171342. lajstromszámú szabadalom • Eljárás laktámok kinyerésére
171342 3 4 lenlevő vízre számított, 10—20 súly%, előnyösen 12—16 súly% kénsavtartalomra fel kell hígítani (2,737.511 számú USA szabadalmi leírás). Egy ilyen eljárással a nem kívánt ammóniumszulfátmelléktermék termelése elkerülhető, bár hulladéktermékként azonban nagyon híg kénsav keletkezik, amelynek olyan koncentrációra való töményítése, amelyre a Beckmann-féle átrendeződésnél szükség van, nagy költségráfordítást jelent. Ezenkívül nem lehetséges például egy 15 súly%-os hulladéksavat csupán bepárlás útján ismét az oximnak laktámmá alakításához szükséges 6 súly%-os óleummá alakítani. Bepárlás útján csak 98%-os kénsavat lehet belőle előállítani. Ebből kéntrioxid elnyeletése útján lehet 6 súly%-os óleumot készíteni, ily módon azonban sokkal több óleum keletkezik, mint amennyire az átrendezésnél szükség van, így ammóniumszulfát helyett 6 súly%-os óleumot kapnak melléktermékként. Amennyiben a melléktermék-képződést teljesen ki akarják zárni, a hulladéksavat S02 -, 0 2 és H 2 0-termékkékell elbontani, az ily módon kapott S02 -t pedig kénsavgyárban kell feldolgozni. A hulladéksavnak ilyen bontásáé savaknak lángban történő bepermetezése útján válik lehetővé. Ebben az esetben előnyösen nem nagyon hígított savat fecskendeznek be, mivel a lángban az összes vizet el kell párologtatni. Figyelembe véve azt a tényt, hogy egy szokásos reakcióelegy 1 mól e-kaprolaktámra számítva 1,5 mól kénsavat tartalmaz és ezt a kénsavat az extrakció végrehajthatósága végett körülbelül 15%-osra kell hígítani, azaz minden mól kaprolaktámra 46 mól vizet kell bevinni, a hígított kénsav gázalakú S02 -vé és H 2 0-vá való bontásánál H2 S0 4 mólonként már 30 mól vizet kell elpárologtatni. A találmány szerinti eljárással az a célunk, hogy a laktam extrahálása után visszamaradó hulladéksav bontásánál elpárologtatandó vízmennyiséget csökkentsük. Az extrahálandó laktam—kénsav-elegynek ammóniumhidroxid-oldattal való részbeli közömbösítése útján lehetővé válik, hogy a laktámot kevesebb szabad kénsavat tartalmazó hígított oldatból extraháljuk, így az extrahálás után olyan laktámmentes kénsavas oldatok maradnak vissza, amelyek könnyebben, kisebb költségráfordítással bonthatók S02 -vé. A találmány szerinti eljárásnál az extrahálandó laktam,—kénsav-elegyet, mielőtt az extrahálószerrel érintkezésbe kerül, először olyan mennyiségű ammóniával és vízzel semlegesítjük és hígítjuk, hogy a mólarány: (NH4 ) 2 SQ 4 ^* (NH4 ) 2 S0 4 + H 2 S0 4 az extrahálandó oldatban 0,30: 1 és 0,65 : 1 tartományba eső értéket vesz fel, továbbá az extrahálandó oldat víztartalma az eredetileg jelenlevő, mind kénsav alakjában kötött, mind szabad kéntrioxid 1 móljára számítva 10 mól vízmennyiséget nem haladja meg. Amennyiben a laktámot kivonjuk, erősen koncentrált ammóniumszulfátot és szabad kénsavat tartalmazó, mintegy 50 súly% ammóniumszulfáttal és kénsavval rendelkező oldatok maradnak vissza. Ezt a koncentrációt előzőleg, különleges kiviteli módok szerint egészen 05—60 súly%-ig növelhetjük. Ezeket az oldatokat csekélyebb költségráfordítással bonthatjuk el elégetés útján, például földgázlángban való égetéssel, S02 -vé, 02 -vé és H2 0-vá, mintha az extrahálás nem semlegesített kénsavoldatokkal történt volna. 