PROCESO PARA PRODUCIR EPSILON-CAPROLACTAMA.

Un proceso para producir e-caprolactama que comprende las etapas de:

(i) verter e-caprolactama bruta y un primer disolvente juntos en un recipiente, en el que la e-caprolactama bruta está fundida o disuelta en un segundo disolvente que comprende un segundo hidrocarburo alifático y, opcionalmente, un segundo disolvente orgánico que tiene una mayor polaridad que la del segundo hidrocarburo alifático y en el que el primer disolvente comprende un primer hidrocarburo alifático y, opcionalmente, un primer disolvente orgánico que tiene una mayor polaridad que la del primer hidrocarburo alifático, en el que el primer hidrocarburo alifático puede ser el mismo o diferente que el segundo hidrocarburo alifático y en el que el primer disolvente tiene una temperatura menor que la temperatura de la e-caprolactama bruta, y mezclar la e-caprolactama y el primer disolvente para obtener una primera suspensión que contiene e-caprolactama cristalizada, en el que la temperatura de cristalización es de 30ºC a menos del punto de fusión de la e-caprolactama, y

(ii) someter la suspensión a una separación sólido-líquido para obtener la e-caprolactama y una primera fase líquida

Proceso para producir varepsilon-caprolactama.

La presente invención se refiere a un proceso para producir varepsilon-caprolactama y, en particular, a un proceso para producir una varepsilon-caprolactama de alta pureza cristalizando varepsilon-caprolactama a partir de varepsilon-caprolactama bruta que contiene impurezas.

La varepsilon-caprolactama es un compuesto importante que se usa como un intermedio para la preparación de poliamidas tales como nylon-6 y se sabe que muchos procesos producen varepsilon-caprolactama. Por ejemplo, la varepsilon-caprolactama se ha producido sometiendo la ciclohexanona oxima a redisposición de Beckmann en presencia de un medio ácido tal como ácido sulfúrico fumante. Este proceso tiene inconvenientes que incluyen la producción de una gran cantidad de sulfato de amonio.

El proceso anterior se mejora mediante la redisposición de Beckmann en fase gas usando un catalizador sólido. Los catalizadores sólidos usados para la redisposición de Beckmann en fase gas incluyen catalizadores de ácido bórico, catalizadores de sílice-alúmina, catalizadores de ácido fosfórico sólidos, catalizadores de óxido de metal complejo y catalizadores de zeolita. Adicionalmente, el documento JP-A-62-123167 (correspondiente al documento US-A-4.709.024) y el documento JP-A-63-54358 (correspondiente al documento US-A-4.717.769) describen el uso catalizadores de metalosilicato de alto contenido de sílice para la producción de varepsilon-caprolactama.

Se conocen también procesos para producir varepsilon-caprolactama, que no están basados en la redisposición de Beckmann. Por ejemplo, el documento JP-A-2-215767 describe un proceso que comprende la etapa de ciclar 6-aminocaproato de metilo para obtener varepsilon-caprolactama, el documento US-A-5.495.016 describe un proceso que comprende la etapa de hacer reaccionar 6-aminocapronitrilo con agua para obtener varepsilon-caprolactama y el documento JP-A-9-3041 describe un proceso que comprende la etapa de hacer reaccionar 6-hidroxicaproato de metilo con amoniaco en presencia de hidrógeno y vapor para obtener varepsilon-caprolactama.

También, la varepsilon-caprolactama bruta se obtiene en un proceso de despolimerización, a alta temperatura, de oligómeros y polímeros que contienen Nylon-6 que se recuperan en la producción de Nylon-6.

Adicionalmente, el documento DE-B-21 63 259 describe un método para purificar lactamas brutas que tienen de 6 a 12 átomos de carbono en el anillo por tratamiento con un disolvente y destilación, método en el cual cualquier lactama bruta en forma sólida se trata con un hidrocarburo alifático o cicloalifático que tenga de 5 a 10 átomos de carbono o la lactama bruta en una forma fundida se dispersa en un hidrocarburo alifático o cicloalifático que tenga de 5 a 10 átomos de carbono con agitación y refrigeración, de manera que cristalice inmediatamente y en el que el producto se somete a una destilación a presión reducida antes o después del tratamiento con el hidrocarburo y se obtiene la lactama purificada.

Sin embargo, la varepsilon-caprolactama obtenida mediante los procesos descritos anteriormente contiene diversas impurezas. Como se sabe bien, la varepsilon-caprolactama se usa como una materia prima para la preparación de poliamida y se requiere que la varepsilon-caprolactama utilizada para preparar poliamida para producir fibras sintéticas o películas tenga alta pureza. De esta manera, la varepsilon-caprolactama preparada por los procesos anteriores, que es varepsilon-caprolactama bruta que contiene impurezas, se purifica en primer lugar por diversos métodos de purificación tales como cristalización, extracción, destilación e hidrogenación para obtener una varepsilon-caprolactama de alta pureza, que se utiliza después.

