania kaprolaktamu z pozostałości podestylacyjnej, przez jej destylację, najlepiej jest realizować w wyparce cienkowarstwowej.

Poniższe przykłady ilustrują sposób wykonania wynalazku.

P r z y k ł a d I

Pozostałość podestylacyjną, uzyskaną w drugim stopniu destylacji, po oddestylowaniu głównej frakcji kaprolaktamu, zawierającą 97,4% wagowych kaprolaktamu, 2,6% wagowych związków wysokowrzących jak: dimer i trimer kaprolaktamu, oligomery, sól sodową kwasu 6-aminokapronowego i wodorotlenek sodu poddano destylacji w wyparce cienkowarstwowej. Do wyparki wprowadzano 2700 kg/h pozostałości. Destylację prowadzono pod ciśnieniem 250 Pa odbierając 2045 kg/h destylatu. Oddestylowany kaprolaktam zawierał 35 ppm zanieczyszczeń, a jego standardowe oznaczenia jakości były następujące: liczba nadmanganowa 35600 sekund, zawartość lotnych zasad 0,14 meq/kg kaprolaktamu. Destylat o tej jakości kierowano do końcowego stopnia krystalizacji kaprolaktamu ze stopu.

Z doł u wyparki odprowadzano 655 kg/h cieczy o temperaturze 151°C. Ciecz tę dozowano do zimnej wody amoniakalnej, a uzyskany roztwór stosowano do neutralizacji produktu przegrupowania oksymu cykloheksanonu.

P r z y k ł a d II

Pozostałość podestylacyjną, o składzie jak w przykładzie I, poddawano destylacji w tej samej wyparce cienkowarstwowej. Do wyparki wprowadzano 2700 kg/h pozostałości. Destylację prowadzono pod ciśnieniem 250 Pa odbierając 2050 kg/h destylatu. Oddestylowany kaprolaktam zawierał 40 ppm zanieczyszczeń, a jego standardowe oznaczenia jakości były następujące: liczba nadmanganowa wynosiła 34800 sekund, zawartość lotnych zasad wynosiła 0,16 meq/kg kaprolaktamu. Destylat o tej jakości kierowano do końcowego stopnia krystalizacji kaprolaktamu ze stopu.

Z doł u wyparki odprowadzano 650 kg/h cieczy o temperaturze 151°C, którą mieszano z destylatem z odwodniania kaprolaktamu w proporcji 1:1,6, w temperaturze 21-26°C. Uzyskany roztwór kierowano do węzła neutralizacji produktu po przegrupowania oksymu cykloheksanonu.

P r z y k ł a d III

Pozostałość podestylacyjną, o składzie jak w przykładzie I, poddawano destylacji w tej samej wyparce. Do wyparki wprowadzano 2750 kg/h pozostałości. Destylację prowadzono pod ciśnieniem 300 Pa odbierając 2200 kg/h destylatu. Oddestylowany kaprolaktam, poza kaprolaktamem zawierał 60 ppm zanieczyszczeń, a jego standardowe oznaczenia jakości były następujące: liczba nadmanganowa wynosiła 28200 sekund, zawartość lotnych zasad wynosiła 0,25 meq/kg kaprolaktamu. Destylat o tej jakoś ci łączono z główną frakcją destylatu kaprolaktamowego opuszczającą drugi stopień i łącznie z nią poddawano krystalizacji.

Z doł u wyparki odprowadzano 550 kg/h cieczy o temperaturze 154°C, którą rozpuszczano w temperaturze 50°C w roztworze wodnym siarczanu amonowego i otrzymany roztwór łączono z roztworem siarczanu amonowego uzyskanym w wyniku neutralizacji produktu przegrupowania oksymu, a następnie poddawano ekstrakcji z uż yciem toluenu jako ekstrahenta kaprolaktamu.

P r z y k ł a d IV

Pozostałość podestylacyjną, o składzie jak w przykładzie I, poddawano destylacji w tej samej wyparce. Do wyparki wprowadzano 2700 kg/h pozostałości. Destylację prowadzono pod ciśnieniem 250 Pa odbierając 2040 kg/h destylatu. Oddestylowany kaprolaktam zawierał 30 ppm zanieczyszczeń, a jego standardowe oznaczenia jakości były następujące: liczba nadmanganowa wynosiła 36000 sekund, zawartość lotnych zasad wynosiła 0,12 meq/kg kaprolaktamu. Destylat o tej jakości łączono z ciekł ym handlowym kaprolaktamem.

Z dołu wyparki odprowadzano 660 kg/h cieczy o temperaturze 151°C i ciecz tę łączono ze zneutralizowanym produktem przegrupowania oksymu cykloheksanonu.

P r z y k ł a d V

Pozostałość podestylacyjną, o składzie jak w przykładzie I, poddawano destylacji w tej samej wyparce. Do wyparki wprowadzano 2750 kg/h pozostałości. Destylację prowadzono pod ciśnieniem 250 Pa odbierając 2085 kg/h destylatu. Oddestylowany kaprolaktam zawierał 45 ppm zanieczyszczeń,

PL 212 787 B1 a jego standardowe oznaczenia jakości były następujące: liczba nadmanganowa wynosiła 35500 sekund, zawartość lotnych zasad wynosiła 0,14 meq/kg kaprolaktamu. Destylat o tej jakości kierowano do końcowego stopnia węzła krystalizacji kaprolaktamu.

Z doł u wyparki odprowadzano 665 kg/h cieczy o temperaturze 151°C, którą dozowano do roztworu wodnego siarczanu amonowego, który uzyskano po grawitacyjnym jego rozdzieleniu od oleju laktamowego, przed poddaniem tego roztworu ekstrakcji.

Claims (5)

1. Sposób otrzymywania kaprolaktamu przez działanie oleum na oksym cykloheksanonu, neutralizację produktu przegrupowania oksymu cykloheksanonu wodą amoniakalną, oddzielenie roztworu surowego kaprolaktamu od roztworu siarczanu amonowego, ekstrakcję surowego kaprolaktamu, odwodnienie i następnie destylację pod obniżonym ciśnieniem, w wyniku której uzyskuje się kaprolaktam jako destylat oraz pozostałość podestylacyjną, zawierającą kaprolaktam i związki wyżej od niego wrzące, którą poddaje się obróbce w celu wydzielenia z niej kaprolaktamu, znamienny tym, że pozostałość podestylacyjną poddaje się destylacji pod ciśnieniem 200-800 Pa, w temperaturze nie wyższej niż 155°C, utrzymując zawartość kaprolaktamu w destylowanej cieczy nie niższą niż 85% wagowych, a otrzymany destylat stanowią cy kaprolaktam ewentualnie poddaje się dalszemu oczyszczaniu, zaś ciecz wyczerpaną bezpośrednio lub po jej przeprowadzeniu w roztwór, zawraca się do procesu otrzymywania kaprolaktamu.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciecz wyczerpaną rozpuszcza się w destylacie uzyskiwanym z odwodniania kaprolaktamu.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciecz wyczerpaną rozpuszcza się w wodzie amoniakalnej stosowanej do neutralizacji produktu przegrupowania oksymu cykloheksanonu.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciecz wyczerpaną rozpuszcza się w powstałym po neutralizacji roztworze wodnym siarczanu amonowego.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciecz wyczerpaną zawraca się do procesu otrzymywania kaprolaktamu wprowadzając ją do etapu neutralizacji produktu przegrupowania oksymu cykloheksanonu.