專利名稱：內酰胺脫水方法
技術領域：
本發明涉及一種從內酰胺的水溶液中分離水的方法。
更具體地說，本發明應用于在氨基腈與水反應形成的混合物(所述反應也被稱為環化水解反應)。
在氨基腈進行環化水解以形成內酰胺的過程中，每形成一分子的內酰胺也會形成一分子的氨。因此，反應末期的反應混合物至少包含生產的內酰胺，過量的水和氨。
可能包含少量未反應的氨基腈，或者可能存在的某些反應副產物。
也可能包含任選地用于環化水解反應中的溶劑。
環化水解反應可在氣相或液相中進行。本發明方法可被用于由這些制備方法中一種或其它方法形成的混合物。
為說明各種通過氨基腈進行環化水解反應來制備內酰胺的方法，例如可以參見下述文獻EP-A-0,659,741或WO-A-96/22974或WO-A-95/14664以及95/14665。
更具體地，用于制備內酰胺的氨基腈為具有4-12個碳原子的氨基腈，優選直鏈或支鏈脂族氨基腈。
作為這種氨基腈的實例，可提及通過將二腈的兩個腈官能團中的一個腈官能團氫化成伯胺官能團而得到的那些，這些二腈有如己二腈、甲基戊二腈、乙基琥珀腈、二甲基琥珀腈、琥珀腈、戊二腈和十二烷二腈。
從工業角度出發，在將氨基腈環化水解成內酰胺形成的溶液中，那些相應于由6-氨基己二腈和水制備己內酰胺的溶液是最重要的，因為所述的己內酰胺在聚合后形成聚酰胺-6。
因此，更具體地說，本發明的方法涉及從己內酰胺水溶液中蒸餾出水的方法，但這種蒸餾過程也適用于其它內酰胺水溶液。
有必要預先通常通過蒸餾法分離反應中形成的氨。
一種可被采用的分離水的方法包括在減壓(例如小于或等于20毫巴絕壓)下蒸餾水，從而使塔底處的溫度不超過145℃。
這種方法包括通過循環一種溫度低于或等于15℃的流體(如水)冷凝蒸餾出的水。例如，這需要采用冷卻裝置，其應具有大約1.2兆瓦特的功率以處理大約8噸/小時其中溶質濃度大約60wt％的內酰胺水溶液。
本發明的主題是一種從內酰胺水溶液中分離水的方法(該方法也被稱之為脫水方法)，從實施所需投資的角度以及能量消耗的角度來說，該方法均是更為經濟的。
更具體地說，本發明包括一種從內酰胺水溶液中分離水的方法，其特征在于-將水在第一蒸餾塔中進行蒸餾，保持蒸餾塔底部的溫度低于或等于160℃，優選低于或等于145℃，蒸餾過程的絕對壓力為50毫巴-200毫巴，采用一種冷卻流體體系，將餾出物在30-60℃下冷凝；-然后，將存在于塔底部的內酰胺在第二個蒸餾塔中進行蒸餾，保持塔底溫度低于或等于160℃，優選低于或等于145℃，蒸餾過程的壓力為10毫巴-45毫巴，從而分離出仍被含于其中的水；-在第二塔中蒸餾出的含有痕量內酰胺的水以溫度大于或等于70℃的蒸汽形式回收。
在按照本發明方法操作時，無須在第一塔的頂部設置用于冷凝水的冷卻裝置。
在第二塔中蒸餾出來的含痕量內酰胺的水優選循環至第一蒸餾塔中。該循環過程可在水于第二塔的壓力下，即10-45毫巴絕壓下，相應于溫度5-30℃下冷凝后進行。但是，與采用單塔的蒸餾過程所必須的冷卻裝置的功率相比，這種變化形式僅需要功率低約100-200倍的冷卻裝置。
按照本發明的另一個實施方案，在第二塔中蒸餾出來的包含痕量內酰胺的水可借助于蒸氣噴射器壓縮至使其在高于15℃的溫度下采用標準冷卻劑如室溫下的大氣或水冷凝的壓力下。在此情形下，蒸氣噴射器的傳送壓力必須至多等于第一塔的壓力，有利地在25毫巴絕壓至第一塔的壓力50-200毫巴絕壓之間。在此實施方案中，可省略冷卻裝置。
總之，本發明方法的特征在于對于相同容量的內酰胺水溶液蒸餾過程來說，明顯地較低的能量總消耗，其中包括上述低100至200倍的電消耗加上為加熱第二塔所需的蒸氣形式的能量消耗，后者僅占約不到15％的電能節約。
從第一塔的頂部回收的水在該塔的壓力即相應于溫度為35-60℃的50-200毫巴下被冷凝，其與通常采用的大多數冷卻劑如大氣空氣或河水或來自冷卻塔的水相適合。
從第二塔的頂部回收的水在進行完全冷凝之前可在大約70℃下進行部分冷凝，然后返回第一塔。這種處理使得可以限制在特定條件下冷凝的水量，從而減少進行該操作所必需的能量。
在將冷凝水循環至第一塔中之前，有利的作法是向其中加入一定量水以降低己內酰胺的濃度并防止出現沉淀。
此外，由于在單塔方法中需要大量冷卻能量，盡管本發明方法需要附加的塔，對于相同的生產量來說，必要的投資仍低于單塔方法的投資。
