DE1209293B

DE1209293B - Process for continuous countercurrent extraction of low molecular weight fractions from chips or granules of poly-epsilon-caprolactam

Info

Publication number: DE1209293B
Application number: DEI17212A
Authority: DE
Inventors: Dr Kaspar Ryffel; Walter Zehnder
Original assignee: PATENTVERWERTUNG; Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
Current assignee: PATENTVERWERTUNG; Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
Priority date: 1958-12-06
Filing date: 1959-11-11
Publication date: 1966-01-20
Also published as: NL246006A; BE583680A; NL121287C; CH373558A

Description

Verfahren zur kontinuierlichen Gegenstromextraktion von niedermolekularen Anteilen aus Schnitzeln oder Granulat von Poly-E-caprolactam Vor dem Verspinnen oder dem Spritzguß muß aus Poly-f-caprolactam wenigstens das Monomere entfernt werden. Eines der hierfür zur Verfügung stehenden Verfahren ist die sogenannte Schnitzelwäsche, bei der festes Poly-E-caprolactam als Granulat oder in Form von Schnitzeln mit einem flüssigen Extraktionsmittel, meist heißem Wasser, gewaschen wird.Process for the continuous countercurrent extraction of low molecular weight Fraction of chips or granules of poly-e-caprolactam before spinning or at least the monomer has to be removed from poly-f-caprolactam during injection molding. One of the methods available for this is the so-called schnitzel washing, in the case of solid poly-e-caprolactam as granules or in the form of schnitzels with a liquid extractant, usually hot water, is washed.

Dieser Verfahrenstyp bietet vor allem Vorteile, wenn sich der Spinnprozeß nicht unmittelbar an die Polymerisation anschließen kann und zunächst Potycaprolactamscllllitzel oder -granulate erzeugt werden oder -enn es auf die Erhaltung des gewünschten Molekulargewichtes ankommt, was besonders bei der Herstellung syathetischer Fäden aus diesem Material wichtig ist. Die Schnitzelwäsche hat ferner den Vorteil, daß auch die Oligomeren extrahiert werden. This type of process offers advantages especially when the spinning process cannot immediately follow the polymerization and initially Potycaprolactamscllllitzel or -granulates are produced or -enn it on the maintenance of the desired molecular weight matters, which is particularly important in the manufacture of syathetic threads from this material important is. The schnitzel wash also has the advantage that the oligomers extracted.

Die Schnitzelwäsche, die unter anderem aus der schueizerischen Patentschrift 230 271 bekannt ist, erfolgt im allgemeinen im Schichtverfahren. Nachteilig an dieser Arbeitsweise ist vor allem der Umstand, daß die anfallenden Waschwasser den Extrakt nur in niedriger Konzentration enthalten, so daß die Wiedergewinnung recht kostspielig ist. Zudem weist das Schichtverfahren Nachteile auf, wie etwa Ungleich mäßigkeit des Restgehaltes der niedermolekularen Anteile. The schnitzel wash, which among other things from the Schueizerischen patent specification 230 271 is known, is generally carried out in the layer process. Downside to this The main way of working is that the resulting wash water contains the extract contained only in low concentration, so that the recovery is quite expensive is. In addition, the layering method has disadvantages such as unevenness the residual content of the low molecular weight fractions.

