Способ очистки @ -капролактама

 

Союз Советскии

Соцналнстическни

Республик

О П И С А Н И Е (1960171

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4r г (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву(22)Заявлено 27 ° 01.76 (21) 2317442/23-04 с присоединением заявки № (23)ПриоритетОпубликовано 23,09.82 ° бюллетень №35 (51)М. Кл.

С 07 0 201/16. фкудорстмииый комитет

СССР ао делан изобрвтеиий и открытий (53) УДК 547.466. .3 ° 03(088.8) Дата опубликования описания 23 .09.82

K. М. Салдадзе, 3. Я. Кервалишвили, A.

Ц. С. Курцхалия, Т. А. Циргвава, 3. Й

Г. А. Пагава, Д. В. Хахишвили, Т. А. и P. Г. Какауризде (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ 6 -КАПРОЛАКТАМА го

Изобретение относится к способу очистки в -капролактама, который на ходит широкое применение в производ- стве синтетических волокон, полиамидных смол.

Известен способ очистки K капролактама, заключающийся в том, что предварительно обработанный каустической содой (0,05-0,1т, ИаОН на 1 л водного раствора с -капролактама) водный раствор е.-капролактама подвергают электролизу с применением ионообменных мембран.

В известном способе не конкретизированы условия проведения электро- 15 диализа f.-капролактама (плотность тока, рН среды, динамическая вязкость и концентрация раствора) (1).

Однако известный способ не обеспечивает высокой степени очистки, так как интенсивность и глубина удаления примесей через ионитовые мембраны из камер очистки в камеры концентрирования ограничивается наличием в водных растворах капрол <тама смолообразных и других слабодиссоциированных органических соединений, концентрированной поляризацией, возникающей на границе раздела фаз в результате различия числа переноса в мембране и растворе, На эффективность процесса очистки влияют напряжение на электродах при электродиализе и сойутствующее ему изменение плотности тока, рН и вязкость очищаемого раствора, содержание электролизов в контцентрируемом растворе.

Цель изобретения - увеличение степени очистки.

Поставленная цель достигается способом, заключающимся s том, что электродиализу подвергают водные растворы с рН среды 9- 12 и динамической вязкостью 2,5 -10 -5,5 .1О Ra.c при плотности тока 7,5.10

10,5 ° 10 А/м и концентрации элект3 96 ролита в контролируемом растворе

0,002-0,0013.

На чертеже изображена технологическая схема для осуществления предлагаемого способа.

Пример 1. 303"ный водный раствор 6-капролактама с динамической вязкостью 3,5 -10 Па«с подают в сборник 1, туда же добавляют в возрастающем количестве NaOH для регулирования рН среды от 8 до 13.

Из сборника раствор капролактама подают в адсорбционную колонну, заполненную активированным углем. Из адсорбционной колонны раствор Е -капролактама со скоростью 0,2-0,25 м /ч, подается в очистительные камеры

l электродиализатора. рН исходного водного раствора Я -капролактама

Показатели

8 9 10. 11 12 13

3 4 - 5

6 1

Удельная электропроводность, Ом1х см х 10

10,5

6500 l 00фО

Перманганатное число, с

0,04

Оптическая плотность при

Л = 260 ммк

0 7

0,40

0,8

q,45

Л = 290 ммк

Летучие основания, мл.

0 35

0,30

Содержание октагидрофаназина, мг/кг

0,08 0,04 0,01 0,0 1 0,02 0,05

0,005 0,001 0,0001 0,0001 0,0001 0,002

Содержание анана, 4

Содержание анола, 3

Окраска .Д при Л = 590 ммк 0,04

Как видно из табл. 1, степень очи,стки растворов зависит от рН среды и достигает наилучших результатов при значении 9-12.

При рН выше 12 избыточное количе ство NaOH препятствует переносу слабадиссоциированных примесей и одновременно увеличиваются материальные и энергетические затраты, При знач»0171 ф

Одновременно с водным раствбром капролактама в камеры электродиализа тора из напорного бака подают разбавленный раствор NaOH (0,0083) или

s другого электролита. Последовательно пройдя все камеры концентрирова ния, раствор. NaOH поступает в циркуляционный сборник- и подается в напорный,бак.

Электропитание электродиализатора осуществляют из энергоблока. Плот" ность тока равна 9 ° 10 А/м .

1$ Качественные показатели очищенного водного раствора Е -капролак. тама с различным, значением рН исходного раствора приведены в табл.1.

Таблица 1

10,8 12,5 12,5 13,0

18000 22000 22000 22000

0 01 0 005 0001 0005

0,52 0,52 0,52 0,50

0,25 0,25 0,20 0,25

0,20 0,20 0,15 0,20

О 0 О 0 0 ниях рН ниже 9 количество NaOH недостаточно, для превращения содержащихся в растворе капролактама неионогенных примесей в ионогенные, что затрудняет перенос этих примесей чеss рез мембрану и снижает степень очистки.

