DD226562A1 - Verfahren zur destillativen und rektifikativen reinigung von caprolactam - Google Patents

Abstract

Destillative und rektifikative Reinigung von Caprolactam unter vermindertem Druck mit dem Ziel, den Energieverbrauch sowie den apparativen und Instandhaltungsaufwand zu senken. Die Aufgabe, die Waermeenergie, die fuer die wiederholte Verdampfung und Kondensation des Caprolactams eingesetzt wird, innerhalb des Destillationsprozesses mehrfach zu nutzen, und dafuer Apparate einzusetzen, die einen geringen Aufwand fuer Anschaffung und Instandhaltung verursachen, wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass das Roh-Caprolactam nacheinander weitestgehend verdampft, weitestgehend kondensiert, teilverdampft, totalverdampft, rektifizierend teilkondensiert und vollstaendig kondensiert wird, wobei Fallfilmverdampfer zum Einsatz kommen und die abzufuehrenden Kondensationswaermen der Stufen 2 und 5 als Waermeenergiequellen fuer die Stufen 4 und 3 verwendet werden. Fig. 1

Description

VEB Leuna-Werke Leuna,

IiWaIter Ulbricht!!

LP 8460 Titel der Erfindung

Verfahren zur destillativen und rektifikativen Reinigung von Caprolactam

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen destillativen und rektifikativen Reinigung von entwaessertem Roh-Caprolactam unter vermindertem Druck.

Charakteristik der bekannten technischen Loesungen

Das als Zwischenprodukt in den Vor- und bzw. oder Zwischenreinigungsstufen des Caprolactamherstellungsprozesses gewonnene Roh-Caprolactam enthaelt Verunreinigungen unterschiedlicher Struktur mit voneinander abweichenden Eigenschaften, die bei der Weiterverarbeitung des Caprolactams die Qualitaet der daraus hergestellten Produkte beeinflussen. Insbesondere ist es zur Erreichung einer Caprolactam-Qualitaet, die den Anforderungen der Polyamid-Paser- und -Peinseiden-Herstellung entspricht, erforderlich, diese Verunreinigungen vom Caprolactam abzutrennen. Das erfolgt durch Destillation und Rektifikation des entwaesserten Roh-Caprolactams unter vermindertem

Druck und unter Zusatz von alkalisch reagierenden Substanzen. Es ist allgemein bekannt, das entwaesserte Roh-Caprolactarn unter vermindertem Druck und unter Verwendung von Duennschichtverdampfern und -rektifikatoren in 5 Stufen destillativ in eine mit leicht fluechtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion, den Destillationsrueckstand und das reine Caprolactam zu trennen. Dazu wird in der I.Stufe durch Verdampfung des Caprolactams der groesste Teil der hochsiedenden Verunreinigungen mit dem Destillationsrueckstand abgetrennt. Aus dem erhaltenen vorgereinigten Caprolactam werden in der 2.Stufe unter Rektifikationsbedingungen die leichtfluechtigen Verunreinigungen mit dem Kopfproduktabgetrennt und dieses als mit leicht fluechtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion ausgeschleust. Durch erneute Verdampfung des Sumpf— Produktes der Rektifikationsstufe erfolgt in der 3.Stufe die Gewinnung des reinen Caprolactams als Kopfprodukt. Das Sumpfprodukt dieser Stufe wird anschliessend in der 4«Stufe einer weiteren Rektifikation unterworfen, wobei man als Destillat nochmals reines Caprolactam gewinnt. Das Sumpfprodukt dieser Stufe wird gemeinsam mit dem Rueckstand aus der I.Stufe in einer 5·Stufe einer Verdampfung unterworfen und dabei Capro-*· lactam zurueckgewonnen, das man in die 2.Stufe zurueckfuehrt. Den weitgehend caprolactamfreien Rueckstand schleust man aus dem Prozess aus. Dieses Verfahren besitzt den entscheidenden Nachteil, dass zur Erreichung der erforderlichen Qualitaet ein hoher Energieeinsatz fuer die zweimalige Caprolactam-Verdampfung und die zweimalige Caprolact.amrektifikation bei Ruecklaufverhaeltnissen zwischen 4 und 15 erforderlich ist. Der spezifische Energieeinsatz, bezogen auf die hergestellte Menge reinen Caprolactams, betraegt das 3- bis 4-fache der fuer eine einmalige Caprolactam-Verdampfung notwendigen Waermeenergie. Aus Gruenden der Vergleichbarkeit .beruecksichtigt diese Angabe zum Energiebedarf nur die fuer die Caprolactam-Verdampfung und -Rektifikation notwendige Waermeenergie. Ausserdem besteht noch der Nachteil, dass trotz des Einsatzes von Duennschichtverdampfern und -rektifikatoren, die eine geringe thermische Belastung des Caprolactams gewaehrleisten, auf Grund der Vielzahl der Stufen durch Addition

