DD226560A1 - Verfahren zum reinigen von caprolactam - Google Patents

Abstract

Das Verfahren zum Reinigen von Caprolactam wird angewendet zur kontinuierlichen Destillation und Rektifikation von entwaessertem Roh-Caprolactam unter vermindertem Druck. Ziel ist ein geringer Energiebedarf und Instandhaltungsaufwand. Die Aufgabe, die fuer die wiederholte Verdampfung und Kondensation des Caprolactams erforderliche Waermeenergie mehrfach zu nutzen, wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass das Roh-Caprolactam in Abhaengigkeit von dessen Reinheit in 4 bzw. 7 Stufen nacheinander verdampft, teilkondensiert, vollstaendig kondensiert, teilverdampft, vollstaendig verdampft, teilkondensiert und vollstaendig kondensiert wird, wobei Fallfilmverdampfer zum Einsatz kommen und die abzufuehrenden Kondensationswaermen als Waermeenergiequellen fuer die Stufen 4 und 5 verwendet werden. Fig. 2

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Caprolactam durch kontinuierliche Destillation und Rektifikation von entwässertem Roh-Caprolactam unter vermindertem Druck.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das als Zwischenprodukt in den Vor- und bzw. oder Zwischenreinigungsstufen des Caprolactamherstellungsprozesses gewonnene Roh-Caprolactam enthält Verunreinigungen unterschiedlicher Struktur mit voneinander abweichenden Eigenschaften, die bei der Weiterverarbeitung des Caprolactams die Qualität der daraus hergestellten Produkte beeinflussen. Insbesondere ist es zur Erreichung einer Caprolactam-Qualität, die den Anforderungen der Polyamid-Faser- und -Feinseiden-Herstellung entspricht, erforderlich, diese Verunreinigungen vom Caprolactam abzutrennen. Das erfolgt durch Destillation und Rektifikation des entwässerten Roh-Caprolactams unter vermindertem Druck und unter Zusatz von alkalisch reagierenden Substanzen. Es ist allgemein bekannt, das entwässerte Roh-Caprolactam unter vermindertem Druck und unter Verwendung von Dünnschichtverdampfern und -rektifikatoren in 5 Stufen destillativ in eine mit leicht flüchtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion, den Destillationrückstand und das reine Caprolactam zu trennen. Dazu wird in der I.Stufe durch

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Verdampfung des Caprolactams der größte Teil der hochsiedenden Verunreinigungen mit dem Destillationsrückstand abgetrennt. Aus dem erhaltenen vorgereinigten Caprolactam werden in der 2. Stufe unter Rektifikationsbedingungen die leichtflüchtigen Verunreinigungen mit dem Kopfprodukt abgetrennt und dieses als mit leicht flüchtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion ausgeschleust. Durch erneute Verdampfung des Sumpfproduktes der Rektifikationsstufe erfolgt in derr

3. Stufe die Gewinnung des reinen Caprolactams als Kopfprodukt. Das Sumpfprodukt dieser Stufe wird anschließend in der

4. Stufe einer weiteren Rektifikation unterworfen, wobei man als Destillat nochmals reines Caprolactam gewinnt. Das Sumpf produkt dieser Stufe wird gemeinsam mit dem Rückstand aus der 1. Stufe in einer 5. Stufe einer Verdampfung unterworfen und dabei Caprolactam zurückgewonnen, das man in die 2.Stufe zurückführt. Den weitgehend caprolactamfreien Rückstand schleust man aus dem Prozeß aus. Dieses Verfahren besitzt den entscheidenden Nachteil, daß zur Erreichung der erforderlichen Qualität ein hoher Energieeinsatz für die zweimalige Caprolactam-Verdampfung und die zweimalige Caprolactamrektifikation bei Rücklaufverhältnissen zwischen 4 und 15 erforderlich ist. Der spezifische Energieeinsatz, bezogen auf die hergestellte Menge reinen Caprolactams, beträgt das 3- bis 4fache der für eine einmalige Caprolactam-Verdampfung notwendigen Wärmeenergie. Aus Gründen der Vergleichbarkeit berücksichtigt diese Angabe zum Energiebedarf nur die für die Caprolactam-Verdampfung und -Rektifikation notwendige Wärmeenergie. Außerdem besteht noch der Nachteil, daß trotz des Einsatzes von Dünnschichtverdampfern und -rektifikatoren, die eine geringe thermische Belastung des Caprolactams gewährleisten, auf Grund der Vielzahl der Stufen durch Addition der Verweilzeiten, insbesondere in den zwischen die Stufen geschalteten Kondensatoren, Abscheidern und Vorlagen, eine hohe thermische Belastung und damit eine Qualitätsbeeinträchtigung zu erwarten ist. Ein weiterer Nachteil ist der hohe technische, insbesondere apparative Aufwand infolge des erforderlichen Einsatzes von kostenintensiven und instandhaltungsaufwendigen Rotationsdünnschichtapparaten.

In der DD-PS 81846 wird vorgeschlagen, unter Verwendung von Dünnschichtverdampfern und -rektifikatoren die Verdampfungs- und Rektifikationsstufen so zu kombinieren, daß das entwässerte Roh-Caprolactam in einer Stufe unter zweifacher Rektifikation ohne Zwischenkondensation der Caprolactamdämpfe in eine mit leichtflüchtigen Verunreinigungen angereicherte Kopffraktion, in reines Caprolactam und in ein Sumpfprodukt getrennt wird. Das die hochsiedenden Verunreinigungen enthaltende Sumpfprodukt führt man einer weiteren Rektifikationsstufe zu, in der unter Abtrennung der hochsiedenden Verunreinigungen mit dem Destillationsrückstand nochmals reines Caprolactam gewonnen wird. Das im Destillationsrückstand enthaltene Caprolactam wird in einer nachgeschalteten Verdampferstufe zurückgewonnen und in die I.Stufe zurückgeführt. Nach diesem Verfahren kann durch die Senkung der Verweilzeit zwar die thermische Belastung des Caprolactams verringert werden, hinsichtlich des apparativen Aufwandes und des Energieverbrauches tritt jedoch keine Reduzierung ein.