Пример.2. Водный раствор

5 -капролактама с динамической вяз»»»»е »Ф» »е»

Плотность тока влектррдиалиэв, A/ 2x I0 2

»г ° » сходный раст ор 8 -KanposlaKаиа, отработаняоо йаОН

«е»

»»»»а» и показател . ("1

:1

4, 5 6

I 3,5 ю »

3 4. 5

Удельная злект" ропроеодность, P>1 - .1 0-3

120 45 25 12 2,5 5е5 25

6000 12000 22000 23000 23060 21000 18000. 8000

660

Перманганатное число, с

2000

0,035 6,62 0,61 0,6 I 0,01 0,05 0,035

Окраска при

Л 590 иик

0,055

Оптическая плотность при

Л = 260 имк

04 05 07

О IB 02 64

Ое65 . ОеЬ 0,45

Оф35 Оэ25 . 0,20

6..7

0,4

1,4. 0,75

Л 296 иик

Летучие основания, ил

0,15 0,15 0,2

Р

0 3 .025 0 2

0,25

0,35

0,05 0.03 0,001 6,0005 .0,0008 0,63 Оэ2

Содержание циклогексанона, 2

0,056

Содержание окта" гидрофеназина, мг/кг

0,07. 6,04 0,01 0,61 0,01 0,03

16,75 10,25 10.0 9,7 8,8 9,0 10и5

0,14

5: 9601 костью 3,5 10 Па c (23-5Я-ный раст-; вор) при рН 1О помещают в сборник и ведут очистку по технологической схеме, описанной в примере 1.

Электропитание электродиализатора осуществляют постоянным током из

3S

Как видно из табл. 2, наилучвие показатели качества очищенного кап-: ролактама достигаются в процессе электролиза при плотности тока

7 5 ° 10 - 10,5.10 2 A/ì2

При более низких плотностях тока сильные электролиты полностью подав" ляют диссоциацию слабых электроли тов, определяющих главным образом качество капролактама.

Проведение электродиализа при плотности тока 7,5-10 - 5-10 7-А/м спо:собствует значительному увеличению

;диссоциации слабых электролитов на границе мембрана - раствор и улуч-. шению качества капролактама.

Пример 3. Водный раствор р -капролактама с динамической вязкостью 3,5 -10 Па-с при рН 10 поме71 6 энергоблока, плотность тока регулиру ется в пределах 4.1f - 15-.16 A/ì .

Качественные показатели водного . раствора капролактама, очищенного при различных плотностях тока, приведены в табл. 2. Таблица2.; щают в сборник и ведут очистку по технологической схеме, описанной в примерах 1 и 2. Электропитание электродиализаторов осуществляют энергоблок2ом. Плотность тока равна

9 10 A/м .

Содержание электролита (NaOH) в концентрируемом растворе поддерживается 0,0002-0,0143.

По мере циркуляции рассола содержание в нем йаОН и примесей увеличивается, что оказывает значительное влияние на качество очищенного продукта.

Качественные показатели водного раствора K -капролактама в зависимости от содержания КаОН в концентриру- емом растворе приведены в табл. 3.

960171

Таблица 3

Показатели

Концентрация NaOH в рассоле, Ф

) t

»«» °

0,004 0,006 0,01 0,014

»«»»

0,0002 0,0004 0,00 12 0,002

«»»«Ь

Удельная электропроводность, Ои"си"110 а

10,0 5,6

0,8

0,8 2,5 25

30- 40

Перианганатное число, с

15600 18&00 28500

Летучие основания, ил

0,5 0,3

0,2

Окраска при

Л и 590 ИИК О, 01 О, 008 О, 005

0,005

0,01 0,01 0,03 0,05

Оптическая плотность при м 260 иик 0,4 g,4

0,35

0,4 0 4 0 5 0,6

0,35 0,35 0,5 0>,55

0,25

Л 290 иик 0,5 0,35

012

013

Таблица4

»

0 -капролактама, Показатели

Динамическая вязкость исходного водного раствора

Па с х fo удельная электропроводность, Ом" х сми0 З

5,0 5,2 7,0 10,5 20,0

2,5 2,6

2,5

24000 24000 24000 20000 . 20000 15000 1600

Перманганатное число с

24000

12000

Летучке основания, мл

0,2 0,2 0,3 Оь3 0,4 0 5 0,5

0,2

0,5 Окраска при

590 мнк

0,00 1 0;005 0,005 0,008 0,01 Ое5 0 0$

O,001

0,015

Оптическая плотность при

Л « 260 ммк

0 ° 4 0,25 0,25 0,25 0,3 0,3 0,35 0,4 0,6

0.03 0,15 0,15 0,2 0,3 0,34 0,9 0,35 0,5

Л « 290 ммк

Как видно из табл. 3, наилучшие качественные показатели Е -капролактама достигаются при содержании NaOH в концентрирующем растворе, равном 0,002-0,013.

