DE2656182B2

DE2656182B2 - Verfahren zur kontinuierlichen Extraktion von Caprolactam aus Wasser enthaltendem Rohlactam

Info

Publication number: DE2656182B2
Application number: DE2656182A
Authority: DE
Inventors: Hugo Dipl.-Chem. Dr. 6700 Ludwigshafen Fuchs; Klaus Dipl.- Chem. Dr. 6711 Beindersheim Kartte; Brand Ing.(Grad.) 6841 Rosengarten Uwe
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1976-12-11
Filing date: 1976-12-11
Publication date: 1979-02-08
Also published as: US4154729A; NL7713397A; DE2656182C3; DE2656182A1; JPS5373579A; BE861593A

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Extraktion von Caprolactam aus Wasser enthaltendem Rohlactam mit Benzol im Gegenstrom, wobei man im oberen Teil einer Extraktionszone Rohlactam und im unteren Teil die 2-bis 12-fache Gewichtsmenge Benzol zuführt, am oberen Ende eine benzolische Caprolactamlösung und am unteren Ende eine Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung abführt

Aus der DE-AS 10 31308 ist bekannt, daß man Caprolactam direkt aus dem neutralisierten Umsetzungsgemisch der Beckmannschen Umlagerung mit Benzol extrahiert Um die gesamte Caproiactammenge zu extrahieren, muß die Extraktion jedoch zweistufig durchgeführt werden. Abgesehen davon, daß große Mengen an wäßrigen Lösungen extrahiert werden müssen, verbleiben die Verunreinigungen in der wäßrigen Ammonsulfatlösung, wodurch die Gewinnung von reinem Ammonsulfat erschwert wird. Deshalb wird aus dem neutralisierten Gemisch der Beckmannschen Umlagerung das Caprolactam, das sich als ölige Phase abscheidet, als Rohlactam abgetrennt und dieses mit Benzol extrahiert Wie in der DE-PS 9 30 447 beschrieben wird, soll das Rohlactam vor der Extraktion zunächst auf einen Gehalt von 80 bis 90 Gew.% Caprolactam konzentriert werden. Aufgrund der im Rohlactam enthaltenen Verunreinigungen wie Aminosäuren und sulfonierten Produkten ist eine sichere Phasentrennung der benzolischen Extraktlösung und der wäßrigen Phase nicht gewährleistet Selbst wenn man wie in der DE-PS 11 94 863 Rohlactam, wie es bei der Abtrennung anfällt, mit Benzol extrahiert, treten Schwierigkeiten bei der Phasentrennung auf. Darüber hinaus werden mit der wäßrigen Lösung immer noch Anteile an Caprolactam mit dem Abwasser ausgetragen und gehen somit verloren. Im Hinblick auf die Reinhaltung von Gewässern können solche Abwässer nicht ohne aufwendige Behandlung abgeleitet werden.

Es war deshalb die technische Aufgabe gestellt, die Extraktion von Caprolactam aus Wasser enthaltendem Rohlactam so zu gestalten, daß keine Schwierigkeiten bei der Phasentrennung auftreten, das abfließende Wasser möglichst wenig Caprolactam enthält und

^r> andererseits in beschränkter Menge mit so hohem Gehalt an Verunreinigungen anfällt, daß es einer Verbrennung zugeführt werden kann.

Es wurde nun gefunden, daß man die kontinuierliche Extraktion von Caprolactam aus Wasser enthaltendem

-"' Rohlactam mit Benzol im Gegenstrom, wobei man im oberen Teil einer Extraktionszone Rohlactam und im unteren Teil die 2- bis 12-fache Gewichtsmenge Benzol zuführt, am oberen Ende eine benzolische Caprolactamlösung und am unteren Ende eine Verunreinigungen

-"' enthaltende wäßrige Lösung abführt dadurch verbessern kann, daß man im oberen Teil der Extraktionszone zusätzlich Wasser zuführt und einen Teil der am untern Ende der Extraktionszone anfallenden Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung am oberen Ende in

^;" die Extraktionszone zurückführt, wobei man je 100 Gewichtsteile Rohlactam insgesamt 17 bis 25 Gewichtsteile Wasser als Frischwasser und Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung zuführt und der Anteil der zurückgeführten Verunreinigungen enthaltenden wäßri-

'' gen Lösung der 0,09- bis 0,36-fache Teil der am unteren Ende der Extraktionszone anfallenden Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung ist

Das neue Verfahren hat den Vorteil, daß nur eine begrenzte Menge an Abwasser anfällt mit einem so

'" hohen Gehalt an Verunreinigungen, daß es verbrannt werden kann. Darüber hinaus wird die Menge des mit dem Abwasser ausgetragenen Caprolactams verringert Ferner verläuft die Extraktion störungsfrei mit guter Phasentrennung.

