DE1209293B

DE1209293B - Verfahren zur kontinuierlichen Gegenstrom-extraktion von niedermolekularen Anteilen aus Schnitzeln oder Granulat von Poly-epsilon-caprolactam

Info

Publication number: DE1209293B
Application number: DEI17212A
Authority: DE
Inventors: Dr Kaspar Ryffel; Walter Zehnder
Original assignee: PATENTVERWERTUNG; Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
Current assignee: PATENTVERWERTUNG; Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
Priority date: 1958-12-06
Filing date: 1959-11-11
Publication date: 1966-01-20
Also published as: NL246006A; CH373558A; NL121287C; BE583680A

Description

Verfahren zur kontinuierlichen Gegenstromextraktion von niedermolekularen Anteilen aus Schnitzeln oder Granulat von Poly-E-caprolactam Vor dem Verspinnen oder dem Spritzguß muß aus Poly-f-caprolactam wenigstens das Monomere entfernt werden. Eines der hierfür zur Verfügung stehenden Verfahren ist die sogenannte Schnitzelwäsche, bei der festes Poly-E-caprolactam als Granulat oder in Form von Schnitzeln mit einem flüssigen Extraktionsmittel, meist heißem Wasser, gewaschen wird.
Dieser Verfahrenstyp bietet vor allem Vorteile, wenn sich der Spinnprozeß nicht unmittelbar an die Polymerisation anschließen kann und zunächst Potycaprolactamscllllitzel oder -granulate erzeugt werden oder -enn es auf die Erhaltung des gewünschten Molekulargewichtes ankommt, was besonders bei der Herstellung syathetischer Fäden aus diesem Material wichtig ist. Die Schnitzelwäsche hat ferner den Vorteil, daß auch die Oligomeren extrahiert werden.
Die Schnitzelwäsche, die unter anderem aus der schueizerischen Patentschrift 230 271 bekannt ist, erfolgt im allgemeinen im Schichtverfahren. Nachteilig an dieser Arbeitsweise ist vor allem der Umstand, daß die anfallenden Waschwasser den Extrakt nur in niedriger Konzentration enthalten, so daß die Wiedergewinnung recht kostspielig ist. Zudem weist das Schichtverfahren Nachteile auf, wie etwa Ungleich mäßigkeit des Restgehaltes der niedermolekularen Anteile.
Es ist ferner bekannt, das Ausziehen der unveränderten Ausgangsstoffe und niedermolekularen Anteile auch kontinuierlich vorzunehmen, indem die Polyamidstückchen mit Hilfe von Schaufelrädern durch mehrere hintereinanderstehende Tröge bewegt werden, die in entgegenlaufender Riclltung von 90 bis 100'C heißem Wasser durchflossen werden. Solche oder ähnliche bekannte Extraktionsvorrichtunpen sind für die Zwecke der Schnitzelwäsche zu kompliziert und zu kostspielig und genügen zudem nicht allen Anforderungen. Es ist wünschenswert, bei der Schnitzel wäsche die Verweilzeit, die Extraktionstemperatur und die Zusammellsetztmg des Extraktionsmittels variieren zu können, um den Restgehalt des Polyamids an Monomerem und Oligomeren konstant auf den jeweils gewünschten Wert einstellen zu können und zugleich einen hohen Extraktgehalt im Extraktionsmittel zu erzielen, weil solche hochprozentigen Lactamlösungen wirtschaftlicher aufgearbeitet werden können. Diese Forderung erfüllt das erfindungsgemäße Verfahren.
Beansprucht ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Gegenstromextraktion von niedermolekularen Anteilen aus Schnitzeln oder Granulat von Poly-e-caprolactam mit heißem Wasser, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Schnitzel oder das Granulat als kompakte Schicht von oben nach unten durch ein senkrechtes Rohr führt, dessen Länge mindestens das Fünffache seines Durchmessers beträgt, und dem Rohr in verschiedener Höhe das von unten zugeführte heiße Wasser teilsweise entnimmt.
Die obenerwähnten Voraussetzungen einer guten Schnitzelwäsche erfüllt das erfindungsgemäße Verfahren mit einer überaus einfachen neuen Vorrichtung.
Es ist überraschend, daß damit eine gleichmäßige Extraktion möglich ist, denn es mußte befürchtet werden, daß die Schnitzel bei Extraktionstemperaturen von etwa 100 ° C oder darüber in einer mehrere Meter hohen Schicht zusammenbacken, daß das heiße Wasser nicht gleichmäßig an alle Schnitzel herankommt und daß durch Temperaturdifferenzen und Dichteunterschiede des Extraktionsmittels schädliche Querströmungen entstehen.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sei an Hand der Abbildung erläutert: Durch ein vertikal angeordnetes Rohr 1 wird in den Behandlungsraum über eine Eintragvorrichtung 2 ein Granulat 2' gefüllt und über die Leitung 4 in den Ringkanal 5 von unten heißes Wasser in den Extraktionsraum eingepumpt. Das Granulat wird durch eine Austragsvorrichtung 3 aus dem Extraktionsraum entfernt. Dadurch, daß man das Granulat als kompakte Schicht durch die Extraktionskolonne rutschen läßt, hat man es in der Hand, die Verweilzeit und damit den Grad der Extraktion beliebig einzustellen. Um neben einer möglichst vollständigen Extraktion der niedermolekularen Anteile gleichzeitig deren wäßrige Lösung möglichst konzentriert zu erhalten, muß die Menge heißen Wassers, die pro Zeiteinheit die Kolonne in bestimmten Höhen durchströmt, von unten nach oben abnehmen. Um dies zu erreichen, wird der Kolonne auf verschiedenen Höhen heißes Wasser entnommen.
