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Verfahren zur Gewinnung von lactamoli.gomerhaltigen Lactamen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von lactamoligomerhaltigen Lactamen.
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Bekanntlich werden bei der Herstellung von Polyamiden aus Lactamen
Produkte erhalten, in denen Lactam und niedermolekulare, aus 2 bis 5 Lactammolekülen
aufgebaute Lactamoligomere vorhanden sind. Zur Entfernung der in den Endprodukten
unerwünschten niedermolekularen Stoffe ist es üblich, die Polyamide entweder unverarbeitet
oder nach der Verarbeitung zu Garnen, Folien oder anderen Produkten mit Wasser zu
waschen. Dabei fallen große Mengen Waschwasser an, die außer Verunreinigungen auch
Lactam und Oligomere enthalten, meistens in einer Konzentration von nur 1 bis 4
Gewichtsprozent. Es ist von Bedeutung, das Lactam und die Lactomoligomere in reinem
Zustand aus dem Waschwasser zu gewinnen.
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Es ist bereits bekannt, die Verunreinigungen aus einer wäßri.gen e-Caprolactamlösung
durch Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel zu entfernen (deutsche Patentschrift
953 168) ; die Entfernung kann auch dadurch geschehen, daß man die wäßrige Lactamlösung
über Ionenaustauscher strömen läßt (deutsche Patentanmeldung St 7295 IVb/12p). Bei
der Anwendung dieser Verfahren zur Gewinnung gereinigten Lactams und gereinigter
Lactamoligomere aus einer wäßrigen Waschlösung eines Lactampolyamids ergibt sich
jedoch der Nachteil, daß zur Gewinnung der nur in geringen Mengen vorhandenen wertvollen
Stoffe große Wassermengen zu verarbeiten sind.
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Der deutschen Patentschrift 953 168 ist ferner zu entnehmen, daß bei
der Reinigung von Lactamen aus einer Lactamlösung in einem mit Wasser nicht oder
nur gering mischbaren organischen Lösungsmittel das Lactam mit Wasser extrahiert
wird, während die als Extrakt anfallende wäßrige Lactamlösung mit einem organischen,
nicht mit Wasser mischbaren Lösungsmittel eine 1NTachbehandlung erfährt.
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Es wurde nunmehr gefunden, daß lactamoligomerhaltige Lactame aus wäßrigen
Waschlösungen von Lactampolyamiden vorteilhaft erhalten werden, wenn man eine Lösung
eines Lactams in einem mit Wasser nicht oder nur gering mischbaren organischen Lösungsmittel
mit einer wäßrigen Waschlösung eines Lactampolyamids extrahiert, die erhaltene lactamoligomerhaltige
wäßrige Lactamlösung in an sich bekannter Weise. mit lonenaustauschern behandelt
und das Wasser aus der Lösung verdampft.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß durch die
Anwendung des Waschwassers als Extraktionsflüssigkeit die Konzentration des Lactams
im Wasser erheblich zunimmt. Durch diese Steigerung der Lactamkonzentration in dem
Wasser nimmt ferner auch die Löslichkeit der Lactamoligomeren zu, so daß das anfangs
trübe Wasser bei der Extraktion in eine klare wäßri:ge Lösung übergeht, wodurch
keine Schwierigkeiten auftreten, wenn die wäßrige Lösung anschließend über Ionenaustauscher
geführt wird. Außerdem werden lactamoligomerhaltige Lactame erhalten, in denen die
Oligomere auf solche Weise verteilt sind, daß die Endprodukte eine homogene Zusammensetzung,
die für die Weiterverarbeitung zu Polyamiden von Bedeutung ist, aufweisen.
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Die Lactamlösung, von der ausgegangen wird, ist eine Lösung eines
Lactams in einem mit Wasser nicht oder nur gering mischbaren organischen Lösungsmittel,
z. B. einem Kohlenwasserstoff, wie Benzol, Toluol oder Cvclohexan oder einem Gemisch
dieser Lösungsmittel. Vorzugsweise wird eine 10- bis 40gewichtsprozentige Lactamlösung
verwendet.