Im Grunde führt das Verfahren gemäß DD-PS 81846 nur zu einer Verringerung der Anzahl der Verdampferstufen und -apparate bei Erhöhung der Anzahl der hinsichtlich Energieverbrauch, Anschaffung und Instandhaltung höhere Aufwendungen verursachenden Rektifikationsstufen und -apparte. Die Wirtschaftlichkeit wird nicht verbessert. Nach der DD-PS 152914 erfolgt die destillative Caprolactam-Reinigung 5stufig mittels Dünnschichtapparaten analog dem eingangs beschriebenen allgemein bekannten Verfahren. Zur Senkung des Energieverbrauches wird das in der 5. Stufe aus dem Destillationsrückstand zurückgewonnene Caprolactam nicht flüssig, sondern als Caprolactamdampf in den Sumpf einer Rektifikationsstufe zurückgeführt. Auf Grund der geringen Menge dieses Caprolactamstromes (ca. 8% des Gesamtdurchsatzes) wird jedoch der Energieverbrauch nur geringfügig gesenkt.

Eine wesentliche Verbesserung der Wirtschaftlichkeit tritt nicht ein.

Gemäß der DE-OS 3007338 wird das entwässerte Roh-Caprolactam unter Einsatz von Alkali-oder Erdalkalihydroxid in der I.Stufe destillativ in den Destillationsrückstand und in vorgereinigtes Caprolactam getrennt. In der 2.Stufe erfolgt unter Rektifikationsbedingungen die Abtrennung der leichtflüchtigen Verunreinigungen mit einer Kopffraktion und weiterer hochsiedender Verunreinigungen in Form einer Sumpffraktion unter Gewinnung von gereinigtem Caprolactam als Destillat. Das gereinigte Caprolactam wird in der 3. Stufe unter erneutem Zusatz von Alkali- oder Erdalkalihydroxid abermals destilliert und das reine Caprolactam als Destillat gewonnen. Dieses Verfahren besitzt ebenfalls den entscheidenden Nachteil des unverhältnismäßig hohen Energieverbrauches. Bedingt durch die dreifache Caprolactam-Verdampfung und die Rektifikation beträgt der spezifische Energieeinsatz bezogen auf die hergestellte Menge reinen Caprolactams das ca. Vierfache der für eine einmalige Caprolactam-Verdampfung notwendigen Energie. Außerdem besteht ein weiterer großer Nachteil dieses Verfahrens darin, daß nur ca. 60% des eingesetzten Caprolactams als reines Caprolactam gewonnen werden können. In der DE-OS 3106350 wird ein dreistufiges Verfahren vorgeschlagen. Dazu verdampft man im Dünnschichtverdampfer das entwässerte Roh-Caprolactam in einer I.Stufe unter Abtrennung der nicht-flüchtigen Verunreinigungen mit dem Destillationsrückstand. Die Caprolactamdämpfe werden ohne Zwischenkondensation einer Rektifikationseinheit als 2.Stufe zugeführt. In dieser erfolgt unter Rektifikationsbedingungen bei Einsatz eines Dünnschichtverdampfers als Bodenverdampfer einer Rieselsäule die Abtrennung von hochsiedenden Verunreinigungen mit dem Sumpfprodukt unter Gewinnung von vorgereinigtem Caprolactam als Destillat. Das vorgereinigte Caprolactam wird anschließend in Gegenwart von Alkalihydroxid in der 3. Stufe einer Dünnschichtdestillation unterworfen und unter Abtrennung weiter hochsiedender Verunreinigungen mit dem Rückstand das reine Caprolactam als Destillat gewonnen. Mit diesem Verfahren wird zwar der apparative Aufwand etwas verringert und der spezifische Energieverbrauch, bezogen auf die hergestellte Menge reinen Caprolactams, auf etwa das Dreifache der für eine einmalige Caprolactam-Verdampfung notwendigen Energie gesenkt.