Es ist ferner bekannt, das Ausziehen der unveränderten Ausgangsstoffe und niedermolekularen Anteile auch kontinuierlich vorzunehmen, indem die Polyamidstückchen mit Hilfe von Schaufelrädern durch mehrere hintereinanderstehende Tröge bewegt werden, die in entgegenlaufender Riclltung von 90 bis 100'C heißem Wasser durchflossen werden. Solche oder ähnliche bekannte Extraktionsvorrichtunpen sind für die Zwecke der Schnitzelwäsche zu kompliziert und zu kostspielig und genügen zudem nicht allen Anforderungen. Es ist wünschenswert, bei der Schnitzel wäsche die Verweilzeit, die Extraktionstemperatur und die Zusammellsetztmg des Extraktionsmittels variieren zu können, um den Restgehalt des Polyamids an Monomerem und Oligomeren konstant auf den jeweils gewünschten Wert einstellen zu können und zugleich einen hohen Extraktgehalt im Extraktionsmittel zu erzielen, weil solche hochprozentigen Lactamlösungen wirtschaftlicher aufgearbeitet werden können. Diese Forderung erfüllt das erfindungsgemäße Verfahren. It is also known to take off the unchanged starting materials and low molecular weight fractions also continuously make by the polyamide pieces be moved with the help of paddle wheels through several troughs standing one behind the other, 90 to 100 ° C hot water flows through in the opposite direction. Such or similar known extraction devices are for the purpose of washing schnitzel too complicated and too expensive and also do not meet all requirements. It When washing the schnitzel, the retention time and the extraction temperature are desirable and to be able to vary the composition of the extractant in order to achieve the residual content of the polyamide in terms of monomers and oligomers is constant at the value desired in each case to be able to adjust and at the same time a high extract content in the extractant to be achieved because such high-percentage lactam solutions are processed more economically can be. The method according to the invention fulfills this requirement.

Beansprucht ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Gegenstromextraktion von niedermolekularen Anteilen aus Schnitzeln oder Granulat von Poly-e-caprolactam mit heißem Wasser, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Schnitzel oder das Granulat als kompakte Schicht von oben nach unten durch ein senkrechtes Rohr führt, dessen Länge mindestens das Fünffache seines Durchmessers beträgt, und dem Rohr in verschiedener Höhe das von unten zugeführte heiße Wasser teilsweise entnimmt. What is claimed is a process for continuous countercurrent extraction of low molecular weight fractions from chips or granules of poly-e-caprolactam with hot water, which is characterized by the fact that the schnitzel or the granules runs as a compact layer from top to bottom through a vertical pipe, the length of which is at least five times its diameter, and the pipe partially removes the hot water supplied from below at different levels.

Die obenerwähnten Voraussetzungen einer guten Schnitzelwäsche erfüllt das erfindungsgemäße Verfahren mit einer überaus einfachen neuen Vorrichtung. The above-mentioned prerequisites for a good schnitzel wash are met the inventive method with an extremely simple new device.

Es ist überraschend, daß damit eine gleichmäßige Extraktion möglich ist, denn es mußte befürchtet werden, daß die Schnitzel bei Extraktionstemperaturen von etwa 100 ° C oder darüber in einer mehrere Meter hohen Schicht zusammenbacken, daß das heiße Wasser nicht gleichmäßig an alle Schnitzel herankommt und daß durch Temperaturdifferenzen und Dichteunterschiede des Extraktionsmittels schädliche Querströmungen entstehen.It is surprising that a uniform extraction is possible with this is, because it had to be feared that the schnitzel at extraction temperatures bake together in a layer several meters high at about 100 ° C or above, that the hot water does not reach all the schnitzel evenly and that through Differences in temperature and density of the extractant cause harmful cross-currents develop.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sei an Hand der Abbildung erläutert: Durch ein vertikal angeordnetes Rohr 1 wird in den Behandlungsraum über eine Eintragvorrichtung 2 ein Granulat 2' gefüllt und über die Leitung 4 in den Ringkanal 5 von unten heißes Wasser in den Extraktionsraum eingepumpt. Das Granulat wird durch eine Austragsvorrichtung 3 aus dem Extraktionsraum entfernt. Dadurch, daß man das Granulat als kompakte Schicht durch die Extraktionskolonne rutschen läßt, hat man es in der Hand, die Verweilzeit und damit den Grad der Extraktion beliebig einzustellen. Um neben einer möglichst vollständigen Extraktion der niedermolekularen Anteile gleichzeitig deren wäßrige Lösung möglichst konzentriert zu erhalten, muß die Menge heißen Wassers, die pro Zeiteinheit die Kolonne in bestimmten Höhen durchströmt, von unten nach oben abnehmen. Um dies zu erreichen, wird der Kolonne auf verschiedenen Höhen heißes Wasser entnommen. The implementation of the method according to the invention is based on the Illustration explained: Through a vertically arranged pipe 1 is into the treatment room A granulate 2 'is filled via an entry device 2 and via the line 4 in hot water is pumped into the extraction chamber through the annular channel 5 from below. The granules is removed from the extraction space by a discharge device 3. Through this, that the granules can be considered compact Layer through the extraction column lets slip, you have it in your hand, the dwell time and thus the degree of extraction can be adjusted as required. In addition to the most complete possible extraction of the low molecular weight To obtain proportions of the aqueous solution as concentrated as possible at the same time, must the amount of hot water that flows through the column at certain heights per unit of time, remove from bottom to top. To achieve this, the column is on different Taken from high altitude hot water.

