Способ получения капролактама из отходов производства капронового волокна

Способ получения капролактама из отходов производства капронового волокна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Il И С А Н И K I< 825519

Союз Совете имк

Социелистичесиин

Республик изовеитинил

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6.1 ) Дополнительное к авт. свнд-ву (5I )M. Кл. (22) Заявлено 21. 04. 75 (21) 2126527/23-04

С 07 0 201/12 с присоединением заявки И

ВаударстаеннмВ камнтет

CCCP аа делам нзебретеннй н нтнрытнн (23) Приоритет (5З) ЛК 547. 295. . 2-318. 07 {088. 8)

Опубликовано 30.04.81. Бюллетень Ла 16 Дата опубликования описания 04. 05.8I

А. Н. Клименко, А. А. Стоцкий, В. С. Шевяков т-И.. -И-- Ареев----и В. Ф. Жуков

1 с .

Щекинский завод синтетического волокна .-. : ь..,; ., в (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ KAHPOJIAKTANA ИЗ ОТХОДОВ

ПРОИЗВОДСТВА КАПРОНОВОГО ВОЛОКНА

Изобретение относится к усовершенствованному.способу получения капролактама из отходов производства капронового волокна — водного раствора капролактамно-олигомерного экстракта и твердых поликапроамидных отходов.

Известен способ получения капролактама из водного раствора капролактамно-олигомерного экстракта и твердых поликапроамидных отходов путем деполимеризации твердых поликапроамидных отходов перегретым паром в присутствии ортофосфорной кислоты, нейтрализации полученного раствора окисью кальция до рН 7-9 в присутствии

1 активированного угля, фильтрации, концентрирования смеси полученного фильтрата с водным раствором капролактамно-олигомерного экстракта до 60-70% с последующей обработкой реакционной О массы окислителем, налример перманганатом калия, и окисью кальция до рН ll,5-12, фильтрацией, концентрированием фильтрата до 98-99%, обезвоживанием и двукратной дистилляцией. Выход целевого продукта 70% jl) .

Недостатки сносе:ба заключаются в низком выходе и недостаточно высоком качестве целевого продукта, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения капролактама из отходов производства капронового волокна — водного раствора капролактамно-олигомерного экстракта и твердых поликапроамндных отходов путем их деполимеризации в присутствии ортофосфорной кислоты снача» ла при 150-210 С и давлении 4-18 ати, а затем в токе водяного пара при

210-260 С и давлении 0,1-0,5 ати, концентрированием деполимеризата до.

70-80%, нейтрализацией концентрата раствором щелочи, отделением щелочно"

ro слоя от концентрата капролактама с последующей обработкой последнего перманганатом калия сначала при рН

9-!О, а затем при рН 4-5, фильтрацией, 3 . 82551

:концентрированием полученного фильтрата до 9 -99X дистилляцией концентрата, растворением капролактама-сырца в воде с получением 7ОХ-ного раствора, обработкой ортофосфорной кислотой, активированным углем и окисью каль" ция, фильтрацией, концентрированием фильтрата до 98-99Х, обезвоживанием концентрата, ректификацией и кристаллизацией готового продукта. Выход 10

76 5 80,5Х 21.

Недостатками этого способа являются сложность оформления технологического процесса и низкий выход целевого продукта за счет многостадийности прс -15 цесса и больших потерь капролактама в виде щелочного слоя и кубового остатка от днстилляции капролактамасырца, направляемых на уничтожение. При этом с кубовым остатком в за- 20 висимости от принятой технологии вакуумной дистилляции и соотношения перерабатываемых твердых отходов и капролактамно-олигомерного экстракта теряется 15-25Х вырабатываемого кап- д ролактама. Невозможность переработки ,кубового остатка в целевой продукт .объясняется тем, что данный отход значительно загрязнен, вследствие того, что применяемые способы очистки 30 регенернрованного капролактама малоэффективны.

В кубовом остатке наряду с капролактамом содержатся хорошо раствори35 мые в воде смолообразные продукты взаимодействия кислых органических соединений с едким натром, кальцием, марганцем, калием, продукты щелочного гидролиза - аминокапронат натрия, 40 неорганические составляющие — едкий натр,фосфаты, олигомеры капролактама и др. Содержание олигомеров значительно (20-50X) и они не позволяют применить широко распространенные в про- 4> изводстве синтетического капролактама способы его очистки органическим растворителем (бенэолом, трихлорэтиленом, толуолом), так как олигомеры в растворителе набухают и экстракция затруд-50 нительна. В то же время перерабатывать кубовый остаток методом деполимеризации не представляется возможным из-за значительной его загрязненности. Используемый в процессе деполи 55 меризации кислый катализатор, напри мер фосфорная кислота, вступает в реакцию с едким натром и другими при месями щелочного характера с образо

9 4 ванием солей и каталитическое ее действие резко снижается. При этом интенсифицируются окислительные реакции и усиливается осмоление кубового ос-, татка, получаемого в процессе деполимериэации, снижается выход целевого продукта.

