一種蒸發環己酮肟的方法
2023-05-20 12:41:11
專利名稱：一種蒸發環己酮肟的方法
技術領域：
本發明涉及一種可以用於生產ε-己內醯胺的環己酮肟蒸發方法，特別地，本發明涉及一種環己酮肟的分解微小且平穩蒸發的方法，可以通過環己酮肟的氣相貝克曼重排反應減少對ε-己內醯胺質量的不良影響。
例如，日本專利No.55-141467-A1(對應於美國專利No.4,268,440)公開了一種方法，其中環己酮肟是在惰性氣體的環境下通過與惰性固體顆粒如矽砂的流化床接觸進行蒸發。這種方法的問題是一部分環己酮肟在流化床中分解，而且需要大量的惰性氣體。
日本專利No.53-37641-Al(對應於美國專利No.4,137,263)公開了一種方法，其中環己酮肟是在至少300託(即絕對壓力在至少1060託)的超大氣壓力下的惰性氣體環境下通過降膜蒸發器進行蒸發。這種方法的問題是由於發生分解環己酮肟趨於保留在蒸發器中並產生如焦油(或焦碳)等硬皮，這樣可使蒸發效率降低和堵塞蒸發器的管路。
本發明的一個目的是提供一種蒸發環己酮肟的方法，其中環己酮肟可以進行高效的蒸發且分解很少，而且不會堵塞蒸發器的管路以便延長蒸發器連續操作的時間。
本發明已經發現通過一種方法實現了這個目標和其它目標，在該方法中，利用降膜蒸發器通過使環己酮肟很好地潤溼蒸發器的蒸發表面進行環己酮肟的蒸發。通過這種方法，環己酮肟可以進行高效的蒸發且分解很少，同時可防止蒸發器管道的堵塞和蒸發器可以連續長時間進行運轉。
本發明提出一種蒸發環己酮肟的方法，其中環己酮肟的蒸發是通過降膜蒸發器在壓力約小於1060託下圍繞蒸發器最底部的蒸發器表面外周進行，其中環己酮肟的下降速度大約為每米170千克/小時或更高。
在本發明中，環己酮肟最好與溶劑以混合物的形式一起蒸發，以便減少環己酮肟的熱分解。與環己酮肟混合和蒸發的溶劑是沸點低於環己酮肟沸點並能夠溶解環己酮肟的溶劑。溶劑的示例包括帶有一到八個碳原子的飽和醇如甲醇、乙醇、丙醇、叔丁醇、1-己醇和1-辛醇、和芳香族的碳氫化合物如苯和甲苯。在這些化合物中，優選的是甲醇和乙醇。環己酮肟與溶劑的混合比例(環己酮肟∶溶劑)最好是在1.00∶1到1∶10的重量比的範圍內。
當蒸發器的蒸發表面被環己酮肟很好地潤溼時，在整個蒸發器的蒸發表面形成環己酮肟薄層。在本發明中的環己酮肟和溶劑的混合物蒸發的情況下，在蒸發的早期可從混合物形成上面介紹的薄層，然後在蒸發的後期，基本上只是從環己酮肟形成薄層，因為溶劑比環己酮肟蒸發的早一些。
環己酮肟的蒸發最好在小於1060託的壓力下進行。當壓力約為1060託或更高時，環己酮肟傾向於分解。環己酮肟最好在壓力等於或小於大約1000託下蒸發。在本發明中，可以強迫未蒸發的和從降膜蒸發器排出的環己酮肟在蒸發器中循環。
為了保持降膜蒸發器的整個蒸發表面被環己酮肟潤溼，環己酮肟最好以大約每米170千克/小時的下降速度(當提供混合物時只對環己酮肟而言)或更高向位於蒸發器最底部分的蒸發器表面外周供應環己酮肟。當圍繞蒸發器最底部分的蒸發器表面外周發下降速度小於170千克/小時時，就可能有一部分的蒸發表面未潤溼。
圍繞蒸發器的表面外周，環己酮肟的下降速度為大約每米170千克/小時到1700千克∥小時更好，最好是大約每米340千克/小時到680千克/小時。
