Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 31.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 10.02.1975 74179 KI. 12p, 5 MKP C07d 41/06 CZYTEL.Urzedu Patena Pilskiej Rzeczyc Twórcywynalazku: Marian Gucwa, Andrzej Kasznia, Konstanty Makal, Jerzy P. Gawlowski Uprawniony z patentu tymczasowego: Zaklady Azotowe im. F.Dzierzynskiego, Tarnów(Polska) Sposób oczyszczania wodnych roztworów E-kaprolaktamu na wymieniaczach jonowych Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania wodnych roztworów E-kaprolaktamu na wymieniaczach jonowych w ukladzie anionit — kationit - anionit.E-kaprolaktam otrzymany z oksymu cykloheksanonu przez przegrupowanie Beckmanna, ze zdepolimeryzo- wanego polikaproamidu lub z ekstrakcji monomeru z polikaproamidu zawiera miedzy innymi zanieczyszczenia barwne i/lub jonowe.Produkty polimeryzacji z takiego kaprolaktamu posiadaja niska odpornosc na dzialanie czynników atmos¬ ferycznych i swiatla, co uniemozliwia ich zastosowanie do produkcji wlókien, szczeciny, filmów oraz innych artykulów technicznych i uzytkowych o wysokich wksaznikach wytrzymalosciowych i estetycznych.Znana metoda oczyszczania kaprolaktamu w skali przemyslowej jest usuwanie zanieczyszczen barwnych i jonowych na zywicach jonowymiennych, w ten sposób, ze wodny roztwór kaprolaktamu przepuszcza sie przez uklad szeregowo polaczonych kolumn, wypelnionych jonitami o róznym stopniu zasadowosci i kwasowosci, az do momentu przebicia jonowego i barwnego. Stosuje sie w tym celu równolegle ciagi skladajace sie kazdy z trzech kolumn, przy czym pierwsza kolumne napelnia sie wysokoporowatym, silnie zasadowym anionitem, druga kolumne kationitem, a trzecia znowu anionitem. Poszczególne ciagi zastepuje sie nawzajem w miare wyczerpywania sie zdolnosci jonowymiennej zawartych w nich zlóz.Znany jest takze sposób polegajacy na wykorzystaniu w miejsce pojedynczych kolumn w opisanym wyzej ukladzie trójkolumnowym- trzech kolumn, tak ze roztwór kaprolaktamu przechodzi najpierw przez dwie znaj¬ dujace sie w szeregu kolumny. Z chwila przebicia pierwszej kolumny zostaje ona wycofana z obiegu i poddana regeneracji, a roztwór kieruje sie bezposrednio przez druga kolumne do nowolaczonej kolumny ze swiezym zlozem.Wada wyzej opisanych sposobów sa duze wahania w czystosci roztworu kaprolaktamu odprowadzanego z ukladu jonitów, gdyz proces oczyszczania prowadzi sie, az do utraty wlasnosci jonowymiennych zlóz jonito¬ wych i w miare wyczerpywania sie tych wlasnosci roztwór zawiera coraz to wieksze stezenia niepozadanych zanieczyszczen. Ponadto przywrócenie pierwotnych wlasnosci jonowymiennych tak wyeksploatowanym zlozom2 74179 jest niemozliwe, mimo stosowania duzych ilosci czynników regenerujacych. W konsekwencji zchodzi szybsze i nieodwracalne zuzywanie sie jonitów, co wobec wysokich cen wymieniaczy jonowych powaznie rzutuje na oplacalnosc tego procesu. Dalsza wada wyzej opisanych sposobów jest koniecznosc stosowania duzej ilosci kolumn.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wyzej opisanych wad i zapewnienie odpowiednie wysokiej czystosci roztworu E-kaprolaktamu, przy jednoczesnym zmniejszeniu ilosci aparatury stosowanej w procesie oczyszczania.Niespodziewanie stwierdzono, ze mozna rozwiazac to zadanie, jesli proces oczyszczania wodnego roztworu kaprolatkamu w ukladzie anionit-kationit-anionit przerywa sie w momencie czesciowej utraty wlasnosci jonowy¬ miennych przez zloza kolumn. Nastepnie dokonuje sie wymiany kolumn w ukladzie, tak by kolumna pracujaca dotychczas na koncu ukladu zostala wlaczona przez zloze z kationitem.Na podstawie wielu przeprowadzonych doswiadczen ustalono, ze sposób wedlug wynalazku daje szczegól¬ nie dobre wyniki, jesli wymiany kolumn w ukladzie dokonuje sie po utracie 50—70% zdolnosci jonowymiennych zloza pierwszej kolumny amonitowej.Zgodnie z wynalzkiem oczyszczanie wodnych roztworów kaprolaktamu przeprowadza sie w systemie pie¬ ciu kolumn, z których trzy wypelnione sa anionitem, a dwie pozostale kationitem, przy czym roztwór kaprolak¬ tamu przepuszcza sie stale przez trzy kolumny polaczone szeregowo, z których dwie skrajne zawieraja zloze* anionitowe, a srodkowa — zloze kationitowe. Stosunek objetosci kationitu znajdujacego sie w kolumnie kationi- towej do zloza anionitu w jednej z kolumn amonitowych wynosi 1 : 2. Z chwila utraty 50—70% zdolnoscijono¬ wymiennych przez zloze pierwszej kolumny amonitowej wylacza sie ja z obiegu i przeznacza do regeneracji, a roztwór kieruje sie do nastepnej, bedacej w uzyciu kolumny amonitowej i poprzez bedaca w uzyciu kolumne