DD284476A5 - Verfahren zur mehrstufigen heisswasserextraktion von polyamidgranulat - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mehrstufigen Heiszwasserextraktion von Polyamidgranulat im Gegenstrom. Um solches Extraktionswasser aus dem Extraktionsprozesz abzuziehen, welches im Caprolactamrueckgewinnungsprozesz bei geringem Aufwand eine hohe Caprolactamausbeute in guter Qualitaet ermoeglicht, wird der Extraktionsprozesz in den drei Stufen Caprolactamextraktion, Oligomerenextraktion und Nachwaesche durchgefuehrt. Die ersten beiden Stufen sind wasserseitig getrennt, so dasz weitgehend keine Oligomeren in das caprolactamhaltige Extraktionswasser der ersten Stufe gelangen. In der zweiten Stufe wird das Polyamidgranulat mit Kreislaufwasser extrahiert, dem kontinuierlich die Oligomeren entzogen werden. Fuer die einzelnen Stufen sind Wassereinsatz pro Tonne Polyamidgranulat, Temperatur und Verweilzeit festgelegt.{Polyamidgranulat; Heiszwasserextraktion, mehrstufig; Gegenstrom; Caprolactamrueckgewinnungsprozesz; Caprolactamausbeute; Caprolactamextraktion; Oligomerenextraktion; Nachwaesche; Extraktionswasser}

Description

TITEL DER ERFINDUNG

Verfahren zur mehrstufigen Heißwasserextraktion von Polyamidgranulat

ANWENDUNGSGEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mehrstufigen Heißwasserextraktion von Polyamidgranulat, insbesondere Poiyamid-6-Granulat im Gegenstrom.

CHARAKTERISTIK DER BEKANNTEN TECHNISCHEN LOSUNGEN

Die Entfernung der gleichgewichtsbedingt in der Polyamidschmelze enthaltenen und beim späteren Verarbeiten störenden niedermolekularen Bestandteile erfolgt durch Heißwasserextraktion des in Granulatform vorliegenden Pülymors. Neben Verfahren zur diskontinuierlichen Extraktion sind Verfahren bekannt, bei denen kontinuierlich und auch mehrstufig im Gegenstrom Polyamidgranulat und Heißwasser in Kontakt gebracht werden« Dabei wird auf unterschiedlicher Weise versucht, den Extraktionsprozeß durch die Schaffung günstiger Konzentrationsprofile über die Extraktorhöhe zu intensivieren (DD-PS Nr. 206999).

Obwohl die für das Verarbeiten notwendigen Restextraktgehalte im Polyamidgranulat erreicht werden, ist allen Verfahren gemeinsam! daß neben einem hohen Wasserverbrauch die niedermolekularen Beetandteile, die sich aus 75 - 80 % monomeren Caprolactam und 20 - 25 % Lactamoligomeren zusammensetzen, im Extraktionswasser als Gemisch in einer Gesamtkonzentration von 6 - 12 % anfallen.

Bei der Aufarbeitung des Extraktionswassers zum Zwecke der Caprolactamrückgewinnung bereitet jedoch der Oligomerenanteil erhebliche Schwierigkeiten, da die Oligomeren bei allen Aufkonzentrierungsprozeesen infolge des Überschreitens der Löslichkeitsgrenze schon im heißen Extraktwasser ausfallen und die Ausrüstungen verkleben.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, mit denen entweder die im Extraktionswasser vorhandenen Oligomeren vom monomeren Caprolactam vor der eigentlichen Aufarbeitung extraktiv mit organischen Lösungsmitteln getrennt oder bei denen nach der Aufkonzentrierung die Oligomeren durch Abkühlen teilweise ausgefüllt werden bzw. bei denen vor der Endverdampfung des Wassers dem Extraktionswasser frisches Caprolactam bis zu einem Mehrfachen der Menge niedermolekularer Bestandteile zugesetzt wird, um die Oligomeren in Lösung zu halten (DE-OS Nr. 3026538, DE-OS Nr. 3311260).