der Verweilzeiten, insbesondere in den zwischen die Stufen geschalteten Kondensatoren, Abscheidern und Vorlagen, eine hohe thermische Belastung und damit eine Qualitaetsbeeintraechtigung zu erwarten ist· Ein weiterer Nachteil ist der hohe technische, insbesondere apparative Aufwand infolge des erforderlichen Einsatzes von kostenintensiven und instandhaltungsauf wendigen Rotationsduennschichtapparaten. In der DD-PS 81 84β wird vorgeschlagen, unter Verwendung von Duennschichtverdampfern und -rektifikatoren die Verdampfungs- und Rektifikationsstufen so zu kombinieren, dass das entwaesserte Roh-Caprolactarn in einer Stufe unter zweifacher Rektifikation ohne Zwischenkondensation der Caprolactamdaempfe in eine mit leichtfluechtigen Verunreinigungen angereicherte Kopffraktion, in reines Caprolactarn und in ein Sumpfprodukt getrennt wird. Das die hochsiedenden Verunreinigungen enthaltende Sumpfprodukt fuehrt man einer weiteren Rektifikationsstufe zu, in der unter Abtrennung der hochsiedenden Verunreinigungen mit dem Destillationsrueckstand nochmals reines Caprolactam gewonnen wird. Das im Destillationsrueckstand enthaltene Caprolactam wird in einer nachgeschalteten Verdampferstufe zurueckgewonnen und in die I.Stufe zurueckgefuehrt. Nach diesem Verfahren kann durch die Senkung der Verweilzeit zwar die thermische Belastung des Caprolactams verringert werden, hinsichtlich des apparativen Aufwandes und des Energieverbrauches tritt jedoch keine Reduzierung ein.

Im Grunde fuehrt das Verfahren gemaess DD-PS 81 846 nur zu einer Verringerung der Anzahl der Verdampfersaufen und -apparate bei Erhoehung der Anzahl der hinsichtlich Energieverbrauch, Anschaffung und Instandhaltung hoehere Aufwendungen verursachenden Rektifikationsstufen und -apparate. Die Wirtschaftlichkeit wird nicht verbessert. Nach der DD-PS 152 9H erfolgt die destillative Caprolaetam-Reinigung 5-stufig mittels Duennschichtapparaten analog dem eingangs beschriebenen allgemein bekannten Verfahren. Zur Senkung des Energieverbrauches wird das in der 5«Stufe aus dem Destillationsrueckstand zurueckgewonnene Caprolactam nicht fluessig, sondern als Caprolactamdampf in den Sumpf einer

Rektifikationsstufe zurueckgefuehrt. Auf Grund der geringen Menge dieses Caprolactamstromes (ca. S % des Gesamtdurchsatzes) wird jedoch der Energieverbrauch nur geringfuegig gesenkt.

Eine wesentliche Verbesserung der Wirtschaftlichkeit tritt nicht ein.

Gemaess der DE-OS 3 007 338 wird das entwaesserte Roh-Caprolactam unter Einsatz von Alkali- oder Erdalkalihydroxid in der I.Stufe destillativ in den Destillationsrueckstand und in vorgereinigtes Caprolactam getrennt. In der 2.Stufe erfolgt unter Rektifikationsbedingungen die Abtrennung der leichtfluechtigen Verunreinigungen mit einer Kopffraktion und weiterer hochsiedender Verunreinigungen in Form einer Sumpffraktion unter Gewinnung von gereinigtem Caprolactam als Destillat. Das gereinigte Caprolactam wird in der 3«Stufe unter erneutem Zusatz von Alkali- oder Erdalkalihydroxid abermals destilliert und das reine Caprolactam als Destillat gewonnen. Dieses Verfahren besitzt ebenfalls den entscheidenden Nachteil des unverhaeltnismaessig hohen Energieverbrauches, Bedingt durch die dreifache Caprolactam-Verdampfung und die Rektifikation betraegt der spezifische Energieeinsatz bezogen auf die hergestellte Menge reinen Caprolactams das ca. Vierfache der fuer eine einmalige Caprolactam-Verdampfung notwendigen Energie. Ausserdem besteht ein weiterer grosser Nachteil dieses Verfahrens darin, dass nur ca. 60 % des eingesetzten Caprolactams als reines Caprolactam gewonnen werden koennen.

In der DE-OS 3 106 350 wird ein dreistufiges Verfahren vorgeschlagen. Dazu verdampft man im Dünnschichtverdampfer das entwaesserte Roh-Caprolactam in einer I.Stufe unter Abtrennung der nicht-fluechtigen Verunreinigungen mit dem Destillationsrueckstand. Die Caprolactamdaempfe werden ohne Zwischenkondensation einer Rektifikationseinheit als 2.Stufe zugefuehrt. In dieser erfolgt unter Rektifikationsbedingungen bei Einsatz eines Duennschichtverdampfers als Bodenverdampfer einer Rieselsaeule die Abtrennung von hochsiedenden Verunreinigungen mit dem Sumpfprodukt unter Gewinnung von vorgereinigtem Caprolactam als Destillat. Das vorgereinigte