Die Anwendung dieses Verfahrens ist jedoch eingeschränkt auf den Einsatz von Roh-Caprolactam, das ausschließlich nichtflüchtige und hochsiedende Verunreinigungen enthält. Leichtflüchtige Verunreinigungen sind mit diesem Verfahren nicht abtrennbar. Roh-Caprolactam, das diese enthält, ist nach diesem Verfahren nicht im erforderlichen Masse zu reinigen bzw. muß zur Abtrennung der leichtflüchtigen Verunreinigungen zusätzlich gereinigt werden. Damit wird der Vorteil des relativ verringerten Apparateaufwandes und Energieverbrauches aufgehoben.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Energiebedarf sowie den apparativen und Instandhaltungsaufwand beim destillativen und rektifikativen Reinigen des Caprolactams zu senken, ohne dabei die Anwendungsbreite und die Qualitätswirksamkeit des Verfahrens zu beeinträchtigen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, das es gestattet, die Wärmeenergie, die für die wiederholte Verdampfung und Kondensation des Caprolactams eingesetzt wird, um unter Abtrennung leichtflüchtiger und hochsiedender Verunreinigungen Caprolactam von hoher Reinheit herzustellen, innerhalb des Destillationsprozesses mehrfach zu nutzen, und dafür Apparate einzusetzen, die einen geringen Aufwand für Anschaffung und Instandhaltung verursachen. Bei der Lösung der Aufgabe ist zu gewährleisten, daß durch eine variable Verfahrensgestaltung der Aufwand dem notwendigen Reinigungseffekt angepaßt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man das entwässerte Roh-Caprolactam in einer 1. Stufe bis auf einen geringen Anteil den hochsiedende Verunreinigungen enthaltenden Destillationsrückstand weitestgehend verdampft, die erzeugten Caprolactamdämpfe in einer 2. Stufe rektifizierend teilkondensiert, die dabei nicht kondensierte Caprolactamdämpfe in einer 3. Stufe unter Rektifikationsbedingungen weitestgehend kondensiert und das dabei erhaltene Caprolactamkondensat gegebenenfalls als reines Caprolactam gewinnt oder erforderlichenfalls zum weitergehenden Reinigen in einer 4. Stufe einer rektifizierenden Teilverdampfung unterwirft und anschließend in einer 5. Stufe weitestgehend verdampft, die in der 5. Stufe erzeugten Caprolactamdämpfe in einer 6. Stufe einer rektifizierenden Teilkondensation unterwirft und die in der 6. Stufe nicht kondensierten Caprolactamdämpfe in einer 7.Stufe schließlich vollständig zu reinem Caprolactam kondensiert!, die Teilkondensation in der 2. Stufe und gegebenenfalls in der 6. Stufe und die weitestgehende Kondensation in einer 3. Stufe unter Gegenstromführung von Kondensat und Dampf im Mantelraum von Rohrbündelwärmeübertragern, vorzugsweise von Fallfilmverdampfern, und gegebenenfalls die Teilverdampfung in der 4. Stufe unter Gegenstromführung von Flüssigkeit und Dampf im Rohrraum von Rohrbündelwärmeübertragern, vorzugsweise von Fallfilmverdampfern, durchführt, unter Einstellung der notwendigen Temperaturdifferenzen für die Teilverdampfung in der 4. Stufe die bei der Teilkondensation in der 2. Stufe abzuführende Kondensationswärme als Wärmeenergiequelle und für die weitestgehende Verdampfung in der 5. Stufe die bei derweitestgehenden Kondensation in der 3. Stufe abzuführende Kondensationswärme als Wärmeenergiequelle verwendet, die in der 3.Stufe nicht kondensierten und in der 4.Stufe erzeugten, die leichtflüchtige Verunreinigungen enthaltenden Caprolactamdämpfe einer Zwischen- und Totalkondensation oder Rektifikation unterwirft, dabei die leichtflüchtigen Verunreinigungen im Totalkondensat oder im Destillat der Rektifikation anreichert und diesen Stoffstrom als mit leichtflüchtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion ausschleust, die in der 2.Stufe und 6.Stufe erzeugten Teilkondensate und das in der 5. Stufe abgetrennte Sumpfprodukt in der Weise in den Destillationsprozeß zurückführt, daß man die darin enthaltenen hochsiedenden Verunreinigungen mit dem Destillationsrückstand in der I.Stufe ausschleust. Zweckmäßigerweise werden zur Teilverdampfunej=in der 4.Stufe 5 bis 15Ma.-% und zurweitestgehenden Verdampfung in der I.Stufe und in der 5.Stufe 90 bis 98Ma.-% des m'cliese Stufen eingesetzten Caprolactams verdampft.

Es ist weiterhin zweckmäßig, bei der Teilkondensation in der 2. Stufe und in der 6. Stufe 5 bis 15Ma.-% und bei der weitestgehenden Kondensation in der 3. Stufe 90 bis 98Ma.-% der in diese Stufen eingeleiteten Caprolactamdämpfe zu kondensieren.

Darüber hinaus ist es zweckmäßig, bei Anwendung einer Zwischenkondensation 60 bis 80 Ma.-% der in der 3. Stufe nicht kondensierten und in der 4.Stufe erzeugten, die leichtflüchtige Verunreinigungen enthaltenden Caprolactamdämpfe zu kondensieren und das Caprolactamkondensat in die I.Stufe oder die 4.Stufe zurückzuführen.

Gleichermaßen zweckmäßig ist es, bei Anwendung einer Rektifikation die in der 3.Stufe nicht kondensierten und in der 4. Stufe erzeugten Carpolactamdämpfe in einer Verstärkersäule unter Anwendung eines Rücklaufverhältnisses zwischen 2 und 4 ohne Zuführung zusätzlicher Wärmeenergie zu rektifizieren und das Sumpfprodukt der Verstärkersäule in die 1. Stufe oder die 4. Stufe zurückzuführen.

Vorteilhafterweise erreicht man die für den Wärmeaustausch in der 2. Stufe, 3. Stufe, 4. Stufe und 5. Stufe notwendigen Temperaturdifferenzen durch Einstellung entsprechender Druckdifferenzen mittels Drosselorganen in den Dämpfeleitungen der 3. Stufe und bzw. oder 4. Stufe und bzw. oder 5. Stufe.

Es ist von Vorteil, dem Roh-Caprolactam Alkalisalze der Epsilon-Aminocapronsäure als Raffinationsmittel zuzusetzen. Es ist weiterhin von Vorteil, die weitestgehende Verdampfung des Caprolactams in der 5. Stufe unter Gleich- oder Gegenstromführung von Dampf und Flüssigkeit und bei Kreislaufführung des Sumpfproduktes im Rohrraum von Fallfilmverdampfern durchzuführen.

