СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАПРОЛАКТАМА ИЗ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА КАПРОНОВОГО ВОЛОКНА Советский патент 1981 года по МПК C07D201/12 

Изобретение относится к усовершенствованноьсу. способу ползгчения капролактама из отходов производства капронового волокна - водного раствора капролактамно-олигомерного экстракта и твердых поликапроамидных отходов. Известен способ получения капролактама из водного раствора капролактамно-олигомерного экстракта и твердых поликапроамндных отходов путем деполимеризации твердых поликапроамидных отходов перегретым паром в присутствии ортофосфорной кислоты, нейтрализации полученного раствора окисью кальция до рН 7-9 в пpиcyтcтви активированного угля, фильтрации, кон центрирования смеси полученного фильт рата с водным раствором капролактамно-олигомерного экстракта до 60-70% с последующей обработкой реакционной массы окислителем, например перманганатом калия, и окисью кальция до рН 11,5-12, фильтрацией, концентрированием фильтрата до 98-99%, обезвоживанием и двукратной дистилляцией. Выход целевого продукта 70% D . Недостатки способа заключаются в низкам выходе и недостаточно высоком качестве целевого продукта. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения капролактама из отходов производства капронового волокна - водного раствора капролактамно-олигомерного экстракта и твердых поликапроамидных отходов путем их деполимеризации в присутствии ортофосфорной кислоты снача- ла при 150-210 С и давлении 4-18 ати, а затем в токе водяного пара при 210-260°С и давлении 0,1-0,5 ати, концентрированием деполимеризата до. 70-80%, нейтрализацией концентрата раствором щелочи, отделением щелочного слоя от концентрата капролактама с последующей обработкой последнего перманганатом калия сначала при рН 9-10, а затем при рН 4-5, фильтрацией. концентрированием полученного фильтра та до 98-99%, дистилляцией концентрата, растворением капролактама-сырца 8 воде с получением 70%-ного раствора, обработкой ортофосфорной кислотой активированным углем и окисью кальция, фильтрацией, концентрированием фильтрата до 98-99%, обезвоживанием концентрата, ректификацией и кристаллизацией готового продукта. Выход 76,5-80,5% 2J. Недостатками этого способа являются сложность оформления технологического процесса и низкий выход целевого продукта за счет многостадийности про цесса и больших потерь капролактама в виде щелочного слоя и кубового остатка от дистилляции капролактамасырца, направляемых на уничтожение. При этом с кубовым остатком в за- висимости от принятой технологии вакуумной дистилляции и соотношения перерабатываемых твердых отходов и капролактамно-олигомерного экстракта теряется 15-25% вырабатываемого капролактама. Невозможность переработки |Кубового остатка в целевой продукт объясняется тем, что данный отход значительно загрязнен, вследствие того, что применяемые способы очистки регенерированного капролактама малоэффективны. В кубовом остатке наряду с капролактамом содержатся хорошо растворимые в воде смолообразные продукты взаимодействия кислых органических соединений с едким натром, кальцием, марганцем, калием, продукты щелочного гидролиза - аминокапронаг натрия, неорганические составляющие - едкий натр,фосфаты, олигомеры капролактама и др. Содержание олигстеров значитель но (20-50%) и они не позволяют применить широко распространенные в производстве синтетического капролактама способы его очистки органическим раст ворителем (бензолом, трихлорэтиленом толуолом), так как олигомеры в растворителе набухают и экстракция затруд нительна. В то же время перерабатывать кубовый остаток методом деполимеризации не представляется возмож1О||м из-за значительной его загрязненности. Используемый в процессе деполимеризации кислый катализатор, на пример фосфорная кислота, вступает в реакцию с едким натром и другими примесями щелочного характера с образованием солей и каталитическое ее действие резко снижается. При этом интенсифицируются окислительные реакции и усиливается осмоление кубового ос-, татка, получаемого в процессе деполимеризации, снижается выход целевого продукта. Цель изобретения - повышение выхода целевого продукта. Поставленная цель достигается тем, что в способе получения капролактама из отходов производства капронового волокна, включающем стадии деполимеризации твердых поликапроамидных отходов с водньм раствором капролактамно-олигомерного экстракта в присутст-. ВИИ ортофосфорной кислоты при 180260 С в токе перегретого .