Gaprolactam wird anschliessend in Gegenwart von Alkalihydroxid in der 3«Stufe einer Dünnschichtdestillation unterworfen und unter Abtrennung weiterer hochsiedender Verunreinigungen mit dem Rueckstand das reine Caprolactam als Destillat gewonnen. Mit diesem Verfahren wird zwar der apparative Aufwand etwas verringert und der spezifische Energieverbrauch, bezogen auf die hergestellte Menge reinen Caprolactams, auf etwa das Dreifache der fuer eine einmalige Caprolactam-Verdampfung notwendigen Energie gesenkt. Die Anwendung dieses Verfahrens ist jedoch eingeschraenkt auf den Einsatz von Roh-Caprolactam, das ausschliesslich nicht-fluechtige und hochsiedende Verunreinigungen enthaelt. Leichtfluechtige Verunreinigungen sind mit diesem Verfahren nicht abtrennbar. Roh-Caprolactam, das diese enthaelt, ist nach diesem Verfahren nicht im erforderlichen Masse zu reinigen bzw* muss zur Abtrennung der leichtfluechtigen Verunreinigungen zusaetzlich gereinigt werden. Damit wird der Vorteil des relativ .verringerten Apparateaufwandes und Energieverbrauches aufgehoben.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Energieverbrauch sowie den apparativen und Instandhaltungsaufwand bei der destillativen und rektifikativen Reinigung des Caprolactams zu senken, ohne dass die Anwendungsbreite und die . Qualitaetswirksamkeit des Verfahrens beeintraechtigt wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, das es gestattet, die Waermeenergie, die fuer die wiederholte Verdampfung und Kondensation des Caprolactams eingesetzt wird, um eine hohe Caprolactamqualitaet zu erreichen, innerhalb des Destillationsprozesses mehrfach zu nutzen, und dafuer Apparate einzusetzen, die einen geringen Aufwand fuer Anschaffung und Instandhaltung verursachen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass man das entwaesserte Roh-Gaprolactarn unter vermindertem Druck in einer 1· Stufe bis auf einen geringen Anteil an die hochsiedenden Verunreinigungen enthaltenden Destillationsrueckstand weitestgehend verdampft, die erzeugten Caprolactamdaempfe in einer 2. Stufe unter Rektifikationsbedingungen weitestgehend kondensiert, das dabei erhaltene Caprolactamkondensat in einer 3. Stufe einer rektifizierenden Teilverdampfung unterwirft und anschliessend in einer 4, Stufe weitestgehend verdampft, die in der 4. Stufe erzeugten Caprolactamdaempfe in einer 5. Stufe einer rektifizierenden Teilkondensation unterwirft, die in der

5. Stufe nicht kondensierten Caprolactamdaempfe in einer

6. Stufe unter Rektifikationsbedingungen weitestgehend kondensieret und das dabei erhaltene Caprolactamkondensat als reines Caprolactam gewinnt, die weitestgehende Kondensation in der 2. Stufe und in der 6. Stufe und die Teilkondensation in der 5· Stufe unter Gegenstromfuehrung von Kondensat und Dampf im Mantelraum von Rohrbuendelwaermeuebertragern vorzugsweise von Fallfilmverdampfer, durchfuehrt, die Teilverdampfung in der 3· Stufe unter Gegenstromfuehrung von Fluessigkeit und Dampf im Rohrraum von Pallfilmverdampfern vornimmt, unter Einstellung der notwendigen Temperaturdifferenzen fuer die weitestgehende Verdampfung in der 4. Stufe die bei der weitestgehenden Kondensation in der 2. Stufe abzufuehrende Kondensationswaerme als Waermeenergiequelle und fuer die Teilverdampfung in der 3· Stufe die bei der Teilkondensation in der 5. Stufe abzufuehrende Kondensationswaerme als Waermeenergiequelle verwendet, die in der

2. Stufe und in der 6. Stufe nicht kondensierten und in der

3. Stufe erzeugten, die leichtfluechtigen Verunreinigungen enthaltenden Gaprolactamdaempfe einer Zwischen- und Totalkondensation oder Rektifikation unterwirft, dabei die leichtfluechtigen Verunreinigungen im Totalkondensat oder im Destillat der Rektifikation anreichert und diesen Stoffstrom als mit leichtfluechtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion, ausschleust, das in der 4. Stufe abgetrennte Sumpfprodukt und das in der 5· Stufe erzeugte Teilkondensat in der Weise in den Destillationsprozess zu-

rueckfuehrt, dass man die darin enthaltenen hochsiedenden Verunreinigungen mit dem Destillationsrückstand in der

1. Stufe ausschleust.

Zweckmaessigerweise werden zur Teilverdampfung in der 3. Stufe 2 bis 10 Masse-% und zur weitestgehenden Verdampfung in der 1. Stufe und in der 4. Stufe 90 bis 96 Masse-% des in diese Stufen eingesetzten Caprolactams verdampft. Es ist weiterhin zweckmaessig, bei der Teilkondensation in der 5· Stufe 2 bis 10 Masse-% und bei der weitestgehenden Kondensation in der 2. Stufe und der 6. Stufe 90 bis 98 Masse-% der in diese Stufen eingeleiteten Caprolactamdaempfe zu kondensieren

Bei Anwendung einer Zwischenkondensation der in der

2. Stufe und in der 6. Stufe nicht kondensierten und in der 3· Stufe erzeugten, leichtfluechtige Verunreinigungen enthaltenden Caprolactamdaempfe werden zweckmaessigerweise 60 bis 80 Masse-% dieser Caprolactamdaempfe kondensiert und das Caprolactarakondensat in die 1· Stufe oder die 3· Stufe zurueckgefuehrt.

