Spôsob prevodu surového kaprolaktámu z jeho vodných roztokov do organických rozpúšťadiel

Číslo patentu: 280269

Dátum: 08.10.1999

Autori: Kulla Štefan, Potočár Jozef

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Zmiešava sa organické rozpúšťadlo obsahujúce menej ako 10 % hmotnostných kaprolaktámu buď s vodným roztokom surového kaprolaktámu vyrobeného neutralizáciou kyseliny laktámsírovej alebo so zmesou vodného roztoku surového kaprolaktámu a vodného roztoku síranu amónneho vyrobených neutralizáciou kyseliny laktámsírovej, alebo sa uvádza organické rozpúšťadlo priamo do stupňa neutralizácie kyseliny laktámsírovej. Zmiešaním vytvorená dvojzložková emulzia sa rozdelí na roztok kaprolaktámu v organickom rozpúšťadle, ktorý sa ďalej spracováva čistiacimi operáciami, a vodný roztok kaprolaktámu obsahujúci síran amónny, ktorý je vedený k viacstupňovej protiprúdovej extrakcii kaprolaktámu s použitím rovnakého organického rozpúšťadla, alebo je vracaný do stupňa neutralizácie kyseliny laktámsírovej, pričom celé množstvo vody použitej na prevod surového kaprolaktámu do organického rozpúšťadla vystupuje z tohto procesu vo forme vodného roztoku síranu amónneho.

