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TW202408998A - 用於從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的方法 - Google Patents

用於從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供了一種用於在工廠中從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的方法,其中所述工廠包括分離區段[B]、解聚區段[C]、回收區段[D]和純化區段[E]。本發明進一步提供了適用於實行上述方法的設備以及通過本發明的方法獲得的聚醚聚胺基甲酸酯和ε-己內醯胺。

Description

用於從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的方法
發明領域
本發明涉及一種用於從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收ε-己內醯胺的方法。更具體地,本發明涉及一種用於在工業規模上從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯兩者的方法。
發明背景
ε-己內醯胺是重要的有機化工原料,主要用於生產聚醯胺6 (PA6),也稱為尼龍6 (N6)或聚己內醯胺。眾所周知,ε-己內醯胺可以在發煙硫酸,即硫酸和SO 3的混合物的存在下通過環己酮肟的液相貝克曼重排製備,或者在固體催化劑的存在下通過環己酮肟的氣相貝克曼重排製備。通常,這種類型的ε-己內醯胺被稱為“原生ε-己內醯胺”。形成(原生) ε-己內醯胺所需的環己酮肟可以由環己酮製備,所述環己酮主要由苯生產(例如,參見《烏爾曼工業化學百科全書(Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry)》 (2018) ‘己內醯胺’章節; https://doi.org/10.1002/14356007.a05_031.pub3)。該苯大部分來源於如石油和煤炭等不可再生的化石資源。
最初,純PA6用於生產紡織品,包含長襪。後來,為了改善織物的性質,開發和生產了各種各樣的混紡織物。尤其是聚醚聚胺基甲酸酯已被廣泛應用於各種服裝中。聚醚聚胺基甲酸酯的益處是其顯著的強度和彈性,以及其在拉伸後恢復原始形狀的能力和比普通織物更快的乾燥速度。織物的提高的彈性通常通過應用由PA6纖維和聚胺基甲酸酯纖維混紡而成的混紡紗線來獲得。含有PA6和聚醚聚胺基甲酸酯的織物混紡物的衣服的實例包含可拉伸長襪、內衣和運動服。織物的透溼性和防水性可以通過用聚胺基甲酸酯樹脂處理(例如塗覆) PA6纖維的表面來獲得。這些經過表面處理的紗線通常用於製造例如雨衣、適於寒冷天氣的衣服和滑雪服。用於生產服裝的聚醚聚胺基甲酸酯通常也稱為斯潘德克斯(Spandex)、萊卡(Lycra)或彈性纖維。
PA6的再循環使得能夠節約化石資源,並可以為循環經濟增加價值。廢棄PA6的機械再循環是將廢棄PA6轉移到次要原材料中或轉移到(優選地)材料的化學結構僅發生最小變化的產品中的過程。PA6的轉化和PA6的解聚是PA6化學再循環的兩種形式。在轉化再循環過程中,PA6被分解成類似石油或天然氣的原料,所述原料可以替代新萃取的化石原料。所得產品可以用於生產包含單體ε-己內醯胺在內的化學品。在解聚再循環過程中,PA6被分解為其單體構建塊ε-己內醯胺。PA6的解聚再循環過程是完全為清潔和相當純的廢棄PA6產品而開發的。機械再循環總是導致降級回收,因此由機械再循環的PA6製得的產品的性質總是比由原生PA6製得的產品差。然而,對廢棄的含有PA6的材料進行化學再循環也可能允許生產性質類似於原生製備的ε-己內醯胺的性質的高純度ε-己內醯胺,然後所述高純度ε-己內醯胺可以轉化為高級PA6。不幸的是,廢棄的含有PA6的材料的化學再循環經常受到廢棄PA6材料中雜質存在的阻礙。通常,由於這些雜質的存在,生產的ε-己內醯胺的品質與原生ε-己內醯胺相比較差。
與相當純的PA6的解聚相比,PA6和聚醚聚胺基甲酸酯的共混物的解聚具有許多缺點。這些缺點尤其包含聚醚聚胺基甲酸酯和其分解產物堵塞管道和其它設備零件,由於聚醚聚胺基甲酸酯分解產物的存在而使產生的ε-己內醯胺品質較差,(強烈)降低了ε-己內醯胺回收率,使解聚催化劑中毒,並且因此使解聚催化劑的消耗較高。將PA6和聚醚聚胺基甲酸酯的共混物添加到解聚反應器的另一個缺點是聚醚聚胺基甲酸酯被破壞。因此,不可能實現比PA6更有價值的聚醚聚胺基甲酸酯的再循環。
