專利名稱：通過結(jié)晶與下游蒸餾的組合后處理含月桂內(nèi)酰胺的料流回收其中的所有有價值組分的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及借助于整合錯接的蒸餾和結(jié)晶純化月桂內(nèi)酰胺的方法。結(jié)晶在此可以 以溶液或熔體結(jié)晶的形式進(jìn)行。除了月桂內(nèi)酰胺目標(biāo)組分之外，待后處理的料流包括至少 一種不同于月桂內(nèi)酰胺并且具有更低或更高沸點的組分。結(jié)晶中去除的月桂內(nèi)酰胺已具有 > 99%的純度。
背景技術(shù)：
月桂內(nèi)酰胺通常借助于多級蒸餾來純化，在多級蒸餾中將具有更高和更低沸點的 次要組分從月桂內(nèi)酰胺中去除。對于蒸餾，由于月桂內(nèi)酰胺的高沸點，必須施加減壓。各個 蒸發(fā)步驟中對混合物的熱負(fù)荷導(dǎo)致有價值的材料部分熱分解。這一點導(dǎo)致總產(chǎn)量降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方法的目的是研發(fā)如權(quán)利要求中所述的后處理方法，其滿足以下邊界條 件·在后處理方法先去除月桂內(nèi)酰胺·通過減少必要的熱分離步驟的數(shù)目來降低熱產(chǎn)物負(fù)荷·通過降低所需方法溫度來降低熱負(fù)荷·回收料流中存在的所有有價值的材料，例如進(jìn)料物(Edukt)和/或溶劑·去除和排放除目標(biāo)產(chǎn)物/進(jìn)料物和溶劑以外的組分該目的通過權(quán)利要求的方法 實現(xiàn)，其中所述權(quán)利要求書被視為說明書的一部分。請求保護(hù)一種后處理包括月桂內(nèi)酰胺的料流用于回收存在的所有組分的方法，特 征在于得自合成并且包括月桂內(nèi)酰胺和其它組分的該料流首先經(jīng)冷卻，使得以選擇性的方 式通過溶液冷卻結(jié)晶(Liisungskiihlungskristallisation)僅超過月桂內(nèi)酰胺的溶解度極
限和有針對性地結(jié)晶析出月桂內(nèi)酰胺，并在下游固液分離中將其從母液中去除，以及母液 隨后被送入多級蒸餾工序(Destillationssequenz)中。結(jié)晶可以以溶液結(jié)晶、溶液冷卻結(jié)晶或快速冷卻結(jié)晶的形式進(jìn)行。
對于由月桂內(nèi)酰胺和與其不同的組分組成的料流，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求的以下 后處理工序。舉例來說，該方法由所附的流程圖(圖1)以及以下料流組成加以描述LB-低沸物L(fēng)M-溶齊[JMBl-中沸物餾分1⑶ON-作為合成反應(yīng)物的環(huán)十二酮MB2-中沸物餾分2
HB-高沸物L(fēng)L-月桂內(nèi)酰胺流程圖(圖1)僅是說明性的，并不用來限制該方法。得自合成工序并且由月桂內(nèi) 酰胺、溶劑、CDON和與其不同的組分組成的料流1與由月桂內(nèi)酰胺、溶劑、CDON和與其不同 的組分組成的母液再循環(huán)料流15和蒸發(fā)裝置K的主要包括月桂內(nèi)酰胺的餾出物22 —起進(jìn) 料到溫度為至少75°C，優(yōu)選為至少80°C和更優(yōu)選為至少85°C的快速冷卻結(jié)晶A中?？焖倮?卻結(jié)晶A中的減壓真空產(chǎn)生相應(yīng)的沸騰平衡。由注入料流和沸騰溫度之間的溫度差產(chǎn)生的 熱量Q導(dǎo)致?lián)]發(fā)性成分蒸發(fā)并且根據(jù)沸騰平衡使溫度降低。作為多種作用疊加的結(jié)果，月 桂內(nèi)酰胺超過溶解度極限，月桂內(nèi)酰胺結(jié)晶析出。在結(jié)晶器出口處，設(shè)定溫度為最高70°C， 優(yōu)選更低，更優(yōu)選為大約65°C的溫度。引導(dǎo)懸浮液2離開快速冷卻結(jié)晶A到達(dá)固液分離B。 懸浮液在其中分離成為母液5和主要包括月桂內(nèi)酰胺的固體4。潮濕的固體4借助主要包 括溶劑的冷凝餾出物3脫除附著的次要組分。合并獲得的母液和負(fù)載的洗液，產(chǎn)生料流5。 引導(dǎo)子料流15返回到快速冷卻結(jié)晶A中，以增加產(chǎn)量和調(diào)節(jié)固含量。將洗過的潮濕的固體4進(jìn)料到熔融單元C中。熔融單元C在高于月桂內(nèi)酰胺熔點 的溫度工作。熔融料流6送入到閃蒸階段(Flashstufe)Dtj在閃蒸階段的塔頂(Kopf)，蒸 氣流M被移出并供給到在此未做進(jìn)一步描述的蒸餾后處理工序。移出由符合規(guī)格的月桂 內(nèi)酰胺組成的塔底料流(Sumpfstrom)S并離開該方法。輸送料流16和M至蒸餾去除溶劑和次要組分裝置，其由工序I、J和K組成。
