TW379211B - Process for purifying caprolactam - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 溶液在高度爲8米且直徑爲Ο . 1 0米之p p c中用水進 行逆萃取，以5 0公斤/小時之流速將水供應至管柱（ 7 的頂部，以1 0 3公斤/小時之流速將苯的己內醯 胺混合物（2 /)進料至底部，在d e管柱中的脈動速度 爲0 · 0 2米/秒，排出的水相（3 /)含約2 8重量％ 的己內醯胺，排出的甲苯相（4 ~ )含約0 . 0 5重量％ 的己內醯胺，萃取率爲99.0%。 實例I V 重複實驗比較D ,但是在管柱底部放置一個實例I所 述之混合機/澄淸器組合，在混合機中的停留時間爲7分 鐘，在澄淸器中的停留時間爲1 〇分鐘，脈動速度不改變 但液流（1 〃 ）及（2 〃 ）的流速增加至6 0公斤/小時 (1 〃 ）及1 2 4公斤/小時（2 〃 ），排出的苯相只含 0 . 02重量％的己內醯胺，萃取率爲99 . 9%。 圖式說明 . 圖1圖示本發明方法之具體例。 圖2圖示實驗比較a，B，C與D之方法。 圖3圖示實例1 ，π與瓜之方法。 主要元件對照表 A 萃取管柱 B 萃取管柱 本紙張纽適3中國) M規格（21〇χ297公釐)---- -11 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -装· 、τ 線 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（彳） 發明說明 本發明係關於一種純化水性己內醯胺混合物之方法， 該方法是在苯萃取中使用不與水混溶之有機己內醯胺溶劑 萃取己內醯胺，並經由用水萃取從有機溶劑釋出己內醯胺 ，在逆萃取中形成水性己內醯胺溶液。 此方法得知自NL-A — 7. 7110150，其中揭 示所謂的從水將己內醯胺萃取至苯之苯萃取法及從苯至水 之逆萃取法，但是此方法之缺點是如果更大量裝塡管柱時 ，例如增加己內醯胺生產時，此將負面地影響使用的萃取 管柱之萃取率。 本發明之目的是提供一種方法其中萃取步驟可以更大 量裝塡而不會損失萃取率。 此目的之達成是因爲在苯萃取及/或逆萃取之前至少 進行一次單獨的前萃取，其中在苯萃取前的前萃取中，使 用不與水混溶之有機溶劑進行萃取，且在逆萃取前的前萃 取中，使用水進行萃取。 此使得只有一個額外的理論板就可增加2 0 %任何萃 取步驟的裝塡量，更導致增加萃取率，經由苯萃取及逆萃 取純化己內醯胺經常隱含一個生產己內醯胺之瓶頸，因爲 萃取管柱無法增加己內醯胺的生產，此問題經由進行一次 前萃取，現在甚至不須裝設額外的設備例如管柱就可輕易 地解決，新的萃取管柱更昂貴且通常很難將其混裝至現有 裝置中。 此前萃取可在例如混合機/澄淸器中進行，混合機/ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公楚)~~~Ύ_ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1Τ- /ί 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 碎修年 ，.Η…:補克 A7 B7 五、發明説明（9 1 管子 2 混合機/澄淸器 3 管子 4 管子 5 管子 6 管子 7 管子 8 .混合機/澄淸器 9 管子 10 管子 11 管子 12 管子 13 管子 r 進料 2 一 液流或苯的己內醯胺混合物 3 ^ 排出的水相 4 ^ 排出的苯相或甲苯相 7 — 管柱 1 " 進料 2 " 液流 3 " 排出的水相 4 " 排出的苯相或甲苯相 8 " 混合機 9 ’ 澄淸器 -—----；_ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝， 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X2.97公釐） -12- A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（2 ) 澄淸器爲一種含混合部份及澄淸部份之裝置，液體在混合 部份摻混並施以能量例如經由澄淸器，此導致一種液體在 另一種液體形成小滴之分散液_，然後此分散液停留,在澄淸 部份足夠長的時間使小滴結合，較宜使用層流_。 合適的混合機/澄淸器爲箱型混合機/澄淸器、IMI、 ” General Mills”或Kemira混合機/澄淸器，揭示在” Liquid-Liquid Extraction Equipment”，Godfrey J. C.及 Slater M. J_ Ed. Wiley, COP (1 994)，Ch. I，pp. 294-297。 也可在管柱中放置一個延長管，此延長管也可視需要 彎曲。 _ 含己內醯胺的混合物可例如藉由萃取管柱萃取，配備 稱爲~旋轉盤管柱> (R D C s )之旋轉性內部裝設組件 及脈動液體管柱組件的管柱適合作爲萃取管柱使用，含塡 裝物體的脈動管柱、含篩盤的脈動管柱、非對稱性旋轉盤 混合器（A R D )、Scheibel管柱及Kiihni管柱也適合使用 ，決定於所要的純化程度，通常含3 - 2 5個理論板之管 柱將足以進行此方法，當然必要時可增加板數，較宜以連 續性模式進行萃取，因爲如此進行萃取將·是一種最有效率 且因此更經濟的方式。 己內醯胺可例如經由環己酮肟在硫酸存在下的 Beckmann重組製備，Beckmann重組可同時在氣相及液相發 生，在液相中重組後，通常使用例如氨氣將重組混合物中 和化，此導致相分離，其中一相含實質上全部的己內醯胺 ，且另一相含實質上全部形成的硫酸銨。 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 袈.