Text

Pozerať všetko

Číslo priorimej prihlášky (51) h C 6 dPRIEMYSELNEHO r ~ ~ - V - . VLASTNÍCTVA Datum zverejnenia udelenia vo estmku. 08.10.99 SLOVENSKEJ REPUBLIKY Číslo PCT(73) Majitel patentu Považské chemické závody, a. s., Žilina, SK(72) Pôvodca vynálezu Kulla Štefan, Ing., Žvilina, SK Potočár Jozef, Ing., Zilina, SK(54) Názov vynálezu Spôsob prevodu surového kaprolaktámu z jeho vodných roztokov do organických rozpúšťadielZmiešava sa organické rozpúšťadlo obsahujúce menej ako 10 hmotnostných kaprolalctámu buď s vodným roztokom surového kaprolaktámu vyrobeného neutralizáciou kyseliny laktárnsírovej alebo so zmesou vodného roztoku surového kaprolaktámu a vodného roztoku síranu amónneho vyrobených neutralizáciou kyseliny laktámsírovej, alebo sa uvádza organické rozpúšťadlo priamo do stupňa neutralízácie kyseliny laktámsírovej. Zmiešanim vytvorená dvojzložková emulzia sa rozdelí na roztok kaprolaktámu v organickom rozpúšťadle, ktorý sa ďalej spracováva čistiacimi operáciami,a vodný roztok kaprolaktámu obsahujúci síran amónny,ktorý je vedený k viacstupňovej protiprúdovej extrakcii kaprolaktámu s použitím rovnakého organickćho rozpúšťadla, alebo je vracaný do stupňa ncutralizácie kyseliny laktámsírovej, pričom cele množstvo vody použitej na prevod surověho kaprolaktámu do organíckćho rozpúšťadla vystupuje z tohto procesu vo forme vodného roztoku síranu amónneho.Predmetom vynálezu je spôsob prevodu surového kaprolaktámu z jeho vodných roztokov do organických rozpúšťadiel používaných ako extrakčné činidlá kaprolaktámu ako trichlóretylén, benzén alebo toluén.Dnes už klasický postup výroby kaprolaktámu pozostáva zoximácie cyklohexanónu účinkom vodného roztoku hydroxilamínsulfátu, Beckmannovho prešmyku oximáciou vyrobeného cyklohexanónoxímu účinkom 20 až 24 Ólea a neutralizácie prešmykom vyrobenej kyseliny laktámsírovej účinkom cca 15 -nej čpavkovej vody.Produktom neutralizácie kyseliny laktámsírovej sú dve kvapalnć fázy a to vodný roztok surového kaprolaktámu obsahujúci 64 až 70 hmotnostných kaprolaktámu a 0,4 až 0,8 hmotnostných síranu amónneho a vodný roztok síranu amónneho obsahujúci 38 až 42 hmotnostných síranu amónneho a okolo 1 hmotnostného kaprolaktámu. Použitie kaprolaktámu ako monomćru vyžaduje jeho vysokú čistotu.Vysokej kvality kaprolaktámu sa dosahuje jeho náročným čistením, ktoré obvykle začína jeho prevodom zvodnćho a síranovćho roztoku do organického rozpúšťadla. Na vykonávanie tejto operácie sa používajú náročné extrakčné zariadenia a ako extrakčné činidlo sa obvykle používa trichlóretylćn, benzćn a zriedkavejšie toluén.Organické extrakty kaprolaktámu získané extrakciou vodného a siranového roztoku sa zmiešavajú a ďalej spracovávajú buď extrakciou kaprolaktámu do čistej vody s následným odparovaním vody a vákuovou rektiñkáciou kaprolaktámu alebo zahusťovaním organického extraktu,kryštalizácíe kaprolaktámu zo zvyšku organického rozpúšťadla, separácie kryštálu kaprolaktámu a jeho spracovaním vákuovou destiláciou. Známe sú i iné kombinácie postupov zahrnujúce čistenie hydrogenáciou, ióntomeničmi a pod. Zvyšky po extrakčnom spracovaní vodného a síranového roztoku sa spracovávajú oddelene.Zvyšok po extrakcii vodného roztoku síranu amónneho obsahujúci 0,04 až 0,1 hmotnostných kaprolaktámu je priamo alebo po vyvarení zvyšku organického rozpúšťadla vedený na výrobu kryštalickćho síranu amónneho používaného ako dusíkate hnojivo.Zvyšok po extrakcií vodného roztoku kaprolaktámu vodný ratinát obsahujúci obvykle 0,6 až 1,5 hmotnostne kaprolaktámu a 1,6 až 2,0 hmotnostné síranu amónneho je po predchádzajúcom vyvarení zvyšku organického rozpúšťadla vedený na