Die weitestgehende Verdampfung in der 1. Stufe wird in Rotationsdünnschichtverdampfern oder vorteilhafterweise unter Gleich- oder Gegenstromführung von Dampf und Flüssigkeit bei Kreislaufführung des Sumpfproduktes im Rohrraum von Fallfilmverdampfern durchgeführt. Die erfindungsgemäße Arbeitsweise gestattet es, den erforderlichen technologischen Aufwand dem notwendigen Reinigungseffekt anzupassen. Beim Einsatz von vorgereinigtem bzw. bereits relativ gering verunreinigtem Roh-Caprolactam für die Herstellung von reinem Caprolactam oder bei der Herstellung von Rein-Caprolactam mittlerer Qualität kann die dreistufige Ausführungsform Anwendung finden. Beim Einsatz von stark verunreinigtem Roh-Caprolactam zur Herstellung von reinem Caprolactam ist es zweckmäßig, die siebenstufige Ausführungsform anzuwenden. Der entsprechende Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der außerordentlich geringe Energieverbrauch. Der spezifische Energieeinsatz, bezogen auf die hergestellte Menge reinen Caprolactams, beträgt das 1,2- bis 1,4fache der für eine einmalige Caprolactam-Verdampfung notwendigen Wärmeenergie. Demgegenüber erfordern die bekannten Verfahren einen spezifischen Energieeinsatz, der das 3- bis 4fache der für eine einmalige Caprolactam-Verdampfung notwendigen Wäremeenergie beträgt. Dabei besteht hinsichtlich des Energieverbrauches zwischen der dreistufigen und der siebenstufigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nur ein geringer Unterschied.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß überwiegend bzw. ausschließlich Rohrbündelwärmeübertrager, für die Verdampferstufen vorzugsweise Fallfilmverdampfer, Anwendung finden. Diese Apparate sind bekanntlich im Vergleich zu den bei den herkömmlichen Verfahren erforderlichen Rotationsdünnschichtverdampfern nicht nur wesentlich kostengünstiger hinsichtlich des Investitionsaufwandes, sondern darüber hinaus erheblich wirtschaftlicher bezüglich der Wartung und Instandhaltung. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Arbeitsweise ist die relativ geringe thermische Belastung des Caprolactams auf Grund der geringen Temperaturdifferenzen in der Mehrzahl der Verdampferstufen und der geringen Verweilzeit des Caprolactams in den einzelnen Stufen wegen nicht erforderlicher Zwischenkondensationen.

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Ausführungsbeispieie

Beispiel 1

Eine vierstufige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Figur 1 dargestellt. Durch Rohrleitung 1 werden stuendlich 5400 Gewichtsteile entwässertes Roh-Caprolactam mit einem Gehalt von 0,17Ma.-% Natriumaminocapronat in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 2 eingeleitet. Außerdem werden dem Rohrraum des Fallfilmverdampfers 2 über Rohrleitung 3 stuendlich 800 Gewichtsteile und über Rohrleitung 4 stündlich 500 Gewichtsteile Rückführungs-Caprolactam zugeführt. Im Fallfilmverdampfer 2 erfolgt unter einem Druck von 1,4KPa und bei einer Temperatur von 136°C bei Gegenstromführung von Dampf und Flüssigkeit und unter Kreislaufführung des Sumpf Produktes in einer Menge von 50000 Gewichtsteilen pro Stunde über Rohrleitung 5 die Verdampfung. Über Rohrleitung 6 werden stuendlich 350 Gewichtsteile Destillationsrückstand abgezogen und in eine vorgeschaltete Synthese- oder Reinigungsstufe des Caprolactamprozesses zurückgeführt. Der Fallfilmverdampfer 2 wird beheizt mit Wasserdampf von 12,0 MPa, wobei der Heizdampf über Rohrleitung 7 dem Mantelraum des Fallfilmverdampfers 2 zugeführt und das Kondensat über Rohrleitung 8 abgeführt wird. Der Heizdampfverbrauch beträgt 1880 Gewichtsteile pro Stunde. Im Rohrraum des Fallfilmverdampfers 2 werden stündlich 6350 Gewichtsteile Caprolactamdämpfe erzeugt, über Rohrleitung 9 in den Mantelraum des Rohrbündelwärmeübertragers 10 eingeleitet und in diesem unter einem Druck von 0,9KPa und bei einer Temperatur von 126°C bei Gegenstromführung von Dampfund Kondensat unter Abführung der Kondensationswärme mittels Heißwassers teilkondensiert. Das Heißwasser wird dem Rohrbündelwärmeübertrager 10 über die Rohrleitungen 11 und 12 zu-bzw. abgeführt. Im Mantelraum des Rohrbündelwärmeübertragers 10 werden 500 Gewichtsteile pro Stunde Caprolactam kondensiert und über Rohrleitung 4 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 2 zurückgeführt. Die im Rohrbündelwärmeübertrager 10 nicht kondensierten Caprolactamdämpfe in einer Menge von 5850 Gewichtsteilen pro Stunde werden über Rohrleitung 13 in den Mantelraum des Rohrbündelwärmeübertragers 14 eingeleitet. In diesem erfolgt die Kondensation bei einem Druck von 0,7KPa und einer Temperatur von 121⁰C unter Gegenstromführung von Kondensat und Dampfund unter Abführung der Kondensationswärme mittels Heißwassers. Dabei werden stündlich 4745 Gewichtsteile reines Caprolactam als Kondensat gewonnen und über Rohrleitung 15 abgezogen. Die Heißwasserbeaufschlagung des Rohrbündelwärmeübertragers 14erfolgtüberdie Rohrleitungen 16 und 17. Die im Mantelraum des Rohrbündelwärmeübertragers 14 nicht kondensierten, leichtflüchtige Verunreinigungen enthaltenden Caprolacdämpfe (1105 Gewichtsteile pro Stunde) werden über Rohrleitung 18 in die Verstärkersäule 19 geleitet und in dieser unter einem Druck von 0,7KPa bei einer Temperatur von 121⁰C (gemessen im Sumpf der Verstärkersäule) rektifiziert. Die die Verstärkersäule 19 über Rohrleitung 20 in einer Menge von 1105 Gewichtsteilen pro Stunde verlassenden Caprolactamdämpfe werden im heißwassergekühlten Kondensator 21 unter einem Druck von 0,4KPa niedergeschlagen, das Caprolactamkondensat in einer Menge von 800 Gewichtsteilen pro Stunde über Rohrleitung 22 als Rücklauf auf die Verstärkersäule 19 aufgegeben und in einer Menge von 300 Gewichtsteilen pro Stunde über Rohrleitung 23 als mit leichtflüchtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion abgezogen und in eine vorgeschaltete Synthese — oder Reinigungsstufe zurückgeführt. Das Sumpfprodukt der Verstärkersäule 19 wird über Rohrleitung 3 in einer Menge von 800 Gewichtsteilen pro Stunde in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 2 zurückgeführt. Der Dampfstrahler 24 dient der Vakuumerzeugung.

