TWI225049B - Lactam dehydration process - Google Patents

Description

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五、發明說明（1 ) 本發明係關於一種自内酸胺水溶液分離水的方法。 I ^ --------装--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 更特別係關於由胺基腈和水之反應（此反應亦被稱爲環 化水解反應）所得之混合物。 胺基腈環化水解以形成内醯胺的期間内，相對於每莫耳 内醯胺，亦形成一莫耳氨。因此，反應終了時，此反應混 合物至少含有所製得的内醯胺和或過量的水和氨。 可能含有較少量之未反應掉的氨，或可能存在的反應副 產物。 亦可能含有環化水解反應中可能使用的溶液。 此環化水解反應可以在蒸汽相或液相中進行。本發明之 方法可施用於得自一或多種這些製法的混合物。 描述用以製備藉環化水解反應製備内醯胺的各種方法可 參考，如··專利案EP-A-0,659,74 1或國際專利申請案 WO-A-96/22974或國際專利申請案WO_A-95/14664或 95/14665 〇 -I線· 製備内醯胺所用的胺基腈特別是具4至1 2個碳原子的胺 基腈，以直鏈或帶有支鏈的脂族胺基腈爲佳。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 至於此胺基腈的例子，可提及的有那些衍生自具有兩個 月青官能基的二赌（如：己二赌、甲基戊二猜、乙基丁二 腈、二甲基丁二腈、丁二腈、戊二腈和十二烷基二腈）之 一之氫化反應成一級胺官能基者。 由胺基腈轉化成内醯胺的環化水解反應而得的溶液中， 就工業觀點，最重要者是相當於由6 -胺基己腈和水製備内 醯胺者，因爲該内醯胺在聚合反應之後會形成尼龍-6。 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1225049 A7 B7 五、發明說明（2 ) 因此，本發明之方法特別係關於自内醯胺的水溶液中蒸 出水，但此蒸餾亦可用於他種内醯胺的水溶液。 必須要先分離（通常是藉由蒸餾）在反應中形成的氨。 可用以分離水的一個方法是於低壓（絕對壓力低於或等 於20毫巴）以使得管柱底部不會超過145°C的條件下蒸出 水。 這樣的方法包含藉由於低於或等於15°C的溫度下循環此 流體（如：水）以冷凝蒸餾出的水。舉例言之，此須要有能 量約1 · 2百萬瓦特的冷凍單元存在，以處理絕對濃度約6 0 重量％之約8喉/小時的内醯胺水溶液。 本發明的目的是要自内醯胺水溶液中分離水（此反應亦 被稱爲環化水解反應），就投資實施必需品和操作成本的 觀點，此方法都相當經濟。 更特定言之，其包含自内醯胺水溶液中分離水，其特徵 在於： -藉由使管柱底部之溫度維持低於或等於160°C (以低於或 等於145 °C爲佳）、絕對壓力爲50毫巴至200毫巴的條件 下’而於第一個管柱中蒸餾出水，使用冷卻系統使得餾出 物於3 0 °C至6 0 °C的溫度下冷凝， -留在管柱底部的内醯胺在第二個管柱中蒸餾，蒸餾時 的管柱底部溫度維持低於或等於16〇Ό(以低於或等於l45t 爲佳）、壓力是10至45毫巴，以分離出仍含有的水， 已於第二個管柱中蒸餾之含微量内醯胺的水以溫度大 於或等於70 °C的蒸汽形式被回收。 -5- U規格（210 X 297公釐） L---„---------裝 i — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . · -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225049 A7 -------— B7_______ 五、發明說明（3 ) 藉由操作根據本發明之方法，在第一個管柱頂部不必有 使水冷凝的冷凍單元。 已於第二個管柱中蒸餾之含微量内醯胺的水以循環回到 第一個蒸餾管柱為佳。此循環程序可以在水於第二個管拄 壓力（絕對壓力介於10和45毫巴之間）、溫度為5Cts3〇t3c 的條件下冷凝 < 後進行。這樣的變化所須功率僅為使用第 個管柱的蒸餾中之冷凍單元的約1/100至1/200。 、根據本發明的其他實施例，使用標準冷凍劑（如··常壓 空氣或室溫下的水），已於第二個管柱中蒸餾之含微量内 醯胺的水可以11蒸汽噴射I置壓縮至使其於高於i 51：的溫 度下冷凝的壓力。此處，蒸汽喷射器的輸送壓力必須至少 等於第一個管柱的壓力，第一個管柱的壓力以介於以毫巴 絕對壓力50至200毫巴絕對壓力之間為佳。此實施例省略 冷卻單元。 、、’心而口之，本方法之特徵在於··就相同的内醯胺水溶液 蒸餾能力來看，消耗的總能量可以降低至前述原電力消耗 ^⑽〇〇至1/100，其他能量消耗為蒸汽形式，以加熱此 第二個管柱，此顯示節省約1 5%的電力。 自第一個管柱頂邵回收的水於此管柱的壓力（即，介於 50毫巴和200毫巴之間，溫度介於35〇c*6(rc之間= 凝，此可以與一般使用的大部分冷凍劑（如：大氣空氣^ 河水或來自冷卻塔的水）相配伍。 2 來自第二個管柱頂部的水可以於約7〇 t部分冷凝，之後 完全冷凝，之後回到第一個管柱。此排列使得操作者=夠 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) β i裝 --線·

