11.1.7. Получение лауролактама

Лауролактам является мономером для получения полиамида-12:

По своим свойствам полиамид-11 и полиамид-12 близки между собой, однако полиамид-12 получают из лауролактама – доступного и дешевого нефтехимического сырья. Именно это обстоятельство делает его вполне конкурентоспособным.

Процесс получения лауролактама включает три стадии: тримеризацию бутадиена до 1,5,9-циклододекатриена в присутствии катализатора Циглера-Натта, гидрирование циклододекатриена до циклододекана и превращение циклододекана в лауролактам (аналогично тому, как это происходит в производстве капролактама).

Тримеризация бутадиена

В процессе тримеризации бутадиена его можно использовать в виде индивидуального соединения или в смеси с другими компонентами фракции парового крекинга С₄ в присутствии катализатора на основе тетрахлорида титана и диэтилалюминийхлорида. В качестве растворителя используют бензол или циклогексан:

В качестве побочных продуктов образуются винилциклогексен, циклооктадиен и полибутадиен. Селективность по целевому продукту при 90%-ной конверсии составляет 77%.

Гидрирование циклододекатриена

является сильно экзотермической реакцией; поэтому ее проводят в жидкой фазе при 473 К и давлении 1,4 МПа в присутствии никелевого катализатора при избытке водорода. Степень конверсии и селективность практически достигают 100%.

В промышленности применяют два метода получения лауролактама, в которых в качестве сырья используют циклододекан: процесс фирмы "Хемише Халс" (ФРГ) и фирмы "ATO Хем" (Франция).

Процесс фирмы "Хемише Халс"

Этот процесс аналогичен процессу получения капролактама из циклогексана и включает стадии окисления, дегидрирования, оксимирования и перегруппировку Бекмана.

Окисление циклододекана проводят в жидкой фазе при 423 К в присутствии борной кислоты. Смесь циклододеканола и циклододеканона получают с выходом 92% при степени конверсии циклододекана 7%. Окисление проводят в серии реакторов с мешалкой. Реакционная смесь из последнего реактора поступает в смеситель, в котором борные эфиры гидролизуются. Борная кислота переходит в водную фазу, затем концентрируется, кристаллизуется и направляется в рецикл. Циклододеканол выделяют ректификацией.

Дегидрирование циклододеканола в циклододеканон проводят при ~ 473 К в жидкой фазе в присутствии катализатора – меди, нанесенной на оксид алюминия. Степень конверсии составляет 75% при селективности 98%. Жидкий поток в сепараторе отделяется от водорода и направляется на ректификацию для выделения циклододеканона.

Оксимирование циклододеканона осуществляют действием гидроксиламина в растворителе, в качестве которого используют, как правило, изопропилциклогексан при 373 К. В этих условиях достигается практически полная конверсия. Процесс происходит в каскаде реакторов с мешалками. Исходная реакционная смесь включает раствор циклододеканона, водный раствор сульфата гидроксиламина с аммиаком для поддержания рН >7. Органическую фазу после отделения от водного слоя промывают концентрированной серной кислотой. Раствор оксимсульфата направляют на перегруппировку.

Перегруппировку Бекмана проводят в реакторах с мешалкой при 383 К в присутствии серной кислоты. При практически количественной конверсии выход целевого продукта составляет 92%. Продукт перегруппировки нейтрализуют аммиаком. Водный слой сульфата аммония экстрагируют бензолом для выделения растворенного в нем лактама. Лауролактам требуемой чистоты выделяют в каскаде из трех ректификационных колонн, работающих под вакуумом.

Процесс фирмы "ATO Хем" аналогичен описанному.