Entre los métodos de purificación, se sabe que la cristalización es un método en el que unas cuantas clases de impurezas pueden retirarse todas de una vez. Sin embargo, un método de cristalización conocido generalmente, tal como la cristalización con refrigeración, tiene problemas. Por ejemplo, cuando la cristalización con refrigeración se realiza continuamente, es necesaria la retirada eficaz del calor de la cristalización. Por lo tanto, la diferencia de temperatura entre una solución de varepsilon-caprolactama y un medio para refrigeración tiene que ser grande, de manera que un tanque para cristalización y/o cristalizador necesita tener una gran área superficial de refrigeración. Además, puesto que los depósitos de varepsilon-caprolactama (denominados también escamas) se producen fácilmente cuando la superficie de refrigeración del tanque o el cristalizador, es necesario un tanque o cristalizador específico, tal como un recipiente de cristalización con un raspador (que se usa para la retirada de las escamas) o un cristalizador multi-etapa en el que la diferencia de temperatura entre una solución de varepsilon-caprolactama y un medio para refrigeración es pequeña, para reducir la generación de escamas en una pared interna del cristalizador. Dicho tanque y cristalizador específicos son caros y hacen que suba el coste de la planta.

El documento JP-A-1-261.363 describe otro método de cristalización para reducir la presión en un tanque en el que se realiza la cristalización, para utilizar el calor latente de evaporación para retirar el calor de la cristalización de su interior. Este método necesita también un equipo específico tal como una bomba de vacío y un cristalizador de vacío y, por lo tanto, de nuevo hace subir los costes de la planta.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un proceso para producir una varepsilon-caprolactama que tenga una alta calidad, retirando el proceso impurezas industrialmente de forma continua de la varepsilon-caprolactama bruta de una manera eficaz y económica.

Este objeto podría conseguirse en base al hallazgo de que dicho proceso de producción se proporciona purificando varepsilon-caprolactama bruta en un método de cristalización en el que la varepsilon-caprolactama bruta y un disolvente refrigerado se vierten en un recipiente.

La presente invención proporciona un proceso para la producción de varepsilon-caprolactama, que comprende las etapas de:

(i) verter la varepsilon-caprolactama bruta y un primer disolvente juntos en un recipiente, en el que la varepsilon-caprolactama bruta está fundida o disuelta en un segundo disolvente que comprende un segundo hidrocarburo alifático y, opcionalmente, un segundo disolvente orgánico que tiene una mayor polaridad que la del segundo hidrocarburo alifático y en el que el primer disolvente comprende un primer hidrocarburo alifático y, opcionalmente, un primer disolvente orgánico que tiene una mayor polaridad que la del primer hidrocarburo alifático, en el que el primer hidrocarburo alifático puede ser igual o diferente del segundo hidrocarburo alifático y en el que el primer disolvente tiene una temperatura menor que la temperatura de la varepsilon-caprolactama bruta, y mezclar la varepsilon-caprolactama y el primer disolvente para obtener una primera suspensión que contiene varepsilon-caprolactama cristalizada, en el que la temperatura de cristalización es de 30ºC a menos del punto de fusión de la varepsilon-caprolactama, y

(ii) someter la suspensión a una separación sólido-líquido para obtener la varepsilon-caprolactama y una primera fase líquida.

La Figura 1 es un diagrama de flujo que ilustra una realización del proceso de la presente invención.

En la presente invención, una varepsilon-caprolactama que contiene impurezas (que es una varepsilon-caprolactama bruta) se purifica por cristalización para producir una varepsilon-caprolactama de alta calidad. La presente invención puede aplicarse para cualquier varepsilon-caprolactama bruta tal como la varepsilon-caprolactama bruta obtenida por los procesos conocidos descritos anteriormente.

En lo sucesivo en este documento, se describe una realización de la presente invención con referencia a la varepsilon-caprolactama bruta obtenida por redisposición de Beckmann en fase gas de ciclohexanona oxima en presencia de un catalizador de tipo zeolita tal como un metalosilicato o una silicalita. Por supuesto, como resultará evidente para un experto en la materia, la presente invención puede usarse para tratar varepsilon-caprolactama...

