DE2656182A1

DE2656182A1 - Verfahren zur kontinuierlichen extraktion von caprolactam aus rohlactam

Info

Publication number: DE2656182A1
Application number: DE19762656182
Authority: DE
Inventors: Uwe Ing Grad Brand; Hugo Dipl Chem Dr Fuchs; Klaus Dipl Chem Dr Kartte
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1976-12-11
Filing date: 1976-12-11
Publication date: 1978-06-22
Also published as: NL7713397A; BE861593A; DE2656182C3; US4154729A; JPS5373579A; DE2656182B2

Description

6700 Ludwigshafen, den 09.12c 1976

Verfahren zur kontinuierlichen Extraktion von Caprolactam aus Rohlactam

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Extraktion von Caprolactam aus Rohlactam mit Benzol im Gegenstrom, wobei man im oberen Teil einer Extraktions zone Rohlactam und im unteren Teil Benzol zuführt, am oberen Ende eine benzolische Caprolactamlösung und am unteren Ende eine Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung abführt.

Aus der DT-AS 10 31 308 ist bekannt, daß man Caprolactam direkt aus dem neutralisierten Umsetzungsgemisch der Beckmannschen Umlagerung mit Benzol extrahi3rt. Um die gesamte Caprolactammenge zu extrahieren, muß die Extraktion jedoch zweistufig durchgeführt werden. Abgesehen davon, daß große Mengen an wäßrigen Lösungen extrahiert werden müssen, verbleiben die Verunreinigungen in der wäßrigen Ammonsulfatlösung, wodurch die Gewinnung von reinem Ammonsulfat erschwert wird. Deshalb wird aus dem neutralisierten Gemisch der Beckmannschen Umlagerung das Caprolactam, das sich als ölige Phase abscheidet, als Rohlactam abgetrennt und dieses mit Benzol extrahiert. Wie in der DT-PS 930 447 beschrieben wird, soll das Rohlactam vor der Extraktion zunächst auf einen Gehalt von 80 bis 90 Gew.% Caprolactam konzentriert werden. Auf Grund der im Rohlactam enthaltenen Verunreinigungen wie Aminosäuren und sulfonierten Produkten ist eine sichere Phasentrennung der benzolischen Extrakt Lösung und der wäßrigen Phase nicht gewährleistet. Selbst wenn man, wie in der DT-PS 1 194 863 Rohlactam, wie es bei der Abtrennung anfällt, mit Benzol extrahiert, treten Schwierigkeiten bei der Phasentrennung auf. Darüber hinaus werden mit der wäßrigen Lösung immer noch Anteile an Caprolactam mit dem Abwasser

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ausgetragen und gehen somit verloren. Im Hinblick auf die Reinhaltung von Gewässern können solche Abwasser nicht ohne aufwendige Behandlung abgeleitet werden.

Es war deshalb die technische Aufgabe gestellt, die Extraktion von Caprolactam aus Rohlactam so zu gestalten, daß keine Schwierigkeiten bei der Phasentrennung auftreten, das abfließende Wasser möglichst wenig Caprolactam enthält und andererseits in beschränkter Menge mit so hohem Gehalt an Verunreinigungen anfällt, daß es einer Verbrennung zugeführt werden kann.

Es wurde nun gefunden, daß man die kontinuierliche Extraktion von Caprolactam aus Rohlactam mit Benzol im Gegenstrom, wobei man im oberen Teil einer Extraktionszone Rohlactam und im unteren Teil Benzol zuführt, am oberen Ende eine benzolische Caprolactamlösung und am unteren Ende eine Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung abführt, vorteilhafter als bisher gestaltet, wenn man am oberen Teil der Extraktionszone zusätzlich Wasser zuführt und einen Teil der am unteren Ende der Extraktionszone anfallenden Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung in die Extraktionszone zurückführt.

Das neue Verfahren hat den Vorteil, daß nur eine begrenzte Menge an Abwasser anfällt mit einem so hohen Gehalt an Verunreinigungen, daß es verbrannt werden kann. Darüber hinaus wird die Menge des mit dem Abwasser ausgetragenen Caprolactams verringert. Ferner verläuft die Extraktion störungsfrei mit guter Phasentrennung.

Es war nicht angezeigt einen Teil der anfallenden Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung wieder in die Extraktionszone zurückzuführen, da durch die Verunreinigungen, wie sulfonierte Produkte, Schwierigkeiten bei der Phasentrennung zu erwarten waren.