Der Reinigungseffekt wird durch die in der folgenden Tabelle aufgeführten Qualitätskennziffern (TGL 7430) der Einsatz- und Endprodukte verdeutlicht.

Stoffstrom

Permanganat-

Extinktions-

zahl

Gehaltanflüchtigen Basen

Extinktion bei 290 mm

Entwässertes Roh-Caprolactam

(Rohrleitung 1) 49,5

Reines Caprolactam (Rohrleitung 15) 88,7

Mit leichtflüchtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion

(Rohrleitung 23) 26,8

Destillationsrückstand (Rohrleitung 6) 0

0,41 mval/kg 0,141 mval/kg

0,58 mval/kg 5,81 mval/kg

0,25 0,014

0,21 3,51

Beispiel 2

Eine siebenstufige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Arbeitsweise zeigt Figur 2. Durch Rohrleitung 25 werden stündlich 6010 Gewichtsteile entwässertes Roh-Caprolactam mit einem Gehaltan Natriumaminocapronat von 0,15Ma.-%, durch Rohrleitung 26 außerdem 400 Gewichtsteile pro Stunde und durch Rohrleitung 27 nochmals 440 Gewichtsteile pro Stunde Rückführungs-Caprolactam in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 28 eingespeist und unter einem Druck von 1,7 KPa und bei einer Temperatur von 141⁰C bei Kreislaufführung des Sumpfproduktes in einer Menge von 50000 Gewichtsteilen pro Stunde durch Rohrleitung 29 und unter Gegenstromführung von Dampf und Flüssigkeit verdampft. Die erzeugten Caprolactamdämpfe werden durch Rohrleitung 30 in den Mantelraum des Fallfilmverdampfers 31 eingeleitet. Über Rohrleitung 32 werden stündlich 350 Gewichtsteile des die hochsiedenden Verunreinigungen enthaltenden Destillationsrückstandes abgezogen und in eine vorgeschaltete Synthese- oder Reinigungsstufe des Caprolactamprozesses zurückgeführt. Die Beheizung des Fallfilmverdampfers 28 erfolgt mittels Heizdampfes von 1,0MPa Druck, wobei die Dampfzufuhr durch Rohrleitung 33 und die Kondensatableitung über Rohrleitung 34 vorgenommen wird. Der Dampfverbrauch beträgt 1930 Gewichtsteile pro Stunde. Die über Rohrleitung 30 in den Fallfilmverdampfer 31 in einer Menge von 6500 Gewichtsteilen pro Stunde eingeleiteten Caprolactamdämpfe werden in diesem unter einem Druck von 1,3KPa bei einer Temperatur von 135°C unter Gegenstromführung von Kondensat und Dampf teilkondensiert. Das Caprolactamkondensat wird in einer Menge von

-b- σ/ν» υσ

400 Gewichtsteilen pro Stunde durch Rohrleitung 26 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 28 zurückgeführt. Die im Mantelraum des Fallfilmverdampfers 31 nicht kondensierten Caprolactamdämpfe werden durch Rohrleitung 35 in einer Menge von 6100 Gewichtsteilen pro Stunde in den Mantelraum des Fallfilmverdampfers 36 eingeleitet und in diesem bei einem Druck von 1,1 KPa und einer Temperatur von 131⁰C unter Gegenstromführung von Kondensat und Dampf kondensiert. Das Caprolactamkondensat in einer Menge von 5700 Gewichtsteilen pro Stunde wird über Rohrleitung 37 in den Rohrräum des Fallfilmverdampfers 31 eingeführt. Die nicht kondensierten Caprolactamdämpfe gelangen über Rohrleitung 38 in einer Menge von stündlich 400 Gewichtsteilen in die Verstärkersäule 39. Das über Rohrleitung 37 in einer Menge von stündlich 5700 Gewichtsteilen in den Fallfilmverdampfer 31 eingeleitete Caprolactamkondensat sowie das über Rohrleitung 40 in einer Menge von 595 Gewichtsteilen pro Stunde eingespeiste Sumpfprodukt der Verstärkersäule 39 wird im Rohrraum dieses Verdampfers unter einen Drück von 0,8KPa und bei einer Temperatur von 124°C unter Gegenstromführung von Dampfund Flüssigkeit einer Teilverdampfung unterworfen. Die erzeugten Caprolactamdämpfe in einer Menge von 400 Gewichtsteilen pro Stunde werden durch Rohrleitung 41 in die Verstärkersäule 39 eingeleitet. Das Sumpfprodukt wird aus dem Rohrraum des Fallfilmverdampfers 31 in einer Menge von 5895 Gewichtsteilen pro Stunde über Rohrleitung 42 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 36 eingeführt und in diesem unter einem Druck von 0,6KPa bei einer Temperatur von 118°C unter Kreislaufführung des Sumpfproduktes in einer Menge von 60000 Gewichtsteilen pro Stunde durch Rohrleitung 43 und unter Gleichstromführung von Dampfund Flüssigkeit verdampft. Die 5700 Gewichtsteile pro Stunde erzeugten Caprolactamdämpfe werden durch Rohrleitung 44 in den Rohrbündelwärmeübertrager 45 geleitet. Das Sumpfprodukt in einer Menge von stündlich 440 Gewichtsteilen wird über Rohrleitung 27 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 28 zurückgeführt. Die durch Rohrleitung 44 in den Mantelraum des Rohrbündelwärmeübertragers 45 eingeleiteten Caprolactamdämpfe werden in diesem unter einem Druck von 0,4KPa bei einer Temperatur von 110°C unter Gegenstromführung von Kondensat und Dampfund bei Abführung der Kondensationswärme mittels Heißwassers teilkondensiert und das Caprolactamkondensat in einer Menge von 245 Gewichtsteilen pro Stunde über Rohrleitung 46 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 36 zurückgeführt. Die Beaufschlagung des Rohrbündelwärmeübertragers 45 mi^eißwasser erfolgt über die Rohrleitungen 47 und 48. Die im Mantelraum des Rohrbündelwärmeübertragers 45 nicht kondensierten Caprolactamdämpfe in einer Menge von 5455 Gewichtsteilen pro Stunde werden über Rohrleitung 49 dem heißwassergekühlten Kondensator 50 zugeführt, in diesem unter einem Druck von 0,25KPa kondensiert und das dabei in einer Menge von 5450 Gewichtsteilen pro Stunde gewonnene reine Caprolactam über Rohrleitung 51 abgezogen.