Пример 4. Раствор f капро- ЗО лактама, отбираемый из произвс91ства, подвергается очистке по технологическому процессу, описанному в примере 1.

25200 24000 18800 18000. 12600

4 25 0,25 О 3 Ов3 О 5

При этом рН среды очищенного раствора поДдерживается равным 10, дина- . мическая вязкость раствора равна

3,5 10 5Па с, плотность тока равна

9 -1О А/м . Динамическая вязкость раствора изменяется в интервале

2,0 ° 10 " 6,0 -10 Па с. Количественные показатели очищенного капролактама ,приведены в табл. 4.

Исходный вод тай раствор калролактама (производственные растворы после адсорбционной очистки) Воднмд раствор калролактаиа электродиализной очистки

Иономер, лолучен"

° вй из лроизводствентвтх растворов калролактаиа

1 яономер в ò нмд нз очии еннмк воднмк растворов калролактама

Показатели

Пернанганатное число, с

?6000 23000

85060

1200

Удельная электролроводность, ОимсвГ 1 0- 366

0,5-1,5

Окраска 503-ного раствора, ил

2,2

Ненее 0,5

1,2

Иечее 0,5

Оптическая уютность 501-ного раствора при

Л 290 имк

0,64

0,095

0,28

0,21.О,О2

О,18

Л 260 ммк 1,05

0.35 г

Содержание летучих оснований, нл 0,35

0,05

Отсутствует

0,15

Содержание циклогексанона, Ф

З,6 10-+

0,4

6,0008

0,0026

Содержание циклогексаноноксииа, мг/кг

0,06003

0,00025

Отсутствует

О,ООО1

Содержание октагидрофеназина, иг/кг 0,06

0,01

2,4 ° 10

Отсутствует

9 96

Как видно из данных табл. 4. наилучшие качественные показатели очистки с -капролактама достигаются при электродиализе водных растворов б -капролактама с динамической вязкостью, равной. 2,5 10 - 5,5 10 Па с.

Пример 5. Раствор капролактама, отбираемый из производства, подается в сборник 1 и разбавляется дистиллированной водой до вязкости

2,5. 10 Па с (25-303), перемешивается, добавляется Na0k до достижения рН 9- 11. Затем раствор капролактама насосом 2 подается в абсорбционную . колонну 3 и со скоростью 0,2-.

0,025 м /ч через ротометр 4 поступает в камеры очистки электродиализа 1

:тора 5. Одновременно с очищенным раствором капролактама в камеры концентрирования электродиализатора 5 из напорного бака 6 поступает концентрируемый раствор с содержанием йаОН 0,002-0,013. Последовательно проходя все камеры концентрирования, раствор из верхней части аппарата через ротаметр поступает в циркуляционный сборник 8 и насосом 9 через напорный бак 6 возвращвется в техно1

0171 10 логический процесс. При достижении, йаОН в концентрируемом растворе выше

0,013 он полностью или частично заменяется.

Электропитанив электродиализатора осуществляется. постоянным током из энергоблока 10. Плотность тока постоянно поддерживается равной

7т,5" 10 10 т 5 -10 А/и

10 Очищенный раствор капролактама поступает в сборник 11, 4

Качественные показатели водного

:раствора капролактама, очищенного

15 электродиализом с ионоселективными мембранами при рН исходного очища.,емого раствора капролактама 9-12 удельной вязкости 2,5- ° 10 -5,5-16Г Па с, -з 3 содержании электролита в концентрируемом растворе 0,002- 0,013 и плотности тока 7,5.10-10,5 ° 10 А/м2. при.ведены в табл. 5, где приведены также сравнительные качественные данные мономеров, полученнйх из очищенных

2З и неочищенных водных растворов капролактама на промышленной дистилляционной установке при одинаковых технологических режимах.

Таблица5

11

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 7138/27 Тираж 445 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, Способ очистки K-капролактама путем обработки водных растворов с,-капролактама электродиализом с применением ионообменных мембран, отличающийся тем что

У Ф с целью увеличения степенИ очистки, электродиализу подвергают водные растворы с рН среды 9- 12 и. диI

960171 12, намической вязкостью 2,g 10-3 -3

1-" t1e с при плотности тока

7э,5 IO 10 5 10 Alм и концентра» ц электролита B концентрируемом

PecTsoPe 0,002-0,001

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ю 506593, кл. С 07 D 201/06, 1973 !

0 (прототип).