DE1519936B2 - Extraktionsrohr zum kontinuierlichen Entfernen niedermolekularer Bestandteile aus granulierten Polyamiden - Google Patents

Description

3 4

ursachte und /oder eine erzwungene Gegenströmung Extraktionsrohres mit einem erfindungsgemäßen

des Lösungsmittels. Die in der angegebenen Weise Einbau,

dimensionierten Verengungen bewirken eine Vergrö- F i g. 2 ein abgebrochen gezeichnetes Stück einer

ßerung der Strömungsgeschwindigkeit des im Rohr weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen fließenden Lösungsmittels um einen solchen Betrag, 5 Extraktionsrohres und

daß Rückströmungen von solchen Volumenelemen- F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel eines kompletten

ten, die bereits stärker mit Monomeren angereichert Extraktionsrohres in Vertikalschnittdarstellung,

sind, in unterhalb der Verengungen liegende Be- F i g. 1 zeigt einen sich in Bewegungsrichtung des

reiche des Strömungsrohres ausgeschaltet werden. Granulats verengenden trichterförmigen (kegel-Die verengenden Einbauten stellen somit Sperren für io stumpfmantelförmigen) Einbau 2, wie er im Falle

abwärts gerichtete Störströme des Lösungsmittels eines kreisförmigen Querschnitts des Extraktionsroh-

oberhalb der jeweiligen Verengung des Rohres dar. resl vorteilhaft ist. Die Strömungswegverengung ist

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen mit 3 bezeichnet. Bei rechteckigen Rohren können

Anordnung ist, daß die Gegenströmungen, welche dagegen die Einbauten entsprechende pyramiden-

für die Intensivierung der Auswaschung infolge guter 15 stumpfmantelförmige Trichter sein. Die Bewegungs-

Durchmischung von Granulat und Lösungsmittel an richtung des Granulats ist durch einen ausgezogenen

sich erwünscht sind, nicht ausgeschlossen, sondern Pfeil angedeutet, während der gestrichelt gezeichnete

nur lokalisiert werden. Zur weiteren Intensivierung Pfeil die Strömungsrichtung des Lösungsmittels

der Auswaschung sind durchaus auch zusätzliche, wiedergibt.

durch geeignete Rühr- bzw. Mischaggregate erzwun- 20 Grundsätzlich sind auch andere Verengungsforgene Ströme anwendbar. men, wie z. B einfache horizontale Bleche mit ent-

Die für den Sperreffekt erforderliche Verengung sprechenden zentralen Öffnungen denkbar,
des Strömungsquerschnittes läßt sich für jeden spe- Die Verengungen 3' können auch, wie in Fig.2 ziellen Fall leicht errechnen aus der mittleren Strö- dargestellt, durch trichterförmige Einschnürungen 2' mungsgeschwindigkeit des Lösungsmittels und der 25 aus der Behälterwand des Extraktionsrohres Γ selbst durch Dichteschwankungen des Lösungsmittels in- gebildet sein, so daß sich zusätzliche Einbauten erübfolge von Temperaturänderungen und Beladung des rigen. Bei trichterförmigen Verengungen ist die VerLösungsmittels mit niedermolekularen Bestandteilen wendung von Doppeltrichteranordnungen mit entgeverürsachten und/oder einer erzwungenen Strömung, gengesetzten Öffnungsrichtungen und Berührung an welche ersterer überlagert sind. Andererseits ist die 30 den Kegel- bzw. Pyramidenspitzen besonders vorteil-Verengung begrenzt durch die Behinderung der Ab- haft, da weder die Strömung des Festgutes noch die wärtsbewegung der Schnitzel auf Grund zu großer des Lösungsmittels gestört wird. Um großtechnische Lösungsmittelbeschleunigung. Extraktionsvorrichtungen z. B. mit trichterförmigen