Diese Verfahren verursachen zur vollständigen Oligomerenabtrennung entweder beträchtlichen apparativen und energetischen Aufwand, z. B. Aufarbeitungsprozesse zurr Abtreiben und Regenerieren der organischen Lösungsmittel sowit zur Caprolactamrückgewinnung aus dem Sumpfprodukt der Lösungsmittelextraktion, um in einer abschließenden kontinuierlichen schnellen Destillation hochwertiges Caprolactam zu gewinnen, oder man gewinnt bei unvollständiger Oligomerenabtrennung nur minderwertiges Caprolactam.

ZIEL DER ERFINDUNG

Das Ziel dee erfindungsgemäßen Verfahrene beeteht darin, den Extraktioneprozeß bei Verringerung des Waeeerverbrauchee so zu gestalten, daß solches Extraktionewasser abgezogen werden kann, welches im Caprolactamrückgewinnungsprozeß bei geringem Aufwand eine hohe Caprolactamausbeute in guter Qualität ermöglicht.

WESEN DER ERFINDUNG

Es steht hierbei die Aufgabe, den Oligomerengehalt im abzuziehenden Extraktionswaeser dementsprechend günstig zu beeinflueseno

Erfindungsgemäß wird die Heißwasserextraktion des Polyamidgranulates in einen mehrstufigen kontinuierlichen Gegenstromprozeß, bestehend aus Caprolactamextraktion, Oligomerenextraktion und Nachwäeche durchgeführt, in dem im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren das wenig konzentrierte Extraktionswasser der zweiten Stufe nicht wieder zur Extraktion von frischem Polyamidgranulat in der ersten Stufe benutzt wird. Wie festgestellt wurde, löst sich bei der Heißwasserextration von Polyamidgranulat zunächst nur tnonomeres Caprolactam im Wasser, bis nach einer bestimmten Zeit auch die Oligomeren beginnen, in Lösung zu gehen.

Durch die wasserseitige Trennung zwischer erster und zweiter Extraktionsstufe wird das Eintragen von Oligomeren in den Bereich verhindert, in dem sich das im Vergleich zu diesen mit höherer Geschwindigkeit lösende Caprolactam im Wasser aufkonzentriert, während in der zweiten Stufe die verbliebenen Oligomeren extrahiert werden.

Dabei wird in der ersten Extraktionsstufe frisches Polyamidgranulat bei 60 - 120 ⁰C und 10 - 200 min. Verweilzeit im Gegenstrom mit 0,2 - 1,5 t Wasser pro t Granulat behandelt. Das den Extraktor verlassende, nur Caprolactam enthaltene Wasser wird eingedampft und das gewonnene Rücklactam wird durch Dünnschichtdestillation gereinigt.

In einem zweiten Extraktor wird das die erste Extraktionsstufe verlassende Polyamidgranulat zur Entfernung der Oligomeren zunächst mit 0,5 -5t Kreislaufwasser pro t Granulat im Gegenstrom bei wiederum 60 - 120 ⁰C und 1 - 8 h Verweilzeit behandelt» Anschließend wird das Polyamidgranulat mit 0,3 - 1,5 t rrischwasser pro t Granulat im Gegenstrom in Kontakt gebracht« bis durch diese Nachwäsche der geforderte Restextraktgehalt erreicht isto

Das die Oligomerenextraktion verlassende heiße Waoser wird abgekühlt, von den sich abscheidenden Oligomeren befreit und nach dem Wiederaufheizen im Kreislauf wieder in die Oligomerenextraktionsstufe zurückgeführt, wobei ein in seiner Menge der Frischwa8sereinspeisung in der Nachwäsche entsprechender Teilstrom mit Caprolactam und wenig Oligomeren in der Lösung einer Aufarbeitung zur Lactamrückgewinnung zugeleitet wird.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Das erfindungsgemäße Verfahren soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

0,875 t/h Polyamidgranu3s» der Abmessung 2,5 χ 2,5 mm Durchmesser mit einem Geht.Lt an extrahierbaren Bestandteilen von 10,5 % werden in einem ersten Extraktor 50 min. im Gegenstrom mit 0,45 t/h Deionatwasser von 95 ⁰C behandelt. Das Extraktionswasser reichert sich dabei auf 11 % Gehalt an monomeren Caprolactam an, wird eingedampft und wird in einer Dünnschichtdestillation ohne Verklebungserscheinungen durch Oligomere thermisch schonend auf die gewünschte Reinheit gebracht. Anstelle von Deionatwasssr kann auch Kondensat aus der Extraktionswassereindampfung eingesetzt werden. Das Polyamidgranulat verläßt den ersten Extraktor mit 4,5 % Restextraktgehalt und wird in dem oberen Teil eines in Zonen unterteilten kontinuierlichen Gegenstromextraktors mit 1 t/h 4 %-igen oligomerenarmen Extraktionswasser behandelt, wobei die Temperatur 95 ⁰C und die Verweilzeit des Polyamidgranulates in dieser Stufe 5 h beträgt.