具體實施例方式結(jié)晶A以人們所說的快速冷卻結(jié)晶的形式進(jìn)行。這意味著進(jìn)料流1+15+22中存在 的熱量Q用于部分蒸發(fā)溶劑3。為了溶劑蒸發(fā)，根據(jù)進(jìn)料流的蒸氣壓，設(shè)定相應(yīng)壓力和由此 相應(yīng)的內(nèi)部結(jié)晶器溫度。作為溶劑3的受控蒸發(fā)和溶液冷卻的結(jié)果，超過月桂內(nèi)酰胺的溶 解度極限并使其結(jié)晶析出。有效錯接(Verschaltimg)允許將結(jié)晶所需的過飽和調(diào)節(jié)至中 等水平。沸騰冷卻允許在結(jié)晶器中完全省去直接熱交換，使得傳熱面的結(jié)垢傾向可以顯著 減少。通過塔頂冷凝器移除相應(yīng)的熱量。料流2中結(jié)晶獲得的固體通過下游固液分離B從母液5中去除。為從固體表面去 除附著的母液，用合適的洗滌液(Waschflilssigkeit)洗滌固體表面。為洗滌固體，已經(jīng)確 定若干具有低月桂內(nèi)酰胺溶解性的洗滌液。理想地，應(yīng)使用該方法中已經(jīng)存在的，溶解了附 著的組分并且可以被相應(yīng)地后處理的洗滌液。在這里，尤其能確定在結(jié)晶步驟A中去除的 溶劑3作為可能的洗滌劑。潮濕的晶體物質(zhì)4必須在隨后的干燥步驟C和D中脫去附著的洗滌劑?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn) 在設(shè)備上有利的是在熔融器C中熔融月桂內(nèi)酰胺，通過常規(guī)閃蒸D將月桂內(nèi)酰胺從溶劑M 中去除。這里從生產(chǎn)經(jīng)驗中已知不能防止夾帶月桂內(nèi)酰胺。該夾帶導(dǎo)致覆蓋了安裝的換熱 面，因此對于料流M需要本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的特殊冷凝系統(tǒng)。冷凝系統(tǒng)在此未做詳述， 這樣料流M離開該方法。安裝的中沸物脫除I和J可以以整合的方式配置為分墻塔(Trermwandkolorme)， 其優(yōu)點是本領(lǐng)域技術(shù)人員充分公知的。在塔I/J的頂部，去除沸點比存在的有價值的CDON 產(chǎn)物低的中沸物17。塔I/J內(nèi)安裝的隔墻能夠在塔底部經(jīng)由料流21移出殘余月桂內(nèi)酰胺以及存在的高沸物。通過在分墻塔的相對側(cè)對進(jìn)料進(jìn)行兩側(cè)抽提19，可以將存在的CDON和 沸點比CDON高的中沸物在各自可允許的規(guī)格限度內(nèi)移出。富含月桂內(nèi)酰胺和高沸物的塔底產(chǎn)物21從用于去除高沸物的中沸物蒸餾I/J送 入到進(jìn)一步的后處理步驟K。其由本領(lǐng)域技術(shù)人員充分公知的高粘度流體的蒸發(fā)裝置組成。 在此情況下，高沸點組分經(jīng)由塔底料流23排出。包括最初存在于中沸物蒸餾I/J的塔底產(chǎn) 物中的大部分月桂內(nèi)酰胺的冷凝蒸氣22再循環(huán)返回后處理工序以增加產(chǎn)量。其中再循環(huán) 進(jìn)入結(jié)晶A中。根據(jù)權(quán)利要求，用于后處理月桂內(nèi)酰胺和回收存在的有價值的組分，例如溶劑和 反應(yīng)物的詳細(xì)方法相對于常規(guī)蒸餾法顯示出以下優(yōu)點 借助于僅冷卻料流的結(jié)晶，可以去除大多數(shù)(大于80%，優(yōu)選大于85%和更優(yōu)選 大于90% )有價值的材料。 產(chǎn)生的月桂內(nèi)酰胺的主要部分不經(jīng)過其中可能存在熱負(fù)荷或分解的任何加熱分 離步驟。