其中氨已被除去的內酰胺，優選己內酰胺水溶液的內酰胺濃度可在寬范圍內依據所述內酰胺的制備條件、特別是初始水/氨基腈的摩爾比以及是否采用有機溶劑而變化。內酰胺的濃度以溶液總重量為基準計通常可為5-80wt％，優選為20-75％。
由于被蒸餾的水的物理性質與必須從其中分離出水的內酰胺的性質差異很大，所以無需采用具有很大理論塔板數的蒸餾塔。
具有至少兩個理論塔板的塔，特別是填充塔，非常適用于實施本發明的方法。例如，可采用理論塔板數為2-10的塔。所采用的填料可以是無規則填充型或有序填充型，如各個生產商所提出的并且尺寸符合本領域規格的塔。也可以使用具有相同效能塔板的塔，雖然從壓頭損失方面來看不甚令人感興趣。
本發明方法并不排除通過采用多于兩個塔從內酰胺水溶液中分離水的可能性。
但是，通常這是不必要的。此外，如果蒸餾塔的數目過度增加，由上述方法所提供的經濟上的優點也會減弱。以下實施例用于說明本發明。
實施例1采用在不同壓力下操作的兩個串聯塔進行蒸餾蒸餾的己內酰胺水溶液具有下述組成-水40wt％-己內酰胺60wt％。
第一蒸餾塔的特征如下-蒸餾級數(理論塔板數)4-回流比0.1-在塔頂處的絕對操作壓力0.13巴-塔頂溫度50℃-塔底溫度135℃-鍋爐的熱負荷3.9Gcal/h-冷凝器的熱負荷3.6Gcal/h。
第二蒸餾塔的特征如下-蒸餾級數(理論塔板數)3-在塔頂處的絕對操作壓力為0.025巴-塔頂溫度130℃-塔底溫度145℃-鍋爐的熱負荷0.08Gcal/h-被設定為70℃的部分冷凝器的熱負荷0.02Gcal/h-用于將水循環至第一塔中的冷凝器的熱負荷0.02Gcal/h-用于冷凝第二塔頂的水由冷卻裝置消耗的能量10kW，在35℃下冷凝。
從此實施例中獲得的水中脫除得到的己內酰胺具有下述組成-水0.010wt％-己內酰胺99.990wt％。比較實驗在塔頂部采用冷卻裝置進行的常規蒸餾蒸餾具有下述組成的產物-水40wt％-己內酰胺60wt％。
蒸餾塔的特征如下-蒸餾級數4-回流比0.1-在塔頂處的絕對操作壓力為0.015巴-塔頂溫度13℃-塔底溫度140℃-鍋爐的熱負荷3.6Gcal/h-冷凝器的熱負荷3.4Gcal/h-由冷卻裝置消耗的能量1200kW，在35℃下冷凝。
從此比較實驗中獲得的水中脫除得到的己內酰胺具有下述組成-水0.004wt％-己內酰胺99.996wt％。
權利要求
1．從內酰胺水溶液中分離水的方法，其特征在于-通過保持塔底溫度低于或等于160℃在絕對壓力為50毫巴-200毫巴下在第一蒸餾塔中蒸餾水，采用一種冷卻劑將餾出物在30-60℃下冷凝；-然后，通過保持塔底溫度低于或等于160℃在壓力為10毫巴-45毫巴將存在于塔底的內酰胺置于第二個蒸餾塔中進行蒸餾；-在第二塔中蒸餾出的含有痕量內酰胺的水以溫度高于或等于70℃的蒸氣形式回收。
2．根據權利要求1的方法，其特征在于保持第一蒸餾塔底部的溫度低于或等于145℃。
3．根據權利要求1或2的方法，其特征在于保持第二蒸餾塔底部的溫度低于或等于145℃。
4．根據權利要求1-3中任一項的方法，其特征在于內酰胺為己內酰胺。
5．根據權利要求1-4中任一項的方法，其特征在于在第二塔中蒸餾出的含痕量內酰胺的水循環至第一塔。
6．根據權利要求5的方法，其特征在于水在5-30℃的溫度和10-45毫巴壓力下冷凝后循環。
7．根據權利要求5的方法，其特征在于在至多等于第一塔壓力的壓力下壓縮被蒸餾出的水并在大于15℃的溫度下冷凝后，將含有痕量內酰胺的水循環。
8．根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于在將在第二塔中蒸餾出的含痕量內酰胺的水循環至第一塔中之前，向其中添加水。
9．根據權利要求1-8中任一項的方法，其特征在于第一蒸餾塔和第二蒸餾塔均具有至少兩個理論塔板，優選2-10個理論塔板。
10．根據權利要求1-9中任一項的方法，其特征在于蒸餾塔為填充塔。
全文摘要
本發明涉及一種從內酰胺水溶液中分離水的方法。更具體地說，本發明應用于在氨基腈與水反應形成的混合物(所述反應也被稱為環化水解反應)。本發明的主題是一種從內酰胺水溶液中分離水的方法，從實施所需投資以及操作成本的角度來說，該方法均是更為經濟的。
文檔編號B01D3/42GK1318049SQ9981096
公開日2001年10月17日 申請日期1999年7月15日 優先權日1998年7月28日
發明者G·布庫奈特, Y·科特曼徹, P·郝斯爾 申請人:羅狄亞纖維與樹脂中間體公司