Das abgezogene Extraktionswasser mit 8 % Extraktgehalt, davon 18 % Oligomers, wird auf 20 ⁰C abgekühlt, durch Filtration von den sich abscheidenden Oligomeren befreit und mit einem Oligomerengehalt von 0,3 % im Extraktionswasser wieder in die Oligomerenextraktion zurückgeführt, wobei ein Teilstrom von 0,3 t/h zur Eindampfung und Caprolactamrückgewinnung abgezweigt wird.

Im unteren Teil des zweiten Extraktors wird das Polyamidgranulat in einer Nachwäsnhe mit 0,3 t/h Deionatwasser 10 h bei 100 ⁰C im Gegenstrom extrahiert und verläßt den Extraktor mit einem Restextraktgehalt von 1,5 % (Absolutbestimmung mittels HPLC). Das diese dritte Stufe verlassende Wasser strömt kontinuierlich in die darüber liegende zweite Stufe ein.

Die bei der Kühlung des Extraktionswassers anfallende Wärme wird innerhalb des Verfahrens zur Vorwärmung des oligomerenarmen Extraktionswassers wiederverwendet. Während nach den bekannten Verfahren in einer Anlage gleicher Kapazität trotz hohen apparativen und energetischen Aufwandes für die Oligomerenabtrennung und Destillation kein qualitätsgerechtes Caprolactam zurückgewonnen werden kann, sondern 64 kg/h minderwertiges Rücklactam - Ausbeuteverluste in der Destillation nicht berücksichtigt - für die Borsten - oder Grobseidenproduktion anfallen, werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren 52 kg/h Caprolactam bester Qualität erzeugt, und in der zweiten Stufe werden nochmals 13 kg/h Caprolactam in der Qualität wie nach bekannten Verfahren abgetrennt. Letzteres kann zu seiner weiteren qualitativen Verbesserung vor der Destillation des Extraktionswassers aus der ersten Stufe in dieses eingeleitet werden.

Von Vorteil ist bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß die Ausrüstungen für die Caprolactamrückgewinnung aus oligomerenbeladenen Extraktionswasser der Oligomerenextraktion durch die kleineren Mengenströme in der Größe wesentlich reduziert werden können. Auch reduziert sich die bei der Extraktionswassereindampfung notwendige Energie um 10 % und der Restextraktgehalt im Polyamidgranulat kann gegenüber den herkömmlichen Verfahren um 28 % verringert werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1· Verfahren zur mehrstufigen Heißwaeserextraktion von Polyamidgranulat im Gegenstrom, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Stufe das Polyamidgranulat bei 60 - 120 ⁰C und einer Verweilzeit von 10 - 200 min. mit Frischwasser und dann in einer wasserseitig von der ersten Stufe getrennten zweiten Stufe mit im Kreislauf geführten und von Oligomeren weitgehend gereinigten Extraktionswasser und mit aus einer dritten Stufe zuströmenden Ergänzungswasser und in der dritten Stufe wieder mit Frischwasser behandelt vird.

   2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe die Extraktion mit 0,2 - 1,5 t Frischwasser pro t Polyamidgranulat durchgeführt wirdo

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Stufe mit 0,5 -5t Extraktionswasser pro t Polyamidgranulat bei 60 - 120 ⁰C und einer Verweilzeit von 1 - 8 h extrahiert wirdo

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der dritten Stufe mit 0,3 - 1,5 t Frischwasser pro t Polyamidgranulat extrahiert wirdo

   5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Extraktion in der ersten Stufe die Brüden aus der Extraktionswassereindampfung verwendet werden.