原生彈性纖維是通過乾法或溼法紡絲工藝生產的,所述工藝從彈性纖維紡絲溶液開始,所述溶液由含聚胺基甲酸酯的合適溶劑(如二甲基乙醯胺或二甲基甲醯胺)構成。
由於高黏度阻止了進一步加工,通過溶解在所採用的紡絲溶劑中直接使正常(純)彈性纖維廢棄纖維例如從紗線生產中再循環證明是不成功的。
US6830715B1描述了一種用於使用再循環的彈性纖維材料由紡絲溶液生產彈性纖維線的方法,所述方法通過向(切割的)彈性纖維和紡絲溶劑的混合物中添加仲脂族胺來克服上述黏度問題。(切割的)彈性纖維的溶解是在60℃至150℃的溫度下實現的。
在過去,已經描述了使PA6和聚醚聚胺基甲酸酯的共混物再循環的幾種嘗試。
JP2011088943A描述了一種用於從含有聚醚聚胺基甲酸酯的PA6產品中分離聚醚聚胺基甲酸酯,隨後使殘餘的PA6解聚的預處理方法。預處理包含將含有聚醚聚胺基甲酸酯的PA6產品與含有環醯胺的溶劑一起在80℃至溶劑沸點的溫度下加熱。JP2011088943A指出,環醯胺化合物溶劑中的環醯胺化合物的量優選地為50重量%或更多,更優選地85質量%或更多。JP2011088943A進一步指出,環醯胺化合物溶劑可以含有除環醯胺化合物之外的組分,如水和有機溶劑,並且從可操作性的觀點來看,水是特別優選的。所述專利中描述的實驗是在110℃的溫度下,用含有50和85重量%的N-甲基吡咯烷酮、85重量%的2-吡咯烷酮或85重量%的2-哌啶作為溶劑的水溶液在2小時的時間段期間進行的。這種處理的結果是,聚醚聚胺基甲酸酯部分分解並溶解在溶劑中。因此,所得的PA6產物被解聚,聚醚聚胺基甲酸酯已經從所述產物中去除並且所述產物通過過濾與溶液分離。然而,JP2011088943A未提及部分分解的聚醚聚胺基甲酸酯的回收。也沒有描述所使用溶劑的命運。
WO 2013032408A1描述了一種使包含聚醯胺6和包括聚醯胺和斯潘德克斯的聚醯胺6,6的聚醯胺纖維再循環的方法。通過包括以下的方法從彈性體織物中去除斯潘德克斯纖維:斯潘德克斯的受控熱降解,通過使用合適且可持續的溶劑(優選地乙醇)從高純度聚醯胺中去除斯潘德克斯或其降解產物的受控洗滌處理,以及從聚醯胺纖維中去除過量溶劑的最後步驟。聚醯胺纖維(包含聚醯胺6纖維)熱處理期間使用的溫度範圍為150℃-220℃,優選地為190℃-216℃,並且優選地在0.5至4小時的時間段期間。之後,在範圍為5℃至78℃的溫度下用優選地乙醇洗滌熱處理的織物,以去除斯潘德克斯和其降解組分。WO 2013032408A1未提及從洗滌溶劑中回收斯潘德克斯和其降解組分。
鑑於上述情況,到目前為止,還沒有用於在工業規模上從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的方法。沒有實現用於在工業規模上從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的再循環方法的原因在於,在將彈性纖維帶入溶液的所有方法中,都需要應用高的溶液溫度,通常遠高於100℃。然而,在這些溫度下,彈性纖維開始降解,並且在回收後僅獲得劣質材料。因此,回收的彈性纖維的命運往往僅限於焚燒和土地填充。高溫下溶解過程的另一個缺點是所應用溶劑的降解產物的形成,這可能阻礙聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的回收以及所應用溶劑的再循環。
從減少二氧化碳排放的角度來看,使包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料再循環,從而回收純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯具有重要意義。
原生聚醚聚胺基甲酸酯的原材料價格較高,通常甚至是原生PA6價格的兩倍以上。因此,回收和再利用(再循環)廢棄的聚醚聚胺基甲酸酯和PA6具有很大的經濟激勵作用。
現有技術方法的問題是,它們消耗大量的能量來從溶液中回收溶解的彈性纖維,因為溶解的彈性彈性纖維通常是通過蒸發去除溶劑而獲得的。
現有技術的另一個缺點是沒有提供或已知用於從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收和再利用(再循環)聚醚聚胺基甲酸酯和PA6的溶劑的合適的回收和再利用(再循環)策略。
最後,需要允許在工業規模上從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收純ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的方法,以便處理每年浪費的大量包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料。