Eine, 7, dieser Entnahmestellen ist in der Abbildung dargestellt. Über die Leitung 8 wird an dieser Stelle ein Teil des durch Leitung 4 zugegebenen heißen Wassers abgezogen. Es muß allerdings dafür gesorgt werden, daß das heiße Wasser die ganze Granulatschicht bis zuoberst im Extraktionsraum bedeckt. Dies kann z. B. durch das richtigeVerhältnis der zugeführten, zu der in den Zwischenentnahmestellen entnommenen Menge des heißen Wassers geschehen, d. h., es muß dafür gesorgt werden, daß die Zufuhrmenge immer größer ist als die Entnahmemenge an den Zwischenentnahmestellen. Die hochprozentige Lactamlösung wird dann über die Leitung 6 abgezogen. Dadurch, daß die Menge heißen Wassers, welche den Extraktionsraum und damit das Granulat von unten nach oben pro Zeiteinheit durchströmt, abnimmt, gelingt es, sowohl den Extraktgehalt im Extraktmittel im oberen Teil der Kolonne anzureichern und wie auch mit den großen Mengen Wasser im unteren Teil der Kolonne, dem Granulat, die an dieser Stelle nur noch in geringer Menge vorhandenen niedermolekularen Anteile zu entziehen.One, 7, of these tapping points is shown in the figure. At this point, a portion of the amount added through line 4 is added via line 8 hot water removed. It must, however, be ensured that that means Water covers the entire granulate layer up to the top in the extraction chamber. This can z. B. by the correct ratio of the supplied to that in the intermediate withdrawal points the amount of hot water withdrawn, d. i.e., care must be taken that the supply amount is always greater than the withdrawal amount at the intermediate withdrawal points. The high percentage lactam solution is then drawn off via line 6. Through this, that the amount of hot water, which the extraction space and thus the granules flows through from bottom to top per unit of time, decreases, both the Enrich extract content in the extract medium in the upper part of the column and as well with the large amounts of water in the lower part of the column, the granules attached to it Place to remove only small amounts of low molecular weight components.

Als Extraktionsmittel wird der Billigkeit wegen vorzugsweise Wasser verwendet, doch sind alle Lösungsmittel brauchbar, die die niedermolekularen Anteile lösen, ohne das Polymerisat zu schädigen, wie z. B. niedere Monoalkohole. The preferred extraction agent is water because of its cheapness used, but all solvents are useful, which the low molecular weight fractions solve without damaging the polymer, such. B. lower monoalcohols.

Die Extraktion kann auch bei höherer Temperatur erfolgen, wofür das Extraktionsmittel vorgeheizt und die Apparatur durch ein Heizmittel erwärmt wird. Soll die Extraktion oberhalb der Siedetemperatur des Extraktionsmittels durchgeführt werden, so muß dies unter Druck erfolgen. Das Granulat muß in diesem Fall durch eine Drucksehleuse eingebracht werden. The extraction can also take place at a higher temperature, for which the Extraction agent is preheated and the apparatus is heated by a heating means. Should the extraction be carried out above the boiling point of the extractant this must be done under pressure. In this case, the granules must go through a pressure lock can be introduced.