Bei Anwendung einer Rektifikation der in der 2. Stufe und in der 6. Stufe nicht kondensierten und in der 3· Stufe erzeugten, leichtfluechtige Verunreinigungen enthaltenden Caprolactamdaempfe ist es zweckmaessig, diese Caprolactamdaempfe in einer Verstaerkersaeule unter Anwendung eines Ruecklaufverhaeltnisses zwischen 2 und 4 ohne Zufuehrung zusaetzlicher Waermeenergie zu rektifizieren und das Sumpfprodukt der Verstaerkersaeule in die 1· Stufe oder in die

3. Stufe zurueckzufuehren.

Vorteilhafterweise erreicht man die fuer den Y/aermeaustausch in der 2. Stufe, 3. Stufe, 4. Stufe und 5. Stufe notwendigen Temperaturdifferenzen durch Einstellung entsprechender Druckdifferenzen mittels Drosselorganen in den Daempfeleitungen der 2. Stufe und bzw. oder 3. Stufe und bzw. oder 6. Stufe·

Es ist von Vorteil, die weitestgehende Verdampfung des Caprolactams in der 4. Stufe unter Gleich- oder Gegenstromfuehrung von Dampf und Pluessigkeit und bei Kreislauffuehrung des Sumpfproduktes im Rohrraum von Fallfilmverdampfern durchzufuehren.

Die weitestgehende Verdampfung des Caprolactams in der 1. Stufe wird in Rotationsduennschichtverdampfern oder vorteilhafterweise unter Gleich- oder Gegenstromfuehrung von Dampf und Fluessigkeit bei Kreislauffuehrung des Sumpfproduktes im Rohrraum von Fallfilmverdampfern durchgefuehrt. Es ist weiterhin von Vorteil dem Roh-Caprolactarn Alkalisalze der Epsilon-Aminocapronsaeure als Raffinationsmittel zuzusetzen.

Der entscheidende Vorteil der erfindungsgemaessen Arbeitsweise ist der ausserordentlich geringe Energieverbrauch. Der spezifische Energieeinsatz, bezogen auf die hergestellte Menge reinen Caprolactams, betraegt das 1,2- bis 1,3-fache der fuer eine einmalige Caprolactam-Verdaempfung notwendigen Tfeermeenergie. Demgegenueber erfordern die bekannten Verfahren einen spezifischen Energieeinsatz, der das 3- bis 4-fache^: _fder fuer eine einmalige Caprolactarn-Verdampfung notwendigen Waermeenergie betraegt.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemaessen Verfahrens ist es, dass ueberwiegend bzw. ausschliesslich Rohrbuendelwaermeuebertrager, fuer die Verdampferstufen vorzugsweise Fallfilmverdampfer, Anwendung finden. Diese Apparate sind bekanntlich im Vergleich zu den bei den herkoemmlichen Verfahren erforderlichen Rotationsduennschichtverdampfem nicht nur wesentlich kostenguenstiger hinsichtlich des Investitionsaufwandes, sondern darueberhinaus erheblich weniger aufwendig bezueglich der Instandhaltung. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemaessen Arbeitsweise ist die relativ geringe thermische Belastung des Caprolactams auf Grund der geringen Temperaturdifferenzen in der Mehrzahl der Verdampferstufen und der geringen Verweilzeit des Caprolactams in den einzelnen Stufen wegen nicht erforderlicher Zwischenkondensationen.

Ausfuehrungsbeispiele

Beispiel 1

Die im folgenden beschriebene Ausfuehrungsform des erfindungs-

gemaessen Verfahrens zeigt Figur 1. Durch Rohrleitung 1 werden 5300 Gewichtsteile pro Stunde entwaessertes Roh-Caprolactam mit einem Gehalt von 0,18 Masse-% Natriumaminoeapronat in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 2 eingeleitet. Ausserdem werden dem Rohrraum des Fallfilmverdampfers 2 ueber Rohrleitung 3 stuendlich" 300 Gewichtsteile und ueber Rohrleitung 4 stuendlich 200 Gewichtsteile Rueckfuehrungs-Caprolactam zugefuehrt. Im Fallfilmverdampfer erfolgt unter einem Druck von 1,6 kPa und bei einer Temparatur von 140⁰C bei Gegenstromfuehrung von Dampf und Fluessigkeit und unter Kreislauffuehrung des Sumpfproduktes in einer Menge von 40 000 Gewichtsteilen pro Stunde durch Rohrleitung 5 die Caprolactam-Verdampfung. Dabei werden stuendlich 5 550 Gewichtsteile Gaprolatamdaempfe erzeugt und durch Rohrleitung 6 in den Mantelraum des Fallfilmverdampfers 7 eingeleitet. Der Destillationsrueckstand wird in einer- Menge von 250 Gewichtsteilen pro Stunde ueber Rohrleitung 8 aus dem Mantelraum des Fallfilmverdampfers 2 abgezogen und in eine vorgeschaltete Synthese- oder Reinigungsstufe des Caprolactamprozesses zurueckgefuehrt. Der Fallfilmverdampfer 2 wird beheizt mit Wasserdampf von 1,0 MPa, wobei der Heizdampf ueber Rohrleitung 9 dem Mantelraum des Fallfilmverdampfers 2 zugefuehrt und das Kondensat ueber Rohrleitung 10 abgefuehrt wird. Der Heizdampfverbrauch betraegt 1 810 Gewichtsteile pro Stunde. Die ueber Rohrleitung 6 in den Mantelraum des Fallfilmverdampfer 7 eingeleiteten Caprolactamdaempfe werden in diesem unter einem Druck von 1,4 kPa und bei einer Temperatur von 136 C unter Gegenstromfuehrung von Kondensat und Dampf weitestgehend kondensiert. Das Caprolactamkondensat in einer Menge von 5 150 Gewichtsteilen pro Stunde wird durch Rohrleitung 11 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 12 eingespeist. In diesen gelangen ausserdem durch Rohrleitung 13 stuendlich 500 Gewichtsteile Sumpfprodukt aus der Verstaerkersaeule Im Rohrraum des Fallfilmverdampfers 12 erfolgt unter einem Druck von 0,55 kPa bei einer Temperatur von 116⁰C unter Gegenstromfuehrung von Dampf und Fluessigkeit eine Teilverdampfung, wobei stuendlich 200 Gewichtsteile Caprolactam-