5 Koncentrált oldatok elégetésénél bár ammónia nitrogén alakjában veszendőbe megy, ez a veszteség azonban bőségesen kiegyenlítődik azáltal, hogy az oldatok már koncentráltak és a tüzelőanyagszükségletet az ammónia részben fedezi. 10 Laktam extrahálására ismert oldószerek jönnek tekintetbe, így például kevésbé savas oldatoknál benzol és toluol, míg erősen savas oldatok esetén kloroform és más klórozott szénhidrogének, így 1,2-diklóretán vagy 1,1,2,2--tetraklóretán részesülnek előnyben. 15 Az 1. és 2. ábrán a találmány szerinti eljárás kiviteli módjait vázlatosan mutatjuk be. Az 1. ábra egylépcsős extrakciós-rendszert tüntet fel, a 2. ábra kétlépcsős extrakciós rendszert ábrázol, ahol a két extrakciós lépcső közé egy gázalakú ammóniával történő semlegesítési 20 zóna van beiktatva. Különösen előnyös a 2. ábra szerinti eljárásváltozat akkor, ha az eredeti laktam—kénsav-elegyet kevés vízzel, például az eredetileg jelenlevő kénsav 1 móljára számítva 5 mólnál kevesebb vízzel hígítjuk, így végső soron a kén-25 savat erősen koncentrált ammóniumszulfát- és kénsavtartalmú oldat alakjában kapjuk. Amennyiben a tompítást egyetlen lépcsőben végeznénk, az adott körülmények között szilárd fázisok vagy két folyékony fázis képződne, ami az extrakciót megnehezítené. Ez a hát-30 rány megszüntethető oly módon, hogy a semlegesítést először csak kis mértékben hajtjuk végre és laktámot ebből az oldatból olyan extrahálószerrel különítünk el, amely már laktámot tartalmaz és amely olyan előzetes extrakciós lépcsőből származik, amelynél a maradék 35 laktámmennyiséget a most már biszulfáttá semlegesített oldatból friss extrahálószerrel távolították el. Az 1. ábra szerint egy A keverőedénybe az 1 vezetéken át laktam—kénsav-elegyet, a 2 vezetéken keresztül hígítóvizet és a 3 vezeték útján gázalakú ammóniát viszünk 40 be. A részben semlegesített oldat a 4 vezetéken keresztül egy B extraháló kolonnába folyik és azt ott az 5 vezeték útján bevitt extrahálószerrel ellenáramban extraháljuk. A laktámtartalmú extrahálószer a 6 vezetéken keresztül 45 egy C elválasztóberendezésbe jut, ahol a laktámot és az extrahálószert lepárlással és/vagy mosó-kezelés segítségével egymástól elválasztjuk. Az extrahálószer az 5 vezetéken át ismét a B extraháló-kolonnába folyik, míg a kapott laktámot a 7 vezeték segítségével elvezetjük. 50 AB kolonnából fent laktámmentes ammóniumszulfát- és kénsavoldatot vezetünk el. A 2. ábra vázlata annyiban különbözik az 1. ábra vázlatától, hogy a B extrakciós egységet B és BB egységekkel helyettesítettük és ezek közé az extrakciós egységek közé 55 egy AA semlegesítőedény van beiktatva. Az első A keverőedényben a 3a vezetéken át érkező ammóniával a semlegesítést csak részben, például körülbelül 50—66%-ig végezzük el; a kívánt semlegesítési fokot az AA edényben a 3b vezeték útján bevitt NH3 -al 60 érjük el. A B extrakciós egységben nem történik meg a teljes extrakció, mert az extrahálandó oldat még túlságosan savas. Az extrahálást a BB kolonnában végezzük el teljesen, amely a 4a vezeték, az AA semlegesítő edény és az 65 extrahálandó oldat továbbítására szolgáló 4b vezeték, 2