發明概要
本發明的目的是滿足上述需求中的一個或多個需求,並克服與現有技術方法相關的缺點。
具體地,本發明的目的是提供一種用於從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收ε-己內醯胺的方法。本發明的另一個目的是提供一種用於從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯兩者的方法。
本發明的另外的目的是提供一種用於在工業規模上從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯兩者的方法。
本發明的目的還是提供一種用於以經濟有效的方式從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯兩者的方法。在這方面,具體地,本發明的目的是提供一種方法,所述方法適用於從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯兩者,並且不超過原生高純度ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的生產成本。
本發明的另外的目的是提供一種用於從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯兩者的方法,所述方法的特徵在於碳足跡顯著低於用於例如通過聚醚多元醇和二異氰酸酯單體的反應生產原生聚醚聚胺基甲酸酯和通過新型合成,例如通過環己酮肟的貝克曼重排生產ε-己內醯胺的方法。
因此,本發明還旨在提供一種減少廢棄的包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的環境負擔的方法。
一個或多個另外的目的可以從說明書的剩餘部分變得顯而易見。
通過請求項1的方法在很大程度上解決或至少減輕了上述目的中的全部或至少一些目的。 因此,本發明提供了一種用於在工廠中從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的方法,其中所述工廠包括 - 分離區段[B], - 解聚區段[C], - 回收區段[D],以及 - 純化區段[E], 並且其中所述方法包括以下步驟: a)     將所述包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料裝入所述分離區段[B]; b)     在所述分離區段[B]中,通過在低於100℃的溫度下,優選地在範圍為0℃至100℃的溫度下,更優選地在範圍為10℃至90℃的溫度下,甚至更優選地在範圍為10℃至80℃的溫度下並且最優選地在範圍為20℃至75℃的溫度下使所述聚醚聚胺基甲酸酯選擇性地溶解在有機溶劑中,將所述包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料分離成富含聚醯胺6的料流和富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流,其中所述富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流是包括所述有機溶劑和所述聚醚聚胺基甲酸酯的溶液; c.1)   從分離區段[B]排出所述富含聚醯胺6的料流,並且將所述富含聚醯胺6的料流裝入解聚區段[C],其中所述富含聚醯胺6的料流中的聚醯胺6含量基於乾重為至少85重量%; c.2)   在所述解聚區段[C]中,在範圍為180℃至400℃的溫度下使所述富含聚醯胺6的料流中的所述聚醯胺6解聚,使得獲得包括ε-己內醯胺的料流,並從所述解聚區段[C]排出所獲得的包括ε-己內醯胺的料流; c.3)   在所述回收區段[D]中從所述包括ε-己內醯胺的料流中回收粗ε-己內醯胺; c.4)   在所述純化區段[E]中純化在所述回收區段[D]中獲得的所述粗ε-己內醯胺以獲得純化的ε-己內醯胺,其中所述純化包括以下步驟: (i)        用有機溶劑萃取所述粗ε-己內醯胺,使得獲得水相和有機相,並且其中所述有機相包括所述有機溶劑、所述ε-己內醯胺和雜質; (ii)     通過用水至少部分地替代所述有機溶劑來切換所述溶劑,從而獲得包括水、ε-己內醯胺和沸點低於或高於ε-己內醯胺的雜質的水相;以及 (iii)      通過蒸餾去除沸點低於或高於ε-己內醯胺的雜質來獲得純化的ε-己內醯胺; d.1)  在所述分離區段[B]中從所述富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流中回收聚醚聚胺基甲酸酯;以及 d.2)  從所述分離區段[B]排出所述回收的聚醚聚胺基甲酸酯,其中所排出的料流中的聚醚聚胺基甲酸酯含量基於乾重為至少85重量%。
