СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАПРОЛАКТАМА ИЗ СМЕСИ ТВЕРДЫХ Советский патент 1973 года по МПК C07D201/12 

1

Изобретение относится к области получения капролактама из отходов производства капронового волокна.

Известен способ получения капролактама из смеси твердых поликапроамидных отходов с водным раствором капролактамно-олигомерного концентрата, заключающийся в том, что смесь твердых поликапроамидных отходов и водного раствора капролактамно-олигомерного концентрата деполимеризуют при температуре выше 240-250°С в присутствии ортофосфорной кислоты в токе водяного пара, нейтрализуют окнсью кальция с последующим выделением и очисткой целевого продукта известными приемами, например дистилляцией. Выход целевого продукта составляет около 65%.

Способ характеризуется низким выходом капролактама, а также образованием большого количества примесей, что обуславливается жестким режимом проведения операции деполимеризации, осуществляемой в одну стадию при высокой температуре. Кроме того, очистка капролактама от примесей требует проведения большого количества операций, что усложняет технологический процесс и ведет к значительным потерям целевого продукта.

Для увеличения выхода целевого продукта и улучшения его качества предложено процесс деполимеризации проводить в присутствии

ортофосфорной кислоты сначала при температуре 150-210°С и давлении 4-18 ати, а затем в токе водяного пара при температуре 210- 260°С и давлении О-1,5 ати. Полученный при

этом деполимеризат концентрируют до 70- 80%, обрабатывают раствором щелочи, отделяют полученный при этом щелочной слой от концентрата капролактама с последующей обработкой последнего перманганатом калия

сначала при рН среды 9-10, а затем-4-5. Выход капролактама 76,5-80,5%.

Пример 1. В автоклав емкостью 2 л загружают 840 г 50%-ного водного раствора капролактама, содержащего олигомеры (ди-,

три-, тетрамеры и т. п.), 580 г твердых и волокнистых отходов и 20 г ортофосфорной кислоты. Процесс деполимеризации ведут сначала при температуре 150°С (давление в системе 3,70 ати) в течение 4,5 час. Степень полимеризации в результате первой стадии процесса деполимеризации снижается с 85-90 до 11 - 13.

Частично деполимеризованный продукт под давлением водяных паров в автоклаве nepej

давливают в деполимеризатор, в который предварительно помещают 4-8 г ортофосфорной кислоты. Далее в деполимеризатор подают перегретый водяной пар с температурой 350°С в количестве 1-3 кг/час. Процесс окончательной деполимеризации ведут в деполимеризаторе при температуре 210°С и нормальном давлении в течение 5 час. Полученный деполимеризат концентрируют до 70% на ректификационной колонне мощностью 4-5 теоретических тарелок. Полученный раствор капролактама обрабатывают 20%-ным водным раствором щелочи в соотношении 1 : 1 при 50°С. Смесь раствора капролактама и щелочи расслаивается в разделительной воронке на два слоя: концентрат капролактама с рН 9 и щелочной слой. Концентрат капролактама обрабатывают 5 г кристаллического перманганата калия и 2 г активированного угля и перемещивают до полного растворения перманганата калия. Эту обработку проводят при 30°С в течение 4 час до исчезновения розовой окраски. После этой операции раствор фильтруют. Фильтрат с 70%-ной концентрацией капролактама концентрируют в колбе с елочным дефлегматором до 98%-ной концентрации.

Полученный концентрат подвергают ректификации при ROCT 3 мм. рт. ст. (t 120°С) на колонке мощностью 5 теоретических тарелок. После этой операции капролактам содержит 0,1 % воды.

Для получения качественного продукта капролактам подвергают повторной очистке в кислой среде. С этой целью его разбавляют водой до 70%-ной концентрации, к раствору добавляют ортофосфорную кислоту (доводя рН раствора до 4) и 10 г перманганата калия. Раствор перемешивают в течение 3 час при 40°С и затем добавляют 15 г окиси кальция для нейтрализации продуктов окисления, доводя рН раствора до 12. Полученный раствор фильтруют, концентрируют до 98%-ной концентрации и подвергают вакуумной ректификации, полученный капролактам кристаллизуют.

