WO2010099963A1 - Method and device for depolymerizing polycaprolactam continuously or in batches - Google Patents

Method and device for depolymerizing polycaprolactam continuously or in batches Download PDF

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WO2010099963A1
WO2010099963A1 PCT/EP2010/001350 EP2010001350W WO2010099963A1 WO 2010099963 A1 WO2010099963 A1 WO 2010099963A1 EP 2010001350 W EP2010001350 W EP 2010001350W WO 2010099963 A1 WO2010099963 A1 WO 2010099963A1
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polycaprolactam
caprolactam
melt
depolymerization
mixing
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Daniel Witte
Boyd Thompson Safrit
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List Holding Ag
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D201/00—Preparation, separation, purification or stabilisation of unsubstituted lactams
    • C07D201/02—Preparation of lactams
    • C07D201/12—Preparation of lactams by depolymerising polyamides

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the continuous or batchwise depolymerization of polycaprolactam (PA 6 or nylon).
  • Polycaprolactam or nylon is one of the first industrially produced polymers ever. It is mainly used as textile fiber, carpet fiber or plastic material in the automotive industry for fittings and pipe connections. After use, there is an economic and environmental interest in reusing caprolactam. If caprolactam is present in pure form unmixed, polycaprolactam can be melted by extrusion and converted into new products. The quality of these products is inferior to products made of fresh material. Is the product with others Mixed materials, such as carpet fibers, the melt is heavily contaminated and therefore not suitable for the production of new products.
  • US 5,656,757 describes heating the polycaprolactam with hot water under pressure.
  • the advantage of this process is that the impurities of the raw material can be easily removed from the aqueous solution. This results in a mixture of caprolactam and water, which is separated by distillation.
  • the depolymerization reactor must be under considerable pressure so that the water does not evaporate at the required temperatures. This is associated with considerable technical effort.
  • the major disadvantage of this invention arises from the fact that the presence of water in the reaction mixture is undesirable. In fact, it is apparent from the standard literature on polycaprolactam production that water is used to form cyclic dimers of caprolactam. The cyclic dimer is then the starting point of polymerization by ring opening.
  • Caprolactam hangs on the open ring and a trimer with ring arises. The ring then moves accordingly in the direction of reaction and a chain molecule is formed, polycaprolactam. The more water there is, the more dimers are formed. The resulting polycaprolactam has a lower molecular weight in equilibrium with higher water content between polycaprolactam and caprolactam. As the water content increases, the number of reactive dimers increases and hence the reaction rate increases. The Polycaprolaktam spirit must therefore weigh between desired molecular weight and reaction rate. From the reaction behavior of polycaprolactam formation from caprolactam, it can be expected that dimer formation must also occur during depolymerization in the presence of water. A major disadvantage of the process according to US Pat. No.
  • An improved process approach must therefore combine the high depolymerization temperature with a higher boiling point of the caprolactam.
  • the object of the invention is to find a continuous or batchwise process and corresponding devices which make it possible to complete the depolymerization of caprolactam from contaminated melts with the lowest possible residence time in the reaction space with a high degree of conversion in order to simultaneously keep the production costs of the reactor small and secure in that undesirable side reactions are suppressed, the reaction product being obtained anhydrous in order to save processing costs.
  • non-volatile materials may be, for example, the contaminants of the carpet material or else added other non-volatile material.
  • the polycaprolactam is incorporated into the nonvolatile material, preferably a melt, stirred, wherein the addition of polycaprolactam must be metered so that the melting temperature of the mixture does not fall below the optimum depolymerization.
  • the inventive process requires a good temperature control in connection with the metering of fresh polycaprolactam in the melt. It is therefore advantageous to distribute the feed of polycaprolactam over several feed sites in the reaction space.
  • the mixer should be designed to aid in the good distribution of the polycaprolactam into the flogger. Be particularly advantageous horizontal mixing kneader with horizontal mixing and Knetwellen mentioned. This type of kneader ensures that the melt is also mixed well radially between the housing wall and the rotor, which considerably increases the efficiency of the process.
  • the vapors of this process which contain the evaporated caprolactam, are condensed according to the invention with the aid of a spray condenser, the operating point of this spray condenser below the The formation temperature of polycaprolactam must be. According to the invention, the vapors can also be processed directly again to polycaprolactam.
