TWI630947B - 自萃取水回收ε－己內醯胺的方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種用於自藉由水解聚合反應得到之聚己內醯胺之萃取水回收ε-己內醯胺的方法，其中濃縮該萃取水，隨後解聚所含有之寡聚物，分離不可解聚之雜質，移除水及低沸點雜質，其中為了調節經回收之ε-己內醯胺之純度及用於該方法之能量消耗，該產物中之一部分以中間產物形式自該方法移除。
Description
本發明係關於一種自藉由水解聚合反應所得到之聚已內醯胺之萃取水回收ε-己內醯胺的方法。
此外，本發明係關於在根據本發明之方法中所得到之中間產物及最終產物流之用途。
由ε-己內醯胺轉化為聚己內醯胺(亦被稱作聚醯胺6、PA6或耐綸6)之聚合反應實務上係達到一種反應平衡，在該反應平衡下，約10wt-%之反應物質仍以單體形式(亦即以ε-己內醯胺或ε-己內醯胺寡聚物形式)存在。此未聚合部分必須自聚合物中移除，因為該未聚合部分會干擾聚合物進一步加工成最終產品，諸如紗線、薄膜或工程塑膠。
藉由形成一種所謂的萃取水，經由水萃取實現將單體及寡聚物自聚合物移除(參看Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry，第六版，第28卷，第38,39頁)。
由於該未聚合部分為有價值的原料，通常的處理方式為，藉由將溶解於萃取水中之ε-己內醯胺單體及寡聚物(萃取物)與所謂的新鮮內醯胺(亦即生產出之後尚未用於聚合反應之ε-己內醯胺)混合，將該萃取物再次再循環至聚合方法中。
例如自德國專利說明書DE 197 53 377 B4中已知一種用於回收該
等單體及寡聚物的方法。該方法包含以下方法步驟：a)藉由單級或多級蒸餾，將水分離，從而濃縮萃取水；b)藉由蒸餾，將該經濃縮之萃取水分離成蒸氣態ε-己內醯胺-水相及液態寡聚物-ε-己內醯胺相；c)在該液態寡聚物-ε-己內醯胺相中，在催化劑存在下引入蒸汽，其中寡聚物經水解解聚為ε-己內醯胺，且藉由蒸汽自該相中汽提出ε-己內醯胺，且其中不可解聚之雜質作為底部產物自該方法中排出；d)將形成於步驟b)之蒸氣態ε-己內醯胺-水相及形成於步驟c)之ε-己內醯胺-蒸汽相合併為一個相，藉由蒸餾分離水，且得到不含寡聚物及水之液體ε-己內醯胺相，可將該液體ε-己內醯胺相與用於聚醯胺6之聚合反應的新鮮內醯胺混合。
自萃取水回收之ε-己內醯胺之純度要求視聚合物之預期用途而定，該聚合物意欲由ε-己內醯胺與所使用之並非源自回收之所謂的新鮮內醯胺的混合物聚合而成。經回收之ε-己內醯胺的純度過低會引起故障次數增加，從而提高聚合物加工之成本，而純度過高則會導致在回收方法中能量消耗較高，從而產生不經濟的操作模式。
在根據DE 196 53 377 B4之方法中，就所回收單體之純度而言，該方法不能對最高以及較低要求作出充分靈活的反應是不利的。
無法滿足最高純度要求，因為極易揮發的雜質無法自方法步驟d)之單體或ε-己內醯胺相移除，該等雜質可在方法步驟c)之寡聚物的解聚反應中得到，且其沸點溫度高於水的沸點溫度但低於ε-己內醯胺的沸點溫度。
另一方面，當純度要求較低且可容許特定量之寡聚物及雜質時，該萃取物亦經歷高耗能的方法步驟c)及d)。
因此，本發明之目標為提供一種避免先前技術之劣勢之方法。
該目標藉由一種根據技術方案1之方法實現。
根據本發明之方法的特徵為藉由聚合物加工方法所製得之經回收之ε-己內醯胺的純度要求的適應性提高。
一方面，此目標得到實現，因為不含寡聚物之自萃取水回收之ε-己內醯胺(其經過步驟a)至d)處理)經受另一次蒸餾，在該蒸餾中分離出極易揮發的雜質，其沸點溫度高於水的沸點溫度但低於ε-己內醯胺的沸點溫度。該等極易揮發的雜質可能已經例如在方法步驟c)解聚反應中藉由熱所引起之ε-己內醯胺分解而形成。
另一方面，當對經回收之ε-己內醯胺之純度的要求較低時，根據本發明之回收方法可以一種非常節能的方式進行操作。
當純度要求更低時，根據本發明之方法用於在步驟a)及d)之後自該方法中分別移除經部分加工之產物作為第一及第二中間產物流。藉此降低隨後加工步驟中之能量消耗。
在步驟a)、d)及e)之後各自移除的經回收產物可按照經回收產物之對應品質要求各自供應至特定聚合方法，且因此藉由考慮所要求之產物品質，可最優化回收經濟性，或合併此三個部分產品流或最終產物流。在後一種情況中，產物之純度及回收方法之能量消耗可藉由混合比率來調節。
