DE2656182C3 - Verfahren zur kontinuierlichen Extraktion von Caprolactam aus Wasser enthaltendem Rohlactam - Google Patents
Verfahren zur kontinuierlichen Extraktion von Caprolactam aus Wasser enthaltendem RohlactamInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Extraktion von Caprolactam aus
Wasser enthaltendem Rohlactam mit Benzol im Gegenstrom, wobei man im oberen Teil einer
Extraktionszone Rohlactam und im unteren Teil die 2-bis 12-fache Gewichtsmenge Benzol zuführt, am oberen
Ende eine benzolische Caprolactamlösung und am unteren Ende eine Verunreinigungen enthaltende
wäßrige Lösung abführt
Aus der DE-AS 1031308 ist bekannt, daß man
Caprolactam direkt aus dem neutralisierten Umsetzungsgemisch der Beckmannschen Umlagerung mit
Benzol extrahiert 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 steh als ölige Phase
abscheidet, als Rohlactam abgetrennt und dieses mit Benzol extrahiert. Wie in der DE-PS 9 30 447 beschrieben
wird, soll das Rohlactam vor der Extraktion zunächst auf einen Gehalt von 80 bis 90 Gew.%
Caprolactam konzentriert werden. Aufgrund der im Rohlactam enthaltenen Verunreinigungen wie Aminosäuren
und sulfonierten Produkten ist eine sichere Phasentrennung der benzolischen Extraktlösung und
der wäßrigen Phase nicht gewährleistet Selbst wenn man wie in der DE-PS 11 94 863 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 ausgetragen
und gehen somit verloren. Im Hinblick auf die Reinhaltung von Gewässern können solche Abwässer
nicht ohne aufwendige Behandlung abgeleitet werden.
Es war deshalb die technische Aufgabe gestellt, die
Extraktion von Caprolactam aus Wasser enthaltendem 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 Wasser enthaltendem
Rohlactam mit Benzol im Gegenstrom, wobei man im
oberen Teil einer Extraktionszone Rohlactam und im unteren Teil die 2- bis 12-fache Gewichtsmenge Benzol
zuführt, am oberen Ende eine benzolische Caprolactamlösung und am unteren Ende eine Verunreinigungen
enthaltende wäßrige Lösung abführt, dadurch verbessern kann, daß man im oberen Teil der Extraktionszone
zusätzlich Wasser zuführt und einen Teil der am untern Ende der Extraktionszone anfallenden Verunreinigungen
enthaltenden wäßrigen Lösung am oberen Ende in die Extraktionszone zurückführt, wobei man je 100
Gewichtsteile Rohlactam insgesamt 17 bis 25 Gewichtsteile Wasser als Frischwasser und Verunreinigungen
enthaltende wäßrige Lösung zuführt und der Anteil der zurückgeführten Verunreinigungen enthaltenden wäßri-
J5 gen Lösung der 0,09- bis 036-fache Teil der am unteren
Ende der Extraktionszone anfallenden Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung ist
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 nach der Erfindung geht man von Wasser enthaltendem Rohlactam aus, wie es durch
Abtrennen aus dem neutralisierten Reaktionsgemisch der Beckmannschen Umlagerung erhalten wird. Ein
geeignetes Verfahren wird beispielsweise beschrieben
"in der DE-PS 1194 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
(<n 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 eine benzolische
''' Caprolactamlösung und am unteren Ende eine Verunreinigungen
enthaltende wäßrige Lösung abführt Je Gewichtsteile Rohlactam wendet die 2- bis 12-fache
Gewichtsmenge, insbesondere 23- bis 10-fache Ge-
wichtsmenge an Benzol an. Die Extraktion wird
beispielsweise bei Temperaturen von 40 bis 6O0C durchgeführt. Hierbei hält man in der Regel Atmosphäreudruck
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 Extraktionszone zusätzlich
Wasser zuführt und gleichzeitig einen Teil der am unteren Ende der Extraktionszone anfallenden Verunreinigungen
enthaltenden wäßrigen Lösung zurückführt Auf 100 Gewichtsteile Rohlactam fahrt man 17 bis
25 Gewichtsteile Wasser als Frischwasser und Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung zu. Von der
gesamten zugegebenen Wassermenge (Frischwasser + Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung) sind 20
bis 75% Frischwasser bzw. 25 bis 80% Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung, die zurückgeführt
wird. Das entspricht dem 0,09- bis 036-fachen Anteil der
anfallenden Menge an Verunreinigungen enthaltender wäßriger Lösung. «fcSan verfährt vorteilhaft so, daß man
in der Extraktionszone im oberen Fünftel Rohlactam und im untern Fünftel Benzol zugibt, während die
zusätzliche Wassermenge oberhalb der Zugabestelle 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 die übliche λ Extraktionskolonnen,
z.B. Siebboden odcT Füllkörperkolonnen geeignet Geeignete Siebbodenkolon· in haben beispielsweise
20 bis 60 Siebboden und darüber 4 bis
10 Waschboden. 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 DE-PS
11 94 863 beschrieben.