Цель изобретения — повышение выхода целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения капролактама иэ отходов производства капронового волокна, включающем стадии деполимеризации твердых поликапроамидных отходов с водньвч раствором капролактамно-олигомерного экстракта в присутствии ортофосфорной кислоты при 180260 С в токе перегретого .водяного,пао ра, концентрирования депол меризата до 60-80Х, нейтрализации концентрата щелочью, выделения капролактама из щелочного раствора, обработки перманганатом калия в щелочной среде, фильтрации, концентрирования до 9899Х и дистилляции с получением целевого продукта и капролактамно-олигомерного кубового остатка, деполимеризации подвергают твердые полнкапроамидные отходы совместно с капролактамно-олигомерным кубовым остатком, выделение капролактама из щелочного раствора осуществляют экстракцией трихлорэтиленом с последующей реэкстракцией водой и концентрированием полученного водного раствора совместно с водным раствором капролактамно-олигомерного экстракта до 20-50Х, а обработку перманганатом калия в щелочной среде проводят при рН 10-12 в присутствии активированного угля после предварительной очистки раствора ионообменными смолами.

Капролактамно-олигомерный кубовый остаток предварительно разбавляют водой до 20-98Х.

На чертеже схематически представлено осуществление предлагаемого способа.

Водный раствор кубового остатка

20"98Х-иой концентрации совместно с твердыми поликапроамидными отходами подвергают деполимеризации в аппарате l„ полученный при этом деполимеризат концентрируют до 50-80Х в аппарате 2 и нейтрализуют воднык раствором щелочи до рН 9-13 в аппарате 3.

Капролактам из концентрата извлекают экстракцией трихлорэтиленом в аппа0,24

5 8255 рате 4 и из трихлорэтилена реэкстра- гируют водой в аппарате 5. Полученный раствор капролактама совместно с вод ным раствором капролактамно-олигомерного экстракта концентрируют до 2050Х в аппарате 6, полученный капролактамно-олигомерный концентрат очищают катионитом и анионитом в аппаратах 7 и 8. Затем обрабатывают перманганатом калия и раствором щелочи iO до рИ 10-12 в присутствии активированного угля в аппарате 9 . Реакционную массу фильтруют в аппарате 10, фильтрат концентрируют до 98-99Х в аппарате 11 и дважды дистиллируют И в аппаратах 12 и 13. Полученный при дистилляции канролактама кубовый остаток разбавляют водой до 20-98Х и направляют на деполимеризацию. Ка. чество капролактама соответствует 20

ГОСТУ 7850-74, выход его 82-84Х.

Пример 1. В сосуд емкостью

5 л, установленный в масляный термо,стат, загружают 480 r твердых полиапроачидных отходов, 250 мл водной успензии кубового остатка, содержащей 80Х капролактама и олигомеров капролактама (ди-, три-, тетрамеры и т.п), 28 r ортофосфорной кислоты

39

72Х-ной концентрац . При те ературе о. масляного термостата 250 С в сосуд подают перегретый пар с температурой о

480 С. Подача пара осуществляется в течение 1,5 ч со скоростью, обеспечивающей расход его 4000-5000 г/ч. Паро15 газовую смесь охлаждают, и полученный при этом деполимеризат концентрируют до 78Х, затем нейтрализуют водным

40Х-нымраствором щелочи до рН-12, . 411 который подают в колбу перед концентрированием. Из концентрата капролактам извлекают дробной пятиступенчатой экстракцией трихлорэтиленом, взятом в соотношении 1:4. Из трихлорэтиленовых вытяжек капролактам реэкстрагируют водой, взятой в соотношении 1:5, также методом дробной экстракции. Дробную экстракцию проводят в делительной во ронке при тщательном перемешивании.

Первые 3 ступени экстракции ведут возвратным трихлорэтиленом, взятом в количестве 60Х-íîão общего расхода иа экстракцию, а последующие 2 ступени — чистым трихлорэтиленом. Получен- 1> ный,в процессе водной реэкстрации раствор капролактама 23,2Х-ной концен трации смешивают с 12,75 г водного раствора капролактамно-олигомерного

19 Ь экстракта с концентрацией 5 1Х и смесь

I концентрируют до 25,5Х. Затем концентрат последовательно пропускают через анионообменный марки АВ-17 и катионообменный марки КУ-2 фильтраты. со скоростью обработки раствора

1,13 м/ч при комнатной температуре.