daempfe erzeugt und durch Rohrleitung 15 in den Sumpf der Verstaerkersaeule 14 eingeleitet werden. Das nicht verdampfte Caprolactam in einer Menge von 5 450 Gewichtsteilen pro Stunde wird durch Rohrleitung 16 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 7 eingespeist und in diesem unter einem Druck von 0,9 kPa bei einer 'Temperatur von 126 G unter Gleichstromfuehrung von Dampf und Pluessigkeit und bei Kreislauffuehrung des Sumpfproduktes in einer Menge von 70 000 Gewichtsteilen pro Stunde durch Rohrleitung 17 verdampft. Dabei werden stuendlich 5 150 Gewichtsteile Caprolactamdaempfe erzeugt und durch Rohrleitung 18 in den Mantelraum des Fallfilmverdampfer 12 eingeleitet. Das Sumpfprodukt wird in einer Menge von 300 Gewichtsteilen pro Stunde durch Rohrleitung 3 in den Rohrrauin des Fallfilmverdampfer s 2 zurueckgefuehrt. Die durch Rohrleitung in den Mantelraum des Fallfilmverdampfers 12 eingeleiteten Caprolactamdaempfe werden in diesem unter einem Druck von 0,7 kPa bei einer Temperatur von 121⁰C unter Gegenstromfuehrung von Dampf und Kondensat einer Teilkondensation unterworfen, wobei stuendlich 200 Gewichtsteile Caprolactamkondensat anfallen, das ueber Rohrleitung 4 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 2 zurueckgefuehrt -wird. Die im Mantelraum des Fallfilmverdampfers 12 nicht kondensierten Caprolactamdaempfe in einer Menge von 4 950 Gewichtsteilen pro Stunde werden durch Rohrleitung 19 in den Mantelraum des Rohrbuendelwaermeuebertragers 20 eingeleitet, in diesem unter einem Druck von 0,5 kPa bei einer Temperatur von 114⁰C unter Gegenstromfuehrung von Kondensat und Dampf weitestgehend kondensiert und das dabei in einer Menge von 4 800 Gewichtsteilen pro Stunde als Caprolactamkondensat gewonnene reine Caprolactam ueber Rohrleitung 21 abgezogen. Die im Mantelraum des Fallfilmverdampfers 7 nicht kondensierten Caprolactamdaempfe in einer Menge von 400 Gewichtsteilen pro Stunde werden durch Rohrleitung 22 und die im Mantelraum des Rohrbuendelwaermeuebertragers 20 in einer Menge von 150 Gewichtsteilen pro Stunde nicht kondensierten Caprolactamdaempfe werden durch Rohrleitung 23 in den Sumpf der Verstaerkersaeule 14 eingeleitet und in dieser, zusammen mit den durch Rohrleitung 15 zugefuehrten

Caprolactamdaempfen, tinter einem Druck von 0,35 kPa bei einer Temperatur von 107°C rektifiziert.

Die die Verstaerkersaeule 14 in einer Menge von 750 Gewichtsteilen pro Stunde verlassenden Caprolactamdaempfe werden ueber Rohrleitung 24 in den heisswassergekuehlten Kondensator geleitet und in diesem unter einem Druck von 0,15 kPa kondensiert. 500 Gewichtsteile pro Stunde des Caprolactamkondensats werden ueber Rohrleitung 26 als Ruecklauf auf den Kopf der Verstaerkersaeule 14 gegeben und 240 Gewichtsteile pro Stunde des Kondensats werden ueber Rohrleitung 27 als mit leichtfluechtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion abgezogen und in eine vorgeschaltete Synthese- oder Reinigungsstufe des Caprolactämprozesses zurueckgefuehrt. Das Sumpfprodukt der Verstaerkersaeule in einer Menge von stuendl'ich 500 Gewichtsteilen wird durch Rohrleitung 13 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 12 zurueckgefuehrt. Durch die Rohrleitung, 28 und 29 erfolgt die Beaufschlagung des Rohrbuendelwaermeuebertragers 20 mit Heisswasser zur Abfuehrung der Kondensationswaerme. Der Dampfstrahler 30 erzeugt den erforderlichen Unterdruck.