令人驚訝的是,將根據本發明的加工步驟和工藝條件的特殊序列,即上述分離、解聚和回收步驟的序列相結合,允許以高產率和直接且經濟合理的方式從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收ε-己內醯胺。從幾個角度來看,本發明的方法在經濟上是合理和有利的。首先,本發明的方法適用於各種包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料,所述材料可以例如在它們的總體組成(如它們的聚醯胺6含量)上不同。其次,本發明的方法允許有效地將聚醯胺6與聚醚聚胺基甲酸酯化合物分離,從而可以獲得高級聚醯胺6。第三,本發明的方法非常有效,使得所獲得的聚醯胺6可以以高產率解聚為高級ε-己內醯胺。第四,本發明的方法允許回收聚醚聚胺基甲酸酯,所述聚醚聚胺基甲酸酯可以被再次用於替代通過從頭合成,例如通過聚醚多元醇和二異氰酸酯單體的反應生產的聚醚聚胺基甲酸酯。第五,本發明的方法允許在工業規模上從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收ε-己內醯胺,以便處理目前浪費的大量包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料。最後,與通過ε-己內醯胺的從頭合成(例如通過環己酮肟的貝克曼重排)生產的ε-己內醯胺相比,本發明的方法允許在顯著更低的碳足跡的情況下生產ε-己內醯胺。本發明的方法允許高效地處理包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料,並減少所述材料的環境負擔。具體地,本發明的方法允許在碳足跡小於1 kg CO 2/kg聚醚聚胺基甲酸酯的情況下生產聚醚聚胺基甲酸酯,這與和生產通過化學合成獲得的“原生”聚醚聚胺基甲酸酯相關的4.8 kg CO 2/kg聚醚聚胺基甲酸酯相比是顯著的改進。具體地,本發明的方法允許在碳足跡小於3 kg CO 2/kg純化的ε-己內醯胺的情況下生產純化的ε-己內醯胺,這與和生產從環己酮肟的貝克曼重排獲得的“原生”ε-己內醯胺相關的6.4至7.5 kg CO 2/kg ε-己內醯胺相比是顯著的改進。
除了本發明的方法之外,本發明還提供了一種用於由包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料生產純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的工廠,特別是工業規模的工廠,其中化學工廠包括: - 任選地,預處理區段[A], - 分離區段[B], - 解聚區段[C], - 回收區段[D],以及 - 任選地,純化區段[E],並且 其中所述化學工廠被配置用於實行本發明的方法。
本發明還提供了根據本發明的方法通過由包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料產生的聚醯胺6的解聚獲得的ε-己內醯胺,其中所述ε-己內醯胺的產品碳足跡小於3.0 kg CO 2/kg純化的ε-己內醯胺。
本發明還提供了根據本發明的方法通過從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中分離獲得的聚醚聚胺基甲酸酯,其中所述聚醚聚胺基甲酸酯的產品碳足跡小於1.0 kg CO 2/kg聚醚聚胺基甲酸酯。
本發明的有利實施例在附屬請求項中指示,並在下文中更詳細地解釋。
包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料
本發明的方法使用包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料作為起始材料。通常,包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料是固體材料,具體地纖維、紗線(即,紡在一起的纖維股)或基於纖維的織物,其中纖維是PA6纖維和聚胺基甲酸酯纖維的混紡物,或者其中纖維通過用聚醚聚胺基甲酸酯樹脂塗覆PA6纖維的表面而獲得。
