Способ выделения -капролактама

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз Советски кСоциалистическихРеспублик946400(51).М. Кл,С 07 0 201/16 Гесудерствериый комитет СССР Опубликовано 23.07.82,Бюллетень Лю 27 по делам изебретеиий и етирытий,3.0(088.8) Дата опубликования описания 23.07.82 ИностранцыРоберто Маттоне, Жанкарло Столли и Луиджи Жюфрэ(72) Авторы изобретения Иностранная фирма"Сниа Вискоза Сочиета Национале Индустриа Аппликационе Вискоза С.п.А"(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ с -КАПРОЛАКТАИА 1 о Изобретение, относится к усовершенствованию способа выделения Е-капролактама.Известен способ выделения б-капролактама из сернокислотной реакционной смеси, полученной при перегруппировке циклогексаноноксима путем экстракции - капролактама алкилфенолами с последуоцим фракционированием экстракта, с получением алкилфенола, Е -капролактама и куЬового остатка 13. Недостатком известного способа является то, что Б-капролактам, полученный таким образом, имеет довольно значительное количество примесей. Избыточное количество растворителя, который может Ьыть удален посредством дистилляции, фактически не захватывает с собой значительного количества примесей, которые скапливаются, загрязняя полученный продукт, а скопление этих загрязнений может привести к непригодности капролактама для промьавленного использования.Цель изобретения - увеличение чистоты целевого продукта.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выделения с;капролактама из сернокислотной реакционной смеси, полученной при перегруппировке циклогексаноноксима путем экстракции с -капролактама алкилфенолами с последуоцим фракционированием экстракта, с получением алкилфенола и Е-капролактама, алкилфенолы фракционируют до начала отгонки его смеси с капролактамом, а в кубовый остаток вводят воду и жидкий насыщенный углеводород, например н-гексан или циклогексан, и выделяют целевой продукт из водного слоя.П р и м е р 1. Извлекают чистый капролактам из его растворов визопропилфеноле, который получен в результате предварительного процесса экстракции, осуществляемого на946400 3100 г кислотной лактамовой массы, поступающей из системы молекулярной перегруппировки циклогексаноноксима (Бекманна) в сернокислотной среде и содержащей 45 вес. Е-капролактама.Пример 1, а также другие примеры касаются приготовления чистого лактама из фенольного раствора, независимо от того каким образом получается этот Фенольный раствор, если 1 О только процессоры получения Фенольного раствора находятся в соответствии с общепринятым способом.Раствор капролактама в Феноле, получаемый указанным способом, подвер гает дистилляции в 500-миллилитровой колбе, в верхней части которой был установлен короткий обратный холодильник, нагревание осуществляют посредством прибора инфракрасного из- в лучения, При абсолютном давлении 3 мм рт.ст. осуществляют дистилляцию (при постоянной температуре 73 С) 225 г орто-изопропилфенола, который, как показали результаты анализа, име ет те же характеристики, что и орто-изопропилфенол, используемый для экстракции, и таким образом может тотчас же повторно использоваться.Как только температура начинает повышаться (указывал таким образом на почти полное удаление орто-изопропилфенола, который химически не взаимодействовал с капролактамом), дистилляцию прекращают, и массу, кото 35 рая оставалась в колбе, охлаждает.