водяного, пара, концентрирования деполимеризата до 60-80%, нейтрализации концентрата щелочью, выделения капролактама из щелочного раствора, обработки перманганатом калия в щелочной среде, фильтрации, концентрирования до 9899% и дистилляции с получением целевого продукта и капролактамно-олигомерНого кубового остатка, деполимеризации подвергают твердые поликапроамидные отходы совместно с капролактамно-олигомерным кубовым остатком, выделение капролактама из щелочного раствора осуществляют экстракцией трихлорэтиленом с последующей реэкстракцией водой и концентрированием полученного водного раствора совместно с водным раствором капролактамно-олигомерного экстракта до 20-50%, а обработку перманганатом калия в щелочной среде проводят при рН 10-12 в присутствии активированного угля после предварительной очистки раствора ионообменными смолами. Капролактамно-олигомерный кубовый остаток предварительно разбавляют воой до 20-98%. На чертеже схематически представлео осуществление предлагаемого спооба. Водный раствор кубового остатка 0-98%-ной концентрации совместно твердыми пoликaпpoa D{дными отходами одвергают деполимеризации в аппарае 1, полученный при этом деполимеизат концентрируют до 50-80% в аппаате 2 и нейтрализуют водным раствоом щелочи до рН 9-13 в аппарате 3. апролактам из концентрата извлекают кстракцией трихлорэтиленом в аппарате 4 и из трихлорэтилена реэкстрагируют водой в аппарате 5. Полученны раствор капролактама совместно с вод ным раствором капролактамно-олигомер ного экстракта концентрируют до 2050% в алпарате 6, полученный капролактамно-олигомерный концентрат очищают катионитом и анионнтом в аппаратах 7 и 8. Затем обраба-плвают перманганатом калия и раствором щелочи до рН 10-12 в присутствии активированного угля в аппарате 9. Реакционную массу фильтруют в аппарате 10, фильтрат концентрируют до 98-99% в аппарате 11 и дважды дистиллируют в аппаратах 12 и 13. Полученньй при дистилляции капролактама кубовый остаток разбавляют водой до 20-98% и направляют на деполимеризацию. Качество 1сапролактама соответствует ГОСТу 7850-74, выход его 82-84%. Пример 1.В сосуд емкостью 5 л, установленный в масляный термостат, загружают 480 г твердых поли|капроамидн1.1х отходов, 250 мл водной суспензии кубового остатка, содержащей 80% капролактама и олигомеров капролактама (ди-, три-, тетрамеры и т.пО, 28 г ортофосфорной кислоты 72%-ной концентрации. При температур масляного термостата 250 С в сосуд п дают перегретый пар с температурой 480 С. Подача пара осуществляется в течение 1,5 ч со скоростью, обеспечи вающей расход его 4000-5000 г/ч. Пар газовую смесь охлаждают и полученный при этом деполимеризат концентрируют до 78%, затем нейтрализзпот водным 4Ь%-ным раствором щелочи до рН-12, который подают в колбу перед концент рированием. Из концентрата капролакт извлекают дробной пятиступенчатой эк ракцией трихлорэтиленом, взятом в со отношении 1:4. Из трихлорэтиленовых вытяжек капролактам реэкстрагируют в дой, взятой в соотношении 1:5, также методом дробной экстракции. Дробную экстракцию проводят в делительной во ронке при тщательном перемешивании. Первые 3 ступени экстракции ведут во вратным трихлорэтиленом, взятом в ко личестве 60%-ного общего расхода на экстракцию, а последующие 2 ступени - чистым трихлорэтиленом. Получей ный.в процессе водной реэкстрации раствор капролактама 23,2%-ной конце трации смешивают с 12,75 г водного раствора капролактамно-олигомерного экстракта с концентрацией 5,1% и смесь концентрируют до 25,5%. Затем концентрат последовательно пропускают через анионообменный марки АВ-17 и катионообменный марки КУ-2 фильтраты, со скоростью обработки раствора 1,13 м/ч при комнатной температуре. Полученный фильтрат обрабатывают 5 г активированного угля и 12 г кристаллического перманганата калия. Эту об работку проводят в течение 1,5 ч при перемелшвании при 30-35 0 и рН 10-11, создаваемом дозированием водного раствора щелочи. Реакционную массу фильтруют, фильтрат концентрируют до 98,4% и подвергают двукратной вакуумной дистилляции. Полученные при дистилляции 220 г капролактамно-олигомерного кубового остатка разбавляют 50 мл воды и подают на деполимеризацию. В результате процесса получают 614,2 г капролактама ( выход от первоначально загружаемых отходов 83,0 с показателями качества: Перманганатное число 1%-ного водного раствора54000Содержание летучих оснований, мг-экв/кг 0,24 Окраска 50%-ного водного раствора в единицах пла- тино-кобальтовой шкалы 1,2 Оптическая плотность 50%-ного водного раствора при длине волны 290 нм 0,025 Капролактам удовлетворяет требованиям ГОСТа 7850-74. Кубовый остаток по предлагаемому способу имеет содержание свободной щелочи 0,4%, перманганатную потребность 250 мг/кг, а кубовый остаток,получаемый по известному способу, содержит свободной щелочи 2,8-3,5% и перманганатная потребность его 1600-2200 мг/ /кг. Пример 2. В автоклав емкостью 2 л загружают 1000 мл водного раствора кубового остатка, содержащего 20% капролактама и олигомеров капролактама (ди-, три-, тетрамеры и т.п, 488 г твердых и волокнистых поликапроамидных , 18 г ортофосфорной кислоты 72%-ной концентрации. Процесс деполимеризации проводят сначала при 180 С (давление в системе 10 ати) в течение 3,5 ч, затем частично деполиеризованный продукт за счет инекяцегося в системе давления передавливают