zneškodnenie do biologickej čistiacej stanice.Problémom súčasného výrobného a čistiaceho procesu kaprolaktámu je vysoká náročnosť na extrakčnć zariadenia- a napriek tomu únik časti vyrobeného kaprolaktámu a síranu amónneho vo vodnom rañnáte, kde najmä prítomnosť síranu amónneho spôsobuje problémy pri biologickom spôsobe čistenia odpadových vôd.Bolo zistené, že uvedené ťažkosti súčasnej technológie výroby a čistenia kaprolaktámu sa dajú efektívne riešiť novým spôsobom prevodu surového kaprolaktámu z jeho vodných roztokov do organických rozpúšťadiel, ktorý je predmetom tohto vynálezu.Podstatou spôsobu prevodu surového kaprolaktámu zjeho vodných roztokov do organických rozpúšťadiel používaných ako extrakčnć činidlá čistenia kaprolaktámu ako trichlóretylén, benzćn alebo toluén podľa vynálezu je zmiešavanie organíckého rozpúšťadla obsahujúceho menej ako 10 hmotnostných kaprolaktámu bud s vodným roztokom surového kaprolaktámu vyrobeného neutralizáciou laktámsírovej kyseliny alebo so zmesou vodného roztoku surového kaprolaktámu a vodného roztoku síranu amónneho vyrobených neutralizáciou kyseliny laktámsirovej alebo výhodne uvádzanie organickćho rozpúšťadla obsahujúceho menej ako 10 hmotnostných kaprolaktámu priamo do stupňa neutralizácie kyseliny laktámsírovej v množstve,ktoré po jednorazovom kontakte zabezpečí zvýšenie koncentrácie kaprolaktámu v organickom rozpúšťadle na 12 až 24 hmotnostných, na čo sa dvojzložková emulzia rozdelí a oddelený roztok kaprolaktámu v organickom rozpúšťadle sa odvádza k známym čistiacim operáciám, zatiaľ čo vodný roztok kaprolaktámu obsahujúci síran amónny je vedený k viacstupňovej protiprúdnej extrakcii kaprolaktámu s použitím rovnakého organického rozpúšťadla alebo je vodný roztok kaprolaktámu obsahujúci síran amónny vracaný do stupňa neutralízácie kyseliny laktámsírovej, pričom celé množstvo vody použitej k prevodu surového kaprolaktámu do organického rozpúšťadla vystupuje ztohto procesu vo forme vodného roztoku síranu amónneho s koncentráciou vyššou ako 30 hmotnostných.Výhodou prevodu surového kaprolaktámu z jeho vodných roztokov do organických rozpúšťadiel podľa vynálezu je náhrada jedného z dvoch investične a prevádzkovo náročných protiprúdnych extrakčných zariadení zajednostupňový zmenšovač a deliace zariadenie alebo ešte výhodnejšie úplné odstránenie tohto stupňa v prípade uvádzania organickěho rozpúšťala s obsahom kaprolaktámu nižším ako 10 hmotnostných priamo do stupňa neutralizácie kyseliny laktámsírovej.Ešte podstatnejšou výhodou spôsobu práce podľa vynálezu je úplné zrušenie prúdu vodného rafinátu vystupujúceho zrañnačného procesu kaprolaktámu. Tým sa nielen odstránia významné straty kaprolaktámu v čistiacom procese, ale súčasne sa i zabráni vstupu síranu amónneho do biologickej Čistiarne, ktorá môže efektívnejšie pracovať. Síran amónny pôvodne obsiahnutý vo vodnom ratináte sa zužítkuje ako dusíkaté hnojivo.Nevýhodou nového spôsobu prace je užšia väzba stupňov syntézy surového kaprolaktámu so stupňami jeho čistenia, ktorá sa však dá prekonať inštaláciou medzizásobnika bud na roztok kaprolaktámu v organickom rozpúšťadle alebo na surový vodný roztok kaprolaktámu po znížení jeho pôvodnej koncentrácie.Nový postup je spojený so zmenou vedenia technológie stupňa neutralizácie laktàmsírovej kyseliny, kde sa musí začať používať čpavková voda s vyššou koncentráciou amoniaku alebo sa môže pracovať so 100 -ným amoniakom a vodou, pričom treba počítať svýznamne vyššou hodnotou uvoľňujúceho sa reakčného tepla, ktoré treba odoberať zo systému chladením.Nový postup prináša tiež zvýšenie mečistenia vodného roztoku síranu amónneho. Ako bolo