DE10029422A1 - Einstufiges Verfahren zur Rückgewinnung von hochreinem epsilon-Caprolactam aus Teppichböden oder Mischfasern - Google Patents

Abstract

Es wird ein neues, einstufiges Verfahren zur Rückgewinnung von hochreinem epsilon-Caprolactam aus Teppichböden und Mischfasern vorgestellt. Die einstufige Prozeßführung wird durch die Verwendung eines isotherm betriebenen Kugelkreislaufreaktors sowie durch den Zusatz eines Kali-/Natronlaugegemisches ermöglicht. Eine nachgeschaltete Produktabscheidung vermeidet die Bildung von Oxidations- oder Polymerisationsprodukten und macht eine derzeit in Herstellungs- sowie Recyclingprozessen übliche Aufarbeitung und Reinigung des Produktes unnötig.

Description

Es wird ein neues, einstufiges Verfahren zur Rückgewinnung von hochreinem ε-Caprolactam aus Teppichböden und Mischfasern vorgestellt. Die einstufige Prozeßführung wird durch die Verwendung eines isotherm betriebenen Kugelkreislaufreaktors sowie durch den Zusatz eines Kali-/Natronlaugegemisches ermöglicht.

Die Durchführung des Prozesses erfolgt in einem Temperaturbereich von 270 bis 300°C, vorzugsweise bei 290°C und bei Normaldruck oder leichtem Überdruck von 0,1 bis 0,2 MPa. Eine nachgeschaltete Produktabscheidung vermeidet die Bildung von Oxidations- oder Polymerisationsprodukten und macht eine derzeit in Herstellungs- sowie Recyclingverfahren übliche Aufarbeitung und Reinigung des Produktes hinfällig.

Zur Abscheidung des Produktes eignen sich Absorptionskolonnen, vorzugsweise mit hohem Flüssigkeitsgehalt. Besonders geeignet sind beispielsweise Scheibelkolonnen. Als Lösungsmittel zur Absorption von e-Caprolactam eignet sich insbesondere Aceton. Andere, günstige und mindergiftige Lösungsmittel wie Ethanol, Wasser oder Methanol eignen sich nicht, da hierin Folgereaktionen des Produktes ε-Caprolactam mit dem Lösungsmittel und Oligomerisierungsreaktionen des ε-Caprolactam nicht zu vermeiden sind.

Der Stand der Technik weist einige Verfahren zur Rückgewinnung von ε-Caprolactam auf, diese werden in der Regel im Unterdruck und unter Verwendung von Basen oder Säuren betrieben, um eine möglichst hohe Ausbeute bzw. Reinheit bezüglich ε-Caprofactam zu erhalten (WO 96/18612; JP 50131979; JP 551002; J. Appl. P. Sci. 22 (1978), 361-368; US 5.169.870; ). Die genannten Verfahren haben den Nachteil, daß sie mit Unterdruck arbeiten müssen, dies verursacht Betriebskosten und verringert die maximal möglichen Produktströme. Bei den säurekatalysierten Prozessen kommt hinzu, daß Phosphorsäure in großen Mengen eingesetzt werden muß, da diese unweigerlich mit Inertstoffen in Teppichböden, wie beispielsweise Calciumcarbonat reagiert.

Die Neuerung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Reduzierung und Vereinfachung der Prozeßelemente auf einen Reaktor, eine Absorberkolonne, Umgebungsdruck und die damit erzielbare Rückgewinnung von ε-Caprolactam mit einer Reinheit von über 99,5%.

Zum Einsatz können Teppichböden bestehend aus Polyamid 6 (Polycaprolactam, Nylon) und anderen Polymeren sowie Inertmaterialien kommen, ohne diese Teppichböden zuvor zu reinigen oder mechanisch aufzuarbeiten, beispielsweise zur Separierung von Fasern und Teppichrücken. Selbiges gilt für Mischfasern oder -gewebe, die Polyamid 6 enthalten.