、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2!0Χ297公釐） -5- A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（3 ) 在本發明之一個具體實施例中，在苯萃取中含己內醯 胺的混合物先添加至例如作爲前萃取步驟之混合機/澄淸 器中，其宁加.入從萃取步驟例如管柱所得之有|溶劑，\其 次使兩相密切混合一段時間，幾乎達成物理平衡對於混合 時間很重要，混合時間通常在5分鐘至半小時，然後將混 合物加入澄淸部份，所得的分散液在此可澄淸，此導致分 離的水層且隨後將其分離，及分離的有機層，然後將分離 的水層進料至苯萃取管柱之上層，也可將一部分的分散液 從混合機/澄淸器進料至萃取管柱之上層，且另一部分進 料至管柱的某一點例如萃取管柱高度之三分之一處，將萃 取介質進料至萃取管柱之底部。 不需要將（全部的）萃取介質進.料至管柱或混合機/ 澄淸器之頂部（或底部），一部分或全部的萃取介質可視 需要進料至萃取管柱頂部（或底部）及/或混合機/澄清 器側面之三分之一處。 可以進行數次的苯萃取及/或逆萃取。 可在苯萃取之前或逆萃取之前或同時兩個萃取步驟之 前進行前萃取，前萃取較宜在苯萃取及/或逆萃取之濃縮 側進行。 前萃取較宜在混合機/澄淸器中進行，當然也可使甩 數個混合機/澄淸器。 在第一個步驟前進行前萃取之溫度介於2 0至8 ◦ °C 之間，在第二次萃取前進行前萃取之溫度介於1 0至6 0 °C之間。 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 I —訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 在苯萃取步驟中也可使用其他萃取介質，苯萃取之合 適萃取介質爲苯、甲苯、二甲苯、氯仿、氯化烴類或高碳 醇類，也就是含5—12個碳原子之單-或多元醇類，這 些萃取介質也可含己內醯胺。 在逆萃取之情形下，萃取介質通常是水或己內醯胺在 水中之溶液。 萃取介質較宜回收並重複使用，視需要將使用後的介 質純化後，重複使用萃取介質。 根據本發明之一個具體實施例以圖示說明在圖1中， 其中A與B代表萃取管柱，己內醯胺/水混合物經由管子 1進料至混合機/澄淸器2，此外，經由管子4將有機溶 劑例如苯或苯的內醯胺進料至混合機/澄淸器2 ,經由管 子3將含己內醯胺的水性料進料至管柱A，經由管子6以 逆流模式將有機溶劑進料至管柱A並從水溶液萃取己內Μ 胺，經由管子5將大部分己內醯胺被釋出之水溶液排出， 經由管子4將有機己內醯胺溶液回送至混合機/澄淸器2 ,然後經由管子7進料至混合機/澄淸器8，經由管子9 將有機己內醯胺溶液進料至萃取管柱Β，其中藉由從管子 1 1輸送之水進行己內醯胺之逆萃取，將幾乎全部的己內 醯胺都被去除之溶液經由管子1 0排放，重複使用作爲己 內醯胺/水混合物之萃取介質。 從管柱Β所得的己內醯胺在水中的溶液經由管子1 2 進料至混合機/澄淸器8，並由此經由管子1 3輸送供進 一步加工。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ~ _ (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 Μ _______Β7 __ 五、發明説明（5 ) 本發明將參照下列非限定的實例進一步說明。 實驗比較A 參照圖2，將含7 1 . 9重量％己內醯胺的水性己內 醯胺溶液在長度爲4 · 5米且直徑爲7 . 5公分之所謂的 '旋轉盤管柱> (R D C )中用苯萃取，盤子.以每分鐘 4 0 0轉之速度（r p m )旋轉，以3 0升/小時之流速 將水性己內醯胺經由進料（1 >)供應至管柱（7 /)的 頂部，以8 4升/小時之流速將苯經由液流（2 /)進料 至底部，改變供應的旋轉能量使萃取率最佳化，排出的水 相（3 /)含0 . 4重量％的己內醯胺，排出的苯相（ 4 >)含2 2重量％的己內醯胺，建立在（3 /)中己內 醯胺的含量相對於進料（1 —)中己內醯胺的含量之萃取 率爲 9 9 . 5 %。 ’ 實例I 參照圖3 ,重複實驗比較A，但是在管柱前放置一個 混合機/澄淸器組合，混合機（8 〃）是高度爲1 5公分 且直徑爲3 0公分之攪拌容器，在混合機中的停留時間爲 5分鐘，澄淸器（9 〃）是大小爲0 . 6 X 0 . 3 X 0 · 2米之四方形容器，在澄淸器中的停留時間爲1〇分 鐘，在r d c中的旋轉速度爲7 0 0 r pm,水性己內醯 胺混合物及苯的流速增加2 5 %，進料（1 〃）的流速爲 3 7 . 5升/小時且液流（2 ")爲1 〇 5升/小時，排 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~" (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 、1T- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 出的水相（3 〃）只含〇 · 2重量％的己內酶胺，而排出 的苯相（4〃）仍含2 2重量％的己內醯胺，萃取率爲 9 9 . 8%，但是萃取步驟組合之生產量增加2 5%。