Mit den Drosselorganen 31, 32 und 33 werden die fuer den Waermeaustausch in den Fallfilmverdampfern 7 und 12 notwendigen Druckdifferenzen eingestellt. Den Reinigungseffekt zeigen die in der folgenden Tabelle aufgefuehrten Qualitaetskennziffern (gemaess TGL 7430) der Einsatz- und Endprodukte.

Stoffstrom

Permanganat Gehalt an Extinktions- fluechtigen

zahl

Basen

Extinktion bei 290 nm

Entwaessertes Roh- 28,9 Caprolactam (Rohrleitung 1)

Reines Caprolactam 89,6 (Rohrleitung 21)

Mit leichtfluech- 18,9 tigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion (Rohrleitung 27)

Destillationsrueck- 0 stand ,f (Rohrleitung 8)

0,38 mval/kg 0,59

0,137 mval/kg 0,012

0,58 mval/kg 0,39

7,28 mval/kg 11,9

Beispiel 2

Eine weitere Ausfuehrungsform des erfindungsgemaessen Verfahrens zeigt Figur 2. Durch Rohrleitung 34 werden stuendlich 5 550 Gewichtsteile entwaessertes Roh-Gaprolactam mit einem Gehalt von 0,04 Masse-% Natriumhydroxid in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 35 eingespeist. Ausserdem werden in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 35 ueber Rohrleitung 36 stuendlich 450 Gewichtsteile und ueber Rohrleitung 37 stuendlich 300 Gewichtsteile Rueckfuehrungs-Caprolactam eingesetzt. Im Rohrraum des FaIlfilmverdampfers 35 erfolgt unter einem Druck von 1,8 kPa bei einer Temperatur von 142⁰C unter Kreislauffuehrung des Sumpfproduktes in einer Menge von 50 000 Gewichtsteilen pro Stunde durch Rohrleitung 38 bei Gleichstromfuehrung von Dampf und Fluessigkeit die Caprolactam-Verdampfung. Dabei werden pro Stunde 5 900 Gewichtsteile Caprolactamdaempfe erzeugt und durch Roho>leitung 39 in den Mantelraum des Fallfilmverdampfers 40 , geleitet. Der anfallende Destillationsrückstand in einer

Menge von 400 Gewichtsteilen pro Stunde wird ueber Rohrleitung 41 abgezogen und in eine vorgeschaltete Syntheseoder Reinigungsstufe des Caprolactamprozesses zurueckgefuehrt. Die Beheizung des Fallfilmverdampfers 35 erfolgt mittels Heizdampfes von 1,0 MPa. Die Dampfzufuhr wird ueber Rohrleitung 42 und die Kondensatableitung ueber Rohrleitung 43 vorgenommen. Der Heizdampfverbrauch betraegt 1 850 Gewichtsteile pro Stunde.

Die ueber Rohrleitung 39 in den Mantelraum des Fallfilmverdampfers 40 eingeleiteten Caprolactamdaempfe werden in diesem unter einem Druck von 1,5 kPa bei einer Temperatur von 137⁰C unter Gegenstromfuehrung von Dampf und Fluessigkeit weitestgehend kondensiert. Dabei werden stuendlich 5400 Gewichtsteile Caprolactamkondensat erhalten, die ueber Rohrleitung _f,44 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 45 eingespeist* werden. In den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 45 werden ausserdera ueber Rohrleitung 46 stuendlich 750 Gewichtsteile Caprolactam-Teilkondensat aus dem Rohrbuendelwaermeuebertrager 47 zurueckgefuehrt. Im Rohrraum des Fallfilmverdampfers 45 erfolgt unter einem Druck von 0,5 kPa bei einer Temperatur von 114⁰C unter Gegenstromfuehrung von Dampf und Fluessigkeit eine Teilverdampfung des Caprolactams, wobei stuendlich 300 Gewichtsteile Caprolactamdaempfe erzeugt werden, die durch Rohrleitung 48 in den Mantelraum des Rohrbuendelwaermeuebertragers 47 eingeleitet werden. Das im Rohrraum des Fallfilmverdampfers 45 nicht verdampfte Caprolactam wird durch Rohrleitung 49 in einer Menge von 5 850 Gewichtsteilen pro Stunde in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 40 eingespeist und in diesem unter einem Druck von 1,0 kPa bei einer Temperatur von 129⁰C unter Kreislauffuehrung des Sumpfproduktes in einer Menge von 75 000 Gewichtsteilen pro Stunde durch Rohrleitung 50 und unter Gegenstromfuehrung von Dampf und Fluessigkeit weitestgehend verdampft. Es werden stuendlich 5 400 Gewichtsteile Caprolactamdaempfe erzeugt und durch Rohrleitung 51 in den Mantelraum des Fallfilmverdampfers 45 geleitet. Es fallen stuendlich 450 Gewichtsteile Sumpfprodukt an, die durch Rohr-

leitung 36 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 35 zurueckgefuehrt werden.