В результ:ате процесса регенерации получают 765 г капролактама (выход от первоначально загруженных отходов-76,5%) со следующей характеристикой:

Перманганатное число, сек 15000

Стабильность с уксусной кислотойСтабилен

Температура застывания, °С68,5

Содержание летучих оснований, мл0,4

Окраска 50%-ного водного раствора, мл0,8

Прозрачность 25%-ного водного раствора, мл100 Капролактам удовлетворяет требованиям ГОСТа 7850-63.

Пр.имер 2. В автоклав емкостью .2 л загружают 840 г 50%-ного водного раствора капролактама, содержащего олигомеры, 580 г твердых и волокнистых отходов и 20 г ортофосфорной кислоты. Процесс деполимеризации ведут вначале при температуре 210°С (давление в системе 18 ати) в течение 2 час. Степень полимеризации в результате первой стадии процесса деполимеризации снижается с 85-90 до 8-10. Частично деполимеризованный продукт под давлением водяного пара в автоклаве передавливают в деполимеризатор, в который предварительно помещают 4-8 г ортофосфорной кислоты. Далее в деполимеризатор подают перегретый водяной пар с температурой 450°С в количестве 0,5-2 кг/час. Процесс окончательной деполимеризации ведут в деполимеризаторе при температуре 260°С и избыточном давлении 1,5 ати в течение

3 час. Полученный деиолимеризат концентрируют до 80% на ректификационной колонке мощностью 4-5 теоретических тарелок. Полученный раствор капролактама обрабатывают 40%-ным водным раствором щелочи в соотношении 1 : 0,6 при 60°С.

Смесь раствора капролактама и щелочи расслаивается в разделительной воронке на два слоя: концентрат капролактама с рН 10 и щелочной слой. Концентрат капролактама обрабатывают 5 г кристаллического перманганата калия и 2 г активированного угля и перемешивают до полного растворения перманганата калия. Эту обработку проводят при 40°С в течение 4 час до полного исчезновения розовой

окраски. После этой операции раствор фильтруют. Фильтрат с 80%-ной концентрацией капролактама концентрируют в колбе с елочным дефлегматором до 98%-ной концентрации.

Полученный концентрат подвергают ректификации при ROCT 4 мм рт. ст. (t 125°С) на колонке мощностью 5 теоретических тарелок. После этой операции капролактам содержит 0,2% воды.

Для улучшения качества продукта полученный капролактам подвергают повторной очистке ,в кислой среде. С этой целью его разбавляют водой до 80%, добавляют к раствору ортофосфорную кислоту , (доводя рН раствора до 5) и 10 г перманганата калия. Раствор перемешивают до растворения перманганата калия, выдерживают в течение 3,5 час при 50°С и затем добавляют 13 г окиси кальция для нейтрализации продуктов окисления, доводя рН раствора до 12.

Полученный раствор фильтруют, концентрируют до 99%-ной концентрации и подвергают вакуумной ректификации, полученный капролактам кристаллизуют. В результате процесса регенерации получают 805 г капролактама (выход от первоначально загруженных отходов- 80,5%) со следующей характеристикой: Пермаиганатное число, сек 20000 Стабильность с уксусной

кислотойСтабилен

Температура застывания, °С68,8

Содержание летучих оснований, мл0,6 Окраска 50%-ного водного раствора, мл1 Прозрачность 25%-ного водного раствора, мл 100 По всем качественным показателям капролактам удовлетворяет требованиям ГОСТа 7650-63.

Предмет изобретения

Способ получения капролактама из смеси твердых поликапроамидных отходов с водным раствором капролактамно-олигомерного концентрата с применением деполимеризации в присутствии ортофосфорной кислоты и водяного пара, нейтрализации и дальнейшей очистки целевого продукта известными приемами, например дистилляцией, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и улучшения его качества, деполимеризацию ведут в присутствии ортофосфорной кислоты сначала при температуре 150-210°С и давлении 4-18 ати, а затем в токе водяного пара при температуре 210-260°С и давлении 0-1,5 ати и полученный при этом деполимеризат концентрируют до 70-80%, обрабатывают раствором щелочи, отделяют полученный при этом шелочной слой от концентрата капролактама с последующей обработкой последнего пермапганатом калия сначала при рН среды 9-10, а затем при рН среды 4-5.