Um die Wirkung der Extraktion möglichst optimal zu gestalten, empfiehlt es sich dafür zu sorgen, daß das Extraktionsmittel über die ganze Höhe der Kolonne die gleiche oder aber von unten nach oben steigende Temperatur aufweist. Es ist vorteilhaft, das Verhältnis von Rohrdurchmesser zu Rohrlänge etwa bei 1 : 40 zu halten. Es soll auch nicht zu groß, d. h. vorteilhafterweise nicht größer als etwa 1 : 100 sein. Durch diese Maßnahme können die durch Temperaturdifferenzen und Dichteunterschiede des Extraktionsmittels entstehenden schädlichen Querströmungen praktisch vermieden werden.To make the effect of the extraction as optimal as possible, recommends it is necessary to ensure that the extractant over the entire height of the column has the same or from bottom to top increasing temperature. It is advantageous to increase the ratio of pipe diameter to pipe length at about 1:40 keep. It shouldn't be too big either, i. H. advantageously no greater than about Be 1: 100. By this measure, the temperature differences and density differences harmful cross-currents caused by the extractant are practically avoided will.

Es ist klar, daß die optimale Verweilzeit des Granulats abhängig ist von der Löslichkeit des Extraktes im Lösungsmittel, von der Extraktionstemperatur, aber auch von der Diffusionsgeschwindigkeit der extrahierten Stoffe im Polyamid und damit natürlich auch von der Korngröße des Granulates. It is clear that the optimal residence time of the granules depends depends on the solubility of the extract in the solvent, on the extraction temperature, but also on the rate of diffusion of the extracted substances in the polyamide and thus of course also on the grain size of the granulate.

Beispiel In einer Extraktionsapparatur von 8 m Länge mit sechs parallelen Rohren von 150 mm Durchmesser werden Poly-£-caprolactamschnitzel von 2,5 mm Korngröße mit Wasser bei 95"C extrahiert. Die Kolonne ist mit einer Zwischenzapfungsstelle für Lactamlösung in einer Höhe von 2 m vom unteren Ende versehen. Unten wird aus allen sechs Rohren gleichmäßig eine Totalmenge von 22 kg/h Schnitzel (bezogen auf trockenen Zustand) abgezogen. Der Gehalt an extrahierbaren Anteilen sinkt dabei von 10,5 auf 0,5°/0. Example In an extraction apparatus 8 m long with six parallel Pipes with a diameter of 150 mm are made of poly-caprolactam chips with a grain size of 2.5 mm extracted with water at 95 ° C. The column has an intermediate tap for lactam solution at a height of 2 m from the lower end. Down is made of all six tubes evenly a total amount of 22 kg / h schnitzel (based on dry condition). The content of extractable fractions is reduced from 10.5 to 0.5 ° / 0.

Unten in die Kolonne wird aus einem Niveaugefäß Reinwasser eingespeist und oben an der Kolonne mittels einer Sechsfach-Pumpe aus jedem Rohr gleichzeitig eine Totalmenge von 9 llh einer 220/0eigen Lactamlösung abgezogen. Durch die Zwischenanzapfung wird gleichfalls mittels einer Sechsfach-Pumpe eine Menge von 161/h einer 2,20/0eigen Lösung abgezogen.At the bottom of the column, pure water is fed from a level vessel and at the top of the column by means of a six-fold pump from each tube simultaneously a total of 9 llh of a 220/0 lactam solution was deducted. Through the intermediate tap a quantity of 161 / h of a 2.20 / 0 is also produced by means of a six-fold pump Solution withdrawn.

Claims

Claims: 1. Process for continuous countercurrent extraction of low molecular weight fractions from chips or granules of poly-e-caprolactam with hot water, marked by the fact that you have the schnitzel or the Granulate passes through a vertical pipe as a compact layer from top to bottom, the length of which is at least five times its diameter, and the pipe partially removes the hot water supplied from below at different heights.

2. The method according to claim 1, characterized in that the hot Water when rising from the bottom up or over the entire height of the pipe the same temperature is maintained.

Documents considered: German Patent No. 766120; German Auslegeschrift No. 1 018 223; Patent No. 10 507 of the Office for Invention and Patent system in the Soviet zone of occupation in Germany; Swiss patent specification No. 230 271; Encyclopedia of Chemical Technology, 6: 96-100 (1951).