Nach dem Verfahren der Erfindung geht man von Rohlactam aus, wie es durch Abtrennen aus dem neutralisierten Reaktionsgemisch

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der Beckmannschen Umlagerung erhalten wird. Kin geeignetes Verfahren wird beispielsweise beschrieben in der PT-PS 1 19^ "863. Das Rohlactam enthält beispielsweise ca. 70 % Caprolactam und 30 % einer wäßrigen Lösung, die Ammonsulfat enthält. Ferner sind in dem Gemisch Verunreinigungen wie Aminocarbonsäuren, sulfonierte Produkte und andere nicht näher bekannte Verbindungen enthalten.

Das Rohlactam wird mit Benzol im Gegenstrom in einer Extraktionszone extrahiert, wobei man im oberen Teil der Extraktionszone Rohlactam und im unteren Teil Benzol zuführt, am oberen Ende einer benzolischen Caprolactamlösung und am unteren Ende eine Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung abführt. Je Gewichtsteile Rohlactam wendet man in der Regel die 2- bis 12-fache Gewichtsmenge, insbesondere 2,5- bis 10-fache Gewichtsmenge an Benzol an. Die Extraktion wird beispielsweise bei Temperaturen von ^O bis 60°C durchgeführt. Hierbei hält man in der Regel Atmosphärendruck oder einen schwach erhöhten Druck, z.B. bis 1,5 bar ein.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, daß man im oberen Teil der Kxtraktionszone zusätzlich Wasser zuführt und gleichzeitig einen Teil der am unteren Ende der Extraktionzone anfallenden Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung zurückführt. Vorteilhaft führt man auf 100 Gewichtsteile Rohlactam 17 bis 25 Gewichtsteile Wasser als Frischwasser und Verunreinigungen enthaltende wa'ßrige Lösung zu. Von der gesamten zugegebenen Wassermenge (Frischwasser + Verunreinigungen enthaltenden .wäßrigen Lösung) sind vorteilhaft 20 bis 75 % Frischwasser bzw, 25 bis 80 % Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung, die zurückgeführt wird. Das entspricht dem 0,09- bis 0,36-fachen Anteil der anfallenden Menge an Verunreinigungen enthaltender wäßriger Lösung.

Man verfährt voteilhaft so, daß man in der Extraktionszone im Oberen Fünftel Rohlactam und im Untern Fünftel Benzol zugibt, während die zusätzliche Wassermenge oberhalb der Zugabestelle

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für Rohlactam und unterhalb der Entnahme für die benzolische Caprolactamlösung erfolgt. Die zurückgeführte Teilmenge an Verunreinigungen enthaltender wäßriger Lösungen wird im allgemeinen mit dem Frischwasser zugegeben. Besonders bewährt hat es sich jedoch, wenn die zurückgeführte wäßrige Lösung zusammen mit dem Rohlactam in die Extraktionszone eingespeist wird.

Für die Extraktion sind übliche Extraktionskolonnen, z.B. Siebboden oder Füllkörperkolonnen geeigent. Geignete Siebbodenkolonnen haben beispielsweise 20 bis 60 Siebboden und darüber H bis 10 Waschböden. Das Rohlactam wird ggf. zusammen mit der zurückgeführten wäßrigen Lösung vorteilhaft am obersten Siebboden zugegeben, während das zugeführte Frischwasser am obersten Waschboden eingeführt wird. Benzol wird zweckmäßig zwischen dem ersten und dritten Siebboden zugeführt. Die benzolische Caprolactamlösung wird im oberen Ende der Kolonne abgezogen, während die Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung am unteren Ende der Kolonne ausgetragen wird.

Die erhaltene benzolische Lösung von Caprolactam, die z.B. 6 bis 20 Gewichtsprozent Caprolactam enthält, wird durch Destillation aufgearbeitet und das Caprolactam abgetrennt, wie beispielsweise in der DT-PS 1 194 863 beschrieben.

Die anfallende wäßrige Lösung enthält Verunreinigungen in einer Konzentration von beispielweise 5 bis 25 Gewichtsprozent. Daneben sind nur noch bis zu 0,2 Gewichtsprozent Caprolactam enthalten. Eine solche wäßrige Lösung Läßt sich ohne großen Aufwand verbrennen.

CaproLactam wird für die Hers te L Lung von PoLyamid-6 verwendeb.

Das Verfahren nach eier Erfindung 3ei in folgenden Beispielen veranachaulLent.