·高沸物含量(月桂內(nèi)酰胺)降低允許分墻塔的塔底溫度在中等溫度水平工作。·結(jié)晶和蒸餾的組合使所需的熱分離操作數(shù)目減至最小值?！υ鹿饍?nèi)酰胺的低熱負(fù)荷允許減少由月桂內(nèi)酰胺形成聚合物，使得原料因素經(jīng) 由該后處理工序得到改善?！そY(jié)晶中分離出的月桂內(nèi)酰胺具有> 99%的純度。工作實施例在90°C，以1. 5kg/h將含月桂內(nèi)酰胺的料流引入內(nèi)部溫度為35°C和液體體積為 3.21的攪拌的導(dǎo)管結(jié)晶器中。結(jié)晶器的壓力水平為大約0.05巴絕對值。料流包括20重 量％月桂內(nèi)酰胺(LL)和大約77. 5重量％溶劑(LM)，以及2. 5重量％不同于LL和LM的次 要組分。借助于壓力大于溶劑沸點壓力的預(yù)壓縮，將提供的料流經(jīng)由截面縮窄供給至結(jié)晶 器。一旦料流進(jìn)入液體體積，等焓質(zhì)量(aquienthalphisch)的溶劑蒸發(fā)，大約為o. 25kg/h。 通過降低溫度將所需的蒸發(fā)焓從液體體系中去除。溶劑的蒸發(fā)使體系對于LL過飽和。由 于存在的固體表面上的有針對性晶體生長使過飽和降低。液-固相的平均滯留時間為大約 2. 5小時。在10分鐘周期中將獲得的懸浮液移出，大約為1. 25kg/h。懸浮液借助于常規(guī)實驗室過濾離心機(jī)引入。母液(大約0. 85kg/h)在其中與固體 潮濕的目標(biāo)產(chǎn)物，固體月桂內(nèi)酰胺(大約0. 4kg/h)分離。為提高產(chǎn)品質(zhì)量，用冷(優(yōu)選溫度 低于65°C)溶劑(大約0. 4kg/h)洗滌固體。這樣完成固體表面洗滌，去除不希望有的次要 組分。在減壓(100毫巴)下，在90°C干燥箱中干燥潮濕的固體。干燥完成時殘留0. 275kg/ h的固體。這相當(dāng)于91. 7%的月桂內(nèi)酰胺收率。在實驗室中液體母液的后處理不需要任何二次加工，因為原則上錯接由“常規(guī)”方 法已知。Ullmann' s Encyclopedia of Industrial Chemistry環(huán)十二醇、環(huán)十二酮和月桂內(nèi)酰胺Thomas Schiffer 禾口 Georg Oenbrink2005 年 Wiley-VCH Verlag GmbH & C。· KGaA，WeinheimlO. 1002/14356007. a08 201
溶劑選擇對于詳述的方法，優(yōu)選使用異丙基環(huán)己烷(Hydrocumol)作為溶劑。備選地，也可 以使用以下列出的溶劑。這里可以使用不同的組分或組分混合物，例如異丙基環(huán)己烷(HC)、 環(huán)十二酮(⑶ON)、環(huán)十二碳三烯(⑶T)、甲苯、環(huán)庚烷、環(huán)辛烷(COA)、環(huán)壬烷、環(huán)癸烷、環(huán) 十二烷、乙烯基環(huán)己烷(VCH)或乙基環(huán)己烷(ECH)、二甲基環(huán)己烷、叔丁基環(huán)己烷。另外，所列溶劑的組合是可能的，因為這里可以有利地利用混合物的低共熔行為， 即熔點降低。溶解介質(zhì)(L0sungsmedium)(不同溶劑的混合物)的熔點降低減少了裝置 復(fù)雜性，因為其將可以省去耗費的附帶加熱(Begleitheizimg)。
權(quán)利要求
1.后處理包括月桂內(nèi)酰胺的料流用于回收所有存在的組分的方法，特征在于得自合成 并且包括月桂內(nèi)酰胺和其它組分的所述料流首先經(jīng)冷卻，使得以選擇性的方式通過溶液冷 卻結(jié)晶僅超過月桂內(nèi)酰胺的溶解度極限和有針對性地結(jié)晶析出月桂內(nèi)酰胺，并在下游固液 分離中將其從母液中去除，和該母液隨后被送入多級蒸餾工序中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特征在于所述結(jié)晶以溶液結(jié)晶的形式進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，特征在于所述溶液結(jié)晶以溶液冷卻結(jié)晶的形式進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，特征在于所述溶液冷卻結(jié)晶以快速冷卻結(jié)晶的形式進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4的方法，特征在于超過80%的月桂內(nèi)酰胺已經(jīng)在所述結(jié)晶 中去除。