Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszcza¬ nia 2-kaprolaktamu poprzez krystalizacje z roztwo¬ ru wodnego i uklad aparatów do stosowania tego sposobu.Stan techniki. Z wielu znanych sposobów oczysz¬ czania kaprolaktamu sposób oparty na krystali¬ zacji jest uwazany za najbardziej skuteczny. Po¬ lega on na wydzielaniu fazy krystalicznej z fazy cieklej zazwyczaj wskutek ochladzania lub odpa¬ rowania rozpuszczalnika, ewentualnie przeprowa¬ dzania razem obu tych czynnosci. W dalszej ko¬ lejnosci wydzielania faza krystaliczna jest oddzie¬ lana od lugów pokrystalicznych na filtrach, wi¬ rówkach itp. Od czystosci otrzymanych krysztalów uzalezniona jest czystosc koncowego produktu tj. kaprolaktamu.Krystalizacje kaprolaktamu mozna '^przeprowa¬ dzac z roztworu w róznych rozpuszczalnikach wzglednie ze stopu praktycznie pozbawionego roz¬ puszczalnika. Najkorzystniejsze wyniki osiaga sie prowadzac krystalizacje z roztworów wodnych.Przemawia za tym bardzo wysoki wspólczynnik podzialu zanieczyszczen pomiedzy faza krystalicz¬ na i lugi pokrystaliczne, wynoszacy okolo 40 dla ukladu kaprolaktam — woda. Ze wzgledu na duza mase przerobowa przy prowadzeniu ' krystalizacji kaprolaktamu na skale przemyslowa, istotnym jest rozwiazanie aparaturowe tego procesu. ,; Znanym w technice sposobem jest krystalizacja kaprolaktamu ze stezonych; roztworów'wo"dn^ch *w 2 cyklu wspólpracujacych szeregowo i analogicznie rozwiazanych stopni krystalizacji, z których kazdy obejmuje przygotowanie roztworu do krystalizacji, krystalizacje kaprolaktamu poprzez czesciowe od¬ parowanie wody oraz rozdzielenie zawiesiny kry¬ stalicznej na krysztal i roztwór pokrystaliczny.Zasadnicza wada tego sposobu jest przede wszystkim to, ze na kazdym stopniu musza za¬ chodzic równoczesnie wszystkie fazy procesu kry¬ stalizacji w obrebie jednego aparatu. Skutkiem tego odbiór ciepla z krystalizujacej zawiesiny oraz szybkosc odparowania wody, a w konsekwencji szybkosc przyrostu fazy stalej w zawiesinie musi byc ograniczona, ze wzgledu na koniecznosc utrzy¬ mania niewielkiego stopnia przesycenia. Zwiek¬ szenie szybkosci krystalizacji zwiazane ze zwiek¬ szeniem przesycenia roztworu doprowadza do ma¬ sowego i spontanicznego zarodkowania. To z kolei prowadzi do utraty kontroli nad wzrostem krysz¬ talów oraz do wytworzenia bardzo rozdrobnionej fazy stalej, trudnej do przeróbki w dalszych sta¬ diach procesu, szczególnie podczas wirowania i przemywania krysztalów od roztworu pokrysta- licznego.Na silnie rozwinietej powierzchni krysztalów za¬ chodzi adsorpcja roztworu pokrystalicznego, za¬ wierajacego znacznie wyzsze stezenie zanieczysz¬ czen, wskutek czego nastepuje obnizenie efektu oczyszczania.Dalsza wada tego sposobu jest równiez to; ze 85 Ml3 85 261 4 osiagniecie w stezonych roztworach kaprolaktamu stezen fazy stalej wyzszych od okolo 35—40°/o, wiaze sie z koniecznoscia zastosowania specjal¬ nych srodków do transportu bardzo gestych za¬ wiesin o konsystencji pólstalej masy. Gwaltowny wzrost hydrodynamicznych oporów przeplywu pod¬ czas cyrkulacji zawiesiny w strefie krystalizacji moze doprowadzic do utworzenia sie obszarów o róznym .stopniu przesycenia, o indywidualnej i wy¬ mykajacej sie spod kontroli szybkosci krystalizacji.Stanowi to kolejne ograniczenie wydajnosci prze¬ myslowego procesu oczyszczania kaprolaktamu po¬ przez krystalizacje oraz zmusza do zawracania do obiegu duzych objetosci roztworu pokrystaliczne- r^sraCzacji prowadzonej w obrebie jidnego aparatu szlbkosc przyrostu fazy stalej nfe. mozjeuKe|rac^t optymalnej wartosci 80 kg/ /mtyg.cdz^ ?aby< utrzymac pozadany stopien prze¬ sycenia* "¦ kryStalizGjJcej zawiesiny. Ze wzgledu na to ograniczenie, przemyslowa instalacja oczyszcza¬ nia kaprolaktamu musi skladac sie na ogól z wie¬ lu równolegle pracujacych cykli oczyszczania, co znacznie podraza koszty inwestycyjne oraz eksplo¬ atacyjne.Istota wynalazku. Celem wynalazku jest sposób krystalizacji kaprolaktamu i sluzacy do tego celu uklad aparaturowy dla umozliwienia krystalizacji w sposób ciagly i z duza wydajnoscia przez zapew¬ nienie mozliwosci niezaleznej kontroli nad pro¬ cesem zarodkowania i procesem wzrostu krysztalu przy jednoczesnym zmniejszeniu ilosci potrzebnej aparatury.Zgodnie z wynalazkiem czesc fazy krystalicznej w ilosci okolo % do 2/s ogólnej masy fazy stalej uzyskanej w procesie krystalizacji wytwarza sie poprzez adiabatyczne schladzanie roztworu w wy¬ niku odparowania wody pod zmniejszonym cisnie¬ niem, po czym otrzymana mieszanine krysztalów i przesyconego roztworu kaprolaktamu poddaje sie dalszej krystalizacji sposobem izohydrycznym (przy stalej zawartosci wody) pod normalnym cisnie¬ niem, przy szybkosci wzrostu fazy krystalicznej w zawiesinie, 2—10 razy mniejszej, korzystnie 3— —5 razy mniejszej od szybkosci krystalizacji w strefie krystalizacji z odparowaniem wody i w koncu rozdziela sie wytworzona zawiesine na kry¬ sztal i roztwór pokrystaliczny, który przerabia sie dalej w znany sposób.Temperatura krystalicznej zawiesiny odprowa¬ dzanej ze strefy krystalizacji prowadzonej sposo¬ bem izohydrycznym jest nizsza od temperatury zawiesiny wchodzacej do tej strefy, najwyzej o °C a korzystniej o 5—18°C, przy czym szybkosc obnizania temperatury w tej strefie powinna byc nizsza od lO°C/godz., a korzystniej powinna wy¬ nosic 2,5° do 4°C/godz.Proces krystalizacji w strefie adiabatycznej cha¬ rakteryzuje sie bardzo intensywnym odprowadze¬ niem ciepla z tej strefy poprzez odparowanie cze- wody pod obnizonym cisnieniem. Odpowiada¬ jaca temu szybkosc wytwarzania fazy krystalicznej w tej strefie utrzymywana jest powyzej 80 kg/ /godz. m8 a korzystniej od 120—300 kg/godz. m*, przy zasilaniu tej strefy 80—98% roztworem wod¬ nym kaprolaktamu, korzystnie 86—94% roztworem, o temperaturze 45—75°C.Szczególnie dogodne warunki do krystalizacji w strefie adiabatycznej osiaga sie poddajac dopro- wadzany do tej strefy roztwór kaprolaktamu wstepnemu zatezeniu w aparacie wyparnym pod cisnieniem nizszym od atmosferycznego lecz wyz¬ szym od cisnienia utrzymywanego w strefie adia¬ batycznej, korzystnie pod cisnieniem 35—100 mm Hg, przy czym granicznym stezeniem osiaganym we wspomnianym aparacie wyparnym jest ste¬ zenie przy którym roztwór kaprolaktamu osiaga stan nasycenia. Do tego aparatu wyparnego mo¬ ga byc kierowane wraz z glównym roztworem kaprolaktamu, zasilajacym uklad krystalizacji tak¬ ze lugi pokrystaliczne, ciecz z przemywania krysz¬ talów, w calosci lub w czesci, oraz roztwór ka¬ prolaktamu pochodzacy z destylacji frakcji odpa¬ dowych powstalych w produkcji kaprolaktamu.Uklad aparaturowy do stosowania opisanego sposobu oczyszczania kaprolaktamu przez krysta¬ lizacje sklada sie z aparatu prózniowego, prze¬ znaczonego do krystalizacji w warunkach adiaba¬ tycznych, polaczonego z typowym krystalizatorem plaszczowym, chlodzonym woda i posiadajacym mieszadlo wstegowe. Do ukladu naleza takze po¬ mocnicze urzadzenia jak aparat wyparny, pola¬ czony z krystalizatorem adiabatycznym, uklad kon¬ densatorów oparów polaczony z przestrzeniami pa¬ rowymi aparatu wyparnego i krystalizatora adia¬ batycznego oraz urzadzenie do oddzielania krysz¬ talów podlaczone do spustu