1225049 A7 B7 五、發明說明（4 ) 限制最少量的水在特別的條件下冷凝，因此能夠降低實施 此操作所須能量。 此冷凝水回到第一個管柱之前，可以有利地添加某些量 的水以降低内醯胺濃度及避免其沉澱。 此外，除了須要額外管柱，就相同產製所須投資而言， 將較後的程序所須冷凍力列入考慮，本發明亦比使用單一 管柱時來得低。 已回收其氨的内醯胺水溶液（以己内醯胺爲佳）之内醯胺 濃度隨著該内醯胺的產製條件（特別是初水/胺基腈莫耳比 及是否有有機溶劑存在）而有很大的不同。以溶液總重 計，此内醯胺濃度通常由5%至80重量，以20%至75重量 %爲佳。 因爲欲蒸出的水的物性與欲與之分離的内醯胺差異頗 大’因此所用蒸餾管柱的理論板數不須非常大。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I:---_---------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -1線· 理論板數至少2的管柱（通常是充填管柱）非常適合用於 本發明之方法。可以使用，如：理論板數由2至1 〇的管 柱。所用充填管柱可以是各製造商建議及根據此技術之規 則之依尺寸排列地鬆鬆地充填或良好地充填類型。雖然此 就餾頂物損失的觀點，使用塔板效率相同的管柱較不利， 但亦可使用這樣的管柱。 本發明之方法不將使用兩個以上的管柱自内醯胺水溶液 中分離水的可能性排除在外。 但是，通常不須如此，且，此外，蒸餾管柱的數目顯著 提兩時’前述方法經濟上的優點會較少。下列實例説明本

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225049 A7 B7_ 五、發明說明（5 ) 發明。 實例1 :以兩個於不同壓力操作的串聯管柱蒸餾 蒸餾組成如下的内聽胺水溶液： -水：4 0重量％ -内醯胺：60重量％。 第一個管柱的特徵如下： -蒸餾階段（理論塔板）數：4 -迴餾比：0 . 1 •管柱頂部的絕對操作壓力·· 0.13巴 -頂部溫度·· 50°C -底部溫度：135°C -煮沸器的熱載量：3.9 X109卡/小時 冷凝器的熱載量：3.6Χ109卡/小時 第二個管柱的特徵如下：