overené, aj z takýchto síranových lúhov možno vyrábať kryštalický síran amónny kvalitatívne plne vyhovujúci predpísaným normám za súčasne značnćho zníženia zaťaženia biologickej stanice,zneškodňujúcej i kondenz štiavnych pár z výroby síranu amónneho. Výhody nového postupu v ekonomickej, ekolo SK 280269 B 6gickej a technickej oblasti značne prevyšujú uvádzané nevýhody novćho postupu.Do zmiešavača je privádzanć 18 241 kg/hod. trichlóretylénového extraktu obsahujúceho 1,32 Vo hmotnostných kaprolaktámu a 9 500 kg/hod. vodného roztoku surového kaprolaktámu obsahujúceho 68 hmotnostných kaprolaktámu a 0,8 hmotnostných síranu amónneho. Trichlóretylénový extrakt bol získaný extrakciou kaprolaktámu zvodného roztoku síranu amónneho vyrábaného neutralizaciou kyseliny laktámsírovej. Vodný roztok surového kaprolaktámu bol vyrobený taktiež neutralizáciou kyseliny laktámsírovej.Emulzia vodného a trichlóretylénového roztoku je rozdeľovaná v deliacom zariadení a oddelený trichlóretylénový roztok obsahujúci 20 hmotnostných kaprolaktámu je vedený do ďalších operácií čistenia kaprolaktámu. Zatiaľ čo vodný roztok s obsahom 42 hmotnostných kaprolaktámu a 1,5 hmotnstných síranu amónneho v množstve 5 241 kg/hod. je vedený do stupňa neutralizácie kyseliny laktámsírovej.800 kg benzénového roztoku obsahujúci 1,2 hmotnostné kaprolaktámu bol zmiešaný so zmesou obsahujúcou 330 g vodného surového kaprolaktámu obsahujúceho 67 hmotnostných kaprolaktámu a 900 g vodného roztoku síranu amónneho obsahujúceho 0,9 hmotnostných kaprolaktámu a 40 hmotnostných síranu amónneho.Vodné roztoky surověho kaprolaktámu i síranu arnónneho boli vyrobené neutralizaciou kyseliny laktámsirovej.Po zmiešaní bola dvojfazová emulzia rozdelená na benzćnový extrakt obsahujúci 21 hmotnostných kaprolaktámu v celkovom množstve l 000,5 g a vodný roztok s hmotnosťou 1 020 g obsahujúci 1,87 hmotnostných kaprolaktámu a 35,5 hmotnostných síranu amónneho.Benzénový extrakt kaprolaktámu bol spracovaný známymi postupmi čistenia kaprolaktámu, zatiaľ čo vodný roztok síranu amónneho bol podstatnej časti prítomného kaprolaktámu zbavený viacstupňovou extrakciou s použitím benzénu.Do stupňa neutralizácie kyseliny laktámsírovej bolo nastrekovanć 2 000 g/hod. kyseliny laktámsírovej obsahujúcej 42 hmotnostných kaprolaktámu a 58 hmotnostných kyseliny sírovej, 402,9 g/hod. 100 °/o-neho amoniaku,2 344,3 g/hod. technologickej vody a 3 864 g/hod. toluénověho roztoku obsahujúceho 0,8 hmotnostných kaprolaktámu.Neutralizácia bola prevádzaná za stáleho miešania a chladenia pri teplote 40 až 45 C a pH 5,4 až 5,6.Emulzia vytekajúca zo stupňa neutralizácie bola rozdelená na tolućnový extrakt kaprolaktámu obsahujúci 17,5 hmotnostných kaprolaktámu v množstve 4 648 g/hod. a vodný roztok síranu amónneho vmnožstve 3 963 g/hod. obsahujúci 1,5 hmotnostne kaprolaktámu a 40 Vo hmotnostných síranu amónneho.Toluénový extrakt kaprolaktámu bol odvádzaný na ďalšie spracovanie známymi postupmi čistenia, zatiaľ čo vodný roztok síranu amónneho bol vedený na viacstupňovú extrakciu kaprolaktámu s použitím tolućnu.4 500 kg/hod. vodného roztoku surovćho kaprolaktámu vyrobeného ncun-alizáciou kyseliny laktámsírovej s obsahom 67,5 hmotnostných kaprolaktámu a 0,8 hmotnostných síranu amónneho bolo zmenšované s 13 144 kg/hod. trichlóretylćnovćho extraktu obsahujúceho 9,5 hmotnostných kaprolaktámu.Získaná dvojzložková emulzia bola rozdelená na trichlóretylénový a vodný roztok. Trichlóretylénový roztok obsahujúci 21 hmotnostných kaprolaktámu bol vedený na ďalšie čistiace operácie kaprolaktámu.Vodný roztok obsahujúci 43,5 hmotnostných kaprolaktámu a 1,4 hmotnostné síranu amónneho bol