Eine, 7, dieser Entnahmestellen ist in der Abbildung dargestellt. Über die Leitung 8 wird an dieser Stelle ein Teil des durch Leitung 4 zugegebenen heißen Wassers abgezogen. Es muß allerdings dafür gesorgt werden, daß das heiße Wasser die ganze Granulatschicht bis zuoberst im Extraktionsraum bedeckt. Dies kann z. B. durch das richtigeVerhältnis der zugeführten, zu der in den Zwischenentnahmestellen entnommenen Menge des heißen Wassers geschehen, d. h., es muß dafür gesorgt werden, daß die Zufuhrmenge immer größer ist als die Entnahmemenge an den Zwischenentnahmestellen. Die hochprozentige Lactamlösung wird dann über die Leitung 6 abgezogen. Dadurch, daß die Menge heißen Wassers, welche den Extraktionsraum und damit das Granulat von unten nach oben pro Zeiteinheit durchströmt, abnimmt, gelingt es, sowohl den Extraktgehalt im Extraktmittel im oberen Teil der Kolonne anzureichern und wie auch mit den großen Mengen Wasser im unteren Teil der Kolonne, dem Granulat, die an dieser Stelle nur noch in geringer Menge vorhandenen niedermolekularen Anteile zu entziehen.
Als Extraktionsmittel wird der Billigkeit wegen vorzugsweise Wasser verwendet, doch sind alle Lösungsmittel brauchbar, die die niedermolekularen Anteile lösen, ohne das Polymerisat zu schädigen, wie z. B. niedere Monoalkohole.
Die Extraktion kann auch bei höherer Temperatur erfolgen, wofür das Extraktionsmittel vorgeheizt und die Apparatur durch ein Heizmittel erwärmt wird. Soll die Extraktion oberhalb der Siedetemperatur des Extraktionsmittels durchgeführt werden, so muß dies unter Druck erfolgen. Das Granulat muß in diesem Fall durch eine Drucksehleuse eingebracht werden.
Um die Wirkung der Extraktion möglichst optimal zu gestalten, empfiehlt es sich dafür zu sorgen, daß das Extraktionsmittel über die ganze Höhe der Kolonne die gleiche oder aber von unten nach oben steigende Temperatur aufweist. Es ist vorteilhaft, das Verhältnis von Rohrdurchmesser zu Rohrlänge etwa bei 1 : 40 zu halten. Es soll auch nicht zu groß, d. h. vorteilhafterweise nicht größer als etwa 1 : 100 sein. Durch diese Maßnahme können die durch Temperaturdifferenzen und Dichteunterschiede des Extraktionsmittels entstehenden schädlichen Querströmungen praktisch vermieden werden.
Es ist klar, daß die optimale Verweilzeit des Granulats abhängig ist von der Löslichkeit des Extraktes im Lösungsmittel, von der Extraktionstemperatur, aber auch von der Diffusionsgeschwindigkeit der extrahierten Stoffe im Polyamid und damit natürlich auch von der Korngröße des Granulates.
Beispiel In einer Extraktionsapparatur von 8 m Länge mit sechs parallelen Rohren von 150 mm Durchmesser werden Poly-£-caprolactamschnitzel von 2,5 mm Korngröße mit Wasser bei 95"C extrahiert. Die Kolonne ist mit einer Zwischenzapfungsstelle für Lactamlösung in einer Höhe von 2 m vom unteren Ende versehen. Unten wird aus allen sechs Rohren gleichmäßig eine Totalmenge von 22 kg/h Schnitzel (bezogen auf trockenen Zustand) abgezogen. Der Gehalt an extrahierbaren Anteilen sinkt dabei von 10,5 auf 0,5°/0.
Unten in die Kolonne wird aus einem Niveaugefäß Reinwasser eingespeist und oben an der Kolonne mittels einer Sechsfach-Pumpe aus jedem Rohr gleichzeitig eine Totalmenge von 9 llh einer 220/0eigen Lactamlösung abgezogen. Durch die Zwischenanzapfung wird gleichfalls mittels einer Sechsfach-Pumpe eine Menge von 161/h einer 2,20/0eigen Lösung abgezogen.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur kontinuierlichen Gegenstromextraktion von niedermolekularen Anteilen aus Schnitzeln oder Granulat von Poly-E-caprolactam mit heißem Wasser, dadurch gekennz e i c h n e t, daß man die Schnitzel oder das Granulat als kompakte Schicht von oben nach unten durch ein senkrechtes Rohr führt, dessen Länge mindestens das Fünffache seines Durchmessers beträgt, und dem Rohr in verschiedener Höhe das von unten zugeführte heiße Wasser teilweise entnimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Wasser bei einer von unten nach oben steigenden oder über die ganze Höhe des Rohres gleichen Temperatur gehalten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 766120; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 018 223; Patentschrift Nr. 10 507 des Amtes für Erfindungs-und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands; schweizerische Patentschrift Nr. 230 271; Encyclopedia of Chemical Technology, Bd. 6 (1951), S. 96 bis 100.