Vorteile der erfindungsgemäßen Extraktionsvor- Verengungen für Reparaturen und zwecks Reinigung

richtung sind folgende. Durch die wirkungsvollere, 35 begehbar zu machen, werden zweckmäßig besonders

gründlichere Extraktion müssen gegenüber konventio- kurze Trichter mit entsprechend großen Öffnungen

nellen Apparaten bei gleichem Granulatdurchsatz gewählt. Letztere können etwa die Größenordnung

und gleichen Apparatedimensionen zur Erreichung von Mannlöchern besitzen.

gleicher Endmonomergehalte im Granulat viel gerin- Um eine genügende Querschnittsverengung zu ge-. gere Lösungsmittelmengen, z. B. nur 50 bis 70 °/o der 40 währleisten, können in oder in der Nähe der Trichterüblicherweise erforderlichen Menge aufgewandt wer- öffnungen kleinere Kegelhüte 4 so angebracht sein, den. Neben der Einsparung an Lösungsmittel ist daß die Kegelspitze der Bewegungsrichtung des Graauch noch die rationellere Aufarbeitung des Extrak- nulats entgegengerichtet ist. Bei einer solchen Bautionsmittels zur Rückgewinnung der Monomeren auf weise ist die Strömungsverengung 3" also ringförmig. Grund des konzentrierten Anfalls derselben im Was- 45 Diese Kegelhüte 4 sind an geeigneten Haltern derart ser zu nennen. befestigt, daß sie ausschwenkbar oder abnehmbar

Bei gleichen Wassermengen und gleichen übrigen sind. Durch eine solche Anordnung ist es möglich, Verhältnissen der Apparaturen beträgt die erreichte daß das Bedienungspersonal z. B. im Falle einer Re-Endkonzentration an Caprolactam in den Polyamid- paraturarbeit durch die Trichteröffnung hindurchgeschnitzeln im Falle der Verwendung der erfindungs- 5° langen kann. Eine derartige Ausbildung des Extrakgemäßen Vorrichtung beispielsweise 0,3 Gewichts- tionsrohres zur Extraktion von Poly-e-Caprolactam prozent gegenüber 1 bis 1,5Gewichtsprozent bei der ist in Fig.3 dargestellt. Das Extraktionsrohr 1 entExtraktion in konventionellen kontiuierlichen Appa- hält hier vier trichterförmige Einbauten 2 besonders raten. Andererseits genügt eine viel kleinere Extrak- kurzer Ausführungsform mit entsprechenden abnehtionsvorrichtung gemäß der Erfindung, um durch 55 baren Kegelhüten 4, so daß vier ringförmige Strö-Extraktion mit gleichen Lösungsmittelmengen die- mungsverengungen 3" vorgesehen sind. Das erfinselbe Endkonzentration an Caprolactam wie in dungsgemäße Extraktionsrohr kann in bekannter einem konventionellen Extraktionsturm zu erzielen. Weise mit einer äußeren Wärmeisolierung und/oder Weiterhin ist hervorzuheben, daß die erfindungs- mit einem Heizmantel versehen sein (nicht dargegemäße Extraktionsvorrichtung insbesondere bei Be- 60 stellt). Die Betriebsweise dieses Extraktionsrohres triebsstörungen, wie Beheizungsausfall, Druckverlust wird nun nachfolgend an Hand eines Verfahrensbeiin der Lösungsmittelzufuhr usw. ein stabileres Be- spiels erläutert.

triebsverhalten zeigt als konventionelle Extraktions- Durch eine Vibrationsförderrinne 5 wurden oben

rohre. in das Extraktionsrohr etwa 15 kg Granulat/h einge-

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der 65 tragen. Die Eintrittstemperatur desselben betrug Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen er- 40° C, die Konzentration an Caprolactam 10 Geläutert. Darin zeigt wichtsprozent. Als Verweilzeit der Schnitzel im Rohr

