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

(5) СПОСОБ ОЧИСТКИ е -КАПРОЛАКТАМА

Изобретение относится к способу очистки §-капролактама, который на ходит широкое применение в производ стве синтетических волокон, полиамидных смол. Известен способ очистки -капролактама, заключающийся в том, что предварительно обработанный каустической содой (0,05-0,1% NaOH на 1 водного раствора 6-капролактама) водный раствор 6-капролактама подве гают электролизу с применением ионо обменных мембран. В известном способе не конкретизированы условия проведения электр диализа Е.-капролактама (плотность тока, рН среды, динамическая вязкость и концентрация раствора) СО. Однако известный способ не обеспечивает высокой степени очистки, так как интенсивность и глубина удаления примесей через ионитовые мембраны из камер очистки в камеры концентрирования ограничивается наличием в водных растворах капролехтама смолообразных и других слабодиссоциированных органических соедине- НИИ, концентрированной поляризацией, возникающей на границе раздела фаз в результате различия числа переноса в мембране и растворе. На эффективность процесса очист-г ки влияюt напряжение на электродах при электродиализе и сопутствующее ему изменение плотности тока, рН и вязкость очищаемого раствора, содержание электролизов в контцентрируемом растворе, Цепь изобретения - увеличение степени очистки. Поставленная цель достигается слособом, заключающимся в том, что электродиализу подвергают водные растворы с рН среды 9-12 и динамической вязкостью 2,,5 1б т1а-с при плотности тока 7,5 ,5-10 А/ми концентрации элект396ролита в контролируемом растворе 0,002-0,001%. На чертеже изображена технологическая схема для осуществления предлагаемого способа. .ПримерК водный раствор -капролактама с динамической вязкостью 3,5-10,ПаС подают в сборник 1, туда же добавляют в возрастающем количестве NaOH для рег улирования рН среды от 8 до 13. Из сборника раствор капролактама подают в адсорбционную колонну, заполненную активированным углем. Из адсорбционной колонны раствор 6-капролактама со скоростью 0,2-0,25 подается в очистительные камеры электродиализатора.

Удельная электропроводность,

Перманганатное число, с

Окраска -Д при 590 мм

Оптическая плотность при

Л 260 ммк

Л 290 ммк

Летучие основания, мл Содержание октагидрофаназина, мг/кг Содержание анона, % Содержание анола, %

Как видно из табл. 1, степень очи,стки растворов зависит от рН среды и достигает наилучших результатов при значении 9-12.

При рН выше 12 избыточное количество NaOH препятст.рует переносу слабодиссоциированных примесей и одновременно увеличиваются материальные и энергетические затраты. При значе12,512,5

2200022000

0,0050,00t

0,520,52

0,250,20

0,35

0,200,150,20

0,010,01 0,02

0,05

0,002

0,00010,0001 0,0001

О

о00

ниях рН ниже 9 количество NaOH недЬс,таточно для превращения содержащихся в растворе капролактама неионогенных примесей в ионогенные, что затрудняет перенос этих примесей через мембрану и снижает степень очистки.

П р и м ер.2. Водный раствор -капролактама с динамической вяз14Одновременно с водным раствором капролактама в камеры электродиализа-тора из напорного бака подают разбааленный раствор NaOH (0,008) или другого электролита. Последовательно пройдя все камеры концентрировав ния, раствор NaOH поступает в циркуляционный сборник и подается в напарный-.бак. Электропитание злектродиализатора осуществляют из энергоблока. Плотность тока равна . Качественные показатели очищенного водного раствора -капролак тама с различным, значением рН исходного раствора приведены в табл.1. Таблица.

5 5601716

костью 3,5-10ПаС (23-55%-ный раст-| энергоблока, плотность тока perynt ipi вор) при рН 10 помещают в сборник ется в пределах (р-15-10 А/м. и ведут очистку по технологическбй схеме, описанной в примере 1. Электропитание электродиализатора s при различных плотностях тока, приосуществляют постоянным током из

Содержание октагидрофеназина,.

мг/кгО, 0,07

рН1110.75

Как видно из табл. 2, наилучшие показатели качества очищенного капролактама достигаются в процессе электролиза при плотности тока y. 10,5-1D A/M.

; . При более низких плотностях Toija сильные электролиты полностью подав ляют диссоциацию слабых электролитов, определяющих главным образом качество капролактама.

Проведение электродиализа при пло ности тока 7,5-10 -5-10 А/м спо:Собствует значительному увеличению

диссоциации слабых электролитов

границе мембрана - раствор и улучшению качества капролактама.

П р и м е р 3. Водный раствор Е. -капролактама с динамической вязкостью 3. при рН 10 помеКачественные показатели водного раствора капролдктама, очищенного

ведены в табл. 2.

t а б л и-ц а 2 ..