實驗比較B 參照圖2，將含7 1重量％己內醯胺的水性己內醯胺 溶液在長度爲5米且直徑爲5公分之~脈動塡充管柱/ ( ppc)中用甲苯萃取，以7.6公斤/小時之流速將水 性己內醯胺混合物經由進料（1<)供應至管柱 的頂部，以2 8公斤/小時之流速將甲苯經由液流（2 一 )進料至底部，管柱中的脈動速度從〇·〇〇5改變至 0 . 0 2米/秒，排出的水相（3 / )含8重量％的己內 醯胺，排出的甲苯相（4 >)含1 .7重量％的己內醯胺， 建立在（3 / )中己內酿胺的含量相對於進料（1 / )丰 己內醯胺的含量之萃取率爲9 3 %。

實例I I 參照圖3，重複實驗比較Β，但是在管柱前放置一個 實例I所述之混合機/澄淸器組合，在混合機中的停留時 間爲6分鐘，在澄淸器中的停留時間爲1 0分鐘，進料（ 1 〃）及液流（2 ")的流速增加2 0 % ,進料（1 〃 ） 的流速爲9 . 1公斤/小時且液流（2 〃）爲3 4公斤/ 小時，排出的水相（3 只含5重量％的己內醯胺，而 排出的苯相（4 〃）仍含1 7重量％的己內醯胺，萃取率 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Α4規格（210 X29 7公釐） ~ (.請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· /M' 經濟部中央標準局員工消費合作社印敢 A7 B7 五、發明説明（7 ) 爲9 6 %，但是萃取步驟組合之生產量增加2 0 %。 實驗比較C . 參照圖2 ,將含7 1重量％己內醯胺的水性己內醯胺 溶液在高度爲6米且直徑爲〇 . 2 3公分之p p c中用苯 萃取，以1 2 3 .公斤/小時之流速將水性己內醯胺混合物 經由進料（1 >)供應至管柱（7 >)的頂部，以2 4 3 公斤/小時之流速將苯經由液流（2 /)進料至底部，管 柱中的脈動速度從0 . 0 0 6改變至〇 . 〇 1 2 5米/秒 〇 排出的水相（3 >)含1 · 5重量％的己內醯胺，排 出的苯相（4 >)含約2 0,重量％的己內醯胺，建立在（ 3 >)中己內醯胺的含量相對於進料（1 〃）中己內醯胺 的含量之萃取率爲99.4%。 ‘