vedený kviacstupňovej protiprúdnej cxtrakcíi kaprolaktámu trichlóretylénom obsahujúcim 0,02 hmotnostné kaprolaktámu. Extrakcia bola prevádzaná vextrakčnom zariadení,v ktorom bola súčasne prevádzaná extrakcia vodného roztoku siranu amónneho vyrobeného neutralizáciou kyseliny laktámsírovej.Do spodnej časti kolóny bolo nastrekovanć 15 000 kg/hod. vodného roztoku síranu amónneho obsahujúceho 0,9 hmotnostných kaprolaktámu a 40 hmotnostných síranu amónneho. Do homej časti extraktora bolo nasu-ekovane ll 900 kg/hod. trichlóretylénu.Z 0 spodnej časti extraktora bolo odvadzane 13 144 kg/hod. trichlóretylénového roztoku obsahujúceho 9,5 hmotnostných kaprolaktámu. Tento roztok bol vedený k jednostupňovému zmiešavaniu s koncentrovaným vodným roztokom surovćho kaprolaktámu.Zvrchnej častí extraktora bol v množstve 16 345 kg/hod. odvádzaný prúd vodného roztoku síranu amónneho obsahujúci 0,1 hmotnostné kaprolaktámu a 36,9 hmotnostných síranu amónneho.Príklady l až 4 predstavujú možné varianty praktickej aplikácie predmetu tohto vynálezu V technickej praxi.Ekonomicky najefektívnejšie sú varianty prevedenia opísané v príkladoch č. 1 a č. 3. Z dôvodu zrieďovania konečného vodného roztoku síranu amónneho používaného na výrobu kryštalickej soli sú varianty opísane V príkladoch č. 2 a č. 4 menej výhodné, lebo vedú kzvýšeniu spotreby tepla na výrobu síranu amónneho.Variant opísaný v príklade č. 4 je oproti variantu príkladu č. 2 ešte naročnejší z hľadiska potreby získavať značnú časť surového kaprolaktámu náročnou viacstupňovou extrakciou. Jej veľkou výhodou oproti všetkým ostatným altematívam prevedenia je však najmenší zásah do klasického prevedenia čistiacich operácii bez potreby úprav technológie neutralizácie kyseliny laktámsirovej.Spôsob prevodu surového kaprolaktámu z jeho vodných roztokov do organických rozpúšťadiel používaných ako extrakčné činidlá čistenia kaprolaktámu ako trichlóretylén, benzén alebo toluén, v y z n a č uj ú ci s a t ý m , že sa organické rozpúšťadlo obsahujúce menej ako 10 hmotnostných kaprolaktámu zmieša s vodným roztokom surového kaprolaktámu vyrobeného neutralizáciou kyseliny laktámsírovej, alebo so zmesou vodného roztoku surového kaprolaktámu a vodného roztoku síranu amónneho vyrobených neutralizáciou kyseliny laktámsírovej, alebo výhodne organické rozpúšťadlo obsahujúce menej ako 10 hmotnostných kaprolaktámu sa uvedie priamo do stupňa neutralizácie kyseliny laktámsírovej vmnožstve, ktoré po jednorazovom kontakte zabezpečí zvýšenie koncentrácie kaprolaktámu vorganickom rozpúšťadle na 12 až 24hmotnostných, na čo sa dvojzložková emulzia rozdelí a oddelený roztok kaprolaktámu v organickom rozpúšťadle sa odvádza kznámym čistiacim operáciám, zatiaľ čo vodný roztok kaprolaktámu obsahujúci síran amónny je vedený k viacstupňovej protiprúdnej extrakcii kaprolaldámu s použitím rovnakého organíckého rozpúšťadla alebo je vodný roztok kaprolaktámu obsahujúci siran amónny vracaný do stupňa neutralizácie kyseliny laktámsírovej, pričom celé množstvo vody použitej na prevod surovćho kaprolakrámu do organického rozpúšťadla vystupuje ztohto procesu vo forme vodného roztoku síranu amónneho s koncentráciou vyššou ako 30 hmotnostných.

MPK / Značky

MPK: C07D 233/10, B01D 11/04

Značky: roztokov, spôsob, převodů, kaprolaktamu, surového, organických, rozpúšťadiel, vodných

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-280269-sposob-prevodu-suroveho-kaprolaktamu-z-jeho-vodnych-roztokov-do-organickych-rozpustadiel.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob prevodu surového kaprolaktámu z jeho vodných roztokov do organických rozpúšťadiel</a>

Podobne patenty