Fig. 1 ein abgebrochen dargestelltes Stück eines ergab sich ein Wert von etwa 20h. Durch eine Rohr-

leitung 6 wurde Wasser mit einer Temperatur von 110⁰C eingespeist. Der Durchsatz betrug 15 kg/h. Über einen Überlauf 7 wurde das bis zu 10 Gewichtsprozent mit Caprolactam beladene Wasser mit einer Temperatur von 90° C wieder abgeführt. Die Schnitzel wurden nach Beendigung der Extraktion mit Hilfe einer Zellenradschleuse 8 ausgetragen und in üblicher Weise getrocknet. Die Austrittstemperatur des Granulats betrug 100° C. Die erreichte Endkonzentration an Monomeren in dem Granulat betrug 0,5 Gewichtsprozent. Es ließ sich leicht zu Fäden mit guten Eigenschaften verarbeiten. Ein analoges konventinelles Extraktionsrohr ohne die erfindungsgemäßen Einbauten lieferte bei sonst gleichen Betriebsbedingungen Granulat mit einem Monomergehalt von 1 bis 1,5 Gewichtsprozent. Letzteres lag im Extraktgehalt über den für die Produktion von hochwertigen Fäden erforderlichen Werten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 Grund von Dichteschwankungen des Wassers bePatentansprüche: trächtliche Gegenströmungen auf. Die Dichteschwankungen haben verschiedene Ursachen. Einmal verän-

1. Extraktionsrohr zum kontinuierlichen Ent- dert sich die Dichte durch die Erwärmung, z.B. an fernen niedermolekularer Bestandteile aus granu- 5 der beheizten Wandung; andererseits vergrößert sie lierten Polyamiden;, insbesondere ε-Caprolactam, sich auf Grund der Abkühlung im oberen Teil des mittels Lösungsmitteln, insbesondere heißen Rohres durch den Eintritt der wesentlich kälteren Wassers, nach dem Gegenstromprinzip, in dem Polyamidschnitzel. Diese Temperatureinflüsse haben mehrere, auf die Höhe des Extraktionsrohres ver- entsprechende Konvektionsströme zur Folge.

teilte, in Bewegungsrichtung des Granulats ke- io Durch die Beladung des Wassers mit den spezigelstumpfförmig ausgebildete Verengungen vor- fisch schwereren niedermolekularen Bestandteilen, gesehen sind, dadurch gekennzeich- insbesondere Monomeren, nimmt die Dichte außern e t, daß die Querschnitte der Verengungen so dem in der Hauptströmungsrichtung des Wassers zu, gewählt sind, daß die Aufwärtsströmung in den was eine zusätzliche Ursache für Gegenströmungen engsten Querschnitten (3, 3', 3") gleich oder grö- 15 bedeutet. Die insgesamt resultierenden Störströmunßer ist als die durch Dichteschwankungen des gen verursachen, daß stark mit Monomeren angerei-Lösungsmittels verursachte und/oder eine er- chertes Lösungsmittel aus den oberen Zonen des Exzwungene Gegenströmung des Lösungsmittels. traktionsrohres bis zur Einlaßzone des Frischwassers

2. Extraktionsrohr nach Anspruch 1, dadurch hinabströmt. Durch diese Störströmungen wird das gekennzeichnet, daß die Querschnittsverengungen 20 Gegenstromprinzip der Extraktion und damit der (3') aus der Behälterwand des Extraktionsrohres Wascheffekt empfindlich gestört, so daß in den be-(1') selbst gebildet sind. schriebenen konventionellen Extraktionsrohren für

3. Extraktionsrohr nach Anspruch 1, dadurch eine genügend weitgehende Befreiung der Schnitzel gekennzeichnet, daß die Verengungen in an sich von der Monomeren sehr große Wassermengen erbekannter Weise durch trichterförmige Einbauten 25 forderlich sind. Das Maximum der Monomerkonzen-(2) gebildet sind, wobei in den oder in der Nähe tration im Wasser liegt in solchen Extraktionsohren der Öffnungen der Einbauten Kegelhüte (4) so etwa in der Mitte derselben, so daß die obere Hälfte angeordnet sind, daß deren Spitze der Bewe- des Rohres praktisch ungenutzt bleibt,
gungsrichtung des Granulats entgegengerichtet Das Problem der Gegen- oder Störströmungen war ist. 30 bereits zu einem früheren Zeitpunkt erkannt worden.