Die über die Rohrleitungen 41 (400 Gewichtsteile pro Stunde) und 38 (400 Gewichtsteile pro Stunde) in den Sumpf der Verstärkersäule 39 eingeleiteten Caprolactamdämpfe werden in dieser bei einem Druck von 0,5KPa und einer Temperatur von 114⁰C rektifiziert. Die die Verstärkersäule 39 in einer Menge von stündlich 800 Gewichtsteilen verlassenden Caprolactamdämpfe werden über Rohrleitung 52 in den heißwassergekühlten Kondensator 53 geführt und in diesem kondensiert. Das dabei erhaltene Caprolactamkondensat wird in einer Menge von 595 Gewichtsteilen pro Stunde durch Rohrleitung 54 als Rücklauf auf den Kopf der Verstärkersäule 39 aufgegeben und in einer Menge von stündlich 200 Gewichtsteilen über Rohrleitung 55 als mit leichtflüchtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion abgezogen und in eine vorgeschaltete Synthese- oder Reinigungsstufe des Caprolactamprozesses zurückgeführt. Das Sumpfprodukt der Verstärkersäule 39 wird in einer Menge von stündlich 595 Gewichtsteilen über Rohrleitung 40 in den Rohrraum des Fallstromverdampfers 31 zurückgeführt. Die Dampfstrahler 56 und 57 dienen der Vakuumerzeugung. Mit den Drosselorganen 58 und 59 werden die für den Wärmeaustausch in den Fallfilmverdampfern 31 und 36 notwendigen Druckdifferenzen eingestellt.

Den Reinigungseffekt zeigen die in der folgenden Tabelle aufgeführten Qualitätskennziffern (TGL 7430) der Einsatz- und Endprodukte.

Stoffstrom	Permangonat-	Gehaltan	Extinktion
	Extinktions-	flüchtigen	bei 290 mm
	zahl	Basen
Entwässertes Roh-Caprolactam
(Rohrleitung 25)	22,8	0,57mval/kg	0,72
Reines Caprolactam
(Rohrleitung 51)	89,5	0,137 mval/kg	0,015
Mit leichtflüchtigen Verunreinigun
gen angereicherte Fraktion
(Rohrleitung 55)	18,5	0,72mval/kg	0,32
Destillationsrückstand
(Rohrleitung 32)	0	10,1 mval/kg	11,9

Beispiel 3

Eine weitere siebenstufige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Figur 3 dargestellt. Durch Rohrleitung 60 werden stündlich 5775 Gewichtsteile entwässertes Roh-Caprolactam mit einem Natriumhydroxid-Gehalt von 0,04Ma.-% sowie durch Rohrleitung 61 stündlich 600 Gewichtsteile und durch Rohrleitung 62 stündlich 400 Gewichtsteile Rückführungs-Caprolactam in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 63 eingespeist und in diesem unter einen Druck von 1,8KPa bei einer Temperatur von 142°C unter Kreislaufführung des Sumpfproduktes in einer Menge von 50000 Gewichtsteilen pro Stunde über Rohrleitung 64 und bei Gleichstromführung von Dampf und Flüssigkeit verdampft. Die erzeugten Caprolactamdämpfe werden durch Rohrleitung 65 in den Mantelraum des Fallfilmverdampfers 66 eingeleitet. Über Rohrleitung 67 werden stündlich 400 Gewichtsteile des die hochsiedenden Verunreinigungen enthaltenden Destillationsrückstandes abgezogen und in eine vorgeschaltete Synthese- oder Reinigungsstufe des Caprolactamprozesses zurückgeführt. Die Beheizung des Fallfilmverdampfers 66 erfolgt mittels Heizdampfes von 1,0MPa Druck, wobei die Druckzufuhr über Rohrleitung 68 und die Kondensatableitung über Rohrleitung 69 vorgenommen wird. Der Heizdampfverbrauch beträgt 1890 Gewichtsteile pro Stunde.