kationitowa do wlaczonej na koniec szeregu kolumny ze swiezym lub zregenerowanym zlozem anionitu. Ten sposób postepowania powtarza sie az do zamkniecia pelnego cyklu, w którym wykorzystane zostaja wszystkie trzy kolumny anionitowe, a roztwory kieruje sie ponownie na pierwsza kolumne anionitowa. Wtedy wymienia sie pracujaca dotychczas kolumne kationitowa, która kieruje sie do regeneracji a na jej miejsce wlacza sie druga kolumne kationitowa ze swiezym lub zregenerowanym zlozem.Zaleta wynalazku jest wyeliminowanie wahan z pracy jonitowego ukladu oczyszczania, dzieki czemu uzys¬ kuje sie wyzszy przecietnie stopien czystosci roztworu kaprolaktamu, jak pokazuje to podane nizej zestawienie wyników z przeprowadzonych prób. Ponadto przez niedopuszczenie do utraty wlasnosci jonowymiennych przez zloze kolumny, do której doplywa surowy roztwór, uzyskuje sie mozliwosc skutecznej regeneracji zloza, osiaga¬ jac tym samym oszczednosc w zuzyciu kosztownych wymieniaczy jonowych, a takze chemikaliów — srodków regenerujacych oraz zmniejszenie ladunku i objetosci scieków chemicznych. Dalsza zaleta jest ograniczenie ilosci aparatury oraz uproszczenie procesu oczyszczania przez zmniejszenie ilosci kolumn do pieciu.Sposób wedlug wynalazku pokazany jest w przykladzie zilustrowanym rysunkiem.Przyklad I. Kolumny I, III, V wypelnione slabo zasadowym anionitem WofatytemEA-60, a kolum¬ ny II, IV silnie kwasnym Wofatytem KPS przy stosunku objetosci zloza anionitu do objetosci zloza kationitu w kazdej z kolumn z osobna wynoszacym 2,: 1 Oczyszczaniu poddane wodny roztwór o zawartosci 48,9% wago¬ wych E-kaprolaktamu, który przesylano przez kolumny z szybkoscia 3,3 objetosci roztworu (1 objetosc anio¬ nitu) 1 godz. Strumien roztworu E-kaprolaktamu skierowano przez kolumne I, kolumne II i kolumne III do wylotu przy otwartych zaworach 3,16, 23, 8,12, 28, 31 i pozostalych zaworachzamknietych. , Po osiagnieciu 50% utraty zdolnosci jonowymiennej przez zloze w kolumnie I wylacznono ja z obiegu przez zamkniecie zaworów 3, 16 i przekazano do regeneracji prowadzonej przy wykorzystaniu zaworów 7, 22 a strumien roztworu E-kaprolaktamu skierowano przez kolumne III, kolumne II i kolumne V do wylotu przy otwartych zaworach 1, 11, 18, 17, 8, 5, 15, 29, podczas gdy pozostale zawory byly zamkniete. Z chwila wyczerpania 50% zdolnosci jonowymiennych w kolumnie IJI odstawiono ja dó^gcneracji przez zamkniecie zaworu 18, 11 i otwarcie zaworów 10, 11-a strumien roztworu skierowano do kolumny V i przez kolumne II i kolumne I ze zregenerowanym zlozem anionitu do wylotu przy otwartych zaworach 1, 2, 20, 25,17, 23,8, 4# 30, 31 pozostawiajac reszte zaworów w stanie zamknietym. Z chMla utraty 50% zdolnosci jonowymiennych w kolumnie V wylaczono ja do regeneracji zamykajac zawory 15, 20 i otwierajac zawory 6, 21 oraz wylaczone z obiegu kolumne kationitowa II przez zamknecie zaworów 23, 8 i przekazanoja regeneracji, która prowadzono przy wykorzystaniu zaworów 24, 9 a strumien roztworu E-kaprolaktamu skierowano rozpoczynajac nastepny cykl, przez kolumne I kolumne kationitowa IV ze zregenerowanym kationitem i przez kolumne III do wylotu przy otwartych zaworach 3, 16, 17, 25, 26, 13, 12, 28, 31 i pozostalych zaworach zamknietych. Z chwila wystapienia 50% utraty zdolnosci jonowymiennych w kolumnie I, wylaczono ja z obiegu i przekazano do regene¬ racji jak w poprzednim cyklu, a roztwór E-kapro1*ktamu przeslano do kolumny III i przez kolumne IV i V do wylotu przy otwartych zaworach 1, 11, 25, 26,13,15, 29 i pozostalych zaworach zamknietych.74179 3 Po utracie 50% zdolnosci jonowymiennych w kolumnie III wylaczono ja z obiegu i przekazano do regeneracji, jak w cyklu poprzednim, a strumien roztworu skierowano do kolumny V i przez kolumne IV i kolumne I ze zregenerowanym kationitem do wylotu przy otwartych zaworach 1, 2, 20, 26, 13, 5,12, 28, 31 i pozostalych zaworach zamknietych. W ten sposób zamknal sie drugi cykl oczyszczania.Przyklad II. Dla celów porównawczych ten sam roztwór kaprolaktamu oczyszczone przy zachowaniu tych samych parametrów wymiany jonowej prowadzac proces przez okres czai.u odpowiadajacy utracie 80—85% zdolnosci jonowymiennych zloza pierwszej kolumny, po czym przeprowadzono regeneracje ukladu oczyszczania i powtórzono drugi cykl wymiany jonowej w tych samych warunkach. Efekt oczyszczania wodnego roztworu kaprolaktamu wedlug sposobu zgodnego z wynalazkiem oraz efket oczyszczania na ukladzie porównawczym ilustruje tabela 1. Zuzycie porównawcze srodków do regeneracji jonitów, stanowiacych wypelnienie kolumn, podane w tabeli 2. PL PL