Эту массу далее смешивают в 500- миллилитровой делительной воронке со 160 мл воды и 100 мл циклогексана. Далее осуществляют декантацию, полу 40 чая таким образом две находящиеся одна над другой фазы: нижний слой сливают во вторую делительную воронку и осуществляют четырехкратную экстракцию, используя для каждой операции экстракции по 50 мл циклогекса 45 на. Верхний слой, который оставался в первой делительной воронке, экстрагируют четырехкратно, используя для каждой операции эабстракции по 50 мл воды. Соединяют все получаемые таким образом водные Фазы, а также все Фазы циклогексана, Из соединенных Фаз циклогексана отгоняют цикпогексан, при этом получают остаточный продукт в количестве 31,5 г, который 55 содержит 25 г орта-изопропилфенола, 5 г капролактама и 1,5 г побочных продуктов. Их соединенных водных фаз отгоняют воду и получают остаточный продукт дистилляции в количестве 40,2 гкоторый содержит 39,7 г капролактамаи 0,5 г побочных продуктов.П р и м е р 2. Раствор капролактама в орто- втор -бутилфеноле, получают путем экстракции капролактамаиз 100 г массы того же типа состава,что и масса в примере 1, используяпри этом 250 г упомянутого фенола.Раствор капролактама в орто- вторбутилфеноле сначала подвергают дистилляции под давлением 3 мм рт.ст.Дистилтяцию осуществляют до удаления225 г .фенола, Оставшуюся в колбе массу охлаждают и растворяют в 200 млн-гексана. Капролактам извлекают в виде белых кристаллов, которые скапливаются на Фильтре, имеющем пористуюстеклянную диафрагму., На этом фильтре кристаллы подвергают трехкратнойпромывке Н- гексаном, затем их высушивают в вакууме при 50 С.Таким образом., извлекают 40 г капролактама, содержащего ничтожно малое количество загрязняющих примесей.Этот капролактам орто- втор - бутилфенол и побочный продукт, которые ненаходятся в количественном баланседруг с другом, извлекают посредством выпаривания н-гексана из соединенных вместе Фильтратов.П р и м е р 3. 8 качестве фенольного раствора капролактама используют раствор в орта-изопропилфеноле,не содержащий Н 50 и получаемый из .кислотной лактамовой массы, поступающей из системы нитрозирования гексагидробензойной кислоты сернокислым раствором ИаН 50 А . фенольныйраствор подвергают дистилляции вколонне фракционирования, включающей подогреватель емкостью 1000 мл,нагреваемый под действием инфракрасного излучения, и секцию колоннывнутренним диаметром 25 мм с десятьюФораминовыми пластинами, имеющуювакуумную рубашку с посеребреннойоблицовкой, магнитное отражающее устройство, управляемое таймером,.и устройство конденсации пара,При использовании аппаратуры, .вкоторой поддерживается внутреннеедавление 3 мм рт.ст. и коэффициентдефлегиации равен от 5 до 1, прохождение паров орто-изопропилфенола,являющихся головной фракцией, осуоществпяется при 73 С. Дистилляция5 9464 прекращает ся ка к только температура головной Фракции начинает повышаться и в этот момент конденсируется 467 г изопропилфенола, имеющего ту же степень чистоты, что и про-дукт, используемый в предыдущей экс" тракции капролактама иэ кислотной лактамовой массы, поступающей из системы нитрозированияТаким образом, этот изопропилфенол может тотчас же 0 и полностью быть использованным повторно.Продукт, оставшийся в 1000-миллилитровой колбе, переносят в 200-миллилитровую колбу и соединяют с продук там, находящимся в той же установке дистилляции. После нагрева установки давление в ней доводят до 1,2 мм ртст. и регулируют таким образом, чтобы коэффициент дефлегма ции составлял от 3 до 1.В головном продукте при температуре 97-98,5 С получают поток пара, который конденсируется в приемнике конденсата, и дистилляция продолжа ется до тех пор,. пока объем,получаемого конденсата не достигнет 100 мл. Дистиллят, получаемый в количестве 100,5 г, представляет собой чистую прозрачную жидкость, имеющую тен- зо денцию со временем кристаллизоваться. Как показал химический анализ, этот дистиллят состоит из 69,7 вес.3 капролактама и 303 вес.