So wurde beispielsweise in der deutschen Auslege-

schrift 1209 293 vorgeschlagen, den störenden Ein-

... ... fluß durch eine Beeinflussung des Verhältnisses von

Rohrdurchmesser zu Rohrlänge zu beseitigen. Abge-

Bekanntlich enthalten Polyamide, insbesondere 35 sehen davon, daß hierdurch die Baulänge bzw. Bausolche vom Typ des Poly-g-CaproIactams nach Been- höhe in unerwünschter Weise vergrößert wird, kann digung der Polymerisation noch erhebliche Mengen das angestrebte Ziel auch nur dann erreicht werden, (bis zu 12 Gewichtsprozent) an Ausgangsmonomeren wenn der Durchsatz an Lösungsmittel entsprechend und auch geringe Mengen an Oligomeren, welche in- gesteigert wird. Gerade dies aber ist unerwünscht, sofern stören, als die mechanischen Eigenschaften 40 weil einmal die Erfordernis größerer Lösungsmittelder aus den Polymerisaten hergestellten Produkte, mengen unerwünscht ist, zum anderen aber die aus insbesondere bei Nylon-Fäden und -Fasern, stark dem Lösungsmittel wieder zu gewinnenden Monomeverschlechtert werden. Es ist daher üblich, den Ge- ren und Oligomeren in größerer Verdünnung anfalhalt an niedermolekularen Bestandteilen durch Ex- len, was die Aufbereitung erschwert und verteuert, traktion mit Lösungsmitteln, vorzugsweise Wasser, 45 Die der genannten Druckschrift zu entnehmenden auf beispielsweise 0,5 Gewichtsprozent zu vermin- Verengungen des Rohrquerschnitts dienen auch nicht dem. zur Erzeugung einer höheren Strömungsgeschwindig-

Bisher war es üblich, diese Extraktionen diskonti- keit im Bereich der Verengung. Diese Möglichkeit ist nuierlich in großen Waschkesseln oder auch kontinu- schon deswegen ausgeschlossen, weil ein erheblicher ierlich in Extraktionstürmen durchzuführen. Das 50 Teil des Lösungsmittels vor den Verengungen des zuerst genannte Extraktionsverfahren weist alle die Rohres abgezogen wird. Durch die Verengungen bekannten Nachteile eines diskontinuierlichen Ver- strömt also ein wesentlich geringerer Rest des Lö-. fahrens auf, wie z. B- Leerlaufzeiten beim Öffnen, sungsmittels. Die Verengungen werden daher in der Schließen und Beschicken der Anlage und erhöhter genannten Druckschrift auch zweckmäßiger als EntEnergieverbrauch durch das jeweilige Wiederaufhei- 55 nahmestellen bezeichnet,
zen. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die

Im Falle üblicher kontinuierlicher Extraktionsver- dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile zu befahren wird das Granulat oben in das Extraktions- seitigen. Es wurde gefunden, daß dieses durch Lokarohr eingeführt, während unten das heiße Wasser lisierang sekundärer Gegenströmungen innerhalb eintritt und im Gegenstrom zu den Polyamidparti- 60 eines Extraktionsrohres möglich ist, wodurch eine kein nach oben fließt. Während der Abwärtsbewe- wirkungsvollere und weitgehendere Entfernung gung der Schnitzel im Wasserstrom findet die Ex- niedermolekularer Anteile aus den Polyamidschnittraktion der niedermolekularen Bestandteile statt. zein erreicht wird. Dies geschieht bei dem eingangs Am Boden des Extraktionsrohres wird das Granulat beschriebenen Extraktionsrohr gemäß der Erfindung ausgetragen, während das mit niedermolekularen Be- 65 dadurch, daß die Querschnitte der Verengungen so standteilen beladene Wasser im oberen Teil des Roh- gewählt sind, daß die Aufwärtsströmung in den engres abgezogen wird. sten Querschnitten gleich oder größer ist als die

Innerhalb des langen Extraktionsrohres treten auf durch Dichteschwankungen des Lösungsmittels ver-