Die anfallende wäßrige Lösung enthält Verunreinigungen in einer Konzentration von beispielsweise 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.
Das Verfahren nach der Erfindung sei in folgenden Beispielen veranschaulicht.
In einer Extraktionskolonne mit 35 Siebböden werden
stündlich 1000 Gewichtsteile einer ca. 70%-igen wäßrigen Rohlactamlösung auf den 3Ol Boden zugeführt
Gleichzeitig werden zwischen dem 1. und Z Boden ca. 2800 Gewiohtsteile Benzol eingeleitet Die Extraktionstemperatur
beträgt 55°C Auf dem 34. Bc-Ien werden zum Waschen der anfallenden Benzol-Lactamlösung
insgesamt 180 Gewichtsteile Wasser aufgegeben. Dieses Wasser setzt sich aus 40 Gewichtsteilen Wasser
und 140 Gewichtsteilen. Abwasser aus der Extraktion zusammen. Am unteren Teil der Kolonne fallen
stündlich 300 Gewichtsteile Abwasser mit einem
is Einäampfrückstand von ca. 30 Gewichtsteilen an. Das
Abwasser enthält noch ca. 0,1% Lactam. Am Kolonnenkopf
werden stündlich 3540 Gewichtsteile einer Benzol-Lactamlösung folgender Zusammensetzung erhalten:
699,7 Gewichtsteile Lactam, 403 Gewichtsteile
Das erhaltene, von Benzol befreite Lactam weist eine
PAZ* von 60 auf und kann anschließend durch Destillation gereinigt werden.
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.
jo 20 Gewichtsteilen. Der Lactamgehalt dieses Abwassers
beträgt ca. 0,2%.
* PAZ — Die Bestimmung der Permanganatzahl für
Caprolactam erfolgt nach einer photometrischen Methode. Hierbei wird die Extinktion aus der Lichtdurchlässigkeit einer
J5 1%-igen Caprolactamlösung in Wasser (100 ml) und Zugabe
von 2 ml 0,01η KMnCvLösung bei 25°C gegen eine gleiche
Lösung ohne Caprolactam nach 600 see bei einer Wellenlänge von 420 mm gemessen. Der 100-fache Wert wird als
Permanganatabsorptionszahl PAZ bezeichnet (s. Ullmanns Encyclopädie der techn. Chemie, 4. Auflage; Bd 9, Seite 110).
In der Extraktionskolonne wie in Beispiel 1 beschrieben werden stündlich 1000 Gewichtsteile einer
70%-igen wäßrigen Rohlactamlösung auf den 30. Boden
4"' zugeführt. Gleichzeitig werden zwischen dem 1. und
2. Boden ca. 2800 Gewichtsteile Benzol eingeleitet Die Extrakticmstemperatur beträgt ca. 55° C. Auf dem 34.
Boden werden zum Waschen der anfallenden Benzol-Lactamlösung 40 Gewichtsteile Frischwasser aufgege-
r>n ben. Gleichzeitig werden dem Kolonnensumpf stündlich
140 Gewichtsteile Abwasser (mit einem Eindampfrückstand
von 14 Gewichtsteilen) entnommen, und dem Rohlactam zugefügt Am oberen Kolonnenteil fallen
stündlich 3540 Gewichtsteile einer Benzol-Lactamlö-
Γ)Γ) sung 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.
Claims (3)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Extraktion von
Caprolactam aus Wasser enthaltendem Rohlactam
mit Benzol im Gegenstrom, wobei man im oberen Teil einer Extraktionszone Rohlactam und im
unteren Teil die 2- bis 12-fache Gewichtsmenge Benzol zuführt, am oberen Ende eine benzolische
Caprolactamlösung und am unteren Ende eine Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung
abführt, dadurch gekennzeichnet, daß man im oberen Teil der Extraktionszone zusätzlich
Wasser zuführt und einen Teil der am unteren Ende der Extraktionszone anfallenden Verunreinigungen
enthaltenden wäßrigen Lösung am oberen Ende in die Extraktionszone zurückführt, wobei man je 100
Gewichtsteile Rohlactam insgesamt 17 bis 25 Gewichtsteile Wasser als Frischwasser und Verunreinigungen
enthaltende wäßrige Lösung zuführt und der Anteil der zurückgeführten Verunreinigungen enthaltenden
wäßrigen Lösung der 0,09- bis 036-fache Teil der am unteren Ende der Extraktionszone
anfallenden Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung ist
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das zusätzlich zugeführte Wasser
und den zurückgeführten Teil der Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung oberhalb der Zugabe
des Rohlactams in die Extraktionszone einführt
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die zurückgeführte Menge an
Verunreinigungen enthaltender wäßriger Lösungen mit dem Rohlactam in die Extraktionszone zuführt
Priority Applications (5)
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