Способ выделения -капролактама

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз Соаетскии Социалистических Реслублик(3 7106343 анды делам изобретений и открытий) Авто изобре Иностранец Абрахам Германус де Роо(Нидерланды) тель еления с 54) СПОСО ЛАК спо котв и выд нах вод О ба закого сп ри не звестчении достатоктся в по ралнзалюч Изобретение относится к собу еления Е-капролактама, орый одит широкое применение роизстве нейлона.Известен способ выделения Е -капролактама из реакционной смеси, образующейся в процессе бекмановской перегруппировки циклогексаноноксима, путем нейтрализации водным раствором аммиака или гидроокиси аммо- ния. При этом образуется водный раствор, содержащий, наряду с целевым продуктом - Е -капролактамом, сульфат аммония и серную кислоту. с -Капролактам экстрагируют органическими растворителями, не смешивающимися с водой, например хлороформом, а оставшийся раствор направляют на переработку с целью разложения содержащихся в нем серной кислоты и сульфата аммония до двуокиси серы и аммиака, например, путем сжигания в пламени природного газа, Причем двуокись серы возвращают в процесс производства Й -капролактама на стадию получения серной кислоты, используемой затем для бекмановской перегруппировки,Гции больших избытков воды, что услож- няет последующую экстракцию целевого Е -капролактама, обусловливаяиспользование значительных количествэкстрагента, трудность отделения экстракта, необходимость его последующей длительной осушки, Кроме того,образование сильно разбавленных водных растворов, содержащих сульфатаммония и серную кислоту, приводит кнеобходимости длительного испарениябольших количеств воды и значительного расхода электроэнергии на этуоперацию с тем, чтобы получить раствор такой концентрации, которая позволяла бы направлять его на дальнейшее разложение с образованием двуокиси серы. Указанные недостатки усложняют известный способ и ограничивают возможность его йрименения.Целью изобретения является упрощение процесса выделения Е -капролактама.Цель до йраствор а ония берутвающем молсульфатом а аммония. и0,30-0,65: стигается тем, что водны ммиака или гидроокисн амм в количестве, обеспечиярное соотношение между аммония и смесью сульфат серной кислоты, равное 1, при количестве воды1-10 моль в расчете на 1 моль трех- окиси серы, находящейся в составе серной кислоты.По способу согласно изобретению подлежащую экстракции смесь лактамасерной кислотой перед ее контак"том с экстрагирующим агентом иейтра 3 лизуют и раз бе.вляют сначала такими количествами аммиака и воды, чтобы молярное соотношение между сульфатом аммония и смесью сульфата аммония и серной кислоты в растворе, подверга- О емом экстракции, достигло значения от 0,301 до 0,65 ф 1 и Чтобы,кроме того, содержание воды в подлежащем экстракции растворе не превышало 10 моль на каждый моль трехокиси се ры, первоначально присутствовавшей в виде свободной трехокиси серы и трехокиси серы, которая связана в виде серной кислоты.После экстракции лактама остается 20 раствор, включающий сульфат аммония и свободную серную кислоту, в котором концентрация этих соединений составляет приблизительно 50 вес.Ъ. Сульфат аммония и серную кислоту можно разложить на ЯО., О , Б и ЧйО путем сжигания,:например, в пламени природного газа. Для экстракции лактама применяют известные для этих целей растворители, такие как бензол и,толуол для растворов меньшей киалотности, или как хлороформ и другиехлорированные углеводороды, например 1,2-дихлорэтан или 1,1,2,2-тетрахлорэтан, для растворов еще сильной кислотности,На фиг. 1 и 2 представлены схемы осуществления способа согласно изоб. ретению. Схема на Фиг. 1 относится к одноступенчатой экстракционной системе, а на Фиг. 2 - к двухступенча той экстракционной системе.В амесительный сосуд 1 (см.