-蒸餾階段（理論塔板）數：3 -管柱頂部的絕對操作壓力：0.025巴 頂部溫度：130°C -底部溫度：145°C -煮沸器的熱載量：0.08 X 109卡/小時 -70°C-溫和的部分冷凝器的熱載量·· 0.02卡/小時 -用於使水循尋環進入第一個管柱的冷凝器的熱載量： 0.02卡/小時 -爲了要使水在第二個管柱頂部冷凝，冷凍單元所消耗 的能量：1 0千瓦特，於35°C冷凝。 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2_10 X 297公釐） *---------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1225049 A7 _JB7_____ 五、發明說明（6 ) 此實例中所得之以去除水的己内醯胺之組份如下·· -水：0.010重量％ -己内醯胺：99.990重量％ 比較例:使用冷凌單元於管柱頂部的進行的傳統蒸餾 蒸餾組成如下的產物： -水：4 0重量％ -内醯胺：6 0重量％。 此蒸餾管柱的特徵如下： -蒸餾階段（理論塔板）數：4 -迴餾比：0.1 -管柱頂部的絕對操作壓力：0.015巴

-頂部溫度：13°C

•扈部溫度：140°C -煮沸器的熱載量：3.6X109卡/小時 -冷凝器的熱載量：3.4x109卡/小時 -冷凍單元所消耗的能量：1200千瓦’於35°C冷凝 此實例中所得之以去除水的己内酿肤之組份如下 -水：0.004重量％ -己内醯胺·· 99.996重量％ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂： -1線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 申請曰期 1 案 號 088112694 類 別 (以上各欄由本局填註）

中文說明書替換頁(92年6月) f 1專利説明書㈣〇49 一、發明名稱 新型名梆 中 文 内醯胺之除水方法 英 文 LACTAM DEHYDRATION PROCESS 姓 名 1. 喬德鮑德昆特 2. 耶斯寇特曼齊 3·派屈克豪瑟 國 籍 1-3.均法國 -、發明A 一創作人 住、居所 1.法國肯麥雷市里維喬赛德路17號 2·法國里昂市露布魯菲瑟保羅希西里路6號 3·法國彼蕊班特市琴墨琳大道75號 姓 名 (名稱） 法商隆迪亞纖維及樹脂加工廠 國 籍 法國 三、申請人 住、居所 (事務所） 法國考比沃市保羅杜默路25號 代表人 姓 名 琴-珮蕾艾森 -1 - 裝 本紙張尺度適财@ ϋ家榡準(CNS) Α4規格⑽χ297公董)

線

Claims (1)

1225049 第088112694·號專利申請案 中文申凊專利範圍替換本(93年6月）範黑- 〜 口 舞 零 1. 一種自内醯胺水溶液中分離水的方特徵: 藉由使管柱底部之溫度維持低於或等於16〇t、絕對 壓力為5 0耄巴至2〇〇毫巴的條件下，而於第一個管柱中”、餾出水，使用冷卻劑使得餾出物於3〇至的溫度 下冷凝， γ留在管柱底部的内醯胺在第二個管柱中蒸餾，蒸餾時的&柱底部溫度維持低於或等於16〇它、壓力是1 〇至4 5毫巴， -已於第二個管柱中蒸餾之含微量内醯胺的水以溫度大 於或等於70°C的蒸汽形式被回收。 2·根據申請專利範圍第1項之方法，其+，第一個管柱底 部的溫度維持低於或等於14 5 °C。 3 ·根據申請專利範圍第1或2項之方法 底部的溫度維持低於或等於145ΐ：。 4.根據申請專利範圍第1或2項之方法 内酿胺。 5·根據申請專利範圍第1或2項之方法”，π 一 &柱中4餾之含微量内醯胺的水循環進入第一個管柱， 6·根據中凊專利範圍第5項之方法，其中，水於溫度為5 ^ 至30C、壓力為10至45毫巴的條件下冷凝之後再循環。 人根據申請專利範圍第5項之方法，其中，含微量内醯胺 勺杈毛壓力至多等於第一個管柱的壓力下壓縮並於超過 15°C的溫度下冷凝之後循環。 根據申睛專利範圍第1或2項之方法，其中，在含微量内 其中，第二個管柱 其中，内醯胺是己 其中，已於第二個

297公釐） 裝 訂 i 1225049 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 之後循環回 第一個蒸I留 少為二，以 蒸顧管是填 醯胺的水中添加水，其於第二個管柱蒸館， 到第一個管柱。 9. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中， 管柱和第二個蒸餾管柱了的理論板數分別至 2至1 0為佳。 10. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中， 充管柱。 -2 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）