Способ получения капролактама Советский патент 1987 года по МПК C07D201/16 

1

Изобретение относится к получению лактамов, в частности капралак- тама, получаемого нитрозодекарбо- ксилированием циклегексанкарбоновой кислоты (ЦГКК) под действием нитро- зилсерной кислоты.

Цель изобретения - увеличение выхода целевого продукта.

Процесс осуществляют в реакторе периодически (т.е. сначала загружают все реагенты за исключением нит- розилсерной кислоты, а последнюю добавляют в определенное время, после чего выгружают реакционную массу) или непрерывно.

Для ЦГКК.предпочтительна многостадийная непрерывная схема,

Температуру в реакторе регулируют введением в реакционную систему специальных инертных жидкостей, использующих теплоту реакции на испарение и, таким образом, поддерживают температуру реакционной смеси постоянной и равной их температуре кипения. Можно использовать чистые вещества или их смеси, имеющие темпера туру кипения, равную температуре, выбранной для реакции.

Важным фактором, влияющим на выход целевого продукта, является молярное соотношение между нитрозиру- ющим и дегидратирующим агентами.

Реакцию проводят в несколько ста дни, причем нитрозилсерная кислота подается на каждой стадии либо в равных количествах, либо в определенном соотношении, ЦГКК предварительно смешивают с олеумом, нитрозил серную кислоту либо смешивают с олеумом, либо подают в чистом виде. Растворитель обычно подают на первой стадии реакции, предпочтительно через погружную трубу, находящуюся ниже уровня реакционной массы рядом с лопастями смесителя, либо можно его вводить на различных стадиях реакции. Сернокислотный раствор нитро- зилсерной кислоты вводят рядом с лопастями смесителя. Реакционная масса, прошедшая через один реактор, поступает в следующий по трубе, снабженной сифоном и погруженной в реакционную смесь рядом с лопастями смесителя для лучшего перемешивания. Растворитель, регулирующий температуру, конденсируют и возвращают в реак ционную массу вблизи лопастей смесителя.

01310 2

Для контроля за содержанием нит- розилсерной кислоты в реакционной зоне применяют два электрода - измерительный и электрод-сравнение.

5 Пример 1,В установку, состоящую из трех реакторов R1, R2, R3, каждый из которых снабжен мешалкой (AG), термометром (Т), обратным холодильником (RR), электродом срав 0 нения (ER) и измерительным электродом (ЕМ), рубашкой (CR) непрерывно подают с помощью дозирующего устройства (G) предварительно приготовленную смесь (ЦГКК и олеума) 2293 г/ч,

5 имеющую состав 27,91% , 53,58% ЦГКК, 11,7% SOj и остальное растворитель. Через 20 мин 1500 мл смеси н-гексана и циклогексана подают дозатором (В) в соотношении 70% объем20 ных н-гексана и 30% объемных циклогексана, при этом температуру кипения смеси и температуру кипения смеси и температуру реакции поддерживают при 70-75 С,

Затем с помощью дозирующих устройств, обозначенных А-1, А-2, А-3, подают в каждый реактор по 252 г/ч сернокислого раствора нитрозилсерной кислоты, имеющей состав: 68,3% NOHSO ,

30 5% SOj, 26,7% H,,S04.

Вода, термостатированная при 71 С, циркулирует через рубашку (CR) трех реакторов. Реакционную массу пропускают через первый реактор, эа35 тем через второй и далее через третий по линиям S1, S2, S3 и выгружа- ,. ется через холодильник (D),

Растворитель, обычно в смеси с

COj , поднимается по обратному холодильнику (RR) и возвращается в реактор. Реагенты дозируют с помощью вспомогательных насосов РВ, PC и РА, которые обогревают, чтобы избежать

45 кристаллизации нитрозилсерной кислоты. После трех часов непрерывной работы система стабилизируется. Реагенты, поступающие через А, В и С, непрерывно измеряют и предварительно

50 взвешивают. Продукты реакции, выходящие через холодильник Д, собирают и также взвешивают. Периодически контролируют значения уровней разности потенциалов в различных реакторах,

55 соответствующие стационарной концентрации нитрозилсерной кислоты в реакторах. Соотношение реагентов в подаваемых исходных веществах SOj

So6 N0

3

:NO 0,94: 1; ЦГКК:ЫО 2,36:1 ; 3,88:1.

Реакцию заканчивают через 5ч. После выгрузки лактамное масло разделяют на легкую и тяжелую фракции, По данным анализа в легкой фракции содержится 28,5 г/ч ЦГКК, в тяжелой фракции (по анализу) капролактама 448 г/ч и 677 г/ч ЦГКК.

Выход капролактама по ЦГКК сое- тавляет 97,3%, по NOHSO 97,7%, конверсия ЦГКК 42,5%.

Пример 2. Реакцию нитрозо декарбоксилирования проводят на установке, описанной в примере 1, при этом дозатором С подают 2293 г/ч смеси состава: 27,91% Н,504, 53,58% ЦГКК, 11,7% SOj и остальное раствортель. Примерно через 20 мин дозатором В подают 1400 мл/ч н-гексана. Реакцию проводят при температуре 68°С.

Затем дозаторами А-I, А-2, А-3 подают в каждый реактор по 254 г/ч сернокислотного раствора нитрозил- серной кислоты следующего состава: 68,3 NOHSO j, 5% SO,, 26,7% Мольное соотношение 0.94:1.

Процесс прерывают через 6,5 ч. Выгружают рактамную массу, разделяют на легкую и тяжелую фракции. В легкой фракции содержится 29,9 г/ч чистотой 99% ЦГКК. В тяжелой фракции содержится 457,1 г/ч сырого капрола тама чистотой 98,5%, сто составляет 450,2 г/ч чистого капролактама и 686,9 г/ч сырой иГКК чистотой 99%. Вы-

SO,:NOHS04

Редактор В. Ковтун

Составитель Д. Бродский

Техред В.Кадар Корректор Н. Король

Заказ 1163/58Тираж 372Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

104

ход капролактама по ЦГКК 97,3%, выход по NOHSO 97,2%, конверсия ЦГКК 42,5%.

Пример 3. Реакцию нитрозо- декарбоксилирования проводят на установке, описанной в примере 1, при этом дозатором С подают 2050 г/ч смеси со става: 27,91% H,S04 , 53,58% ЦГКК, 11,7% ЗОд, остальное растворитель. Примерно через 20 мин дозатором В подают 1350 мл/ч смеси н- пентана и циклогексана в соотношении 25 об.% н-пентана и 75 об.% циклогексана таким образом, что температура реакционной смеси составляет 68°С.

Дозаторами для подачи раствора нитрозилсерной кислоты подают по 225 г/ч- смеси состава: 68,3% NOHSO, 5,0% ЗОд, 26,7% в каждой из трех реакторов. Мольное соотношение S03:NOHS04 0,94:1.

Процесс прерывают через 5 ч. Выгруженную лактамную массу разделяют на легкую и тяжелую фракции. В легкой фракции содержится 639 г/ч ЦГКК (чистотой 98%), а в тяжелой 631,3 г/ч ЦГКК и 395,2 г/ч капролактама (чистотой 98%), что соответствует 387,3 г/ч чистого капролактама Выход капролактама по ЦГКК 94%, выход по NOHSO 94,4%, конверсия ЦГКК 42,5%.

Проведение процесса в предлагаемых условиях позволяет повысить выход капролактама на 4% по сравнению с прототипом.