схему на Фиг 1) по трубопроводу 2 подают смесь, состоящую из Е -капролактама и серной кислоты, по трубопро ВОДУ 3 - Водур а ПО трубопроводу 4 газообразный;аммиак. По трубопроводу 5 в экстракционную колонну б вводят частично нейтрализованный раствор, а противотоком по трубопроводу 7 - экстрагент. По трубопроводу 8 смесь 6.-капролактама и экстрагента направляют в колонну 9, где лактам отделяют от экстрагента путем выпаривания и/или промывки водой.По трубопроводу 7 экстрагент снова подают в колонну б. ПолученныйЕ -капролактам отбирают по трубопроводу 10. Из верхней части колонны б 60выводят по трубопроводу 11 растворр состоящий из сульфата аммония и серной кислоты, свободный от Е -капролактама.Схема на Фиг. 2 отличается от схе мы на Фнг. 1 тем, что одну экстракционную колонну заменяют двумя зкс=тракцноннымн колоннами б и 12, междукоторыми располагают зкстракционнонейтрализацнонный сосуд 13,В сосуде 1 нейтрализацию осуществляют до меньшей степени, например, от половины до двух уретей 1желаемой конечной степени, при помо-щи аммиака, поступающего по трубоПроводу 4. Необходимой степени нейтрализации достигают в сосуде 13 припомощи аммиака, подаваемого по трубопровОду 4 фВ колонне б происходит неполная,экстракция, так как кислотность оказывается слишком высокой; экстракциюзавершают в колонне 12, которая связана а колонной б трубопроводом 14,а с сосудом 13 - трубопроводом 15для подачи раствора, подлежащегоэкстракции,При осуществлении способа по схеме, изображенной на Фиг. 2 получаютвысококонцентрированный (болеебО вес;Ъ) свободный от лактама раствор бисульфата аммония, в то времякак при реализации способа по схеме,изображенной на Фиг. 1, получают раствор бисульфата аммония концентрации 50 вес.Ъ. Однако дополнчтельнополученный раствор лактама в зкстрагенте имеет слишком низкую концентрацию, а именно примерно 3 вес,ч, лактама на 100 вес.ч. зкстрагента, в товремя как при осуществлении способасогласно схеме, приведенной на Фиг. 1,концентрация лактама в растворе достигает около 25 вес,В.Пр и м е р .1. В сосуд 1 (см,Фиг.2) подают смесь, полученную послеосуществления бекмановской перегруппировки и состоящую из 100 молв лактама и 150 моль серной кислоты, а затем вводят 51 б моль воды и 75 мольаммиака. Из смесительного сосуда образовавшуюся смесь направляют на0экстракцию.Степень нейтрализации раствора приэтом 0,25, содержание Воды 3,44 мольна 1 моль первоначально имеющейсясерной кислоты, количество-капро.лактама в растворе 31 вес.Ъ. Указанный раствор экстрагируют 3050 мольхлороформа, получая прн этом раствор,состоящий нз 100 моль лактама и3050 моль хлороформа, т,е, 1-ныйпо весу.100 моль Я -капролактама выводятпо трубопроводу 7, а 3050 моль хлороформа подают по трубопроводу 15 вколонну 12, Раствор, отбираемый нзколонны б, состоит из 400 моль лактама, 37,5 моль сульфата аммония,112,5 моль серной кислоты и 516 мольводы. Затем его нейтрализуют 75 мольаммиака В сосуде 13 и подают в колонну 12, где экстрагируют хлороформом.Ио трубопроводу 8 отбирают сво,бодный от Е -капролактама раствор,состоящий из 75 моль сульфата аммония, 75 моль серной кислоты и 516 моль воды, т,е, представляющий собой 65- ный (по весу) раствор сульфата аммония.П р и м е р 2. В сосуд 1 по труопроводу 2 подают смесь 100 моль ,Я -капролактама и 150 моль серной 5 кислоты, полученную в результате бекмановской перегруппировки, по трубопроводу 3 - 640 моль воды, а по трубопроводу 4 - 150 моль аммиака. Кроме тоге, в сосуд 1 вводят 536 моль у) хлороформа, в котором уже растворены 19 моль -капролактама. Из этого сосуда по трубопроводу 5 отбирают гетерогенную смесь, которую разделяют, на два слоя. Верхний слой, состоящий из 19 моль-капролактама, 150 моль бисульфата аммония и 640 моль воды, снова поступает в колонну б, где его экстрагируют в противотоке хлороформом (536 моль). Нижний слой, представляющий собой раствор 100 моль Е -капролактама в 536 моль хлороформа, т.