Способ выделения @ -капролактама Советский патент 1982 года по МПК C07D201/16 

(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ g-КАПРОЛАКТАМА

1

Изобретение относится к усовершенствованию способа выделения f-капролактама.

Известен способ выделения fi-капролактама из сернокислотной реакционной смеси, полученной при перегруппировке циклогексаноноксима путем экстракции g-капролактама алкилфенолами с последущим фракционированием экстракта, с получением алкилфенола, -капролактама и кубового остатка tl3.

Недостатком известного способа является то, что &-капролактам, полученный таким образом, имеет довольно значительное количество примесей. Избыточное количество растворителя, который может быть 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 промышленного использования.

Цель изобретения - увеличение чистоты целевого продукта.

5Поставленная цель достигается

тем, что согласно способу выделения -капролактама из сернокислотной реакционной смеси, полученной при перегруппировке циклогексанон10 оксима путем экстракции f-капролактама алкилфенолами с последущим фра.кционированием экстракта, с получением алкилфенола и -капролактама, алкилфенолы фракционируют

15 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

20 из водного слоя.

П р и м. е р 1 о Извлекают чистый капролактам из его растворов визопропилфеноле, который получен в результате предварительного процесса экстракции, осуществляемого на

100 г кислотной лактамовой массы, поступающей из системы молекулярной перегруппировки циклогексаноноксима (Бекманна) в сернокислотной среде и содержащей 5 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 только процессоры получения фенольного растворг находятся в соответствии с общепринятым способом.

Раствор капролактама в феноле, получаемый указанным способом, подвергают дистилляции в 500-миллипитровой колбе, в верхней части которой был установлен короткий -обратный холодильник, нагревание осуществляют посредством прибора инфракрасного излучения. При абсолютном давлении 3 мм рт.ст. осуществляют дистилляцию (при постоянной температуре 73°С) 225 г орто-изопропилфенола, который, как показали результаты анализа, имеет те.же характеристики, что и орто-изопропилфенол, используемый для экстракции, и таким образом может точас же повторно использоваться.

Как только температура начинает повышаться (указывая таким образом на почти полное удаление орто-изопропилфенола, который химически не взаимодействовал с капролактамом), дистилляцию прекращают, и массу, которая оставалась в колбе, охлаждают.

Эту массу далее смешивают в 500миллилитррвой делительной воронке со 100 мл воды и 10П мл циклогексана. Далее осуществляют декантацию, получая 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 циклогексана„ Верхний слой, который оставался в первсзй делительной воронке, экстрагируют четырехкратно, используя для каждой операции Э1$стракций по 50 мл воды. Соединяют все получаемые таким образом водные фазы, а также все фазы циклогексана, Из соединенных фаз циклогексана отгоняют циклогексан, при этом получают остаточный продукт в количестве 31,5 г, который содержит 25 г орто-изопропилфенола, 5 г капролактама и 1,5 г побочных продуктов с

Их соединенных водных фаз отгоняют воду и получают остаточный продукт дистилляции в количестве 0,2 г. который содержит 39,7 г капролактама и 0,5 г побочных продуктов.

Л р и м е р 2. Раствор капролактама в орто- втор -бутилфеноле, получают путем экстракции капролактама из 100 г массы того же типа состава, что и масса в примере Т, используя при этом 250 г упомянутого фенола.

Раствор капролактама в орто- втор бутилфеноле сначала подвергают дистилляции под давлением 3мм рт.ст. Дистилляцию осуществляют до удаления 225 г фенолзо Оставшуюся в колбе массу охлаждают и растворяют в 200 мл н-гексана. Капролактам извлекают в вде белых кристаллов, которые скапливаются на фильтре, имеющем пористую стеклянную диафрагму.. На этом фильтре кристаллы подвергают трехкратной промывке Н-гексаном, чзатем их высушивают в вакууме при с

Таким образом, извлекают АО г капролактама, содержащего ничтожно малое количество загрязняющих примесей Этот Капролактам орто- втор - бутилфенол и побочный продукт, которые не находятся в количественном балансе друг с другом, извлекают посредством выпаривания нтексана из соединенных вместе фильтратов.