В орто-иэопропилфенола, при этом количество примесей настолько ничтожно, что они не могли быть эамерены.Этот дистиллят сливают в отдельную делительную воронку емкостью 500 мл ии взбалтывают вместе со 150 мл воды и 150 г циклогексана. Осуществляют данный процесс практически при тех же условиях, что описаны в предыдущем примере, получаемый продукт декантируют с образованием двух фаз , при этом нижележащую фазу сливают во вто-. рую делительную воронку и подвергают четырехкратной экстракции водой, используя для каждой экстракции по 100 мл воды. Все водные, а также циклогексановые Фазы соединяют, Посредством дистилляции из циклогексановых фаз отгоняют циклогексан и получают остаточный. продукт дистилляции, который содержит 30,5 г орто-изопропил" Фенола и 7,5 г капролактама. Из водных фаэ посредством дистипляции удаляют воду. При этом получают остаточный продукт дистилляции, который со 00держит 62,5 г кристаллического капролактама высокой степени чистоты, имеющего белый цветОстаточный продукт(13,0 г) вторичной дистилляции также подвергают отгонке в аппаратуре микродистилляции, получая при этом дистиллят в количестве 5,5 г , состоящий иэ4 г капролактама, 1, г орто-изопропилфенола и 0,5 г побочных продуктов, в то время, как остаточный продукт микродистилляции (7,5 г) состоит из 7,0 г побочных продуктов и 0,5 г капролактама. Таким образом,достигается общее удаление побочных продуктов с очень низкой потерей капролактама.Выход капролактама на различных стадиях обработки составляет 98,64 от исходного количества, в то время, как количество регенерируемого орто-изопропипфенола в условиях его повторного использования составляет 99,73 от исходного количества.Осуществляют непрерывный процесс по предложенному способу, при этом используется аппаратура, состоящая из отдельных конструктивных узлов(сборка которых осуществляется общепринятым способом), взаимно связанных и соединенных друг с другом в соответствии со схемой, показаннойна чертеже.На чертеже наряду с изображениемкаждого конструктивного узла установки, а также некоторых соединительных элементов между ними, и выпускных трубок, показаны скоростипотока различных соединений, подвергающихся обработке, выраженные в г/ч. Соединения представлены следующими символами: СЕЯ - циклогексан,С - капролактам, 01 Р - орто-изопропилфенол, 5 Р - побочный продукт.В аппаратуре обязательно должныбыть предусмотрены питающие и переносящие устройства, обеспечивающие требуемые скорости потока различных соединений, а также устройство термического контроля, а в любом случае - устройства, которые предусматриваются в обычных установках данного типа.1500 г раствора, полученного при экстракции Е "капролактама (С 1.) из кислотной реакционной массы с ортоизопропилфенолом (01 Р),с содержанием 195 г С 1, 1290 г 01 Р и 15 г побочных продуктов (5 Р), главным об 7 94640 разом с высокой температурой кипения, непрерывно в течение каждого цаса подают в колонну 1 дистилляции с десятью фораминовыми пластинами, диаметром 50 мм. 5В головной Фракции удаляется 1236 г/ч чистого 01 Р, который рециркулируют в установку экстракции С 1, Хвостовые Фракции направляют в центральную часть колонны экстракции жидкость - жидкость, включающую вращающиеся диски 2, в которую сверху подают 1000 г/ч воды, а снизу 441,5 г/ч циклогексана (СЕ 5).В головной Фракции выделяется 15 532 г/ч продукта, содержащего 22,5 г С 1, 54,0 г 01 Р, 14,0 5 Р и 441,5 СЕЯ. В хвостовой фракции в течение каждо-го часа получают 172,5 г С. 1,0 г 5 Р и 1000 г Н О, которую далее очи щают.Головной продукт направляется в отпарную колонну 3, включающую обычный подогреватель колонны дистилляции, в верхней части которого нахо дится капельный разделитель, Весь циклогексан в этой колонне (СЕ 5) .