¹' Es war nicht angezeigt, einen Teil der anfallenden Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung wieder in die Extraktionszone zurückzuführen, da durch die Verunreinigungen, ivie sulfonierte Produkte, Schwierigkeiten bei der Phasentrennung zu erwarten waren. Nach

'" dem Verfahren nach der Erfindung geht man von Wasser enthaltendem Rohlactam aus, wie es durch Abtrennen aus dem neutralisierten Reaktionsgemisch der Beckmannschen Umlagerung erhalten wird. Ein geeignetes Verfahren wird beispielsweise beschrieben

" in der DE-PS 11 94 863. Das Rohlactam enthält beispielsweise ca. 70% Caprolactam und 30% einer wäßrigen Lösung, die Ammonsulfat enthält. Ferner sind in dem Gemisch Verunreinigungen wie Aminocarbonsäuren, sulfonierte Produkte und andere nicht näher

''" bekannte Verbindungen enthalten.

Das Rohlactam wird mit Benzol im Gegenstrom in einer Extraktionszone extrahiert, wobei man im oberen Teil der Extraktionszone Rohlactam und im unteren Teil Benzol zuführt, am oberen Ende eine benzolische

"' Caprolactamlösung und am unteren Ende eine Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung abführt Je Gewichtsteile Rohlactam wendet die 2- bis 12-fache Gewichtsmenge, insbesondere 2,5- bis 10-fache Ge-

wichtsmenge an Benzol an. Die Extraktion wird beispielsweise bei Temperaturen von 40 bis 60° C durchgeführt Hierbei hall man in der Regel Atmosphärendruck oder einen schwach erhöhten Druck, z. B. bis 1,5 bar ein.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, daß man im oberen Teil der Extraktionszone zusätzlich Wasser zuführt und gleichzeitig einen Teil der am unteren Ende der Extraktionszone anfallenden Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung zurückführt Auf 100 Gewichtsteile Rohlactam führt man 17 bis 25 Gewichtsteile Wasser als Frischwasser und Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung zu. Von der gesamten zugegebenen Wassermenge (Frischwasser + Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung) sind 20 bis 75% Frischwasser bzw. 25 bis 80% Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung, die zurückgeführt wird. Das entspricht dem 0.09- bis 036-fachen Anteil der anfallenden Menge an Verunreinigungen enthaltender wäßriger Lösung. Man verfährt vorteilhaft so. daß man in der Extraktionszone im oberen Fünftel Rohlactam und im untern Fünftel Benzol zugibt, während die zusätzliche Wassermenge oberhalb der Zugabestelle für Rohlactam und unterhalb der Entnahme für die benzolische Caprolactamlösung erfolgt Die zurückgeführte Teilmenge an Verunreinigungen enthaltender wäßriger Lösungen wird im allgemeinen mit dem Frischwasser zugegeben. Besonders bewährt hat es sich jedoch, wenn die zurückgeführte wäßrige Lösung zusammen mit dem Rohlactam in die Extraktionszone eingespeist wird.

Für die Extraktion sind die üblichen Extraktionskolonnen, z. B. Siebboden oder Füllkörperkolonnen geeignet Geeignete Siebbodenkolonnen haben beispielsweise 20 bis 60 Siebböden und darüber 4 bis

10 Waschböden. Das Rohlactam wird ggf. zusammen mit der zurückgeführten wäßrigen Lösung vorteilhaft am obersten Siebboden zugegeben, während das zugeführte Frischwasser am obeisten Waschboden eingeführt wird. Benzol wird zweckmäßig zwischen dem ersten und dritten Siebboden zugeführt. Die benzolische Caprolactamlösung wird im oberen Ende der Kolonne abgezogen, während die Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung am unteren Ende der Kolonne ausgetragen wird.

Die erhaltene benzolische Lösung von Caprolactam, die z. B. 6 bis 20 Gewichtsprozent Caprolactam enthält, wird durch Destillation aufgearbeitet und das Caprolactam abgetrennt wie beispielsweise in der DE-PS

11 94 863 beschrieben.

Die anfallende wäßrige Lösung enthält Verunreinigungen in einer Konzentration von beispielsweise 5 bis 25 Gewichtsprozent Daneben sind nur noch bis zu 0,2 Gewichtsprozent Caprolactam enthalten. Eine solche wäßrige Lösung läßt sich ohne großen Aufwand verbrennen.