Its 25 12 2,5 5,5 25

12000 22000 2300023060 210008000, 8000

0,02 0,01 0,01 0,01 0,05 0,035

0,6О,«150,V 0,5 0,70,7

0,250.200,lB 0,2 О,иР,

0,250.20,15 0,15 0,2.0,25

0,030,0010,OOOS 0,0008 0,030,2

О,Oil 0,01 0,01 0,01 0,03 0,0lt 10,25 10,0 9,7 8,8 9,0 10,5

щают в сборник и ведут очистку по технологической схеме, описанной в 1 и 2. Электропитание электродиализаторов осуществляют энергоблоком. Плотность тока равна 9-lffW.

Содержание электролита (NaOH) в концентрируемом растворе поддерживается 0,0002-0,014.

По мере циркуляции рассола содер.жание в нем NaOH и примесей увеличивается, что оказывает значительное влияние на качество очищенного продукта.

Качественные показатели водного раствора -капролактама в зависимости от содержания NaOH в концентрируемом растворе приведены в табл. 3i Удельная электоопроводность, ,0 5,6 0,8 Лерианганатное 1560018800 28500 число, с Летумие основания, 0.5 0.3 0,2 мл Окраска при 0,010,008 0,005 1( 590 ммк Оптическая плэтиостъ при О,О, 0,25 Д 2бО нмк 0,2 0,50,35 Л - 290 имк

Как видно из табл. 3, наилучшие качественные показатели -капролактама достигаются при содержании NaOH в концентрирующем растворе, равном 0,002-0,OU.

П р и м е р . Раствор -капро- 5 лактама, отбираемый из производства, подвергается очистке по технологическому процессу, описанному в примере 1.

Т а б л и u а 3

При этом рН среды очищенного раствора поддерживается равным 10, динамическая вязкость раствора равна 3,510 Пас, плотность тока равна 9-1и А/м . Динамическая вязкость раствора изменяется в интервале 2,,010 Па-с. Количественны показатели очищенного каг ролактама .приведены в табл. 4.

Таблицей ,82,52530« 0 5200211000188001800012600 0,250.250,30,30,5 0,0050,010,010,030,05 . 0,350,Л0,,50.6 0,3 0,350,350,5 .0,55

Как видно из данных табл. k. наилучшие качественные показатели очистки -капролактама достигаются при электродиализе водных растворов 6, -капролактама с динамической вязкостью, равной. 2,510 5, .

П р и м е р 5. Раствор кaпpoлaкtaма, отбираемый из производства, подается в сборник 1 и разбавляется дистиллированной водой до вязкости 2,510 ПаС (25-30%), перемешивается, добавляется NaOH до достижения рН 9-11. Затем раствор капролактама насосом 2 подается в абсорбционную колонну 3 и со скоростью 0,2- . 0,025 через ротометр поступа.ет в камеры очистки электродиализа тора 5. Одновременно с очищенным Iраствором капролактама в камеры концентрирования электродиализатора 5 из напорного бака 6 поступает концентрируемый раствор с содержанием NaOH 0,002-0,01%. Последовательно проходя все камеры концентрирования, раствор из верхней части аппарата через ротаметр поступает в циркуляционный сборник 8 и насосом 9 через напорный бак 6 возвращается в техноПерманганатное

число, с

Удельная электропроводность, ОмЧ:й-Мо- Окраска 50%-ного раствора, мл

Оптическая плотность 50t-Horo раствора при ,

Л - 290 ммк

X « 260 ммк

Содержание летучнх оснований, мл

Содержание, циклогексанона, %

Содержание циклогексаноноксима,

мг/кг

Содержание октагнрофенаэина,

мг/кг

логический процесс. При достижении NaOH в концентрируемом растворе выше 0,01% он полностью или частично заменяется.

Электропитание электродиализатора осуществляется постоянжлм током из энергобло1$а 10. Плотность тока пос-. поддерживается равной

тоянно

7,5-10 - 10,5

Очищенный раствор капролактама

to поступает в сборник 11.

Качественные показатели водного раствора капролактама, очищенного электродиализом с ионоселективными мембранами при рН исходного очищаемого раствора капролактама 9-12, удельной вязкости 2,5 ,, содержании электролита в концентрируемом растворе 0,002-0,01% и плотности тока 7,510-10,510 А/м приведены в табл. 5t где приведены также сравнительные качественные данные мономеров, полученных из очищенных и неочищенных водных растворов капролактама на промышленной дистилляционной установке при одинаковых технологических режимах.

Таблица

esooo

23000

Менее 0,5

0.095

.0,02 0.28 0,18

0,05

Отсутствует 3,6-10- О,.

0,00003

Отсутствует 2,-10- Отсутствует 11 Формула изобретения Способ очистки -капролактама путем обработки водных растворов С.-капрояактама электродиализом с применением ионообменных мембран, отличающийся тем, что, с целью увеличения степен очистки, электродиализу подвергают водные рас т воры с рН среды 9-12 и ди12 ; намической вязкостью 2,, при плотности тока 7,5-10 - 10,5-10 А/м и концентрации электролита в концентрируемом растворе 0,002-0,001%. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР If 506593, кл. С 07 D 201/06, 1Э73 (прототип).