Im Mantelraum des FallfilmverdamOfers 45 werden die ueber Rohrleitung 51 eingeleiteten Gaprolactamdaempfe unter einem Druck von 0,8 kPa bei einer Temperatur von 124⁰C unter Gegenstromfuehrung von Dampf und Kondensat einer Teilkondensation unterworfen, wobei stuendlich 300 Gewichtsteile Caprolactamkondensat anfallen, die durch Rohrleitung 37 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 35 zurueckgefuehrt werden. Die im Mantelraum des Fallfilmverdampfers 45 nicht kondensierten Caprolactamdaempfe in einer Menge von 5 100 Gewichtsteilen pro Stunde werden durch Rohrleitung 52 in den Mantelraum des Rohrbuendelwaermeuebertragers 53 eingeleitet und in diesem unter einem Druck von 0,5 kPa bei einer Temperatur von 114°C und bei Gegenstromfuehrung von Dampf und Kondensat weitestgehend kondensiert· Dabei werden stuendlich 4 800 Gewichtsteile reines Caprolactam als Kondensat gewonnen und ueber Rohrleitung 54 abgezogen. Die in den Mantelraeumen des Rohrbuendelwaermeuebertragers und des Fallfilmverdampfers 40 nicht kondensierten Caprolactamdaempfe werden durch Rohrleitung 55 in einer Menge . von 300 Gewichtsteilen pro Stunde bzw. durch Rohrleitung in einer Menge von 500 Gewichtsteilen pro Stunde, sowie die im Rohrraum des Fallfilmverdampfers 45 erzeugten Caprolactamdaempfe werden durch Rohrleitung 48 in einer Menge von 300 Gewichtsteilen pro Stunde in den Mantelraum des Rohrbuendelwaermeuebertragers 47 eingeleitet und in diesem unter einem Druck von 0,35 kPa bei einer Temperatur von 107°C unter Gegenstromfuehrung von Dampf und Kondensat einer Zwischenkondensation unterworfen. Dabei werden stuendlich Gewichtsteile Caprolactamkondensat erhalten, die ueber Rohrleitung 46 in den Rohrraum des Fallfilmverdampfers 45 zurueckgefuehrt werden. Die nicht kondensierten, die leichtfluechtigen Verunreinigungen enthaltenden Caprolactamdaempfe verlassen den Mantelraum des Rohrbuendelwaermeuebertragers 47 durch Rohrleitung 57 in einer Menge von stuendlich 350 Gewichtsteilen und werden im heisswassergekuehlten Kondensator unter einem Druck von 0,2 kPa kondensiert. Das erhaltene

Gaprolactamkondensat in einer Menge von 330 Gewichtsteilen pro Stunde wird ueber Rohrleitung 59 als mit leichtfluechtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion abgezogen und in eine vorgeschaltete Synthese-oder Reinigungsstufe des Caprolactamprozesses zurueckgefuehrt.

Die Abfuehrung der Kondensationswaerme in den Rohrbuendelwaermeuebertrager 47 und 53 erfolgt mittels Heisswasser, das durch die Rohrleitungen 60 und 61 zu- und durch die Rohrleitungen 62 und 63 abgefuehrt wird.

Der Dampfstrahler 64 erzeugt den erforderlichen Unterdruck. Mit den Drosselorganen 65, 66 und 67 werden die fuer den Waermeaustausch in den Fallfilmverdampfern 40 und 45 notwendigen Druckdifferenzen eingestellt. Den Reinigungseffekt verdeutlichen die in der folgenden Tabelle aufgefuehrten Qualitaetskennziffern (gemaess TGL 7430) der Einsatz- und Endprodukt ©.

Stoffstrom

Permanganat-Extinktionszahl

Gehalt an

fluechtigen

Basen

Extinktion

bei

290 nm

Entwaessertes Roh- 28,2 Caprolactam

(Rohrleitung 34)

Reines Caprolac- 88,9

(Rohrleitung 54)

Mit leichtfluech- 22,4 tigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion (Rohrleitung 59)

Destillations- 0 rueckstand (Rohrleitung 41)

0,40 mval/kg

0,61

0,134 mval/kg 0,014

0,56 mval/kg

0,36

5,12 mval/kg

7,99

Claims (9)

Srfindungsanspruch

1· Verfahren zur destillativen und rektifikativen Reinigung , von Caprolactam durch Trennung von entwaessertem Roh-Caprolactam unter vermindertem Druck und unter Zusatz alkalisch reagierender Substanzen in eine mit leichtfluechtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion, in den mit hochsiedenden Verunreinigungen angereicherten Destillationsrückstand und in reines Caprolactam, dadurch gekennzeichnet, dass man das entwaesserte Roh-Caprolactam in einer 1· Stufe bis auf einen geringen Anteil die hochsiedenden Verunreinigungen enthaltenden Destillationsrueckstand weitestgehend verdampft, die erzeugten Caprolactamdaempfe in einer 2. Stufe unter Rektifikationsbedingungen weitestgehend kondensiert, das dabei erhaltene Caprolactamkpndensat in einer 3· Stufe einer rektifizierenden Teilverdampfung unterwirft und anschliessend in einer

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Teilverdampfung in der 3. Stufe 2 bis 10 Masse-% und zur weitestgehenden Verdampfung in der 1. Stufe und in der 4. Stufe 90 bis 96 Masse-% des in diese Stufen eingesetzten Caprolactams verdampft.