П р и м е р 3, В качестве фенольного раствора капролактама используют раствор в ррто-изопропилфеноле, не содержащий и получаемый из кислотной лактамовой массы, поступающей из системы нитрозирования гексагидробензойной кислоты сернокислым раствором NaHSQ4. Фенольный раствор подвергают дистилляции в колонне фракционирования, включающей подогреватель емкостью 1000 мл, нагреваемый под действием инфракрасного излучения, и секцию колонны внутренним диаметром 25 мм с десятью фораминовыми пластинами, имею1чую вакуумную рубашку с посеребренной облицовкой, магнитное отражающее устройство, управляемое таймером, VI устройство конденсации пара.

При использовании аппаратуры, в которой поддерживается внутреннее давление 3 мм рт.ст. и коэффициент дефлегмации равен от 5 до 1, прохождение паров орто-изопропилфе:нала, являющихся головной фракцией, осуществляется при 73 С. Дистилляция прекращается как только температура головной фракции начинает повышаться и в этот момент конденсируется б7 г изопропилфенола, имеющего ту же степень чистоты, что и продукт, используемый в предыдущей экстракции капролактама из кислотной лактамовой массы, поступающей из системы нитрозирования. Таким образо этот изопропилфенол может тотчас же и полностью быть использованным повторно. Продукт, оставшийся в 1009-миллнлитровой колбе, переносят в200-мил лилитрввую колбу и соединяют с продук том, находящимся в той же установке дистилляции. После нагрева установки давление в ней доводят до 1,2 мм рт.ст. и регулируют таким образом, чтобы коэффициент дефлегмации составлял от 3 до 1. В головном продукте при температуре 97-98,0 получают поток пара, который конденсируется в приемнике конденсата, и дистилляция продолжается до тех пор, пока объем получаемого конденсата не достигнет 100 мл Дистиллят, получаемый в количестве 100,5 г, представляет собой чистую прозрачную Ж1 кость, имеющую тенденцию со временем кристаллизоваться о Как показал химический анализ, этот дистиллят состоит kTa весД капролактама и 30,.3 весД орто-изопропилфенола, при этом количество примесей насто/П ко ничтожно, что они не могли быть замерены. Этот дистиллят сливают в отдельну делительную воронку емкостью 500 мл и взбалтывают вместе со 150 мл воды и 150 г циклогексана. Осуществляют данный процесс практически при тех ж условиях, что описаны в предыдущем примере, получаемый продукт декантируют с образованием двух фаз , при этом нижележащую фазу спивают во вто рую делительную воронку и подвергают четырехкратной экстракции водой, используя для каждой экстракции по 100 мл воды. Все водные, а также цик логексановые 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 фаз посредством дистилляции удаляют воду. При этом получают остаточ ный продукт дистилляции, который содержит 62,5 г кристаллического капролактама высокой степени чистоты, имеющего белый цвет. Остаточный продукт( г) вторичной дистилляции также подвергают отгонке в аппаратуре микродистилляции, получая при этом дистиллят в количестве г , состоящий из Л г капролактама, 1,5 г орто-изопропилфенола и 0,5 г побочных продуктов, в то время, как остаточный продукт микродистилляции (7,5 г) состоит из 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 98,6 от исходного количества, в то время, как количество регенерируемого орто-изопропипфенола в условиях его повторного использования составляет 99,7% 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, показанной на чертеже. На черте хе наряду с изображением каждого конструктивного узла установки , а также некоторых соединительных элементов между ними, и выпускных трубок, показаны скорости потока различных соединений, подвергающихся обработке, выраженные в г/ч Соединения представлены следующими символами: CES - циклогексан, CL - капролактам, 01Р орто-изопропилфенол, SP - побочный продукт В аппаратуре обязательно должны быть 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 S-капролактама (CL) из кислотной реакционной массы с ортоизопропилфенолом (01Р).