Полученный фильтрат обрабатывают 5 г активированного угля и 12 г кристаллического перманганата капия. Эту обработку проводят в течение 1,5 ч при перемешивании при 30-35 С и рН 10-1!, создаваемом дозированием водного раствора щелочи. Реакционную массу фильтруют, фильтрат концентрируют до 98,4Х и подвергают двукратной вакуумной . дистилляции. Полученные при дистилляции 220 г капролактамно-олигомерного кубового остатка разбавляют 50 мл воды и подают на деполимеризацию.

В результате процесса получают

614,2 г капролактама (выход от первоначально загружаемых отходов 83,0 с показателями качества:

Перманганатное число

1Х-ного водного раствора 54000

Содержание летучих оснований, мг-экв/кг

Окраска 50Х-ного водного раствора в единицах пла— тико-кобальтовой шкалы 1,2

Оптическая плотность

50Х-ного водного раствора при длине волны 290 нм 0,025

Капролактам удовлетворяет требова- ниям ГОСТа 7850-74.

Кубовый остаток по предлагаемому способу имеет содержание свободной щелочи 0,4Х, перманганатную потребность

250 мг/кг, а кубовый остаток,получаемый по известному способу, содержит свободной щелочи 2,8-3,5Х и перманганатная потребность его 1600-2200 мг/

/кг.

Пример 2. В автоклав емкостью 2 л загружают 1000 мл водного раствора кубового остатка, содержащего

20Х капролактама и олигомеров капролактама (ga-, три-, тетрамеры и т.п.), 488 F твердых и волокнистых поликапроамидных отходов, 18 r ортофосфорной кислоты 72Х-ной концентрации. Процесс деполимеризации проводят сначала при

180 С (давление в системе 10 ати) в о течение 3,5 ч, затем частично деполимеризованный продукт за счет имеющегося в системе давления передавливают

Формула изобретения

С Составитель В шестков

Редакто Т. Ие мелжтайн. Те е Д.Пека ь Ко екто м. емчик

Заказ 24" 6! Тира 4 3

ВНИИПИ Государственного комите а СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра кая наб. д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Узгород, ул. Проектная, 4

7 82551 в деполимеризатор емкостьв 10 л, куда подают перегретый пар с температурой

440 С в количестве 1,5-2 кг/ч и проводят окончательную деполииерйзацию при 230 С и избыточном давлении „.

О,! ати в течение 4 ч. Подученный деполимеризат концентрируют до 65,0Х на иасадочной колонне мощностью 3-4 теоретических тарелки, концентрат очищают трихдорэтиденом по примеру 1 1@ и полученный водный раствор капролактама сиеюивают с 12,0 л водного раствора капролактамно-олигоиерного экстракта 5,QX-ной концентрации, Смесь концентрируют до 45% и дальнейюую и очистку и выделение капролактама из концентрата проводят такие по примеру 1 Полученный при дистипляции. капролактаиа 200,2 г кубового остатка разбавляют в 830 иг воды и раствор пода- о ют íà деполнмеризацив. В результате процесса получают 901,3 г капролактама (выход от первоначально загружаемых отходов 83,3X)c показатедяии качества: И

Перманганатное число

1%-ного водного раствора 62000

Содержание летучих оснований, мг-зкв/кг 0,22 зр

Окраска 5ОЖ-ного водного раствора в единицах плати но-кобадьтовой юкали 1,О

Оптическая плотность

5QX-ного водного раствора при длине волны 290 ни 0,022

Капролактаи удовлетворяет требова;нняи ГОСТа 7850-74.! . .Способ получения канродактама нз отходов производства капронового

9 8 волево--:а, вклю :-:ающий стадии деполимеризации твердых поликапроам.щных отходов с водным раствором капролактамно-олнгомерного экстракта в присутствии ортофосфорной кислоты при 180о

260 C в токе перегретого водяного пара, концентрирования деполимеризата до 60-80%, нейтрализации концентрата щелочью, выделения капролактама из щелочного раствора, обработки перманганатои калия в щелочной среде, фильтрацнч, концентрировании до 98-99% и дистилляции с получением целевого продукта н капролактамно-олигомерного кубового остатка, о т л ь ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппении вы-. хода целевого продукта, деполимеризации подвергают твердые поликапроамидные отходы совместно с капралактамноолигомеркыч кубовым с.". аткам, выделение капролактама из щелочного раствора осуществляют экстракцией трихлорэтнденом с последующей реэкстракцией водой и концентрированием полученного водного раствора совместно с водным раствором капролактамно-олнгомерного экстракта до 20-50%, а обработку пермаьганатом калии в щелочной среде проводят при рн .10-12 в присутствии активированного угли после предварительной очистки раствора нонообменными смолами.

2. Способ по п. 1, о т л н ч а ю— шийся тем, что капролактамноолигомерный кубовый остаток предварительно разбавляют водой до 20-98%..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 360846, кл. С 073 201/02, 1970 °

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 374305, кл. С 07 X) 201/12, 1969 (прототип).