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DE1814489C3 - Process for the production of lactams - Google Patents

Process for the production of lactams

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Publication number
DE1814489C3
DE1814489C3 DE19681814489 DE1814489A DE1814489C3 DE 1814489 C3 DE1814489 C3 DE 1814489C3 DE 19681814489 DE19681814489 DE 19681814489 DE 1814489 A DE1814489 A DE 1814489A DE 1814489 C3 DE1814489 C3 DE 1814489C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
boron oxide
oxime
rearrangement
over
Prior art date
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Expired
Application number
DE19681814489
Other languages
German (de)
Other versions
DE1814489A1 (en
DE1814489B2 (en
Inventor
Manfred Dr Immel Otto Dr 4150 Krefeld Zirngibl Hans Dr 4100 Duisburg Mansmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer AG filed Critical Bayer AG
Priority to DE19681814489 priority Critical patent/DE1814489C3/en
Priority to US883269A priority patent/US3652553A/en
Priority to BE743044D priority patent/BE743044A/xx
Priority to FR6943259A priority patent/FR2026130A1/fr
Priority to NL6918694A priority patent/NL6918694A/xx
Priority to GB1233500D priority patent/GB1233500A/en
Publication of DE1814489A1 publication Critical patent/DE1814489A1/en
Publication of DE1814489B2 publication Critical patent/DE1814489B2/en
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Publication of DE1814489C3 publication Critical patent/DE1814489C3/en
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Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Lactamen durch Überleiten cyclischer Ketoxime in der Gasphase in Gegenwart von Wasserdampf, gegebenenfalls in Mischung mit einem Inertgas, über einen Boroxidumlagerungskatalysator.The invention relates to a process for the preparation of lactams by passing cyclic ones over them Ketoxime in the gas phase in the presence of steam, optionally mixed with a Inert gas, over a boron oxide rearrangement catalyst.

Es ist bekannt, daß man cyclische Ketoxime, insbesondere Cyclohexanonoxim, bei 200 — 4000C in der Gasphase an festen Katalysatoren in die entsprechenden Lactame umlagern kann. Besonders wirkungsvoll erweisen sich dabei Katalysatoren aus Borsäure bzw. Boroxid auf Trägern. Zur Umlagerung in die Lactame werden die Oximdämpfe mit oder ohne Trägergas bei erhöhter Temperatur und Normal-, Überoder Unterdruck über diese Katalysatoren geleitet. Es ist ferner bekannt, daß man für die Umlagerung wasserhaltiges Oxim verwenden oder Wasserdampf als Trägergas mit dem verdampften Oxim über den Katalysator leiten kann. Die Anwesenheit von Wasserdampf erhöht die Umlagerungsleistung der Katalysatoren beträchtlich. Der für die Wirtschaftlichkeit des katalytischen Umlagerungsverfahrens unerläßliche Wasserdampfzusatz wird jedoch durch einen entscheidenen Nachteil erkauft, nämlich der verstärkten Flüchtigkeit der Borsäure vom Kontakt. Es ist bekannt, daß sowohl Borsäure als auch Boroxid durch Wasserdampf bei erhöhter Temperatur verflüchtigt werden. Daher sinkt innerhalb kurzer Zeit der B2O3-Gehalt der Kontakte auf so geringe Werte ab, daß die Katalysatoren wirkungslos werden und durch Frischkontakt ersetzt werden müssen.It is known that cyclic ketoximes, in particular cyclohexanone, at 200 - 400 0 C can rearrange in the gas phase over solid catalysts in the corresponding lactams. Catalysts made from boric acid or boron oxide on supports have proven to be particularly effective. For the rearrangement into the lactams, the oxime vapors are passed over these catalysts with or without a carrier gas at elevated temperature and normal, over or underpressure. It is also known that hydrous oxime can be used for the rearrangement or that water vapor can be passed as a carrier gas with the vaporized oxime over the catalyst. The presence of water vapor increases the rearrangement performance of the catalysts considerably. The addition of steam, which is indispensable for the economic viability of the catalytic rearrangement process, is bought at the cost of a decisive disadvantage, namely the increased volatility of the boric acid from contact. It is known that both boric acid and boron oxide are volatilized by water vapor at an elevated temperature. Therefore, the B2O3 content of the contacts drops to such low values within a short time that the catalysts become ineffective and have to be replaced by fresh contact.

Nach einem eigenen älteren Vorschlag wird der B2O3-VeHuSt in regelmäßigen Intervallen, insbesondere während der zum Abbrennen der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen vom Kontakt notwendigen Reaktivierungsbehandlung, durch Pyrolyse eines Orthoborsäurealkylesters immer wieder ergänzt. Bei dieser Art der Regenerierung erfolgt die Wiederaufbringung des Boroxids in einem eigenen Verfahrensschritt, bei dem man dem mittels eines Inertgases aufgewirbelten Katalysator bei einer Temperatur zwischen 200° und 800° C den Borsäureester zuleitet. Dabei geht die alkoholische Komponente des Esters in nicht weiter verwendbare Crackprodukte über.According to an older proposal of our own, the B 2 O 3 -VeHuSt is repeatedly supplemented by pyrolysis of an orthoboric acid alkyl ester at regular intervals, especially during the reactivation treatment necessary to burn off the carbon-containing deposits from the contact. With this type of regeneration, the boron oxide is reapplied in a separate process step in which the boric acid ester is fed to the catalyst, which is fluidized by means of an inert gas, at a temperature between 200 ° and 800 ° C. The alcoholic component of the ester is converted into cracking products that cannot be used any further.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Lactamen durch Überleiten cyclischer Ketoxime in der Gasphase in Gegenwart von Wasserdampf, gegebenenfalls in Mischung mit einem Inertgas, über einen Boroxidumlageiungskatalysator, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Wasserdampf entweder allein oder in Mischung mit Oximdampf bei 280 bis 45O0C vor der Überleitung über den Umlagerungskatalysator, gegebenenfalls zusammen mit einem Inertgas, über die röntgenkristalline Modifikation des Boroxids leitet, wobei man bei alleiniger Überlei-The invention relates to a process for the preparation of lactams by passing cyclic ketoximes in the gas phase in the presence of water vapor, optionally mixed with an inert gas, over a boron oxide relocation catalyst, which is characterized in that the water vapor is added either alone or in a mixture with oxime vapor 280 to 45O 0 C before the transfer over the rearrangement catalyst, optionally together with an inert gas, passes over the X-ray crystalline modification of the boron oxide, with sole transfer

tung vom Wasserdampf diesen nach der Überleitung im Bereich der Umlagerungstemperatur mit dem Oximdampf mischt und anschließend die Dampfmischung über den Katalysator leitet.
Dieses Verfahren bietet eine einfache Möglichkeit, den B2O3-Geha!t der Katalysatoren auch während der Umlagerung stets auf konstanter Höhe zu halten. Der Katalysator kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl im Festbett als auch im Wirbelbett angewendet werden. Die Temperatur des kristallinen
processing of the water vapor this after the transfer in the range of the rearrangement temperature mixes with the oxime vapor and then passes the vapor mixture over the catalyst.
This process offers a simple way of keeping the B 2 O 3 content of the catalysts at a constant level even during the rearrangement. In the process according to the invention, the catalyst can be used both in a fixed bed and in a fluidized bed. The temperature of the crystalline

ίο Boroxids kann gleich der Temperatur des Katalysators, aber auch darüber oder darunter liegen. Das Verfahren kann bei Atmosphärendruck, aber auch bei höherem oder geringem Druck durchgeführt werden. ίο Boron oxide can be the same as the temperature of the catalyst, but can also be higher or lower. The process can be carried out at atmospheric pressure, but also at higher or lower pressure.

Untersuchungen der Wasserdampfflüchiigkeit desInvestigations of the water vapor volatility of the

Boroxids bei den für die Umlagerung der Ketoxime zu den Lactamen benötigten Temperaturen von 200 bis 450°C haben ergeben, ddß die Flüchtigkeit mit steigender Temperatur zunimmt. Die transportierte Borsäuremenge ist dabei außerdem von dem anwesen-Boron oxide at the temperatures required for the rearrangement of the ketoximes to the lactams of 200 to 450 ° C have shown that volatility increases with increasing temperature. The transported The amount of boric acid is also dependent on the

den Wasserdampfpartialdruck abhängig in dem Sinne, daß die transportierte Menge mit steigendem Partialdruck zunimmt. Bei vorgegebenen Umlagerungsbedingungen sättigt sich der Gasstrom am Katalysator mit einer definierten Borsäuremenge. Die Verdampfung des Boroxids am Kontakt ließe sich dadurch vermeiden, daß der ankommende Gasstrom bereits die Sättigungsmenge an Borsäure enthält. Das heißt aber, daß man den Gasstrom über B2O3 von im wesentlichen der gleichen Temperatur wie der des Katalysators leiten muß, um diethe water vapor partial pressure dependent in the sense that the transported amount increases with increasing partial pressure. Under the given rearrangement conditions, the gas stream on the catalyst is saturated with a defined amount of boric acid. Evaporation of the boron oxide at the contact could be avoided if the incoming gas stream already contains the saturation amount of boric acid. But that means that you have to pass the gas stream over B 2 O 3 of essentially the same temperature as that of the catalyst to the

Sättigung des Gasstromes mit Borsäure zu erzielen, bevor er zum Katalysator gelangt. Die Schwierigkeit besteht dabei darin, daß die normal erhältliche B2O3-Modifikation, das sogenannte glasige Boroxid, bereits bei Temperaturen ab 25O0C langsam erweicht und bei 27O0C schon weitgehend geschmolzen vorliegt. Für eine technische Anwendung ist daher glasiges B2O3 zum Sättigen des Gasstroms nur schlecht geeignet, da man zur Erzielung einer genügend großen B2O3-Oberfläche außerordentlich groß dimensionierte Behälter anwenden müßte. Durch Anwendung von inertem Trägermaterial ließe sich zwar das Zusammenschmelzen des Boroxids vermeiden, jedoch würde dies im Prinzip die Herstellung eines Katalysators erforderlich machen, was man ja gerade vermeiden will, da bei den in Frage kommenden Katalysatoren weniger die Rohstoffkosten als vielmehr die Fertigungskosten für ihren Preis verantwortlich sind. Darüber hinaus würde die Anwendung von Boroxid auf einem Träger bei der technischen Durchführung dadurch erschwert, daß nach der Verflüchtigung des Boroxids das Trägermaterial zurückbleibt und vor einer neuen Beschickung entfernt werden muß.To achieve saturation of the gas stream with boric acid before it reaches the catalyst. The difficulty lies in the fact that the normally available softened B 2 O 3 modification, the so-called glassy boric oxide, at temperatures above 25O 0 C slowly and is present already largely melted at 27O 0 C. For a technical application, vitreous B 2 O 3 is therefore only poorly suited for saturating the gas stream, since one would have to use extremely large containers to achieve a sufficiently large B 2 O3 surface. By using an inert carrier material, the boron oxide could be prevented from melting together, but this would in principle make the production of a catalyst necessary, which one wants to avoid, since with the catalysts in question it is less the raw material costs than the production costs for their price are responsible. In addition, the use of boron oxide on a carrier in the technical implementation would be made more difficult by the fact that the carrier material remains after the boron oxide has volatilized and has to be removed before a new charge.

Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet daher die röntgenkristalline Modifikation von Boroxid, bei der die geschilderten Nachteile nicht auftreten, da deren Schmelzpunkt bei 450 — 47O°C liegt und unterhalb des Schmelzpunktes keine Erweichung oder Versinterung auftritt. Darüber hinaus hinterläßt verdampftes rönt-The inventive method therefore uses the X-ray crystalline modification of boron oxide, in which the disadvantages described do not occur, since their melting point is 450-470 ° C and below the Melting point no softening or sintering occurs. In addition, vaporized X-ray leaves behind

genkristallines Boroxid keinen Rückstand, so daß der verdampfte Anteil durch einfache Zugabe von frischem, röntgenkristallinem Boroxid ergänzt werden kann. Die Sättigung des für die Umlagerung benötigten Wasserdampfs mit Borsäure läßt sich daher in konventioneller Weise ohne Schwierigkeiten durchführenibeispielsweise kann man einen auf die gewünschte Temperatur aufgeheizten, turmförmigen Sättiger mit stückigem, röntgenkristallinem B2O3 füllen und den Wasserdampfstrom bzw. das Gemisch aus Oximdampf und Wasserdampf hindurchleiten. Man kann aber auch die Sättigung im Wirbelbett vornehmen. Soll die Umlagerung des Oxims in Gegenwart von Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff oder Kohlendioxid, durchgeführt werden, so ist es auch möglich, das Inertgas teilweise oder vollständig zusammen mit dem Wasserdampf bzw. mit dem Oxim-Wasser-Dampfgemisch über das röntgenkristalline Boroxid zu leiten.Gene crystalline boron oxide leaves no residue, so that the evaporated portion can be supplemented by simply adding fresh, X-ray crystalline boron oxide. The saturation of the water vapor required for the rearrangement with boric acid can therefore be carried out in a conventional manner without difficulty, for example a tower-shaped saturator heated to the desired temperature can be filled with lumpy, X-ray crystalline B 2 O 3 and the water vapor stream or the mixture of oxime vapor and water vapor pass through. But you can also make the saturation in the fluidized bed. If the rearrangement of the oxime is to be carried out in the presence of inert gas, such as nitrogen or carbon dioxide, it is also possible to pass the inert gas partially or completely together with the water vapor or with the oxime-water-vapor mixture over the X-ray crystalline boron oxide.

Die Wasserdampfmenge ist nicht besonders kritisch und kann in weiten Grenzen schwanken; bevorzugt liegt der Anteil an Wasserdampf, bezogen, auf das eingesetzte Oxim, jedoch zwischen 1 und 30 Gew.-%. Die röntgenkristalline Modifikation von B2O3 ist bekannt. Röntgenkristallines B2O3 kann nach Vorschrift im »Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie«, Herausgeber G. Brauer, 2. Auflage, Stuttgart 1960, Seite 699, aus H3BO3 gewonnen werden. Hat man erst einmal röntgenkristallines B2O3 zur Verfugung, so geschieht die weitere Herstellung in einfachster Weise durch Impfen einer H3BOj-Schmelze bei 225 — 2500C mit einer geringen Menge an röntgenkristallinem B2O3. Die Schmelze erstarrt nach kurzer Zeit zu der gewünschten röntgenkristallinen Modifikation des Boroxids, die auf Grund ihres Schmelzpunktes oder ihres charakteristischen Röntgendiagramms (kristallines B2O3 gehört dem trigonalen Kristallsystem an mit a = 4,325 A und c = 8,317 A als Kantenlängen der Elementarzelle) identifiziert werden kann.The amount of water vapor is not particularly critical and can vary within wide limits; however, the proportion of water vapor, based on the oxime used, is preferably between 1 and 30% by weight. The X-ray crystalline modification of B 2 O 3 is known. X-ray crystalline B 2 O 3 can be obtained from H 3 BO 3 in accordance with the instructions in the “Handbook of Preparative Inorganic Chemistry”, editor G. Brauer, 2nd edition, Stuttgart 1960, page 699. Once one has X-ray crystalline B 2 O 3 to the jointing, the further manufacture takes place in einfachster manner by inoculating a H 3 BOJ melt at 225-250 0 C with a small amount of X-ray crystalline B 2 O 3. The melt solidifies after a short time to the desired X-ray crystalline modification of the boron oxide, which is identified on the basis of its melting point or its characteristic X-ray diagram (crystalline B 2 O 3 belongs to the trigonal crystal system with a = 4.325 A and c = 8.317 A as the edge lengths of the unit cell) can be.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darauf zu achten, daß zwischen Sättiger und Katalysator keine Temperatursenkungen auftreten, da sich hier ein Teil der im wasserdpmpfhaltigen Gasstrom enthaltenen Borsäure entsprechend dem Gleichgewicht der niedrigen Temperatur wieder abscheiden würde. Die Folge v/äre, daß sich der Gasstrom am Katalysator wieder mit Borsäure aufsättigen würde, was gleichbedeutend mit einem B2O3-VeHuSt vom Katalysator wäre. In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens leitet man den Wasserdampf bei einer Temperatur zwischen 280 und 4500C über die röntgenkristalline Modifikation des Boroxids, mischt diesen Wasserdampf im Bereich der Umlagerungstemperatur mit dem Oximdampf und bringt die Dampfmischung anschließend mit dem Katalysator in Kontakt. Dabei kann sowohl Wasserdampf als auch der Oximdampf mit Inertgas, beispielsweise Stickstoff oder Kohlendioxid, gemischt sein. Das vor der Katalysatorzone eingeführte, dampfförmige Oxim kann im wesentlichen wasserfrei sein. Die Temperatur des röntgenkristallinen Boroxids im Sättiger ist in diesem Fall im wesentlichen die des Katalysators. Enthält das Oxim jedoch noch z. B. von seiner Herstellung her geringe Mengen Wasser, so sollte die Temperatur des röntgenkristallinen Boroxids so weit über der Temperatur des Katalysators liegen, daß die vom oximfreien, wasserdampfhaltigen Gasstrom transportierte Boroxidmenge der entspricht, die nach der Vermischung mit dem geringe Wasserdampfmengen enthaltenden Oximdampf bei der Temperatur des Katalysators transportiert werden kann.When carrying out the process according to the invention, care must be taken to ensure that no temperature drops occur between the saturator and the catalyst, since here some of the boric acid contained in the water vapor-containing gas stream would be deposited again in accordance with the equilibrium of the low temperature. The consequence would be that the gas stream would become saturated again with boric acid at the catalyst, which would be equivalent to a B 2 O 3 loss from the catalyst. In a specific embodiment of the method according to the invention passes the water vapor at a temperature of 280-450 0 C on an X-ray crystalline modification of the boron oxide, this water vapor mixed in the rearrangement temperature with the Oximdampf and then brings the vapor mixture with the catalyst in contact. Both water vapor and the oxime vapor can be mixed with inert gas, for example nitrogen or carbon dioxide. The gaseous oxime introduced upstream of the catalyst zone can be essentially anhydrous. In this case, the temperature of the X-ray crystalline boron oxide in the saturator is essentially that of the catalyst. However, if the oxime still contains z. B. small amounts of water from its production, the temperature of the X-ray crystalline boron oxide should be so far above the temperature of the catalyst that the amount of boron oxide transported by the oxime-free, water-vapor-containing gas stream corresponds to that after mixing with the oxime vapor containing small amounts of water vapor in the Temperature of the catalyst can be transported.

Bei einer anderen bevorzugten Verfahrensweise leitet man den Wasserdampf nicht allein, sondern S zusammen mit dem Oximdampf, gegebenenfalls im Gemisch mit Inertgas, über röntgenkristallines Boroxid und anschließend über den Katalysator. In diesem Fall brueht man nur dafür zu sorgen, daß in der Katalysatorschicht und in der Schicht von röntgenkristallinem Boroxid im wesentlichen die gleichen Temperaturen herrschen. Wenn bei dieser einfachen Art der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens das röntgenkristalline Boroxid in seiner Wirksamkeit nachläßt, weil sich Verkokungsprodukte auf ihm abscheiden, so kann man diese durch Abbrennen beseitigen. Das Abbrennen ist aber bei Temperaluren unterhalb der Schmelztemperatur des röntgenkrhtallinen Boroxids vorzunehmen.In another preferred procedure, the water vapor is not passed alone, but S together with the oxime vapor, optionally mixed with inert gas, via X-ray crystalline boron oxide and then over the catalyst. In this case you only have to make sure that in the Catalyst layer and in the layer of X-ray crystalline boron oxide are essentially the same temperatures to rule. If in this simple way of performing the method according to the invention X-ray crystalline boron oxide decreases in its effectiveness because there are coking products on it separate, they can be eliminated by burning them off. But the burning down is at temperatures below the melting temperature of the X-ray crystal boron oxide.

Eine geeignete Methode ist z. B. das langsame Abbrennen mit Stickoxiden. Nimmt man das Abbrennen in einem Fließbett vor, so kann man auf die wirbelnden, 150 - 4500C heißen B2O3-Teilchen Salpetersäure sprühen, wobei durch die verdampfenden Flüssigkeitströpfchen eine Übertemperatur und damit ein Schmel- zen des B2O3 leicht zu vermeiden ist.A suitable method is e.g. B. the slow burning with nitrogen oxides. Assuming the burning in a fluidized bed before, so one can to the swirling, 150-450 0 C hot B 2 O spray 3 particles nitric acid by the evaporating liquid droplets over-temperature, and thus a-melting, 3 zen of B 2 O slightly is to be avoided.

Herstellung der röntgenkristallinen Modifikation von Boroxid:Production of the X-ray crystalline modification of boron oxide:

In einer 500 ml fassenden flachen Porzellanschale wurden 250 g kristallisierte Borsäure (H3BO3) in einem250 g of crystallized boric acid (H 3 BO 3 ) were placed in a 500 ml flat porcelain dish

jo Trockenschrank vierzehn Tage lang auf 230 bis 24O0C erhitzt, wobei die Porzellanschale durch eine lose aufliegende Glasplatte abgedeckt war. Danach waren 140 g eines festen, weißen Produktes entstanden, das aufgrund seines charakteristischen Röntgendiagramms als röntgenkristalline Modifikation von B2O3 identifiziert wurde. Sein Schmelzpunkt wurde zu 455°C bestimmt.jo heated oven for fourteen days at 230 to 24O 0 C, the porcelain dish was covered by a loose overlying glass plate. This gave 140 g of a solid, white product which, on the basis of its characteristic X-ray diagram, was identified as an X-ray crystalline modification of B 2 O 3. Its melting point was determined to be 455 ° C.

Die weitere Herstellung geschah in der Weise, daß nach dem Schmelzen der kristallisierten Borsäure, was wie oben beschrieben erfolgte, röntgenkristallines B2O3 in einer Menge von 10%, bezogen auf die eingesetzte Borsäuremenge als Impfkristalle, zugesetzt wurden. Die Kristallisation erfolgte dann innerhalb von etwa 12 bis 24 Stunden.The further preparation was carried out in such a way that after the crystallized boric acid had melted, which was carried out as described above, X-ray crystalline B 2 O 3 in an amount of 10%, based on the amount of boric acid used, was added as seed crystals. Crystallization then occurred within about 12 to 24 hours.

Beispiel 1example 1

a) Ohne Sättiger: Im Laufe von 12 Stunden wurden über 30 g eines in einem Röhrenofen fest angeordneten Katalysators, der aus 12,9% B2O3 auf Titandioxid als Trager bestand, 245,6 g Cyclohexanonoxim und 50,0 g Wasser bei 40 Torr und einer Katalysatortemperatur von 34O0C geleitet. Anschließend ergab die quantitative Bestimmung des B2O3-Gehaltes im Katalysator e.nen Wert von nur mehr 8,3%.a) Without saturator: Over the course of 12 hours, over 30 g of a catalyst which was fixedly arranged in a tube furnace and consisted of 12.9% B 2 O 3 on titanium dioxide as a support, 245.6 g of cyclohexanone oxime and 50.0 g of water were added 40 Torr and a catalyst temperature of 340 0 C passed. The quantitative determination of the B 2 O 3 content in the catalyst then resulted in a value of only 8.3%.

$5 b) Mit Sättiger: Der Versuch wurde wie unter a) beschrieben durchgeführ, jedoch wurde der Wasserdampf durch ein mit gekörntem, röntgenkristallinem Boroxid gefülltes, auf die Temperatur des Katalysators geheiztes Rohr als Sättiger geleitet. Bei diesem Versuch wurden innerhalb von 11 Stunden 248,5 g Cyclohexanonoxim und 54,0 g Wasser über den Katalysator geleitet. Anschließend ergab die quantitative Bestimmung des B2O3-Gehalts, daß er von 12,9% im Frischkontakt auf 13,7% leicht angesiiegen war.$ 5 b) With saturator: The experiment was carried out as described under a), but the water vapor was passed through a tube filled with granular, X-ray crystalline boron oxide and heated to the temperature of the catalyst as a saturator. In this experiment, 248.5 g of cyclohexanone oxime and 54.0 g of water were passed over the catalyst over the course of 11 hours. The quantitative determination of the B 2 O 3 content then showed that it had increased slightly from 12.9% in fresh contact to 13.7%.

Beispiel 2Example 2

a) Ohne Sättiger: Im Verlauf von 18 Stunden wurden über 30 g des aus 12,9% B2O3 auf Titandioxida) Without saturator: In the course of 18 hours, more than 30 g of 12.9% B 2 O 3 were converted to titanium dioxide

bestehenden Katalysators bei 40 Torr und 34O0C 376,6 g Cyclohexanonoxim und 76,3 g Wasser als Dampf geleitet. Danach wurde der Katalysator durch einstündiges Erhitzen auf 7000C an Luft von Kohlenstoff ablagerungen befreit und erneut zur Umlagerung eingesetzt. Innerhalb von 5 Stunden wurden weitere 132,1 g Oxim und 2,5,0 g Wasser dampfförmig über den Katalysator geleitet, jedoch war die Aktivität des Katalysators so wijit abgefallen, daß der Versuch abgebrochen werden mußte. Dip quantitative Bestimmung des B2O3-Gehaltes im Katalysator ergab nur noch einen Wert von 2,2%.existing catalyst at 40 Torr and 34O 0 C passed 376.6 g of cyclohexanone oxime and 76.3 g of water as steam. The catalyst was then freed from carbon deposits by heating to 700 ° C. in air for one hour and reused for the rearrangement. A further 132.1 g of oxime and 2.5.0 g of water were passed in vapor form over the catalyst over the course of 5 hours, but the activity of the catalyst had dropped to such an extent that the experiment had to be terminated. Dip quantitative determination of the B2O3 content in the catalyst only resulted in a value of 2.2%.

b) Mit Sättiger: Im Verlauf von 16 Stunden wurden über 30 g des gleichen Katalysators und bei demselben Druck- und Temperaturbedingungen wie bei a) 369,1 g Cyclohexanonoxim geleitet. Gleichzeitig wurden in dieser Zeit 71,9 g Wasserdampf über einen auf 34O0C geheizten Turm, der mit gekörntem, röntgenkristallinem Boroxid gefüllt war, geschickt und unmittelbar vor der Katalysatorzone mit dem Oximdampf gemischt. Danach wurde der Katalysator durch einstündiges Erhitzen auf 7000C an Luft von Kohlenstoffablagerungen befreit und erneut zur Umlagerung eingesetzt. Im Verlaufe weiterer 17 Stunden wurden in der beschriebenen Weise 378,5 g Cyclohexanonoxim und 75,3 g mit Boroxid gesättigter Wasserdampf über den Kontakt geleitet. Im Gegensatz zu der Arbeitsweise ohne vorherige Sättigung des Wasserdampfes mit Boroxid ließen sich keine Anzeichen für ein Nachlassen der Umlagerungswirksamkeil des Katalysators erkennen. Die quantitative Bestimmung des I^OrGehaltes im Katalysator ergab mit 13,0% B-1O3 einen gegenüber dem Ausgangswert von 12,9°/o praktisch unveränderten Iloroxidgehalt.b) With saturator: In the course of 16 hours, 369.1 g of cyclohexanone oxime were passed over 30 g of the same catalyst and under the same pressure and temperature conditions as in a). At the same time 71.9 g of water vapor were at this time a heated to 34O 0 C tower, which was filled with granular, X-ray crystalline boron oxide, and sent mixed immediately before the catalyst zone with the Oximdampf. The catalyst was then freed from carbon deposits by heating to 700 ° C. in air for one hour and reused for the rearrangement. In the course of a further 17 hours, 378.5 g of cyclohexanone oxime and 75.3 g of water vapor saturated with boron oxide were passed over the contact in the manner described. In contrast to the procedure without prior saturation of the water vapor with boron oxide, there were no signs of a decrease in the rearrangement effectiveness of the catalyst. The quantitative determination of the I ^ Or content in the catalyst showed 13.0% B-1O3, a virtually unchanged chlorine oxide content compared to the initial value of 12.9%.

Beispiel 3Example 3

3535

a) Ohne Sättiger: Im Verlauf von 20,7 Stunden wurden bei Normaldruck und 3400C über 20 g eines aus 7,0% B2O3 auf Titandioxid bestehenden Katalysators insgesamt 642,8 g Cyclohexanonoxim als Dampf geleitet, wobei Stickstoff in einer Menge von 15 Nl/h als Trägergas für das Oxim diente. Vor der Katalysatorzone wurde diesem Gasstrom ein Stickstoffstrom von ebenfalls 15 Nl/h zugemischt, der durch Passieren einer Waschflasche mit Wasser von 25°C befeuchtet worden war. Auf diese Weise wurden im Verlauf der Umlagerung 8,9 g Wasser zusammen mit dem Oxim über den Katalysator geleitet (entsprechend 1,39% bezogen auf die Oximmenge). Während der Umlagerung wurde der Katalysator viermal durch einstündiges Erhitzen auf 6000C an Luft von Kohlenstoffablagerungen befreit. Nach der Umlagerung wurde bei der quantitativen Bestimmung des B2O3-Gchaltes nur noch ein Wert von 4,8% gefunden.a) Without saturator: In the course of 20.7 hours, at atmospheric pressure and 340 0 C over 20 g of a 7.0% B2O3 on titanium dioxide catalyst consisting total of 642.8 g of cyclohexanone oxime supplied as vapor, nitrogen in an amount of 15 Nl / h served as a carrier gas for the oxime. Upstream of the catalyst zone, a stream of nitrogen, likewise 15 Nl / h, which had been moistened with water at 25 ° C. by passing through a wash bottle, was mixed into this gas stream. In this way, in the course of the rearrangement, 8.9 g of water were passed over the catalyst together with the oxime (corresponding to 1.39% based on the amount of oxime). During the rearrangement, the catalyst was freed from carbon deposits four times by heating to 600 ° C. in air for one hour. After the rearrangement, only a value of 4.8% was found in the quantitative determination of the B2O3 content.

b) Mit Sättiger: Innerhalb von 22,9 Stunden wurden über 20 g eines aus 7,0% B2O3 auf Titandioxid bestehenden Katalysators bei Normaldruck und 3400C 648,7 g Cyclohexanonoxim zusammen mit einem Trägergasstrom von 15 Nl/h Stickstoff geleitet. Gleichzeitig wurde ein zweiter Stickstoffstrom von 15 Nl/h mit Wasserdampf bei 25°C beladen, über einen auf 34O0C geheizten Turm, der mit gekörntem, röntgenkristallinem B2OJ gefüllt war, geschickt,, unmittelbar vor der Katalysatorzonc mit dem oximhaltigen Gasstrom gemischt und gemeinsam über den Katalysator geleitet. Auf diese Weise wurden im Verlauf der Umlagerung 9,4 g Wasser (entsprechend 1,4!5%, bezogen auf die Oximmenge) über den Katalysator geleitet. Wie unter a) beschrieben, wurde der Katalysator viermal abgebrannt. Nach Beendigung der Umlagerung ergab die quantitative Analyse einen B2O3-Gehalt von 6,6% gegenüber 4,8% ohne Sättiger.b) With saturator: were within 22.9 hours over 20 g of a 7.0% B 2 O 3 existing on titania catalyst at normal pressure and 340 0 C. 648.7 g of cyclohexanone oxime together with a carrier gas flow of 15 Nl / h of nitrogen directed. Simultaneously, a second nitrogen flow of 15 Nl was / h with water vapor at 25 ° C loaded on a heated to 34O 0 C tower which was filled with granular, X-ray crystalline B2OJ sent ,, mixed immediately before Katalysatorzonc with the oxime-containing gas stream and together passed over the catalyst. In this way, 9.4 g of water (corresponding to 1.4! 5%, based on the amount of oxime) were passed over the catalyst in the course of the rearrangement. As described under a), the catalyst was burned off four times. After the rearrangement had ended, the quantitative analysis showed a B2O3 content of 6.6% compared to 4.8% without a saturator.

Beispiel 4Example 4

In einem 2 cm weiten Reaktionsrohr wurde eine Schicht von 10 g Katalysator und eine Schicht von 40 g röntgenkristallinem Boroxid so angeordnet, daß beide Schichten nur durch ein Sieb voneinander getrennt waren.In a 2 cm wide reaction tube, a layer of 10 g of catalyst and a layer of 40 g X-ray crystalline boron oxide arranged so that the two layers are only separated from each other by a sieve was.

Der Katalysator bestand aus 18% Boroxid auf Titandioxid als Trägermaterial und lag in einer Korngröße von 0,6 — 1 mm vor. Das der Katalysatorschicht vorgelagerte röntgenkristalline Boroxid hatte eine Korngröße von 1 — 5 mm. Zur Durchführung der Umlagerungsreaktion wurde das Gasgemisch aus Cyclohexanonoximdampf (22 g/h), Wasserdampf (2,3 g/h) und Stickstoff (50 l/h) zunächst. durch die Schicht aus röntgenkristallinem Boroxid und dann durch die Katalysatorschicht geleitet, wobei die beiden Schichten auf 320 - 35O0C gehalten wurden.The catalyst consisted of 18% boron oxide on titanium dioxide as support material and had a grain size of 0.6-1 mm. The X-ray crystalline boron oxide upstream of the catalyst layer had a grain size of 1-5 mm. To carry out the rearrangement reaction, the gas mixture of cyclohexanone oxime vapor (22 g / h), water vapor (2.3 g / h) and nitrogen (50 l / h) was initially added. passed through the layer of X-ray crystalline boron oxide and then through the catalyst layer, the two layers 320 - 35O 0 C were maintained.

Der Katalysator, an dem die Oximumlagerung stattfand, wurde in zeitlichem Abstand von 12 Stunden durch Abbrennen bei 600 — 7000C regeneriert.The catalyst on which the oxime rearrangement took place was at time intervals of 12 hours by burning at 600 - 700 0 C regenerated.

In den ersten 6 Stunden, als der Katalysator noch neu war, betrug der Oximumsatz 82%. Nachdem der Katalysator 36 Stunden in Betrieb war und zum 3. Mal regeneriert worden war, betrug der Oximumsatz in den folgenden 6 Stunden 84%.In the first 6 hours when the catalyst was still new the oxime conversion was 82%. After the catalyst had been in operation for 36 hours and for the third time had been regenerated, the oxyme conversion was 84% in the following 6 hours.

Bei einem Vergleichsversuch, bei dem kein röntgenkristallines Boroxid der Katalysatorschicht vorgelagert war, lag der Oximumsatz bereits nach der 2. Regenerierung, d. h. also nach 24 Stunden, unter 10%.In a comparative experiment in which no X-ray crystalline boron oxide was placed in front of the catalyst layer was, the oxyme rate was already after the 2nd regeneration, i. H. so after 24 hours, below 10%.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von Lactamen durch Überleiten cyclischer Ketoxime in der Gasphase in Gegenwart von Wasserdampf, gegebenenfalls in Mischung mit einem Inertgas, über einen Boroxidumlagerungskatalysator, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wasserdampf entweder allein oder in Mischung mit Oximdampf bei 280 bis 450"C vor der Überleitung über den Umlagerungskatalysator, gegebenenfalls zusammen mit einem Inertgas, über die röntgenkristalline Modifikation des Boroxids leitet, wobei man bei alleiniger Überleitung von Wasserdampf diesen nach der Überleitung im Bereich der Umlagerungstemperatur mit dem Oximdampf mischt und anschließend die Dampfmischung über den Umlagerungskatalysator leitet.Process for the production of lactams by passing cyclic ketoximes in the gas phase into Presence of steam, optionally mixed with an inert gas, over a boron oxide rearrangement catalyst, characterized, that the water vapor either alone or in a mixture with oxime vapor at 280 to 450 "C before the transfer over the rearrangement catalyst, optionally together with an inert gas, via the X-ray crystalline modification of the boron oxide conducts, with the sole transfer of water vapor this after the Transition in the range of the rearrangement temperature mixes with the oxime vapor and then the Steam mixture passes over the rearrangement catalyst.
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