本發明亦關於根據本發明之方法所得到之中間產物及最終產物流之用途。第一中間產物流較佳用於生產工程塑膠或地毯紗線，第二中間產物流較佳用於生產地毯紗線、預定向紗(POY)、輪胎簾布基礎紗線或薄膜，且最終產物流較佳用於生產全拉伸紗(FDY)。各自得到符合技術要求之產品，且同時能量消耗得到優化。
本發明之進一步發展、優勢及可能的應用亦可自例示性實施例及數值實例以及圖式之以下描述獲得。所描述之所有特徵本身或以任何組合形式形成本發明，無論該等特徵是否包括在申請專利範圍中或其回溯引用中。
以下將參照圖式(圖1)解釋該方法。圖1顯示根據技術方案1之方法之框圖。
將聚醯胺6(其未示於圖1中)之萃取中所生成之萃取水1供應至蒸餾製程2。此蒸餾可以一或多個階段進行。自萃取水1分離呈蒸汽3之形式的水。其可再循環至萃取製程中以供再使用。得到作為底部產物之經濃縮之萃取水4，其供應至另一蒸餾製程5。
在此蒸餾製程5中，將經濃縮之萃取水分離成氣態ε-己內醯胺-蒸汽相7及液態寡聚物-ε-己內醯胺相8。
將寡聚物-ε-己內醯胺相8供應至解聚反應製程9。在此製程9中，藉由引入蒸汽10及催化劑11，將相8中所得到之寡聚物水解解聚成ε-己內醯胺。此外，藉由蒸汽自寡聚物-ε-己內醯胺相中汽提出ε-己內醯胺，且作為物流12連同ε-己內醯胺-水相7供應至另一蒸餾製程14中。在製程9中不可解聚之寡聚物-ε-己內醯胺的組分作為底部產物13自該製程中排出且作為廢棄物處理。
在蒸餾製程14中，將呈蒸汽形式之水作為頂部產物15自相7及12分離，且得到作為底部產物16之不含水之ε-己內醯胺，其仍含有雜質。為了同樣的分離目的，將此相16引入另一蒸餾17中，該蒸餾17至少分成兩個階段進行。在該第一階段或該等階段中，將低沸點雜質作為頂部產物19分離，且在最後一個階段中，將高沸點雜質作為底部產物20分離。在最後一個蒸餾階段中，得到作為頂部產物21之經回收且完全純化的ε-己內醯胺最終產物。
為了亦能夠在更低純度及更低能量消耗下生產經回收之ε-己內醯
胺，根據本發明，產物數量(表示為物流6(第一中間產物流)及18(第二中間產物流)可自經濃縮之萃取水4及自不含寡聚物及水之ε-己內醯胺16分支。此等分支之物流6及18可分別混合，或以可自由選擇的比率互相混合，且可供應至聚合反應製程。
1‧‧‧來自萃取之萃取水
2‧‧‧蒸餾
3‧‧‧蒸汽
4‧‧‧經濃縮之萃取水
5‧‧‧蒸餾
6‧‧‧經濃縮之萃取水(第一中間產物流)
7‧‧‧ε-己內醯胺-蒸汽相
8‧‧‧寡聚物-ε-己內醯胺相
9‧‧‧解聚反應製程
10‧‧‧蒸汽
11‧‧‧催化劑
12‧‧‧ε-己內醯胺-蒸汽相
13‧‧‧不可解聚之雜質
14‧‧‧蒸餾
15‧‧‧蒸汽
16‧‧‧不含寡聚物及水之ε-己內醯胺
17‧‧‧蒸餾
18‧‧‧不含寡聚物及水之ε-己內醯胺(第二中間產物流)
19‧‧‧低沸點雜質
20‧‧‧高沸點雜質
21‧‧‧經純化之ε-己內醯胺(最終產物流)
圖1係根據技術方案1之方法之框圖。
Claims (5)
- 一種用於自藉由水解聚合反應所得到之聚己內醯胺之萃取水回收ε-己內醯胺的方法，其包含以下方法步驟：a)藉由單級或多級蒸餾，將水分離，從而濃縮該萃取水，其中得到第一中間產物流，其ε-己內醯胺濃度相對於該萃取水有所提高；b)藉由蒸餾將該第一中間產物流分離成第一蒸氣態ε-己內醯胺-水相及液態寡聚物-ε-己內醯胺相；c)在催化劑存在下，將蒸汽引入該液態寡聚物-ε-己內醯胺相，其中將該等ε-己內醯胺寡聚物水解解聚為單體ε-己內醯胺，且藉由該蒸汽自該相中汽提出ε-己內醯胺，其中得到第二蒸氣態ε-己內醯胺-水相且其中不可解聚之雜質作為底部產物自該方法排出；d)將形成於步驟b)之該第一蒸氣態ε-己內醯胺-水相與形成於步驟c)之第二ε-己內醯胺-蒸汽相合併為統一的ε-己內醯胺-水相，藉由蒸餾自其中分離水，且因此得到作為第二中間產物流之不含寡聚物及水之ε-己內醯胺相；其特徵在於步驟d)中得到的作為第二中間產物流之該ε-己內醯胺相在另一步驟e)中供應至包含至少兩個階段之蒸餾，其中得到不含極易揮發之雜質的最終產物流，且該第一中間產物流及/或該第二中間產物流之至少一部分自該方法排出及供應至聚合方法。
- 如請求項1之方法，其中將該第一中間產物流、該第二中間產物流及該最終產物流合併成統一的產物流。
- 一種描述於請求項1之第一中間產物流之用途，其用於生產工程塑膠或地毯紗線。
- 一種描述於請求項1之第二中間產物流之用途，其用於生產地毯紗線、預定向紗(POY)、輪胎簾布基礎紗線或薄膜。
- 一種描述於請求項1之最終產物流之用途，其用於生產全拉伸紗(FDY)。
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