1. Un proceso para producir varepsilon-caprolactama que comprende las etapas de:

(i) verter varepsilon-caprolactama bruta y un primer disolvente juntos en un recipiente, en el que la varepsilon-caprolactama bruta está fundida o disuelta en un segundo disolvente que comprende un segundo hidrocarburo alifático y, opcionalmente, un segundo disolvente orgánico que tiene una mayor polaridad que la del segundo hidrocarburo alifático y en el que el primer disolvente comprende un primer hidrocarburo alifático y, opcionalmente, un primer disolvente orgánico que tiene una mayor polaridad que la del primer hidrocarburo alifático, en el que el primer hidrocarburo alifático puede ser el mismo o diferente que el segundo hidrocarburo alifático y en el que el primer disolvente tiene una temperatura menor que la temperatura de la varepsilon-caprolactama bruta, y mezclar la varepsilon-caprolactama y el primer disolvente para obtener una primera suspensión que contiene varepsilon-caprolactama cristalizada, en el que la temperatura de cristalización es de 30ºC a menos del punto de fusión de la varepsilon-caprolactama, y

(ii) someter la suspensión a una separación sólido-líquido para obtener la varepsilon-caprolactama y una primera fase líquida.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el primer disolvente que comprende un primer hidrocarburo alifático contiene el primer disolvente orgánico que tiene una mayor polaridad que la del hidrocarburo alifático.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la varepsilon-caprolactama bruta se disuelve en el segundo disolvente que comprende el segundo hidrocarburo alifático.

4. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la varepsilon-caprolactama se disuelve en el segundo disolvente que comprende el segundo hidrocarburo alifático y el disolvente orgánico que tiene mayor polaridad que el segundo hidrocarburo alifático.

5. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que cada uno del primer y el segundo hidrocarburos alifáticos es al menos un hidrocarburo seleccionado entre hidrocarburos alifáticos lineales que tienen de 6 a 12 átomos de carbono, teniendo dichos hidrocarburos alifáticos con cadena secundaria de 6 a 12 átomos de carbono y/o hidrocarburos alicíclicos que tienen de 6 a 12 átomos de carbono.

6. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que cada uno del primer y el segundo hidrocarburos alifáticos es una combinación de un hidrocarburo alifático lineal y/o de cadena secundaria con un hidrocarburo alicíclico.

7. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la etapa de cristalización (i) y la etapa de separación sólido-líquido (ii) se realizan continuamente.

8. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la etapa de cristalización (i) se realiza bajo aislamiento térmico o manteniendo la temperatura de cristalización o con calentamiento.

9. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la cantidad total del primer y el segundo disolvente opcional, que comprenden un hidrocarburo alifático utilizado para la cristalización, está dentro del intervalo de 0,5 partes en peso a 5 partes en peso, basado en la varepsilon-caprolactama.

10. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente, entre la etapa (i) y la etapa (ii) las etapas de:

(iii) separar una parte de la fase líquida de la primera suspensión obtenida en la etapa (i) para obtener una segunda fase líquida y una suspensión que contiene la varepsilon-caprolactama cristalizada, y

(iv) añadir un disolvente en la segunda suspensión para cristalizar la varepsilon-caprolactama y obtener una tercera suspensión que contiene la varepsilon-caprolactama cristalizada, comprendiendo el disolvente añadido a la segunda suspensión un hidrocarburo alifático y que tiene una temperatura menor que la temperatura de la segunda suspensión.

11. El proceso de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el disolvente que comprende un hidrocarburo alifático añadido en la etapa de cristalización (iv) contiene un disolvente orgánico que tiene una polaridad mayor que la polaridad del hidrocarburo alifático.

12. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 ó 10, que comprende adicionalmente la etapa de:

(vi) lavar la varepsilon-caprolactama obtenida en la etapa de separación sólido-líquido (ii) con un disolvente que comprende un hidrocarburo alifático.

13. El proceso de acuerdo con la reivindicación 3, 4 ó 10, que comprende adicionalmente la etapa de:

(vii) reciclar y reutilizar en la etapa de cristalización (i) una parte de al menos una de la primera fase líquida obtenida en la etapa de separación sólido-líquido (ii) y/o la segunda fase líquida obtenida en la etapa de separación (iii) como el segundo disolvente que comprende el segundo hidrocarburo alifático o como el segundo disolvente que comprende el segundo hidrocarburo alifático y el segundo disolvente orgánico que tiene una polaridad mayor que la polaridad del segundo hidrocarburo alifático, en el que se disuelve la varepsilon-caprolactama bruta.