выделяется в ходе дистилляции в количестве 441,5 г и возвращается в колонну 2, в то время как выпускаемый снизу зО этой колонны продукт направляется в отпарную колонну 4, аналогичную предыдущей отпарной колонне, но действующую при более высокой температуре. Из колонны извлекается 74,5 г/ч З 5 головного продукта, содержащего 19,5 г С 1, 34,0 г 01 Р и 1,0 грамм 5 Р, который может рециркулировать в колонну 1, в то время как продукт, выходящий снизу этой отпарной колонны, кото О рый содержит весь остаточный 5 Р и 3,0 г С 1, может удаляться из данной с ист емы. Водный раствор капролактама, ко 45 торый скапливается на дне колонны 2, подвергается дегидратации посредством отгонки воды в вакууме. Остаточный капролактам, при простой дистилляции которого из системы отводится первая Фракция, составляющая50 54 от исходного количества продукта, и хвостовая фракция, составляющая примерно 10 от общего количества продукта, дает продукт, имеющий следующие свойства.Перманганатноечисло7200Цвет (АРНА) с 5(как СНСООН)Летучие основания 0,0005 м-э в сг 0,1 м-экв 0,1 н,НаОН на 20 гпродуктаРаствор капролактама в алкилфенольных растворителях имеет следующие свойства.Орта-изопропилфенол (ОР)Раствор капролактамалактама 12 вес./Плотность при35 С, г/см1,036Вязкость при35 С, сП 11 ь 7Орто-втор -бутилфенол (ОЯВР) Раствор калролактама 12 вес,3Плотность приг/см1,023Вязкость при35 О С,сП 17,1Орто-трет-бутилфенол (ОТВР)Раствор капролактама 12 вес.Плотность при35 СС, г/см 1,024Вязкость при35 ОС, сП 12,6Алкилфенольные растворители имеют различную экстракционную способность по отношению к ароматическим и хлорированным растворителям, что видно из следующих опытов.100 г сернокислотного раствора капролактама, который получается после перегруппировки ВесЬпаппа циклогексаноноксима, после разбавления водой содержит 30 вес.3 капролактама 34 вес.4 серной кислоты, 2 вес.4 побочных продуктов и 34 вес./ воды. Зту смесь, используя каждый раз, пятикратно, экстрагируют 50 мл ортоизопропилфенола, Анализ этого раствора алкилфенола показывает, что 29,6 г (993) капролактама экстрагировано алкилфенолом, Другую пробу кислого раствора пятикратно экстрагируют, используя каждый раз 50 мл толуола. Анализ толуольного экстракта показывает, что только 3,5 г ( 12/) капролактама экстрагировано толуолом. Описанную экстракцию повторяют в таких же условиях с использованием 5 ч. по 80 мл каждая орто- трет-бутилФенола. Анализ алкилфенольного раствора показывает, что 29,75 г капролактама было экстрагировано.формула изобретения сВ ЮЮ оюо моюо г,о7 М,Х Составитель НТокарева ктор Н. Егорова Техред К.Иыцьо Корректор Е.РошПодписноекомитета СССРи открытийаушская наб., д. 4/5 Тираж НИИПИ Государс по делам изоб 13035, МоскваЗаказ 53 енно тени филиал ППП Патент , г, Ужгород, ул. ИрЬектная 9 9464Такой же образец пятикратно экстрагируют хлороформом, по 80 мл каждый раз. Анализ экстракта показывает, что только 5,8 г (19) капролактама было экстрагировано хлороформом. 5 Способ выделения -капролактама 1 ц из сернокислотной реакционной смеси, полученной при перегруппировке циклогвксаноноксима путем экстракции С-капролактаиа алкилфенолами с последующим фракционированием экстрак 00 1 Ота, с получением алкилфенола и с-капролактама, от ли чающ ийс я тем, что, с целью увеличениячистоты целевого продукта, вначале алкилфенолы фракционируют до начала отгонки его смеси с капролактамом, а в кубовый остаток вводятводу и жидкий насыщенный углеводород,например н-гексан или циклогексан,и выделяют целевой продукт из водного слоя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Англии Ю 1021709,кл. С 2 С, опублик. 1964,