Die über Rohrleitung 65 in den Mantelraum des Fallstromverdampfers 66 in einer Menge von stündlich 6375 Gewichtsteilen eingeleiteten Caprolactamdämpfe werden in diesem unter einem Druck von 1,4KPa und bei einer Temperatur von 136°C unter Gegenstromführung von Kondensat und Dampf einer Teilkondensation unterworfen. Das dabei in einer Menge von 600 Gewichtsteilen pro Stunde anfallende Caprolactamkondensat wird durch Rohrleitung 61 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 63 zurückgeführt. Die im Mantelraum des Fallfilmverdampfers 66 nicht kondensierten Caprolactamdämpfe in einer Menge von 5775 Gewichtsteilen pro Stunde werden durch Rohrleitung 70 in den Mantelraum des Fallfilmverdampfers 71 eingeleitet, und in diesem werden unter einem Druck von 1,2KPa und bei einer Temperatur von 133°C unter Gegenstromführung von Kondensat und Dampf stündlich 5475 Gewichtsteile Caprolactam kondensiert. Die nicht kondensierten Caprolactamdämpfe in einer Menge von 300 Gewichtsteilen pro Stunde werden über Rohrleitung 72 in den Mantelraum des Rohrbündelwärmeübertragers 73 eingeleitet. Das im Mantelraum des Fallfimverdampfers 71 kondensierte Caprolactam wird über Rohrleitung 74 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 66 eingespeist. Außerdem gelangen über Rohrleitung 75 stündlich 695 Gewichtsteile Caprolactam-Teilkondensat aus dem Rohrbündelwärmeübertrager 73 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 66. In diesem erfolgt unter einem Druck von 0,8KPa bei einer Temperatur von 124⁰C unter Gegenstromführung von Dampf und Flüssigkeit eine Teilverdampfung, bei der stündlich 600 Gewichtsteile Caprolactamdämpfe erzeugt und über Rohrleitung 76 in den Mantelraum des Rohrbündelwärmeübertragers 73 geleitet werden. Das Sumpfprodukt wird in einer Menge von 5570 Gewichtsteilen pro Stunde über Rohrleitung 77 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 71 eingespeist. Außerdem gelangen in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 71 stündlich 305 Gewichtsteile Caprolactam-Teilkondensat über Rohrleitung 78. Im Rohrraum des Fallfilmverdampfers 71 werden bei einem Druck von 0,7 KPa und einer Temperatur von 121⁰C unter Gegenstromführung von Dampfund Flüssigkeit und bei Kreislaufführung des Sumpfproduktes in einer Menge von 60000 Gewichtsteilen pro Stunde durch Rohrleitung 79 stündlch 5475 Gewichtsteile Caprolactam verdampft und durch Rohrleitung 80 in den Rohrbündelwärmeübertrager 81 eingeleitet. Das Sumpfprodukt in einer Menge von 400 Gewichtsteilen pro Stunde wird über die Rohrleitung 62 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 63 zurückgeführt. Die über Rohrleitung 80 in den Mantelraum des Rohrbündelwärmeübertragers 81 geleiteten Caprolactamdämpfe werden in diesem bei einem Druck von 0,4KPa und einer Temperatur von 110°C unter Gegenstromführung von Dampfund Kondensat und bei Abführung der Kondensationswärme mittels Heißwassers teilkondensiert und das dabei in einer Menge von 305 Gewichtsteilen pro Stunde erhaltene Caprolactam-Teilkondensat über Rohrleitung 78 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 71 zurückgeführt. Die Beaufschlagung des Rohrbündelwärmeübertragers 81 mit Heißwasser erfolgt über die Rohrleitungen 82 und 83.

Die im Mantelraum des Rohrbündelwärmeübertragers 81 nicht kondensierten Caprolactamdämpfe in einer Menge von 5170 Gewichtsteilen pro Stunde werden über Rohrleitung 84 in den heißwassergekühlten Kondensator 85 geleitet, in diesem unter einem Druck von 0,25KPa kondensiert und das dabei in einer Menge von stündlich 5165 Gewichtsteilen gewonnene reine Caprolactam über Rohrleitung 86 abgezogen.

Die über die Rohrleitungen 72 (300 Gewichtsteile pro Stunde) und 76 (600 Gewichtsteile pro Stunde) in den Mantelraum des Rohrbündelwärmeübertragers 73 eingeleiteten Caprolactamdämpfe werden in diesem bei einem Druck von 0,5KPa und einer Temperatur von 114°C unter Gegenstromführung von Dampfund Flüssigkeit einer Teilkondensation unterworfen. Dabei werden stündlich 695 Gewichtsteile Caprolactamkondensat erhalten und über Rohrleitung 75 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 66 zurückgeführt. Die Heißwasserzuführung zum Rohrbündelwärmeübertrager 73 erfolgt durch Rohrleitung 87, die Abführung über Rohrleitung 88. Die nicht kondensierten Caprolactamdämpfe verlassen den Mantelraum des Rohrbündelwärmeübertragers 72 durch Rohrleitung 89, werden in den heißwassergekühlten Kondensator 90 geleitet und in diesem niedergeschlagen, das Caprolactamkondensat in einer Menge von 200 Gewichtsteilen pro Stunde wird über Rohrleitung 91 als mit leichtflüchtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion abgezogen und in eine vorgeschaltete Synthese- oder Reinigungsstufe des Caprolactamprozesses zurückgeführt

Mit den Dampfstrahlern 92 und 93 wird der erforderliche Unterdruck erzeugt.

Die Drosselorgane 94,95 und 96 dienen der Einstellung der für den Wärmeaustausch in den Fallfilmverdampfern 66 und 71 notwendigen Druckdifferenzen.

Der Reinigungseffekt wird durch die in der folgenden Tabelle aufgeführten Qualitätskennziffern (gemäß TGL 7430) der Einsatz- und Endprodukte verdeutlicht.

