[发明专利]不使用有机溶剂萃取而从粗己内酰胺的溶液中纯化己内酰胺的方法

说明书

本发明涉及通过用一种或多种多价(优选二价和三价)金属的碱性化合物直接处理粗己内酰胺的溶液来纯化己内酰胺的方法，而不需要采用常规纯化方法中所用的有机溶剂萃取。本发明的另一主题是不含用于有机溶剂萃取的单元，并且设计用于实施本文所述的己内酰胺纯化方法的装置。

本发明涉及通过用多价，优选二价和三价金属的碱性化合物进行处理来纯化己内酰胺的方法，所述方法不需要采用常规纯化方法中所用的有机溶剂双萃取。

己内酰胺是6-氨基己酸(或氨基己酸)的内酰胺。它的生产和纯化具有极大关联性，因为己内酰胺是用于生产聚酰胺6(通常称为尼龙6)的单体。

己内酰胺通常通过被称为“贝克曼重排(Beckmann rearrangement)”的反应获得，此反应将环己酮肟转化成己内酰胺。环己酮肟可以通过使环己酮与羟胺反应来制备，后者又通过Raschig方法或通过用氢还原氮氧化物来获得。最近，环己酮肟也可以通过在不使用羟胺的情况下使环己酮与氨和过氧化氢直接反应，从而发生氨肟化来制备。贝克曼重排在发烟硫酸存在下进行，发烟硫酸是SO₃和H₂SO₄的混合物。因此，己内酰胺溶解在完全酸性的介质中，然后使用氨(NH₃)中和：此中和导致形成硫酸铵，硫酸铵通过结晶来分离。在硫酸铵结晶后，剩余的水溶液含有相对于溶液总重量约70重量％至80重量％的己内酰胺以及许多无机副产物(包括残余的硫酸铵)和各种性质的有机副产物，包括线性或者环状酸、内酯，或者酰胺、胺、酮类化合物等，下文将进一步提供更详细描述。

在下文中，术语“粗己内酰胺(溶液)”是指相对于溶液总重量包含约70重量％至80重量％的己内酰胺以及有机和无机副产物的水溶液；粗己内酰胺的溶液通常在己内酰胺化学合成过程结束时(用氨中和后)或在己内酰胺回收过程(包括工业过程中聚酰胺6废物的解聚过程和/或聚合物本身在其生命周期结束时解聚)结束时获得。

通常，己内酰胺的副产物可以分为大体上亲水的副产物，大体上亲脂的副产物，以及具有与己内酰胺本身类似的化学特性的副产物。

目前通常用于纯化粗己内酰胺以获得适于聚合成尼龙6的单体的方法包括以下步骤：

a)用NaOH中和酸性副产物；由于许多副产物是直接或间接酸性的，用NaOH中和可以形成它们各自的钠盐，这些钠盐可溶于水但不溶于随后使用的有机溶剂中；

b)在适当萃取塔中用溶剂执行第一萃取，所述萃取塔具有与水和溶剂之间己内酰胺分布平衡相关的适当数量的理论级；适当溶剂是苯、甲苯和三氯乙烯。在使用苯时，溶剂中的己内酰胺浓度约为20重量％，在使用甲苯时约为10重量％。由于与环境影响和毒性相关的问题，目前正逐步淘汰三氯乙烯。己内酰胺在溶剂中的溶液在塔的顶部离开，而含有无机盐、可溶于水的有机化合物和残余量的通常可忽略不计的己内酰胺的废水溶液留在塔底。根据污染物(COD、pH等)的特性，将含有盐和副产物的此溶液排出以进行适当处置。因此，所述第一萃取将亲水型副产物与己内酰胺分离。

c)用水执行第二萃取：在第二萃取塔中用水再萃取溶剂中的己内酰胺。在此萃取中，亲脂型副产物留在溶剂中，而己内酰胺进入水相中。为了将亲脂性副产物与己内酰胺良好地分离，并考虑到两种液体之间的分布系数，水相中己内酰胺的浓度必须保持在约30重量％，尽管己内酰胺本身完全可溶于水性介质。同样在这种情况下，萃取塔因此必须具有适当数量的理论级，以保证从溶剂中萃取己内酰胺的效率并使其损失最小化。从第二萃取塔的底部回收己内酰胺的水溶液，并将其加入到其浓缩设备中，通常是具有多个真空级的蒸发器。