包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料可以是消費前和消費後來源的。包括尼龍6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料可以是不同的包括尼龍6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的混合物,或者一種或多種包括尼龍6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料與一種或多種不同材料的混合物。
包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料可以包括另外的組分。此類組分可以例如在聚合、纖維形成期間或之後添加,以實現期望的性質變化。這些化合物包含例如增亮劑、硬化劑、防靜電潤滑劑、著色劑、增亮劑、紡絲整理劑(spin finish)、表面光滑劑、抗氧化劑、UV穩定劑等。這些另外的組分的量取決於包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的應用。
包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中的聚醯胺6與聚醚聚胺基甲酸酯的重量比可以變化。優選地,聚醯胺6與聚醚聚胺基甲酸酯的重量比的範圍為大約1: 1至大約100: 1,最優選地大約3: 1至大約20: 1。
聚胺基甲酸酯是通過使每分子含有兩個或更多個異氰酸酯基團的異氰酸酯與平均每分子含有兩個或更多個羥基的多元醇在催化劑存在下反應或通過用紫外光活化而產生的。製備聚胺基甲酸酯的主要成分是二異氰酸酯、三異氰酸酯和多元醇。二異氰酸酯單體亞甲基二苯基二異氰酸酯(MDI)是生產用於服裝應用的聚胺基甲酸酯最常用的異氰酸酯。
聚醚聚胺基甲酸酯是由異氰酸酯與聚醚多元醇反應製得的。聚醚多元醇通常通過將環醚化合物聚合到引發劑化合物上來製備。聚醚多元醇生產中最常用的環醚是環氧乙烷、環氧丙烷和1,4-環氧丁烷或四氫呋喃(用於生產聚(環氧丁烷)多元醇)。聚(環氧丁烷)多元醇主要用於需要高度疏水特性的應用中。
術語“大約”或“約”與本文中的數值結合使用表明,數值可能受到測量誤差的影響,所述測量誤差通常會使數值變化不超過±5%。在本文中與術語“大約”或“約”一起公開的數值也意圖如此,即在不含術語“約”的情況下公開。進一步地,本文所述的數值範圍旨在包含並公開該範圍內的每個值。本文公開的相同參數的範圍的所有上端點和下端點可彼此組合。本文公開的不同參數的所有範圍可彼此組合。具體地,不同或相同“偏好程度”的範圍具體地可彼此相容。如在本公開和請求項中所使用的,除非上下文另有明確規定,否則單數形式“一個”、“一種”和“所述”包含複數形式,特別是在“一個或多個”的意義上。 可能的預處理步驟
在經受本發明的方法的步驟a)之前,包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料可以在預處理區段[A]中進行預處理,具體地在機械尺寸減小區段中進行尺寸減小和/或在清潔區段中進行清潔。優選地,本發明的方法在進一步包括預處理區段[A]的工廠中進行,並且其中在步驟a)之前,在預處理區段[A]中使包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料經受預處理,具體地在清潔區段中經受清潔和/或在機械尺寸減小區段中經受機械尺寸減小。這具有的優點是,裝入分離區段[B]的包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的產品較少受到外來材料的污染,這提高了在被配置成實行本發明的方法的本發明的工廠中生產的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的產率和純度。另一個優點是可以更容易地處理尺寸減小的包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的產品。
(廢棄的)包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的產品的尺寸和形狀在很大程度上取決於確切的應用。(廢棄的)包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的產品的範圍從單獨的纖維和紗線(任選地以線軸形式存在)到(廢棄的)機織織物和(使用過的)服裝。