  • An advantage of the process according to the invention is that it requires no supply of steam for stripping or water. This is the recovery of the
  • Another advantage of this invention is that the
  • FIG. 1 shows a process diagram of an entire depolymerization process according to the invention using the example of a carpet recycling
  • Figure 2 is a graphical representation of a vapor pressure curve for caprolactam
  • Figure 3 is a formula of the polymerization of PA6 (depolymerization from right to left, from bottom to top).
  • shredded carpet residues 1 are introduced into a mixer 2. These carpet residues 1 consist of polycaprolactam and impurities.
  • melt filter 5 passes through a melt filter 5 and a gear pump 6 in a continuous depolymerizer 7, namely at two feed points 8.1 and 8.2.
  • this melt meets a hot melt of non-volatile materials, wherein the addition of the melt must be metered so that the melting temperature of the mixture does not fall below the optimum depolymerization temperature.
  • the vapors formed in the treatment of the melt into which the polycaprolactam is introduced are removed via a dome of a bath 9 and fed to a condensing device 10.
  • the finished product is then discharged via a single or twin-screw extruder 11.
  • FIG. 2 shows the vapor pressure curve of caprolactam in depolymerizer 7 versus temperature.
  • FIG. 3 shows how a polymerization of caprolactam after the addition of water has a formulaic effect.
  • the double arrows indicate that the depolymerization is exactly reversed.

Abstract

In a method for depolymerizing polycaprolactam, the polycaprolactam is provisioned to be fused and applied as a fresh melt to a hot melt made of non-volatile or only partly volatile materials.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen oder batchweisen Method and device for continuous or batchwise
Depolymerisierung von PolycaprolaktamDepolymerization of polycaprolactam
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen oder batchweisen Depolymerisierung von Polycaprolaktam (PA 6 oder Nylon).The invention relates to a method and a device for the continuous or batchwise depolymerization of polycaprolactam (PA 6 or nylon).
Stand der TechnikState of the art
Polycaprolaktam oder Nylon ist eines der ersten industriell erzeugten Polymere überhaupt. Es findet hauptsächlich als Textilfaser, Teppichfaser oder Plastikmaterial in der Autoindustrie für Armaturen und Rohrverbindungen Anwendung. Nach Gebrauch besteht ein ökonomisches und Umweltinteresse, Caprolactam wiederzuverwenden. Ist Caprolactam in Reinform unvermischt vorhanden, kann Polycaprolaktam durch Extrusion aufgeschmolzen und in neue Produkte umgewandelt werden. Die Qualität dieser Produkte ist minderwertiger als Produkte aus frischem Material. Ist das Produkt mit anderen Materialien vermischt, wie z.B. bei Teppichfasern, ist die Schmelze stark verunreinigt und daher zur Herstellung von Neuprodukten nicht geeignet.Polycaprolactam or nylon is one of the first industrially produced polymers ever. It is mainly used as textile fiber, carpet fiber or plastic material in the automotive industry for fittings and pipe connections. After use, there is an economic and environmental interest in reusing caprolactam. If caprolactam is present in pure form unmixed, polycaprolactam can be melted by extrusion and converted into new products. The quality of these products is inferior to products made of fresh material. Is the product with others Mixed materials, such as carpet fibers, the melt is heavily contaminated and therefore not suitable for the production of new products.
Zur Lösung dieses Problems wurde vorgeschlagen, das Schmelzegemisch aus Nylon und Nebenprodukten aufzuschmelzen und das Polycaprolactam in Caprolactam umzuwandeln, es abzutrennen und als Rohmaterial zur Herstellung von frischen Caprolactam zu verwenden. Die Depolymerisation des Polycaprolactam erfolgt in der Regel in zwei Schritten. Erst wird Polycaprolactam auf eine Temperatur von 250 bis 330 0C erhitzt, wobei das Polycaprolactam in Caprolactam zerfällt. Dann wird das erzeugte Caprolaktam kontinuierlich entfernt. In der Tat ist diese kontinuierliche Entfernung notwendig, da zwischen Polycaprolaktam und Caprolaktam ein chemisches Gleichgewicht besteht. Ohne die Entfernung des Caprolaktams aus dem Reaktionsgemisch wäre die Depolymerisation nicht vollständig.To solve this problem, it has been proposed to melt the melt blend of nylon and by-products and to convert the polycaprolactam to caprolactam, separate it and use it as a raw material to make fresh caprolactam. The depolymerization of the polycaprolactam usually takes place in two steps. First, polycaprolactam is heated to a temperature of 250 to 330 0 C, wherein the polycaprolactam decomposes into caprolactam. Then the caprolactam produced is removed continuously. In fact, this continuous removal is necessary because there is a chemical balance between polycaprolactam and caprolactam. Without the removal of caprolactam from the reaction mixture, depolymerization would not be complete.
Die US 5 656 757 beschreibt die Erhitzung des Polycaprolaktams mit heissem Wasser unter Druck. Der Vorteil dieses Prozesses ist laut Erfinder, dass die Verunreinigungen des Rohmaterials aus der wässrigen Lösung leicht entfernt werden können. Es entsteht daher eine Mischung aus Caprolaktam und Wasser, das destilativ getrennt wird. Der Depolymerisationsreaktor muss unter erheblichem Druck stehen, damit das Wasser bei den erforderlichen Temperaturen nicht verdampft. Dies ist mit erheblichem technischen Aufwand verbunden. Der grösste Nachteil dieser Erfindung ergibt sich aus der Tatsache, dass die Präsenz von Wasser im Reaktionsgemisch unerwünscht ist. In der Tat ist aus der Standartliteratur über Polycaprolaktamherstellung ersichtlich, dass Wasser benutzt wird, um zyklische Dimere aus Caprolaktam zu bilden. Das zyklische Dimer ist dann der Startpunkt der Polymerisation durch Ringöffnung. Caprolaktam hängt sich an den geöffneten Ring und ein Trimer mit Ring entsteht. Der Ring bewegt sich dann entsprechend in Reaktionsrichtung und ein Kettenmolekühl entsteht, Polycaprolaktam. Je mehr Wasser vorhanden ist, desto mehr Dimere werden gebildet. Das entstehende Polycaprolaktam hat mit höherem Wassergehalt eine geringere Molekülmasse im Gleichgewicht zwischen Polycaprolaktam und Caprolaktam. Mit zunehmendem Wassergehalt nimmt die Anzahl der reaktiven Dimere zu und damit auch die Reaktionsgeschwindigkeit. Der Polycaprolaktamhersteller muss daher zwischen erwünschter Molekülmasse und Reaktionsgeschwindigkeit abwägen. Aus dem Reaktionsverhalten von Polycaprolaktambildung aus Caprolaktam ergibt sich, dass man erwarten kann, dass auch bei der Depolymerisation in Anwesenheit von Wasser es zur Entstehung von Dimeren kommen muss. Ein Hauptnachteil des Prozesses gemäss US 5 656 757 ist daher die Bildung von Dimeren und Oligomeren, konsequenterweise ist der Umsatzgrad oder die Ausbeute an Caprolaktam verringert und die Aufbereitung des Caprolaktam erschwert, da die Abtrennung der Di- und Oligomere aus dem Wassergemisch problematisch ist. Der Grund ist, dass diese Di- und Oligomere anders als das Polycaprolaktam und die Verunreinigungen wasserlösslich sind und daher im Destillationssumpf der Abtrennung des Wassers von Caprolaktam anfallen.US 5,656,757 describes heating the polycaprolactam with hot water under pressure. The advantage of this process, according to the inventor, is that the impurities of the raw material can be easily removed from the aqueous solution. This results in a mixture of caprolactam and water, which is separated by distillation. The depolymerization reactor must be under considerable pressure so that the water does not evaporate at the required temperatures. This is associated with considerable technical effort. The major disadvantage of this invention arises from the fact that the presence of water in the reaction mixture is undesirable. In fact, it is apparent from the standard literature on polycaprolactam production that water is used to form cyclic dimers of caprolactam. The cyclic dimer is then the starting point of polymerization by ring opening. Caprolactam hangs on the open ring and a trimer with ring arises. The ring then moves accordingly in the direction of reaction and a chain molecule is formed, polycaprolactam. The more water there is, the more dimers are formed. The resulting polycaprolactam has a lower molecular weight in equilibrium with higher water content between polycaprolactam and caprolactam. As the water content increases, the number of reactive dimers increases and hence the reaction rate increases. The Polycaprolaktamhersteller must therefore weigh between desired molecular weight and reaction rate. From the reaction behavior of polycaprolactam formation from caprolactam, it can be expected that dimer formation must also occur during depolymerization in the presence of water. A major disadvantage of the process according to US Pat. No. 5,656,757 is therefore the formation of dimers and oligomers, consequently the degree of conversion or the yield of caprolactam is reduced and the preparation of the caprolactam is more difficult, since the separation of the di- and oligomers from the water mixture is problematic. The reason is that, unlike the polycaprolactam and the impurities, these di- and oligomers are water-soluble and therefore occur in the distillation bottoms of the separation of the water from caprolactam.
Die US 6 342 555 B2 beschreibt die Depolymerisation von Polycaprolaktam mit Hilfe von überhitztem Dampf als Heiz- und Strippmedium. Caprolaktam wird durch die Absenkung des partiellen Druckes im Reaktionsraum verdampft und dem Reaktionsgemisch so entzogen. Die Autoren haben festgestellt, dass die Reaktionsgeschwindigkeit und -ausbeute unter bestimmten Partialdrücken am grössten ist. Das Patent erwähnt nicht die grundsätzlichen thermodynamischen Gründe warum. Der Nachteil dieser Erfindung ist, dass grosse Mengen Dampf erzeugt werden müssen. Die Dämpfe müssen getrennt werden. Bei der Abkühlung der Dämpfe kondensiert erst Wasser, dann Caprolactam. Caprolactam hat einen Kochpunkt von 136 bis 138° C bei atmosphärischen Bedingungen. Es ist daher zu erwarten, dass das kondensierte Caprolaktam Restgehalte an Wasser hat, welches Dimere bilden kann. Die Bildung dieser Dimere sollte allerdings in der Gasphase gering sein. Es ist daher zu erwarten, dass die Bildung von Nebenprodukten verringert ist. Auch ist das Dampfstrippen ein langsamer Prozess, da das Caprolaktam unterhalb seines Kochpunktes sehr viel langsamer verdampft als am Kochpunkt. Die Nachteile der US 6 342 555 B2 werden anhand einer Modellvorstellung anschaulich gemacht, woraus sich der erfindungsgemässe neue Prozess direkt ergibt. Caprolaktam kocht unter den Druckbedingungen gemäss US 6 342 555 B2 nicht. Es gibt daher zwei widersprüchliche Prozessbedingungen im Reaktionsraum zu vereinigen, der niedrige Kochpunkt von Caprolaktam unter den angegebenen Druckbedingungen und die relativ hohe notwendige Depolymerisationstemperatur. Die Reaktionstemperatur der Depolymerisierung steht daher im Widerspruch zum Kühleffekt der Verdampfung von Caprolaktam.No. 6,342,555 B2 describes the depolymerization of polycaprolactam with the aid of superheated steam as the heating and stripping medium. Caprolactam is evaporated by lowering the partial pressure in the reaction space and thus removed from the reaction mixture. The authors have found that the reaction rate and yield is greatest under certain partial pressures. The patent does not mention the basic thermodynamic reasons why. The disadvantage of this invention is that large quantities of steam have to be generated. The vapors must be separated. When the vapors cool, water condenses first, then caprolactam. Caprolactam has a boiling point of 136 to 138 ° C at atmospheric conditions. It is therefore to be expected that the condensed caprolactam has residual contents of water which can form dimers. However, the formation of these dimers should be low in the gas phase. It is therefore expected that the formation of by-products is reduced. Also, steam stripping is a slow process because the caprolactam evaporates much more slowly below its boiling point than at the boiling point. The disadvantages of US Pat. No. 6,342,555 B2 are made clear on the basis of a model concept, from which the novel process according to the invention results directly. Caprolactam does not boil under the pressure conditions according to US Pat. No. 6,342,555 B2. There are therefore two contradictory process conditions in the reaction space to unite, the low boiling point of caprolactam under the specified pressure conditions and the relatively high required depolymerization temperature. The reaction temperature of the depolymerization is therefore contrary to the cooling effect of the evaporation of caprolactam.
Ein verbesserter Prozessansatz muss daher die hohe Depolymerisationtemperatur mit einem höheren Kochpunkt des Caprolaktams vereinigen.An improved process approach must therefore combine the high depolymerization temperature with a higher boiling point of the caprolactam.
Aufgabetask
Ziel der Erfindung ist es, ein kontinuierliches oder batchweises Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zu finden, die es erlauben, die Depolymerisation von Caprolaktam aus verunreinigten Schmelzen mit geringstmöglicher Verweilzeit im Reaktionsraum mit hohem Umsatzgrad zu vollenden, um gleichzeitig die Herstellungskosten des Reaktors klein zu halten und sicherzustellen, dass unerwünschte Nebenreaktionen unterdrückt werden, wobei das Reaktionsprodukt wasserfrei anfallen soll, um Aufbereitungskosten zu sparen.The object of the invention is to find a continuous or batchwise process and corresponding devices which make it possible to complete the depolymerization of caprolactam from contaminated melts with the lowest possible residence time in the reaction space with a high degree of conversion in order to simultaneously keep the production costs of the reactor small and secure in that undesirable side reactions are suppressed, the reaction product being obtained anhydrous in order to save processing costs.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Zur Lösung der Aufgabe führt erfindungsgemäss, dass frische Schmelze des Polycaprolactam auf eine heisse Schmelze aus nicht flüchtigen Materialien aufgebracht wird. Diese Materialien können z.B. die Verunreinigungen des Teppichmaterials sein oder auch hinzugefügtes, anderes nichtflüchtiges Material. Das Polycaprolactam wird in das nichtflüchtige Material, vorzugsweise eine Schmelze, eingerührt, wobei die Zugabe von Polycaprolaktam so dosiert werden muss, dass die Schmelztemperatur des Gemisches nicht unter die optimale Depolymerisationstemperatur sinkt. In der Tat ist aus der Literatur der Thermodynamik von Lösungsmittel- und Polymergemischen bekannt, dass sich bei geringem Lösungsmittelgehalt der Siedepunkt des Gemisches nach oben verschiebt. Es kann darüberhinaus erwartet werden, dass die Depolymerisationskinetik des Polycaprolaktams den effektiven Siedepunkt des in Polycaprolaktam gebundenen Caprolaktams gegenüber freiem ungebundenen Caprolaktam nach oben verschiebt. Dieser Sachverhalt ist für die Prozessführung günstig, da ein Gleichgewicht aus Polycaprolaktam und nichtflüchtiger Schmelze entsteht, das höher im Polycaprolaktamgehalt gegenüber einer Mischung aus nichtflüchtiger Schmelze und Caprolaktam ist. Damit ist die Einmischung von Polycaprolaktam erleichtert. Da sich Polycaprolactam unterhalb von 250 0C verfestigt, sollte die Reaktion unterhalb dieser Temperatur sich stark verlangsamen. Die für die Verdampfung von Caprolaktam benötigte Energie wird durch mechanisches Dissipieren des Mischrotors oder Kontaktwärme der beheizten Wände des Reaktors oder des beheizten Rotors bereitgestellt.To achieve the object according to the invention leads that fresh melt of the polycaprolactam is applied to a hot melt of non-volatile materials. These materials may be, for example, the contaminants of the carpet material or else added other non-volatile material. The polycaprolactam is incorporated into the nonvolatile material, preferably a melt, stirred, wherein the addition of polycaprolactam must be metered so that the melting temperature of the mixture does not fall below the optimum depolymerization. In fact, it is known from the literature of the thermodynamics of solvent and polymer mixtures that the boiling point of the mixture shifts upward when the solvent content is low. It may also be expected that the depolymerization kinetics of the polycaprolactam shift up the effective boiling point of the caprolactam bound in polycaprolactam over free unbound caprolactam. This situation is favorable for the process, since a balance of polycaprolactam and non-volatile melt arises, which is higher in Polycaprolaktamgehalt over a mixture of non-volatile melt and caprolactam. This facilitates the incorporation of polycaprolactam. Since polycaprolactam solidifies below 250 0 C, the reaction should slow down much below this temperature. The energy required to evaporate caprolactam is provided by mechanical dissipating the mixing rotor or contact heat of the heated walls of the reactor or heated rotor.
Der erfindungsgemässe Prozess benötigt eine gute Temperaturführung im Zusammenhang mit dem Dosieren von frischem Polycaprolaktam in der Schmelze. Es ist daher vorteilhaft, die Zufuhr von Polycaprolaktam über mehrere Feedstellen in den Reaktionsraum zu verteilen. Der Mischer sollte so gestaltet sein, dass er zur guten Verteilung des Polycaprolaktam in die Schelze hilft. Als besonders vorteilhaft seien horizontale Mischkneter mit horizontalen Misch- und Knetwellen erwähnt. Dieser Knetertyp gewährleistet, dass die Schmelze auch radial zwischen Gehäusewand und Rotor gut vermischt wird, wodurch die Effizienz des Prozesses erheblich gesteigert wird.The inventive process requires a good temperature control in connection with the metering of fresh polycaprolactam in the melt. It is therefore advantageous to distribute the feed of polycaprolactam over several feed sites in the reaction space. The mixer should be designed to aid in the good distribution of the polycaprolactam into the flogger. Be particularly advantageous horizontal mixing kneader with horizontal mixing and Knetwellen mentioned. This type of kneader ensures that the melt is also mixed well radially between the housing wall and the rotor, which considerably increases the efficiency of the process.
Die Brüden dieses Prozesses, die das verdampfte Caprolaktam enthalten, werden erfindungsgemäss mit Hilfe eines Sprühkondensators kondensiert, wobei der Betriebspunkt dieses Sprühkondensators unterhalb der Rückbildungstemperatur von Polycaprolaktam liegen muss. Erfindungsgemäss können die Brüden auch direkt wieder zu Polycaprolaktam verarbeitet werden.The vapors of this process, which contain the evaporated caprolactam, are condensed according to the invention with the aid of a spray condenser, the operating point of this spray condenser below the The formation temperature of polycaprolactam must be. According to the invention, the vapors can also be processed directly again to polycaprolactam.
Ein Vorteil des erfindungsgemässen Prozesses ist, dass es keiner Zufuhr von Dampf zum Strippen oder Wasser bedarf. Damit ist die Rückgewinnung desAn advantage of the process according to the invention is that it requires no supply of steam for stripping or water. This is the recovery of the
Caprolaktams aus den Brüden erheblich vereinfacht und wenigeCaprolactams from the vapors considerably simplified and few
Nebenprodukte fallen an. Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung ist, dass dieBy-products are generated. Another advantage of this invention is that the
Verdampfung des Caprolaktams aus der Schmelze durch Bläschenbildung des kochenenden Caprolaktams erheblich schneller als unter Partialdruck stattfindet, da im letzteren Fall der Stofftransport im wesentlichen diffusionsbestimmt ist. Die Verweilzeit des erfindungsgemässen Prozesses ist daher erheblich kürzer. Evaporation of Caprolaktams from the melt by bubbling the boiling caprolactam takes place much faster than under partial pressure, since in the latter case, the mass transport is substantially diffusion-controlled. The residence time of the process according to the invention is therefore considerably shorter.
Figurenbeschreibungfigure description
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing; this shows in
Figur 1 ein Prozessschema eines gesamten erfindungsgemässen Depolymerisationsprozesses am Beispiel einer Teppichverwertung;FIG. 1 shows a process diagram of an entire depolymerization process according to the invention using the example of a carpet recycling;
Figur 2 eine graphische Darstellung einer Dampfdruckkurve für Caprolaktam;Figure 2 is a graphical representation of a vapor pressure curve for caprolactam;
Figur 3 eine Formeldarstellung der Polymerisation von PA6 (Depolymerisation von rechts nach links, von unten nach oben).Figure 3 is a formula of the polymerization of PA6 (depolymerization from right to left, from bottom to top).
Gemäss Figur 1 werden geshredderte Teppichreste 1 in einen Mischer 2 eingegeben. Diese Teppichreste 1 bestehen aus Polycaprolaktam und Verunreinigungen.According to FIG. 1, shredded carpet residues 1 are introduced into a mixer 2. These carpet residues 1 consist of polycaprolactam and impurities.
Aus dem Mischer 2 erfolgt die Übergabe in einen Extruder 3, in welchem die Mischung mit heissem Wasser 4 behandelt wird.From the mixer 2, the transfer takes place in an extruder 3, in which the mixture is treated with hot water 4.
Danach gelangt die Mischung durch einen Schmelzefilter 5 und eine Zahnradpumpe 6 in einen kontinuierlichen Depolymerisator 7, und zwar an zwei Feedstellen 8.1 und 8.2. Dort trifft diese Schmelze auf eine heisse Schmelze aus nicht flüchtigen Materialien, wobei die Zugabe der Schmelze so dosiert werden muss, dass die Schmelztemperatur des Gemisches nicht unter die optimale Depolymerisationstemperatur sinkt.Thereafter, the mixture passes through a melt filter 5 and a gear pump 6 in a continuous depolymerizer 7, namely at two feed points 8.1 and 8.2. There, this melt meets a hot melt of non-volatile materials, wherein the addition of the melt must be metered so that the melting temperature of the mixture does not fall below the optimum depolymerization temperature.
Die bei der Behandlung der Schmelze, in die das Polycaprolaktam eingegeben ist, entstehenden Brüden werden über einen Brüdendom 9 abgeführt und einer Kondensiereinrichtung 10 zugeführt. Das fertig behandelnde Produkt wird dann über einen ein- oder zweiwelligen Schneckenaustrag 11 ausgetragen.The vapors formed in the treatment of the melt into which the polycaprolactam is introduced are removed via a dome of a bath 9 and fed to a condensing device 10. The finished product is then discharged via a single or twin-screw extruder 11.
In Figur 2 ist die Dampfdruckkurve von Caprolaktam im Depolymerisator 7 über der Temperatur dargestellt.FIG. 2 shows the vapor pressure curve of caprolactam in depolymerizer 7 versus temperature.
In Figur 3 ist erkennbar, wie eine Polymerisation von Caprolaktam nach Zugabe von Wasser sich formelmässig auswirkt. Die Doppelpfeile deuten an, dass die Depolymerisation genau umgedreht verläuft. FIG. 3 shows how a polymerization of caprolactam after the addition of water has a formulaic effect. The double arrows indicate that the depolymerization is exactly reversed.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Depolymerisation von Polycaprolaktam, wobei das Polycaprolactam aufgeschmolzen und als frische Schmelze auf eine heisse Schmelze aus nichtflüchtigen oder nur teilweise flüchtigen Materialien aufgebracht wird.A process for the depolymerization of polycaprolactam, wherein the polycaprolactam is melted and applied as a fresh melt to a hot melt of nonvolatile or only partially volatile materials.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei Polycaprolaktamschmelze unter Druckbedingungen unterhalb des Siededruckes von Caprolaktam in die nicht oder nur teilweise flüchtige Schmelze eingemischt wird, wobei die Konzentration von Polycaprolaktam so eingestellt wird, dass der thermodynamische Siedepunkt der nicht oder nur teilweise flüchtigen Schmelze und Polycaprolaktam oberhalb der Schmelztemperatur von Polycaprolaktam und der Depolymerisationstemperatur von Polycaprolaktam bei gegebenen Absolutdruckbedingungen liegt.2. The method of claim 1, wherein Polycaprolaktamschmelze is mixed under pressure under the boiling pressure of caprolactam in the non-volatile or only partially volatile melt, wherein the concentration of polycaprolactam is adjusted so that the thermodynamic boiling point of the non or only partially volatile melt and polycaprolactam above the melting temperature of polycaprolactam and the depolymerization temperature of polycaprolactam at given absolute pressure conditions.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das entstehende Caprolaktam verdampft wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the resulting caprolactam is evaporated.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in einem Mischbehälter oder Mischkneter stattfindet.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the reaction takes place in a mixing vessel or mixing kneader.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zudosierung von Polycaprolaktam über mehrere gut plazierte Feedstellen erfolgt, um ein gleichmässiges und/oder optimales Einmischen des Feeds zu ermöglichen.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the metered addition of polycaprolactam over several well-placed feed points to allow a uniform and / or optimal mixing of the feed.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das entstehende Caprolaktam in einem Sprühkondensator schockgekühlt wird, um die Enstehung von Polycaprolaktam zu vermeiden oder direkt zu Polycaprolaktam weiterverarbeitet zu werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the resulting caprolactam is shock-cooled in a spray condenser, to avoid the formation of polycaprolactam or to be further processed directly to polycaprolactam.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsenthalpie zur Depolymerisierung von Polycaprolactam und die Verdampfungswärme von Caprolactam durch mechanische Zuführung von Dissipationsenergie durch den Mischrotor oder Kontaktwärme des beheizten Gehäuses oder der Welle bereitgestellt wird.7. The method according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the reaction enthalpy for depolymerization of polycaprolactam and the heat of vaporization of caprolactam is provided by mechanical supply of dissipation energy through the mixing rotor or contact heat of the heated housing or shaft.
8. Verfahren Nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Zudosierung der Polycaprolactamschmelze in den Reaktionsraum geeignete flüssige Katalysatoren unter Druck eingemischt werden, wie z.B. Wasser, Alkalilaugen oder Säuren. 8. The method according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that prior to the metered addition of the Polycaprolactamschmelze in the reaction space suitable liquid catalysts are mixed under pressure, such. Water, alkalis or acids.
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