z krystalizatora izo- hydrycznego.Wariantem tego ukladu moze byc pojedyncza linia zlozona z aparatu wyparnego i krystalizato¬ ra adiabatycznego, polaczona z wiecej niz jedna linia krystalizatora izohydrycznego.Zalety wynalazku. Zaleta . wynalazku jest'ciagla kontrola zarówno szybkosci krystalizacji jak i za¬ wartosci fazy krystalicznej w strefie krystalizacji adiabatycznej poprzez regulacje szybkosci odparo¬ wania wody z tej strefy oraz w strefie krystali¬ zacji izohydrycznej przez zmiany szybkosci schla¬ dzania zawiesiny krysztalów, prowadzenie procesu przy niskim stopniu przesycenia i bardzo doklad¬ nym wymieszaniu. Sposób wedlug wynalazku poz¬ wala na osiagniecie bardzo wysokich wydajnosci fazy krystalicznej z jednostki objetosci krystali¬ zatora, dzieki czemu uklad do regulacji tego spo¬ sobu wyróznia sie duza zawartoscia i mala iloscia aparatów.Przedmiot wynalazku przedstawiony w przykla¬ dzie wykonania z powolaniem sie na rysunek.Przyklad. Do aparatu wyparnego 1 wpro¬ wadza sie 5180 kg/h wodnego roztworu kaprolak¬ tamu, o stezeniu 88,2% wag. i temperaturze 85°C oraz 4570 kg/h wodnego roztworu kaprolaktamu, o stezeniu 84,2% wag. i temperaturze 78°C, uzy¬ skanego przez zmieszanie 3910 kg/h roztworu po- krystalicznego, 550 kg/h kaprolaktamu otrzyma¬ nego przez destylacje frakcji odpadowych i 110 kg kondensatu wodnego. Otrzymana mieszanine zateza sie w wyparce do 86,3% poprzez odparowa¬ nie 335 kg/h wody pod cisnieniem ok. 40 mm Hg, (w warunkach adiabatycznych). 40 45 50 $ #5 85 261 6 Roztwór kaprolaktamu z wyparki 1, o tempera¬ turze 50°C splywa grawitacyjnie do krystaliza- tora prózniowego 2, wykonanego ze stali kwaso- odpornej, o wymuszonym obiegu zawiesiny kry¬ stalicznej i objetosci V = 20 m3, pracujacego pod cisnieniem ok. 20 mm Hg. W wyniku odparowania w tych warunkach wody, zachodzi zarodkowanie i krystalizacja kaprolaktamu w temp. ok. 35°C.Z krystalizatora prózniowego 2 odbiera sie w spo¬ sób ciagly 267 kg/h oparów, z których przez skon¬ densowanie w kondensatorze 3 otrzymuje sie oko¬ lo 0,5°/o roztwór wodny kaprolaktamu zawracany do procesu, oraz 9148 kg/h zawiesiny krystalicznej, o zawartosci fazy krystalicznej okolo 31,0% wag.Odpowiada to szybkosci przyrostu fazy krystalicz¬ nej w krystalizatorze prózniowym okolo 140 kg/ /m3.h.Analiza sitowa krysztalu, wyprowadzonego z kry¬ stalizatora prózniowego przedstawia sie nastepu¬ jaco (wielkosc oczka sita, udzial wagowy frakcji): 1,5—0,8; 1,2—0,9; 0,75—26,5; 0,385—15,8; 0,3—24,0; 0,2—31,6; 0,1—0,6.Otrzymana mieszanine krysztalów i przesycone¬ go roztworu kaprolaktamu o temp. 35°C kieruje sie, poprzez zamkniecie barometryczne do strefy krystalizacji izohydrycznej, która stanowi krysta- lizator poziomy 4 o pojemnosci 22 m3, z miesza¬ dlem wstegowym, chlodzony woda zimna. Z kry¬ stalizatora 4 odbiera sie w sposób ciagly, zawie¬ sine krystaliczna o zawartosci fazy stalej 50,6% wag., co odpowiada obnizeniu temperatury zawie¬ siny krystalicznej o 11°C z szybkoscia 5,2°C/h.Zawiesine krystaliczna wprowadza sie do wirówki , z której otrzymuje sie 4632 kg/h krysztalu oraz 4516 kg/h roztworu pokrystalicznego, którego czesc, okolo 606 kg/h odprowadza sie do wstepnego oczyszczania na- drodze ekstrakcji, reszte natomiast zawraca sie do procesu krystalizacji.Uzyskany krysztal posiada nastepujace wlasnos¬ ci.Sklad granulometryczny: 1,5—0,50; 1,2—0,60; 0,75—30,7; 0,385—46,3; 0,3—21,4; 0,2—0,3; 0,1—0,1.Jakosc kaprolaktamu krystalicznego.— Liczba manganowa (3g) — 2000 sek.— Lotne zasady, mg-równowaznik NH3/kg—0,3 — Ekstynkcja 50% roztworu wodnego przy 290 mm — 0,13. PL