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Beispiel 1

O.Z. 32 322

In einer Extraktionskolonne mit 35 Siebböden werden stündlich 1 000 Gewichtsteile einer ca. 70 $-igen wäßrigen Rohlactamlösung auf den 30. Boden zugeführt. Gleichzeitig werden zwischen dem 1. und 2. Boden ca. 2 800 Gewichtsteile Benzol eingeleitet. Die Extraktionstemperatur beträgt 55°C. Auf dem 3*1. Boden werden zum Waschen der anfallenden Benzol-Lactamlösung insgesamt 180 Gewichtsteile Wasser aufgegeben. Dieses V/asser setzt sich aus ^O GewichtsteLlen Wasser und I¹JO Gewichtsteilen Abwasser aus der Extraktion zusammen. Am unteren Teil der Kolonne fallen stündlich 300 Gewichtsteile Abwasser mit einem Eindampfrückstand von ca, 30 Gewichts te ilen an. Das Abwasser enthält noch ca. 0,1 % Lactam. Am Kolonnenkopf werden stündlich 3 5^0 Gewichtsteile einer EienzoL-Lactamlösung folgender Zusammensetzung erhalten: 699,7 Gewichtsteile Lactam, 40,3 Gewichtsteile Wasser und 2 800 Gewichtsteile Benzol.

Das erhaltene, von Benzol befreite Lactam weist eine PAZ⁺ von 60 auf und kann anschließend durch Destillation gereinigt werden.

Vergleichsbeispiel·

Man verfährt wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Waschwassermenge wird jedoch nur aus Frischwasser gestellt. Man erhält dann 440 Gewichtsteile Abwasser pro Stunde mit einem Eindampfrückstand von ca. 30 Gewichtsteilen. Der Lactamgehalt dieses Abwassers beträgt ca. 0,2 %.

PAZ - Die Bestimmung der Permangariatzahl für Caprolactam erfoLgt nach einer photomebrischen Methode. Hierbei wird die Extinktion aus der LiehtdurchLässigkeit einer 1 ^-igen Caprolactamlösung in Wasser (100 ml·) und Zugabe von 2 mL 0,01 η KMn 0_i.-Lösung bei 25°0 gegen eine gLeiche Lösung ohne Capro Lactam nach 600 sec. bei einer Wellenlänge von H 20 tun gemessen. Der LOO-fache Wert wird als Per— manganatabsofpt LcmszahL PfU' bezeichnet (s. ULLmanns Encyclopädie der techri. Chemie), H, AufLage, Bd. ^f), Seite LlO).

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Beispiel 2 T

In der Extraktionskolonne wie in Beispiel 1 beschrieben werden stündlich 1 000 Gewichtsteile einer 70 $-igen wäßrigen Rohlactamlösung auf den 30. Boden zugeführt. Gleichzeitig werden zwischen dem 1. und 2. Boden ca. 2 800 Gewichtsteile Benzol eingeleitet. Die Extraktionstemperatur beträgt ca. 55°C. Auf dem 34. Boden werden zum Waschen der anfallenden Benzol-Lactamlösung 40 Gewichtsteile Frischwasser aufgegeben. Gleichzeitig werden dem Kolonnensumpf stündlich IiJO Gewichtsteile Abwasser (mit einem Eindampfrückstand von 14 Gewichtsteilen) entnommen, und dem Rohlactam zugefügt. Am oberen Kolonnenteil fallen stündlich 3 5^0 Gewichtsteile einer Benzol-Lactamlösung an aus der das Benzol durch Destillation entfernt wird. Das erhaltene Caprolactam weist eine PAZ von 45 auf und kann anschließend durch Destillation gereinigt werden.

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Claims

- /'- O.Z. 32 322 Patentansprüche

1.. Verfahren zur kontinuierlichen Extraktion von Caprolactam aus Rohlactam mit Benzol im Gegenstrom, wobei man im oberen Teil einer Extraktionszone Rohlactam und im unteren Teil Benzol zuführt, am oberen Ende eine benzolische Caprolcatamlosung und am unteren Ende eine Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung abführt, dadurch gekennzeichent, daß man im oberen Teil der Extraktionzone zusätzlich Wasser zuführt und einen Teil der am untern Ende der Extraktionszone anfallenden Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung in die Extraktions zone zurückführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man je 100 Gewichtsteile Rohlactam insgesamt 17 bis 25 Gewichtsteile Wasser zusätzlich zuführt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den 0,09- bis 0,36-fachen Teil der am unteren Ende der Extraktions zone anfallenden Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung zurückführt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das zusätzlich zugeführte Wassser und den zurückgeführten Teil der Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung oberhalb der Zugabe des Rohlactams in die Extraktionszone einführt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die zurückgeführte Menge an Verunreinigungen enthaltender wäßriger Lösungen mit dem Rohlactam in die Extraktionszone zuführt.

BASF Aktiengesellschaft

809825/0053