Stoffstrom Permanganat- Gehalt an flüchtigen Basen Extinktion bei 290 mm

Extinktionszahl

Entwässertes Roh-Caprolactam (Rohrleitung 60) 30,5

Reines Caprolactam

(Rohrleitung 86) 89,2

Mit leichtflüchtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion (Rohrleitung 91) 25,2

Destillationsrückstand (Rohrleitung 67) 0

0,35mval/kg 0,138mval/kg

0,52mval/kg 4,53mval/kg

0,65 0,013

0,30 9,1

Claims (9)

1. Verfahren zum Reinigen von Caprolactam durch destillative und rektifikative Trennung des entwässerten Roh-Caprolactams unter vermindertem Druck und unter Zusatz alkalisch reagierender Substanzen in eine mit leichtflüchtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion, in den mit hochsiedenden Verunreinigungen angereichertem Destillationsrückstand und in reines Caprolactam, dadurch gekennzeichnet, daß man das entwässerte Roh-Caprolactam in einer I.Stufe bis auf einen geringen Anteil den hochsiedende Verunreinigungen enthaltenden Destillationsrückstand weitestgehend verdampft, die erzeugten Caprolactamdämpfe in einer 2. Stufe rektifizierend teilkondensiert, die dabei nicht kondensierten Caprolactamdämpfe in einer 3.Stufe unter Rektifikationsbedingungen weitestgehend kondensiert und das dabei erhaltene Caprolactamkondensat gegebenenfalls als reines Caprolactam gewinnt oder erforderlichenfalls zum weitergehenden Reinigen in einer 4. Stufe einer rektifizierenden Teilverdampfung unterwirft und anschließend in einer 5. Stufe weitestgehend verdampft, die in der

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Teilverdampfung in der 4. Stufe 5 bis 15Ma.-% und zur weitestgehenden Verdampfung in der I.Stufe und in der 5.Stgfe 90 bis 98Ma.-% des in diesen Stufen eingesetzten Caprolactams verdampft.

-2- O/U9D

Erfindungsansprüche:

3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Teilkondensation in der 2. Stufe und in der 6. Stufe 5 bis 15Ma.-%und bei derweitestgehenden Kondensation in der3.Stufe90bis98Ma.-%derin diese Stufen eingeleiteten Caprolactamdämpfe kondensiert.

4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Anwendung einer Zwischenkondensation 60 bis 80Ma.-% der in der 3. Stufe nicht kondensierten und in der 4. Stufe erzeugten, die leichtflüchtige Verunreinigungen enthaltenden Caprolactamdämpfe kondensiert und das Caprolactamkondensat in die I.Stufe oder die 4.Stufe zurückführt.

5. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Anwendung einer Rektifikation die in der 3. Stufe nicht kondensierten und in der 4. Stufe erzeugten Caprolactamdämpfe in einer Verstärkersäule unter Anwendung eines Rücklaufverhältnisses zwischen 2 und 4 ohne Zuführung zusätzlicher Wärmeenergie rektifiziert und das Sumpfprodukt der Verstärkersäule in die 1. Stufe oder die 4. Stufe zurückführt.

5. Stufe erzeugten Caprolactamdämpfe in einer 6. Stufe einer rektifizierenden Teilkondensation unterwirft und die in der 6.Stufe nicht kondensierten Caprolactamdämpfe in einer 7. Stufe schließlich vollständig zu reinem Caprolactam kondensiert, die Teilkondensation in der 2. Stufe und gegebenenfalls in der 6. Stufe und die weitestgehende Kondensation in der 3. Stufe unter Gegenstromführung von Kondensat und Dampf im Mantelraum von Rohrbündelwärmeübertragern, vorzugsweise von Fallfilmverdampfern, und gegebenenfalls die Teilverdampfung in der 4. Stufe unter Gegenstromführung von Flüssigkeit und Dampf im Rohrraum von Rohrbündelwärmeübertragern, vorzugsweise von Fallfilmverdampfern, durchführt, unter Einstellung der notwendigen Temperaturdifferenzen für die Teilverdampfung in der 4. Stufe die bei der Teilkondensation in der 2. Stufe abzuführende Kondensationswärme als Wärmeenergiequelle und für die weitestgehende Verdampfung in der 5.Stufe die bei derweitestgehenden Kondensation in der 3. Stufe abzuführende Kondensationswärme als Wärmeenergiequelle verwendet, die in der 3. Stufe nicht kondensierten und in der 4. Stufe erzeugten, die leichtflüchtigen Verunreinigungen enthaltenden Caprolactamdämpfe einer Zwischen- und Totalkondensation oder Rektifikation unterwirft, dabei die leichtflüchtigen Verunreinigungen im Totalkondensat oder im Destillat der Rektifikation anreichert und diesen Stoffstrom als mit leichtflüchtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion ausschleust, die in der 2. Stufe und 6. Stufe erzeugten Teilkondensate und das in der 5. Stufe abgetrennte Sumpfprodukt in der Weise in den Destillationsprozeß zurückführt, daß man die darin enthaltenen hochsiedenden Verunreinigungen mit dem Destillationsrückstand in der I.Stufe ausgeschleust.

6. Verfahren nach Punkt 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die für den Wärmeaustausch in der 2. Stufe, 3. Stufe, 4. Stufe und 5.Stufe notwendigen Temperaturdifferenzen durch Einstellung entsprechender Druck-Differenzen mittels Drosselorganen in den Dämpfeleitungen der 3. Stufe und bzw. oder 4.Stufe und bzw. oder 5. Stufe erreicht.

7. Verfahren und Punkt 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Roh-Caprolactam Alkalisalze der Epsilon-Aminocapronsäure als Raffinationsmittel zusetzt.

8. Verfahren 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die weitestgehende Verdampfung des Caprolactams in der 5. Stufe unter Gleich- oder Gegenstromführung von Dampf und Flüssigkeit und bei Kreislaufführung des Sumpfproduktes im Rohrraum von Fallfilmverdampfern durchführt.

9. Verfahren nach Punkt 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die weitestgehende Verdampfung in der1. Stufe in Rotationsdünnschichtverdampfern oder vorteilhafterweise unter Gleich- oder Gegenstromführung von Dampf und Flüssigkeit und bei Kreislaufführung des Sumpfproduktes im Rohrraum von Fallfilmverdampfern durchführt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen