CONTINUOUS PROCESS FOR THE CONCENTRATION BY EVAPORATION OF AQUEOUS SOLUTIONS CONTAINING CAPROLACTAM AND OLIGOMERS THEREOF

Abstract: 1. A process for continuously evaporating an aqueous solution which contains caprolactam and an oligomer thereof and is obtained in the extraction of polycaprolactam by passing the vapor from the evaporation through a column and condensing it, which comprises introducing some of the caprolactam- and oligomer-containing aqueous solution to be evaporated into the upper part of the column.

Description: Verfahren zum kontinuierlichen Eindampfen von Caprolactam und dessen Oligomere enthaltenden wässrigen Lösungen Bei der Extraktion von Polycaprolactam mit Wasser erhält man wässrige Lösungen, die Caprolactam und dessen Oligomere enthalten. Um die darin enthaltenen Wertstoffe wieder verwenden zu können, z.B. bei der Polymerisation von Caprolactam, werden diese Lösungen eingedampft. Ein solches Verfahren wird z.B. in der DE-AS 25 D1 348 beschrieben. Hierbei werden die wässrigen Lösungen, vorzugsweise mehrstufig, bis auf einen Gehalt von grösser 9û Gew.-X aufkonzentriert. Der dabei anfallende Dampf wird in der Regel durch eine Kolonne geleitet, um die restlichen Mengen an Caprolactam zurückzuhalten und dann kondensiert. Das Eindampfen solcher Lösungen ist jedoch sehr energieaufwendig. Es war deshalb die technische Aufgabe gestellt, beim Eindampfen von Caprolactam und dessen Oligomere enthaltenden wässrigen Lösungen aufzuwendende Energie zu vermindern, ohne dass der Gehalt an Caprolactam in den kondensierten Brüden ansteigt. Diese Aufgabe wird gelöst in einem Verfahren zum kontinuierlichen Eindampfen von Caprolactoam und dessen Oligomere enthaltenden wässrigen Lösungen, die bei der Extraktion vom Polycaprolactam anfallen, bei dem man die bei der Verdampfung anfallenden Brüden durch eine Kolonne leitet und kondensiert, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Teil der einzudampfenden Caprolactam und dessen Oligomere enthaltenden wässrigen Lösung am oberen Teil der Kolonne zugibt. Das neue Verfahren hat den Vorteil, dass zur Eindampfung der Caprolactam und dessen Oligomere enthaltenden wässrigen Lösung weniger Energie aufgewendet werden muss im Vergleich zu einer Arbeitsweise, bei der man die gesamte einzudampfende Lösung der Verdampferstufe zuführt. Das neue Verfahren ist insofern bemerkenswert, als zu erwarten war, dass bei der Zugabe von monomeren Caprolactam enthaltender wässriger Lösung der Caprolactamgehalt der kondensierten Brüden erheblich ansteigt und zudem durch ausfallende Oligomere Verstopfungen in der Kolonne auftreten. In der Regel geht man von 2 bis 15 Gew.-X Caprolactam und dessen Oligomere enthaltenden wässrigen Lösungen aus. Der Gehalt an Oligomeren beträgt im allgemeinen 15 bis 25 Gew.-X bezogen auf den Feststoffgehalt der verwendeten wässrigen Lösungen. Die darin enthaltenen Oligomeren haben in der Regel einen Polymerisationsgrad n von 2 bis 7, insbesondere handelt es sich um Dimere und Trimere. Geeignete Lösungen erhält man durch Extraktion von Polycaprolactam mit Wasser bei erhöhter Temperatur. Ein geeignetes Verfahren wird beispielsweise beschrieben in der DE-PS 22 42 641. Vorteilhaft setzt man der Caprolactam und dessen Oligomere enthaltenden EBrigen Ausgangslösung die 1 bis 5-fache Menge Caprolactam, bezogen auf die Menge an Oligomeren, zu. Der grössere Teil, vorzugsweise 95 bis 70 X der einzudampfenden Lösung, wird dem Verdampfer zugefuhrt. Vorteilhaft wird die Verdampfung in mehreren Stufen, z.B. bis zu 3 Stufen, durchgeführt. Es hat sich bewährt, wenn man in einem ersten Schritt durch Abdestillieren des Wassers bis zu einer Konzentration von 70 bis 88 Gew.-%, vorzugsweise von 80 bis 85 Gew.-X, aufkonzentriert. Dabei werden Temperaturen von 1200C, vorzugsweise 115dz, in der eingedampften Lösungs höchstens kurzzeitig überschritten. Vorteilhaft wird dieses Aufkonzentrieren kontinuierlich, z.B. in Robert-Verdampfern, Fallfilmverdampfern, Dünnschichtverdampfern oder anderen Verdampfervorrichtungen durchgeführt. Besonders bewährt hat es sich, wenn man das Aufkonzentrieren, z.B. in bis zu 3 Stufen, durchführt. Das so erhaltene Konzentrat mit einem Feststoffgehalt von 70 bis 88 Gew.-% wird vorteilhaft in einem weiteren Schritt kontinuierlich auf einen Feststoffgehalt von grösser 95 Gew.-S eingedampft, wobei Temperaturen von 130 bis 21000, vorzugsweise 140 bis 1700C, angewandt werden. Die Verweilzeiten im zweiten Verdampferschritt betragen vorzugsweise nicht mehr als 30 min, insbesondere nicht mehr als 10 min. Bewährt haben sich für den zweiten Konzentrierungsschritt Dünnschichtverdampfer oder Fallfilmverdarpfer. Die bei der Verdampfung anfallenden Brüden, die im wesentlichen aus Wasser und geringen Mengen an Caprolactam bestehen, werden durch eine Kolonne geleitet. Geeignete Kolonnen sind beispielsweise Glockenbodenkolonnen oder Siebbodenkolonnen. Es hat sich bewährt, wenn man kolonnen mit 6 bis 10 praktischen Böden verwendet. Erfindungsgemäss führt man einen Teil vorteilhaft 5 bis 30 X der einzudampfenden Lösung im oberen Teil der Kolonne, vorteilhaft im oberen Drittel, insbesondere auf den obersten zwei Böden der Kolonne zu. Der am Kopfende der Kolonne austretende Dampf wird kondensiert und ggf. wieder für die Extraktion verwendet. Das aus dem Verdampfer austretende aufkonzentrierte Gemisch kann ohne weitere Reinigung oder Auftrennung allein oder gemeinsam mit anderen polyamidbildenden Ausgangsstoffen für die Herstellung von Caprolactam verwendet werden. Das Verfahren nach der Erfindung sei an folgendem Beispiel veranschaulicht. Beispiel In einem Fallfilmverdampfer (Rohrdurchmesser 38 mm) werden 5,8 m3/h einer 12 gew.%igen wässrigen Lösung von Caprolactam und Oligomeren, bei einer einer Heiztemperatur von ca. 1400C auf eine 85 bis 88 gew.-%ige wässrige Lösung von Caprolactam und Oligomeren des Caprolactams eingedampft und in einem Dünnschichtverdampfer auf 95 X konzentriert. Der abgebene Dampf (Brüden) aus den Verdampfungsvorrichtungen wird durch eine Kolonne mit 6 praktischen Böden geleitet. Hierbei hält man am untersten Boden eine Temperatur von 110 bis 112 C und sm obersten Boden eine Temperatur von 100,1 bis 100,50C ein. Gleichzeitig beaufschlagt man den obersten Boden der Kolonne mit 1,2 t/h an einzudampfender Lösung. Das am Kopf der Kolonne anfallende Kondensat hat einen Caprolactamgehalt von 0,11 Gew.-%. Weitere Ergebnisse sind aus Tabelle 1 zu entnehmen. Tabelle 1 Gesamtzulauf Zulauf Zulauf Caprolactam Kolonne + Verdampfer Verdampfer Kolonne Konzentration Konzentration 12 % Konzentration 12 % Konzentration 12% im Brüden kondensat nach Kolonne t/h t/h tSh 7,0 5,6 1,4 0,10 7,0 5,5 1,5 0,08 7,0 5,0 2,0 0,05 Vergleichsbeispiel Man verfährt wie in Beispiel 1 beschrieben, führt jedoch der Verdampfungsstufe die gesamte Menge an einzudampfender Lösung, das sind 7 t/h, zu, während die Kolonne mit 1,2 t/h an Brüdenkondensat als Rücklauf beaufschlagt wird. Das am Kolonnenkopf abgezogende Kondensat hat einen Caprolactamgehalt von 0,1 Gew.-%. Weitere Ergebnisse sind aus Tabelle 2 zu entnehmen. Tabelle 2 Zulauf Zulauf Kolonne Caprolactam Verdampfer (Brüdenkondensat) Konzentration Konzentration 12 % im Brüdenkondensat tih t/h Konzentration X nach Kolonne 7,0 1,4 0,08 O,OB 7,0 1,5 0,06 0,06 7,0 2,0 0,04 0,04 Der Heizmittelverbrauch der Arbeitsweise des Vergleichsbeispiels ist Je nach der über die Kolonne zugegebenen Menge Kondensat um 8 bis 30 X höher als der nach dem erfindungsgemässen Beispiel.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zum kontinuierlichen Eindampfen von Caprolactam und dessen Oligomere enthaltenden wässrigen Lösungen, die bei der Extraktion von Polycaprolactam anfallen, bei dem man die bei der Verdampfung an fallenden Brüden durch eine Kolonne leitet und kondensiert, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Teil der einzudampfenden Caprolactam und Oligomere enthaltenden wässrigen Lösung am oberen Teil der Ko lonne zugibt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man 5 bis 30 S der einzudampfenden Lösung am oberen Teil der Kolonne zugibt. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man den Caprolactam und dessen Oligomere enthaltenden wässrigen Lösungen vor der Eindampfung die 1 bis 5fache Menge Caprolactam, bezogen auf die Menge an Oligomeren, zugibt.

Inventors: KAEPPEL, HANSHELMUT, LIEBSCHER, MANFRED, DR., TISCHENDORF, KLAUS JUERGEN, DR., WEHR, RUDOLF, DR.
Applicants: BASF AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: C08G69
IPC codes: C08G69