Zur Verwendung kommt ein Kugelkreislaufreaktor (DE 196 20 721), der sich durch eine sehr gute isotherme Betriebsweise auszeichnet, wodurch erst die selektive Reaktionsführung zur nahezu ausschließlichen thermischen Zersetzung des Polyamid 6 ermöglicht wird. Zur Stabilisierung des Hauptreaktionsproduktes ε-Caprolactam ist es notwendig den Prozess mit hochreinen Gasen zu betreiben, wie beispielsweise Stickstoff 5.0 und das Produkt vor seiner Kristallisation in einem geeigneten Lösungsmittel, wie beispielsweise Aceton aufzufangen. Aus diesem Lösungsmittel können sodann durch Verdampfung des Lösungsmittels bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur, vorzugsweise Raumtemperatur und leichtem Unterdruck hochreine e-Caprolactam-Kristalle erhalten werden.

Der geeignete Katalysator ist ein Gemisch aus Natromlauge und Kalilauge, der vorzugsweise in einem Gewichtsanteil von 5-10% des Einsatzgutes eingesetzt wird. Das Verfahren kann diskontinuierlich (batch) betrieben werden oder semikontinuierlich mit einer steten Zuführung von Einsatzgut und einer steten Abführung von ε-Caprolactam, wobei sequentiell der sich im Reaktor anreichernde Reaktionssumpf abgelassen werden muß. Alternativ kann der Prozess auch kontinuierlich durchgeführt werden, wobei im kontinuierlichen, im diskontinuierlichen und auch im semi­ kontinuierlichen Verfahren mittels separatem Schmelzeumlauf der zugeführte Katalysator zwecks guter Durchmischung mit dem Einsatzgut im Kreis geführt werden sollte. Dies ist insbesondere im semikontinuierlichen und diskontinuierlichen Verfahren von Vorteil, da sodann nur einmal 5-10 Gewichtsprozent des Reaktorinhaltes an Katalysator zugeführt werden muß. Beim kontinuierlichen Verfahren, wird der Katalysator stets dem Einsatzgut zugemischt.

Das Einsatzgut kann, wie auch in anderen Verfahren beschrieben, mittels Extruder dem Reaktor zugeführt und dabei erschmolzen werden.

Festzuhalten ist, daß durch den oben genannten einstufigen Prozeß die Nachreinigung des ε-Caprolactams nicht erfolgen muß, somit entfallen Zeit- und kapitalintensive Prozeßschritte (Unterdruck Destillation bzw. Rektifikation bei 50 bis 200°C) wie in WO 96/18612; EP-A 568.882; EP-A 570.843 benötigt, bzw. beschrieben. Das erhaltene Produkt s-Caprolactam kann direkt als Einsatzstoff für beispielsweise Polymerisationsreaktionen verwendet werden.

Claims (6)

1. Ein einstufiges Verfahren zur Rückgewinnung von ε-Caprolactam aus Teppichböden oder sonst. Mischfasern unter Verwendung von Basen und unter Normaldruck oder leichtem Überdruck von 0,1 bis 0,2 MPa. Zur Verwendung kommen Einsatzgüter mit einem Polycaprolactamgehalt (Polyamid 6, Nylon) von wenigstens 50 Gewichtsprozent des Einsatzgutes.

2. Verfahren nach Anspruch 1, insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß als Depolymerisationsreaktor ein Kugelkreislaufreaktor (DE 196 20 721) mit einer Betriebstemperatur von vorzugsweise 290°C, bzw. 270 bis 300°C verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bzw. 2, insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß das entstehende ε-Caprolactam noch vor der Kristallisation in eine mit Lösungsmittel, vorzugsweise Aceton, gefüllte Absorptionskolonne überführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 wobei 5-10 Gewichtsprozent des Einsatzstoffes als Base zugesetzt werden, wobei diese vorzugsweise aus dem eutektischen Gemisch aus Natronlauge und Kalilauge besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 und 4 welches entweder diskontinuierlich, semi­ kontinuierlich oder kontinuierlich betrieben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5 wobei mittels hochreinem Spülgas (wie beispielsweise Stickstoff 5.0) das ε-Caprolactam aus dem Reaktor gespült wird.