Фотохимический синтез капролактама

Фотохимический синтез капролактама был разработан в начале 1950-х годов фирмой "Торей" (Япония), а в 1962 г. было начато промышленное производство по этому способу. В основе процесса лежит селективное нитрозирование циклогексана хлоридом нитрозила при облучении реакционной смеси УФ- светом. Реакция протекает по радикально-цепному механизму, первой стадией которого является образование радикалов хлора при фотодиссоциации хлорида нитрозила. На последующих стадиях возникают циклогексильных радикалы, нитрозоциклогексан и хлоргидрат циклогексаноксима:

Побочные продукты – хлорциклогексан и 1-нитрозо-1-хлорциклогексан – образуются в результате вторичных реакций:

Теоретический квантовый выход в реакции равен 1, т.е. каждому поглощенному кванту света соответствует один элементарный акт образования циклогексаноноксима. Диссоциация хлорида нитрозила наиболее эффективно проходит под влиянием интенсивного УФ-излучения, максимум которого сдвинут в УФ-область спектра (400-600 мкм).

Эффективность лампы, т.е. выход циклогексаноноксима на единицу затраченной энергии, в основном зависит от спектра излучения, квантового выхода и полноты удаления пленки смолистых веществ, которое достигается периодической промывкой стекла лампы концентрированной серной кислотой.

Фирма "Торей" совместно с электротехнической фирмой "Тошиба" создали лампы мощностью 40 кВт, выполненные из кварцевого стекла и заполненные парами ртути и таллия. При бесперебойном горении в течение 7000 ч они сохраняют коэффициент полезного действия на уровне 80-83% и обеспечивают средний выход циклогексаноноксима 300-320 г на 1 кВт · ч затраченной электроэнергии.

Реакция нитрозирования проводится при 283-288 К и атмосферном давлении. Выход циклогексаноноксима составляет ~ 85%.

В состав технологической схемы входят три основных процесса: получение хлорида нитрозила, синтез и очистка капролактама, регенерация циклогексана, хлорида водорода и серной кислоты.