е. 14,6- ный (по несу) раствор, подают в сепарационную зоуу, откуда из нижней части отбирают 100 моль С-капролактама, а из верхней - рециркулируют еще 536 моль хлороформа. Из верхней части колонны 6 выводят сво-. бодный от Я -капролактама раствор, состоящий из 75 моль сульфата аммо ния, 75 моль серной кислоты и 640 моль воды, т.е. представляющий собой 60-ный (по весу) раствор бисульфата аммония.50-60-ные (по весу) растворы, . 35 полученные по способу согласно изобретению, пригодны для разложения с образованием азота, двуокиси серы и воды путем сжигания в пламени природного газа, причем полученную 40 ,газовую смесь используют в качестве сырья на заводах для изготовле-. ния олеума.П р и м е р 3 (сравнительный). Повторяют пример 2 при идентичных условиях, уменьшая подаваемое по45 трубопроводу 4 количество аммиака. с 150 до 50 моль, что соответствует снижению молярного соотношения между сульфатом аммония и смесью сульфата аммония и серной кислоты от 0,5 до 50 0,2.В результате снижения молярного соотношения отводимый по трубопроводу 8 раствор бисульфата аммония содержит примерно 60 моль лактама 55 (60 исходного количества), Такое большое количество 6,-капролактама в отводимом растворе непригодно для промышленных целей.С целью уменьшения количества Е -капролактама в отводимом растворе до 0,1 (вместо 60) от исхоцного количества, необходимо повысить количество воды (подаваемой по трубопроводу 3) с 640 до 1900 моль. Однако в данном случае отводимый по трубопроводу 8 раствор бисульфата аммониясодержит намного больше воды, вследствие чего необходимо большее количество энергии для выпаривания ее вовремя разложения раствора бисульфатааммония,П р и и е р 4 (сравнительный). Повторяют пример 2 при идентичных условиях, повышая подаваемое по трубопроводу 4 количество аммиака со 150 до 210 моль, что соответствует повышению молярного соотношения между сульфатом аммония и смесью сульфата аммония и серной,. кислоты от 0,5 до 0,7.В результате повышения молярного соотношения выкристаллизовывается твердая соль (двойная соль сульфата аммония и бисульфата. аммония) в сосуде 1, вследствие чего отводимый по трубопроводу 7 жиДкий Я -капролактам содержит твердую соль Что препятствует дальнейшему ведению процесса. Во избежание указанной кристаллизации необходимо вводить по тру" бопроводу 3 2900 моль воды вместо 640. Следовательно по сравнению с примером 2 следует использовать боль" ше энергии при разложении раствора бисульфата аммония, так как из-за более высокого молярного соотношения необходимо вводить большие количества воды и аммиака (210-150 = 60 моль)При укаэанном разложении аммиакне рекуперируется, а превращается вазот и воду,формула изобретения Способ выделения Я -капролактама из реакционной смеси, получаемой в процессе бекмановской перегруппировки циклогексаноноксима, путем нейтрализации водным раствором аммиака или гидроокиси аммония с последующей экстракцией целевого продукта иэ Полученного при этом водного раство.ра органическим растворителем, не :смешивающимся с водой, отделением водного слоя от органического, высокотемпературным разложением водного раствора, содержащего сульфат аммония и серную кислоту, и выделением целевого продукта известными приемами, о т л и ч а ю щ и й с я тем,. что, с целью упрощения и усовершенствования процесса, водный раствор аммиака или,гидроокиси аммония берут в количествеобеспечивающем молярное соотношение между сульфатом,аммония и смесью сульфата аммония и серной кислоты, равное 0,30-0,65 : 1, при количестве воды 1-10 моль в расчете на 1 моль трехокиси серы, нахо,дящейся в составе серной кислоты.65 б 513 Фиг. Фиг. Я Составитель Е.Тех ред М. Пет ко Редзктод 3. Заказ 1582/ Кравчен к ППП Патент, г. Ужгород ул. Проектная,фи Тираж 512ЦИИИПИ Государственногопо делам изобретений 113035 Москва, ЖРаушск ембовскаяКорректор АПодписноекомитета СССРи открытийая наб. д. 4/5