環己酮肟的蒸發可以在惰性氣體的環境下溫度大約130到170℃進行。
作為參考，本發明利用
圖1進行介紹。圖1不應解釋為對本發明範圍的限制。
圖1顯示了可用於本發明的降膜蒸發器的一部分。降膜蒸發器1是一個多管的降膜蒸發柱，環己酮肟和溶劑的混合物可以從柱頂部的供應部分3輸送到管2，2。混合物下落，同時在管的內表面形成混合物薄層。管2，2的外側被熱源如蒸汽加熱，蒸汽是從熱源輸送管6輸送到柱中的，使混合物通過加熱蒸發。
環己酮肟通過環己酮肟供應管4進入供應部分3，在供應過程中溶劑可以通過溶劑供應管5引入，以便形成環己酮肟和溶劑的混合物。另外，溶劑可以通過與溶劑供應管5不同的供應管(未示出)引入供應部分3，以便在供應部分3形成混合物。
惰性氣體和溶劑氣體可以通過氣體供應管7，8引入，並以混合物的形式輸送到供應部分3。惰性氣體的示例包括氮氣。溶劑氣體的示例包括上面介紹的可與環己酮肟一起使用的溶劑的氣體。最好是使用甲醇氣體。
通過提供溶劑和/或溶劑氣體，環己酮肟的分解傾向可以減少。當在蒸發中採用醇作溶劑和/或溶劑氣體的情況下，溶劑與環己酮一起引入環己酮肟的氣相貝克曼重排反應系統(例如，進入流化床)提供高產的ε-己內醯胺。
提供到供應部分3的環己酮肟和溶劑的混合物加之惰性氣體和溶劑氣體在管2，2內下落。管2，2內的全部蒸發表面至少要被環己酮肟潤溼。當在蒸發表面上存在未潤溼部分時，環己酮肟可保留在該部分，形成硬皮如焦油，這可能導致管2，2的堵塞。
混合物的蒸發最好在位於蒸發器最底部的蒸發表面的外周附近在大約小於1060託的壓力下以每米170千克/小時或更高的環己酮肟下降速度進行。
蒸發的混合物氣體從柱的底部9排出通過引入反應原料的供應管12輸送到反應級。另一方面，在管2，2內未蒸發的環己酮肟保留在柱的底部9，並被泵11通過循環管13輸送到供應部分3。通過這種方式，可強迫未蒸發的混合物在降膜蒸發器中1循環。未蒸發的混合物的循環速率在蒸發器中管2，2的底部可以相當於環己酮肟混合物的下降速率。
未蒸發的混合物的一部分可以通過循環管13排出，以便調節未蒸發的混合物的成分。排出的混合物可以送到第二蒸發器(如帶有刮板和蒸餾塔的蒸發器)，還可以將其中的雜質如焦油分離，所以其中的環己酮肟可以重新用於蒸發。
在上面的介紹中，環己酮肟和溶劑的混合物可以引入管2，2並在管內形成混合物的薄層。作為另一種方式，熱源如蒸汽可以引入管2，2，允許環己酮肟和溶劑的混合物在管外下降，是混合物薄層在管外形成。
在本發明的蒸發方法中，環己酮肟可以如上所述與溶劑一起蒸發，也可以單獨蒸發。
根據本發明，環己酮肟通過降膜蒸發器以微小的分解、平穩和高效地蒸發。同時抑制了焦油的形成，使蒸發器可以長時間運行。另外，通過一起蒸發環己酮肟和溶劑，環己酮肟的熱分解可以減少。
上面對對本發明進行了介紹，很明顯本發明可以多種方式進行變化。這些變化將被認為是在本發明的精神實質和範圍之內，對於所屬領域的技術人員來說，所有這些改進很明顯是應在下面的權利要求限定的範圍之內。