實例I I I 參照圖3，重複實驗比較C ,但是在管柱前放置一個 實例I所述之混合機/澄淸器組合，在混合機中的停留時 間爲5分鐘，在澄淸器中的停留時間爲1 1分鐘，進料（ 1 〃）及液流（2 〃 ）的流速增加2 5 %，萃取率爲 9 9.8%。

實驗比較D 參照圖2，將含2 0重量％己內醯胺的水性己內醯胺 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ； ~~ lull—I -Λ.ν------IT..I ---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 溶液在高度爲8米且直徑爲Ο . 1 0米之p p c中用水進 行逆萃取，以5 0公斤/小時之流速將水供應至管柱（ 7 的頂部，以1 0 3公斤/小時之流速將苯的己內醯 胺混合物（2 /)進料至底部，在d e管柱中的脈動速度 爲0 · 0 2米/秒，排出的水相（3 /)含約2 8重量％ 的己內醯胺，排出的甲苯相（4 ~ )含約0 . 0 5重量％ 的己內醯胺，萃取率爲99.0%。 實例I V 重複實驗比較D ,但是在管柱底部放置一個實例I所 述之混合機/澄淸器組合，在混合機中的停留時間爲7分 鐘，在澄淸器中的停留時間爲1 〇分鐘，脈動速度不改變 但液流（1 〃 ）及（2 〃 ）的流速增加至6 0公斤/小時 (1 〃 ）及1 2 4公斤/小時（2 〃 ），排出的苯相只含 0 . 02重量％的己內醯胺，萃取率爲99 . 9%。 圖式說明 . 圖1圖示本發明方法之具體例。 圖2圖示實驗比較a，B，C與D之方法。 圖3圖示實例1 ，π與瓜之方法。 主要元件對照表 A 萃取管柱 B 萃取管柱 本紙張纽適3中國) M規格（21〇χ297公釐)---- -11 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -装· 、τ 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 碎修年 ，.Η…:補克 A7 B7 五、發明説明（9 1 管子 2 混合機/澄淸器 3 管子 4 管子 5 管子 6 管子 7 管子 8 .混合機/澄淸器 9 管子 10 管子 11 管子 12 管子 13 管子 r 進料 2 一 液流或苯的己內醯胺混合物 3 ^ 排出的水相 4 ^ 排出的苯相或甲苯相 7 — 管柱 1 " 進料 2 " 液流 3 " 排出的水相 4 " 排出的苯相或甲苯相 8 " 混合機 9 ’ 澄淸器 -—----；_ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝， 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X2.97公釐） -12-

Claims (1)

1. 飞 A8 ：B8

   六、申請專利範电 1 . 一種純化水性己內醯胺混合物之方.法，該方法是 在苯萃取中使用不與水混溶之有機己內醯胺溶劑萃取己內 醯胺，並經由用水萃取從有機溶劑釋出己內醯胺，在逆萃 取中形成水性己內醯胺溶液，在苯萃取及/或逆萃取之前 至少進行一次單獨的前萃取，其中在苯萃取前的前萃取中 ，使用不與水混溶之有機溶劑進行萃取，且在逆萃取前的 前萃取中，使用水進行萃取。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其特徵是該前萃 取發生在苯萃取及/或逆萃取之濃縮f。 3 .如申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵是該 前萃取在混合機/澄淸器中進行。 4 .如申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵是苯 萃取前的前萃取在2 0至8 0 °C的溫度下進行。 5 .如申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵是Μ 萃取前的前萃取在1 0至6 0 °C的溫度下進行。 --r---^---!, ·裝-- (請先閱讀背面之注意事項再镇寫本頁) 'tT 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本纸張又度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210 X 297公釐）-13-