3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Teilkondensation in der 5· Stufe 2 bis 10 Masse-% und zur weitestgehenden Kondensation in der 2. Stufe und in der 6. Stufe 90 bis 98 Masse-% der in diese Stufen eingeleiteten Caprolactamdaempfe kondensiert.

4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man bei Anwendung einer Zwischenkondensation 60 bis 80 Masse-% der in der 2. Stufe und in der 6. Stufe nicht kondensierten und in der 3. Stufe erzeugten, die leichtfluechtigen Verunreinigungen enthaltenden Caprolactamdaempfe kondensiert und das Caprolactamkondensat in die 1. Stufe oder die 3. Stufe zurueckfuehrt.

4. Stufe weitestgehend verdampft, die in der 4. Stufe erzeugten Caprolactamdaempfe in einer 5· Stufe einer rektifizierenden Teilkondensation unterwirft, die in der

5. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man bei Anwendung einer Rektifikation die in der 2. Stufe und in der 6. Stufe nicht kondensierten und in der 3. Stufe erzeugten, die leichtfluechtigen Verunreinigungen enthaltenden Caprolactamdaempfe in einer Verstaer-

kersaeule unter Anwendung eines Ruecklaufverhaeltnisses zwischen 2 und 4 ohne Zufuehrung zusaetzlicher Waermeenergie rektifiziert und das Sumpfprodukt der Verstaerkersaeule in die 1. Stufe oder die 3« Stufe zurueckfuehrt·

5. Stufe nicht kondensierten Caprolactamdaempfe in einer

6. Verfahren nach Punkt 1 bis 5,' dadurch gekennzeichnet, dass man die fuer den V/aermeaustausch in der 2. Stufe, Stufe, 4. Stufe und 5. Stufe notwendigen Temperaturdifferenzen durch Einstellung entsprechender Druckdifferenzen mittels Drosselorganen in den Daempfeleitungen der 2. Stufe und bzw. oder 3· Stufe und bzw. oder 6. Stufe erreicht.

6. Stufe unter Rektifikationsbedingungen weitestgehend kondensiert und das dabei erhaltene Caprolactamkondensat als reines Caprolactam gewinnt, die weitestgehende Kondensation in der 2· Stufe und in der 6. Stufe und die Teilkondensation in der 5· Stufe unter Gegenstromfuehrung von Kondensat und Dampf im Mantelraum von Rohrbuendelwaermeuebertragern, vorzugsweise von Fallfilmverdampfern, durchfuehrt, die Teilverdampfung in der 3· Stufe unter Gegenstromfuehrung von Fluessigkeit und Dampf im Rohrraum von Fallfilmverdampfern vornimmt, unter Einstellung der notwendigen Temperaturdifferenzen fuer die weitestgehende Verdampfung in der 4. Stufe die bei der weitestgehenden Kondensation in der 2. Stufe abzufuehrende Kondensationswaerme als Waermeenergiequelle und fuer die Teilverdampfung in der 3. Stufe die bei der Teilkondensation in der 5. Stufe abzufuehrende Kondensationswaerme als Waermeenergiequelle verwendet, die in der 2. Stufe und in der 6. Stufe nicht kondensier-

ten und in der- 3. Stufe erzeugten, die leichtfluechtigen Verunreinigungen enthaltenden Caprolactamdaempfe einer Zwischen- und Totalkondensation oder Rektifikation unterwirft, dabei die leichtfluechtigen Verunreinigungen im ^; Totalkondensat oder im Destillat der Rektifikation anreichert und diesen Stoffstrom als mit leichtfluechtigen Verunreinigungen angereicherte Fraktion ausschleust, das in der 4. Stufe abgetrennte Sumpfprodukt und das in der 5. Stufe erzeugte Teilkondensat in der Weise in den Destillationsprozess zurueckgefuehrt, dass man die darin enthaltenen hochsiedenden Verunreinigungen mit dem Destillationsrueckstand in der 1. Stufe ausschleust.

7. "Verfahren nach Punkt 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die weitestgehende Verdampfung des Caprolactams in der 4. Stufe unter Gleich- oder Gegenstromfuehrung von Dampf und Fluessigkeit und bei Kreislauffuehrung'des Sumpfproduktes im Rohrraum von Fallfilmverdampfern durchf uehrt ·

8. Verfahren nach Punkt 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man die weitestgehende Verdampfung des Caprolactams in der 1· Stufe in Rotationsduennschichtverdampfern oder vorteilhafterweise unter Gleich- oder Gegenstromfuehrung von Dampf und Pluessigkeit bei Kreislauffuehrung des Sumpfproduktes im Rohrraum-voji Fallfilmverdampfern durchfuehrt.

9. Verfahren nach Punkt 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Roh-Gaprolactarn Alkalisalze der Epsilon-Amino-capronsaeure als Raffinationsmittel zusetzt.

Hierzu gehoeren 2 Blatt Zeichung