在2001年3月28日提交的日本特許公報No.2001-93361的全部內容，即說明書、權利要求、附圖和摘要，結合到本文用作參考。示例本發明通過下面的示例加以介紹，這些示例絕不是用來限制本發明的範圍。示例1使用如圖1所示同樣類型的降膜蒸發器，不同之處在於設置四個圓柱管以將環己酮肟引入其中，在循環系統中的環己酮肟與作為溶劑的甲醇一起進行蒸發，引入了作為惰性氣體的氮氣和甲醇在一起。降膜蒸發器設置四個圓柱管，各管的直徑為50mm，長度為6m。在下列的條件下進行蒸發供應環己酮肟的速率 250千克/小時供應甲醇的速率 50千克/小時引入甲醇氣體的速率 400千克/小時引入氮氣氣體的速率 50千克/小時蒸發溫度140℃-160℃蒸發壓力等於或小於950託未蒸發的混合物的循環速率250千克/小時環己酮肟混合物的下降速率398千克/小時(每米，圍繞管2的最底部分的蒸發表面的外周)蒸發是連續進行的。在蒸發了60天後各個管都未堵塞。用氣相色譜測量在管12中蒸發的環己酮肟產生的副產品數量(如從環己酮肟中生成的環己酮)和在管13中的剩餘環己酮肟。結果是環己酮肟的分解率為0.12％。對比示例1使用圖2所示的降膜蒸發器20，通過一時間引入環己酮肟混合物的同時引入氮氣和甲醇氣，但混合物不在完好的蒸發系統中循環，使環己酮肟和甲醇一起蒸發。降膜蒸發器沒有循環系統，有28個圓柱管21，直徑為50mm，長度為6米。在降膜蒸發器20的底部22，環己酮肟的蒸發的混合氣通過引入反應原料的供應管23排出。環己酮肟產生的焦油成分通過排出管24排出。除了這些部件如上述的管以外，降膜蒸發器20具有與降膜蒸發器1相同的部件。
蒸發在與示例1相同的條件下進行(如，供應環己酮肟、甲醇、甲醇氣體、氮氣氣體的速率，蒸發溫度，蒸發壓力)。在管21最底部分的蒸發表面的外周附近，環己酮肟混合物的下降速率每米為0.5千克/小時。
蒸發是連續進行的，在蒸發10天後，可觀察到焦油成分25，管21被焦油成分堵塞。
權利要求
1.一種蒸發環己酮肟的方法，其中環己酮肟的蒸發是利用降膜蒸發器在壓力約小於1060託下通過圍繞所述蒸發器最底部的蒸發器表面外周將所述蒸發器的蒸發表面用環己酮肟很好地潤溼來進行的，環己酮肟的下降速度為大約每米170千克/小時或更高。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述環己酮肟與溶劑以混合物的形式一起蒸發。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述溶劑是醇。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，未蒸發的所述環己酮肟在所述降膜蒸發器中循環。
5.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述環己酮肟是在惰性氣體的環境下進行蒸發的。
全文摘要
提出一種蒸發環己酮肟的方法,其中環己酮肟的蒸發是利用降膜蒸發器在壓力約小於1060託下通過圍繞蒸發器最底部的蒸發器表面外周將蒸發器的蒸發表面用環己酮肟很好地潤溼來進行,環己酮肟的下降速度為大約每米170千克/小時或更高。通過這種方法,環己酮肟可以進行高效蒸發且分解很少,同時可防止蒸發器的管道堵塞,蒸發器可連續進行長時間運作。
文檔編號C07C249/14GK1379021SQ0210855
公開日2002年11月13日 申請日期2002年3月26日 優先權日2001年3月28日
發明者嶋津泰基, 桑原寬治, 北村勝 申請人:住友化學工業株式會社