14. El proceso de acuerdo con la reivindicación 12 que comprende adicionalmente la etapa de:

(vii)' reciclar y reutilizar en la etapa de cristalización (i) una parte de la fase líquida obtenida después de la etapa de lavado (vi) como el segundo disolvente que comprende el segundo hidrocarburo alifático o como el segundo disolvente que comprende el segundo hidrocarburo alifáticos y el segundo disolvente orgánico que tiene una polaridad mayor que la polaridad del segundo hidrocarburo alifático, en el que se disuelve la varepsilon-caprolactama bruta.

15. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 ó 10, que comprende adicionalmente las etapas de:

(viii) separar el disolvente de una parte de al menos una de la primera fase líquida obtenida en la etapa de separación sólido-líquido (ii) y/o la segunda fase líquida obtenida en la etapa de separación (iii), para obtener una suspensión que contiene varepsilon-caprolactama cristalizada y

(ix) someter la suspensión a una separación sólido-líquido para obtener una varepsilon-caprolactama bruta y una tercera fase líquida.

16. El proceso de acuerdo con la reivindicación 15, que comprende adicionalmente las etapas de:

(viii)' separar el disolvente de una parte o al menos toda la primera fase líquida obtenida en la etapa de separación sólido-líquido (ii) y/o la segunda fase líquida obtenida en la etapa de separación (iii) y de una parte o toda la fase líquida obtenida después de la etapa de lavado (vi), para obtener una suspensión que contiene varepsilon-caprolactama cristalizada, y

(ix)' someter la suspensión a una separación sólido-líquido para obtener una varepsilon-caprolactama bruta y una cuarta fase líquida.

17. El proceso de acuerdo con la reivindicación 15, que comprende adicionalmente la etapa de:

(x) reciclar y reutilizar la varepsilon-caprolactama bruta obtenida en la etapa de separación sólido-líquido (ix) como la varepsilon-caprolactama bruta utilizada en la etapa de cristalización (i).

18. El proceso de acuerdo con la reivindicación 16, que comprende adicionalmente la etapa de:

(x)' reciclar y reutilizar la varepsilon-caprolactama bruta obtenida en la etapa de separación sólido-líquido (ix)' como la varepsilon-caprolactama bruta utilizada en la etapa de cristalización (i).

19. El proceso de acuerdo con la reivindicación 15 que comprende adicionalmente la etapa de:

(xi) recuperar el disolvente que comprende un hidrocarburo alifático de la tercera fase líquida obtenida en la etapa de separación sólido-líquido (ix) y reutilizar el disolvente recuperado como el primer disolvente que comprende el primer hidrocarburo alifático en la etapa de cristalización (i).

20. El proceso de acuerdo con la reivindicación 16, que comprende adicionalmente la etapa:

(xi)' recuperar el disolvente que comprende un hidrocarburo alifático de la cuarta fase líquida obtenida en la etapa de separación sólido-líquido (ix)' y reutilizar el disolvente recuperado como el primer disolvente que comprende el primer hidrocarburo alifático en la etapa de cristalización (i).

21. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 ó 10, en el que la varepsilon-caprolactama bruta se obtiene mediante redisposición de Beckmann en fase gas de ciclohexanona oxima en presencia de un catalizador sólido.

22. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende adicionalmente la etapa de:

(xii) permitir que la varepsilon-caprolactama obtenida en la etapa de separación sólido-líquido (ii) entre en contacto con hidrógeno en presencia de un catalizador de hidrogenación.

23. El proceso de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende adicionalmente la etapa de:

(xii)' permitir que la varepsilon-caprolactama obtenida después de la etapa de lavado (vi) entre en contacto con hidrógeno en presencia de un catalizador de hidrogenación.

24. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la varepsilon-caprolactama bruta contiene al menos una impureza seleccionada entre 10 ppm o más de ciclohexanona oxima, 10 ppm o más de 1,2,3,4,6,7,8,9-octahidrofenazina y 25 ppm o más de 3-N-metil-4,5,6,7-tetrahidrobencimidazol y/o 25 ppm o más de caprenolactamas, basado en la varepsilon-caprolactama.

25. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la temperatura de cristalización es de 40ºC a 60ºC.

26. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el primer disolvente tiene una temperatura dentro del intervalo de -30ºC a 40ºC.

27. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el primer disolvente tiene una temperatura dentro del intervalo de -30ºC a 30ºC.

28. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el primer disolvente tiene una temperatura dentro del intervalo de -10ºC a 30ºC.

29. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la varepsilon-caprolactama bruta tiene una temperatura dentro del intervalo de 55ºC a 80ºC y se disuelve en el segundo disolvente que comprende el segundo hidrocarburo alifático y opcionalmente el segundo disolvente orgánico que tiene una mayor polaridad que la del segundo hidrocarburo alifático.