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5的方法，特征在于用洗滌液洗滌在所述結(jié)晶中去除的月 桂內(nèi)酰胺，以去除附著的母液。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，特征在于用異丙基環(huán)己烷洗滌在所述結(jié)晶中去除 的月桂內(nèi)酰胺，以去除附著的母液。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，特征在于使用的洗滌液可以為異丙基環(huán)己烷(HC)、環(huán)十二 酮(⑶ON)、環(huán)十二碳三烯(⑶T)、甲苯、環(huán)庚烷、環(huán)辛烷(COA)、環(huán)壬烷、環(huán)癸烷、環(huán)十二烷、乙 烯基環(huán)己烷(VCH)或乙基環(huán)己烷(ECH)、二甲基環(huán)己烷、叔丁基環(huán)己烷或它們的混合物。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，特征在于在所述結(jié)晶中去除的月桂內(nèi)酰胺經(jīng)歷干 燥步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，特征在于在所述溶液冷卻結(jié)晶中去除的月桂內(nèi)酰胺已具 有> 99%的純度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特征在于所述蒸餾在所述結(jié)晶之前進(jìn)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，特征在于得自合成并且包括月桂內(nèi)酰胺和其它組分的料 流被送入蒸餾分離工序，在其中用溶劑對存在的低沸物經(jīng)頂部蒸餾，來自低沸物塔的特別 包括月桂內(nèi)酰胺的塔底產(chǎn)物被送至溶液結(jié)晶。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，特征在于所述溶液結(jié)晶以溶液冷卻結(jié)晶的形式進(jìn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，特征在于所述溶液冷卻結(jié)晶以快速冷卻結(jié)晶的形式進(jìn)行。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，特征在于得自合成并且包括月桂內(nèi)酰胺和其它組分的料 流首先被引導(dǎo)通過熱交換器以升高溫度，然后在閃蒸容器中減壓，然后蒸氣相被送至蒸餾 分離工序，且特別包括月桂內(nèi)酰胺的低沸點餾分與包括大部分月桂內(nèi)酰胺的閃蒸階段一起 被送至熔融結(jié)晶。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過結(jié)晶與下游蒸餾的組合后處理含月桂內(nèi)酰胺的料流回收其中的所有有價值組分的方法。具體地，本發(fā)明涉及一種借助于整合錯接的蒸餾和結(jié)晶純化月桂內(nèi)酰胺的方法。結(jié)晶在此可以以溶液或熔體結(jié)晶的形式進(jìn)行。除了月桂內(nèi)酰胺目標(biāo)組分之外，要后處理的料流包括至少一種不同于月桂內(nèi)酰胺并且具有更低或更高沸點的組分。
文檔編號C07D225/02GK102070528SQ20101055652
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者A·亨斯特曼, B·京策爾, D·德米科利, F·許布納, M·羅斯, R·邁爾 申請人:贏創(chuàng)德固賽有限責(zé)任公司