Das Verfahren nach der Erfindung sei in folgenden Beispielen veranschaulicht

Beispiel 1

In einer Extraktionskolonne mit 35 Siebböden werden stündlich 1000 Gewichtsteile einer ca. 70%-igen wäßrigen Rohlactamlösung suf den 30. Boden zugeführt Gleichzeitig werden zwischen dem 1. und Z Boden ca. 2800 Gewichtsteile Benzol eingeleitet Die Extraktionstemperatur beträgt 55° C. Auf dem 34. Boden werden zum Waschen der anfallenden Benzol-Lactamlösung insgesamt 180 Gewichtsteile Wasser aufgegeben. Dieses Wasser setzt sich aus 40 Gewichtsteilen Wasser und 140 Gewichtsteilen Abwasser aus der Extraktion zusammen. Am unteren Teil der Kolonne fallen stündlich 300 Gewichtsteile Abwasser mit einem Eindampfrückstand von ca 30 Gewichisteilen an. Das Abwasser enthält noch ca. 0,1% Lactam. Am Kolonnenkopf werden stündlich 3540 Gewichtsteile einer Benzol-Lactamlösung folgender Zusammensetzung erhalten: 699,7 Gewichtsteile Lactam, 403 Gewichtsteile Wasser und 2800 Gewichtsteile Benzol.

Das erhaltene, von Benzol befreite Lactam weist eine PAZ* von 60 auf und kann anschließend durch Destillation gereinigt werden.

Vergleichsbeispiel

Man verfährt wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Waschwassermenge wird jedoch nur aus Frischwasser gestellt Man erhält dann 440 Gewichtsteile Abwasser pro Stunde mit einem Eindampfrückstand von ca. 30 Gewichtsteilen. Der Lactamgehah dieses Abwassers beträgt ca. 0,2%.

* PAZ - Die Bestimmung der Permanganatzahl für Caprolactam erfolgt nach einer photometrischen Methode. Hierbei wird die Extinktion aus der Lichtdurchlässigkeit einer 1%-igen Caprolactamlösung in Wasser (100 ml) und Zugabe von 2 ml 0,01 η KMnO«-Lösung bei 25°C gegen eine gleiche Lösung ohne Caprolactam nach 600 see. bei einer Wellenlänge von 420 nm gemessen. Der 100-fache Wert wird als Permanganatabsorptionszahl PAZ bezeichnet (s. Ullmanns Encyclopädie der techn. Chemie, 4. Auflage; Bd. 9, Seite 110).

Beispiel 2

In der Extraktionskolonne wie in Beispiel 1 beschrieben werden stündlich 1000 Gewichtsteile einer 70%-igen wäßrigen Rohlactamlösung auf den 30. Boden zugeführt. Gleichzeitig werden zwischen dem 1. und 2. Boden ca. 2800 Gewichtsteile Benzol eingeleitet Die Extraktionstemperatur beträgt ca. 55° C. Auf dem 34. Boden werden zum Waschen der anfallenden Benzol-Lactamlösung 40 Gewichtsteile Frischwasser aufgegeben. Gleichzeitig werden dem Kolonnensumpf stündlich 140 Gewichtsteile Abwasser (mit einem Eindampfrückstand von 14 Gewichtsteilen) entnommen, und dem Rohlactam zugefügt. Am oberen Kolonnenteil fallen stündlich 3540 Gewichtsteile einer Benzol-Lactamlösung an aus der das Benzol durch Destillation entfernt wird. Das erhaltene Caprolactam weist eine PAZ von 45 auf und kann anschließend durch Destillation gereinigt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Extraktion von Caprolactam aus Wasser enthaltendem Rohlactani mit Benzol im Gegenstrom, wobei man im oberen Teil einer Extraktionszone Rohlactam und im unteren Teil die 2- bis 12-fache Gewichtsmenge Benzol zuführt, am oberen Ende eine benzolische Caprolactamlösung und am unteren Ende eine Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung abführt, dadurch gekennzeichnet, daß man im oberen Teil der Extraktionszone zusätzlich Wasser zuführt und einen Teil der am unteren Ende der Extraktionszone anfallenden Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung am oberen Ende in die Extraktionszone zurückführt, wobei man je 100 Gewichtsteile Rohlactam insgesamt 17 bis 25 Gewichtsteile Wasser als Frischwasser und Verunreinigungen enthaltende wäßrige Lösung zuführt und der Anteil der zurückgeführten Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung der 0,09- bis 036-fache Teil der am unteren Ende der Extraktionszone anfallenden Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das zusätzlich zugeführte Wasser und den zurückgeführten Teil der Verunreinigungen enthaltenden wäßrigen Lösung oberhalb der Zugabe des Rohlactams in die Extraktionszone einführt

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die zurückgeführte Menge an Verunreinigungen enthaltender wäßriger Lösungen mit dem Rohlactam in die Extraktionszone zuführt