с содержанием 195 г С1, 1290 г Й1Р и 15 г побочных продуктов (SP), главным образом с высокой температурой кипения непрерывно в течение каждого маса подают в коло.нну 1 дистилляции с десятью фораминовыми пластинами, диаметром 50 мм. В головной фракции удаляется 1236 г/ч чистого 01Р, который рециркулируют в установку экстракции CI, 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 (CES). В головной фракции выделяется 532 г/ч продукта, содержащего 22,5 г С, 54,0 г OIP, 14,0 SP и 441,5 CES. В хвостовой фракции в течение каждого часа получают 172,5 г CL 1,0 г SP и 1000 г Ни О, которую далее очищают. Головной продукт направляется в отпарную колонну 3, вьслючающую обычный подогреватель колонны дистилляции, в верхней части которого находится капельный разделитель. Весь ци логексан в этой колонне (CES).выделяется в ходе дистилляции в количест ве 441,5 г и возвращается в колонну 2, в то время как выпускаемый снизу этой колонны продукт направляется в отпарную колонну 4, аналогичную предыдущей отпарной колонне, но действующую при более высокой температуре. Из колонны извлекается 74,5 г/ головного продукта, содержащего 19,5 CI, 34,0 г 01Р и 1,0 грамм SP, который может рециркулировать в колонну 1, в то время как пррдукт, выходящий снизу этой отпарной колонны, который содержит весь .остаточный SP и 3,0 г С1, может удаляться из данной системы, Водный pacTBCip капролактама, который скапливается на дне колонны 2 подвергается дегидратации посредством отгонки воды в вакууме. Остаточный капролактам, при простой дистилляции которого из системы отводится первая фракция,, составляЮ1цая 5% от исходного количества продукта, и хвостовая фракция, составляюща примерно 10 от общего количества пр дукта, дает продукт, имеющий следующие свойства. Перманганатное число 7200 Цвет (АРНА) 5 Кислотность (как CHgCOOH) 0,0005 м-эьвЛс1Летучие осно0,1 м-экв 0,1н. , вания NaOH на 20 г продукта Раствор капролактама в алкилфенольных растворителях имеет следующие свойства. Орто-изопропилфенол (01Р) Раствор капролактама лактама 12 вес.% Плотность при , г/см , 1,036 Вязкость при 35°С, с1111,7 Орто-втор -бутилфенол (OSBP) Раствор капролактама 12 вес.% Плотность при , ,023 Вязкость при 35 с,СП Орто-трет-бутилфенол (ОТВР) Раствор капролактама 12 вес.% Плотность при 35С, ,024 Вязкость при , сП 12,6 Алкилфенольные 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 Beckmanna циклогексаноноксима, после разбавления водой содержит 30 вес. капролактама,, 34 весо серной кислоты, 2 вес.% побочных продуктов и 34 вес.% воды. Эту смесь, используя каждый раз, пятикратно, экстрагируют 50 мл ортоизопропилфенола. Анализ этого раствора алкилфенола показывает, что 29,6 г (99) 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. Такой же образец пятикратно экстр гируют хлороформом, по 80 мл каждый раз. Анализ экстракта показывает, чт только 5,8 г (19%) капролактама было экстрагировано хлороформом. Формула изобретения Способ выделения -капролактама из сернокислотной реакционной смеси, пол1ученной при перегруппировке циклогвксаионоксима путем экстракции С-капропактама алкилфенолами с последующим фракционированием экстракoif use

HfO 1000

f2.5

5,o 14.0

441,5

узго та, с получением алкилфенола и 5-капролактама, отличающийс я тем, что, с целью увеличения чистоты целевого продукта, вначале алкилфенолы фракционируют до начала отгонки его смеси с капролактамом, а в кубовый остаток вводят воду и жидкий насыщенный углеводород, например н-гексан или цикпогексан, и выделяют целевой продукт из водного слоя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Англии № 1021709, кл. С 2 С, опублик. 196t.

сг af

SP fS Dip itio

(900

т 5

ct SP

HfO 1000,0

1173 f

19S IS 54

Cl SP Otf

ev

CIS 44i.}

- ct n.5

Oif 51.0

SP 1.0

74,S

Cl 21,S Oif S4,0 SP 14.0

CL SP

le.o