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Nicht nur über die cyclischen Oxime hergestellte Lactamlösungen, wie
s-Caprolactam- und önantholactamlösungen, sondern auch durch Depolymerisation von
Polyamiden erhaltene Lactamlösungen werden verfahrensgemäß verarbeitet.
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Die Extraktion des Lactams aus der Ausgangslösung unter Verwendung
der durch Waschen eines Lactampolyamids anfallenden wäßri:gen Waschlösung wird nach
an sich bekannten Methoden durchgeführt. In einem kontinuierlichen Verfahren wird
die Extraktion vorzugsweise in einem mehrfachen Extraktionssy
stem
gemäß dem Gegenstromprinzip bei Temperaturen von 30 bis 50° C -vorgenommen. Bei
der Extraktion wird vorzugsweise eine solche Menge an Waschwasser verwendet, daß
eine 10- bis 25gewichtsprozentige wäßrige Lactamlösung anfällt, die durch Ionenaustauscher
in kontinuierlicher Weise nachgereinigt wird.
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Als Ionenaustauscher werden die handelsüblichen Produkte, z. B. sulfonierte
Polykondensationsprodukte oder Polymere, wie sulfoniertes Polystyrol, als Kationenaustauscher
und hochmolekulare quaternäre Ammoniumbasen, z. B. quaternäre Ammoniumgruppen enthaltendes
Styrolcopolymeres, als Anionenaustauscher verwendet.
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Eine ergänzende Reinigungsbehandlung, z. B. mit Adsorptionsmitte1n,
wie aktivierter Kohle, ist meistens nicht erforderlich, kann jedoch gegebenenfalls
einem kontinuierlichen Reinigungssystem angegliedert werden.
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Nach dem Eindampfen der gereinigten wäßrigen Lactamlösung werden lactamoligomerhaltige
Lactame erhalten, die sich auch nach langer Lagerungszeit nicht verfärben. Beispiel
In der Zeichnung ist eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch
dargestellt. Eine Lösung von Rohcaprola@ctam in Benzol mit 16 Gewichtsprozent Lactam
wird durch die Leitung 1 einer Extraktionsvorrichtung 2 zugeführt, in die durch
die Leitung 3 trübes Waschwasser, das durch Waschen von aus --Caprolactam hergestellten
Polyamidgarnen mit Wasser erhalten worden ist (3 Gewichtsprozent f-Caprolactam und
0,5 Gewichtsprozent e-Caprolactamoligomere), eintritt. In dieser Extraktionsvorrichtung
2 wird eine Temperatur von 40° C eingehalten. Aus der Extraktionsvorrichtung 2 fließt
durch die Leitung 4 ein Flüssigkeitsgemisch in den Scheider 5. in dem eine Trennung
in zwei Phasen erfolgt. Die Benzolphase fließt durch die Leitung 6 in die Extraktionsvorrichtung
2 zurück. Oben aus der Extraktionsvorrichtung geht durch die Leitung 7 unreines
Benzol ab.
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Die im Scheider 5 befindliche lactamoli.gomerhaltige wäßrige Lactamlösung
geht durch die Leitung 8 dem Gefäß 9 zu. Aus diesem Gefäß 9 wird die wäßrige Lösung
durch die Leitung 10 oben in die mit aktivierter Kohle gefüllte Säule 11 eingeführt,
woraus sie durch die Leitung 12 in die mit einem Kationenaustauscher gefüllte Säule
13 und anschließend durch die Leitung 14 in die mit einem Anionenaustauscher gefüllte
Säule 15 eintritt, aus der die gereinigte Lactamlösung durch die Leitung 16 einem
Sammelbehälter 17 zugeführt wird. Die erhaltene Endlösung enthält 20 Gewichtsprozent
--Caprolactam und 0,4 Gewichtsprozent f-Caprolactamoligomere.
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Durch Verdampfung der anfallenden Lösung wird f-Caprolactam mit 2
Gewichtsprozent e-Caprolactamoligomeren gewonnen, das sich ausgezeichnet für eine
Weiterverarbeitung zu Polyamid eignet. In dieser Weise wird das im Ausgangswaschwasser
enthaltene s-Caprolactam, zusammen mit den Lactamologomeren, restlos daraus gewonnen.