(廢棄的)包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的產品可能被各種類型的污垢污染(例如,被泥土、油、油漆或油脂污染)。
(廢棄的)包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的產品可以與一系列其它材料,如岩石、玻璃、金屬材料、有機廢物和其它聚合物垃圾(例如,聚醯胺6,6、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE))混合。
優選地,包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料在步驟b)中在分離區段[B]中分離之前被破碎成碎片。包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的這種機械預處理,即機械粉碎或破碎,可以例如通過切割、衝壓、切碎、研磨、碾碎和/或切削來實現。在優選實施例中,將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料以碎片的形式裝入步驟a)的分離區段[B]中。使用由包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料構成的碎片具有的優點是,通過用溶劑洗滌可以更容易地處理和/或清潔所述碎片。在優選實施例中,將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料以碎片的形式裝入步驟a)的分離區段[B]中,所述碎片沿碎片的最長軸平均具有1 mm至100 m,優選地3 mm至1 m,並且最優選地1 cm至50 cm的長度。技術人員可以通過以下容易地確定沿著所採用碎片的最長軸的平均長度:首先獲取碎片的代表性樣品,然後測量這些碎片(例如,50個碎片)中的每個碎片的最長軸的長度,並且最後計算所有這些單獨測量結果的平均值。優選的顆粒尺寸也可以用平均顆粒重量來描述。優選地,由包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料構成的碎片的平均顆粒重量為0.01克至25 kg,優選地0.05克至1 kg,並且最優選地0.1克至100克。實驗表明,具有上述尺寸或重量維度的由包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料構成的碎片特別適合在本發明的方法中進行處理和/或通過用溶劑洗滌進行清潔。
任選地,在包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的機械粉碎或破碎之前,去除導致用於機械粉碎或破碎的設備嚴重磨損的大金屬碎片、岩石和其它干擾材料。優選地,包含但不限於包括聚乙烯、聚丙烯和聚醯胺6,6的材料的外來材料也在包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的機械粉碎或破碎之前被去除。外來材料的去除可以通過機械方式或手動方式進行。去除這些干擾材料的優點在於,用於機械粉碎或破碎的設備的維護成本可以在很大程度上降低。另外,在機械粉碎或破碎後獲得的材料的聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯含量高於沒有去除干擾材料的情況。特別是聚醯胺6,6的去除是有利的,因為它干擾了聚醯胺6的解聚,降低了ε-己內醯胺的回收率,並干擾了回收的ε-己內醯胺的後續純化。
任選地,將外來材料與已經被機械粉碎或破碎的包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料分離。為此,可應用各種分離方法,包含但不限於密度分離和磁性分離。在密度分離中,將不同密度的材料放置在中等密度的液體中,其中密度較低的材料漂浮並從密度較高的下沉材料中分離出來。在實踐中,密度分離通常通過一系列密度分離階段來完成。例如,在一個階段中,將如岩石、沙子和金屬(包含鐵和鉛)等高密度材料分離出來,而在另一個階段,將如聚烯烴、聚丙烯和聚乙烯等低密度材料分離出來。磁性分離是通過使用磁體吸引磁性材料來分離混合物的組分的方法。優選地用於磁性分離的方法將非磁性材料與磁性材料脫離。去除粉碎或破碎的包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的產品材料中的外來材料是有利的,因為此類材料會干擾聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的分離、聚醯胺6的解聚、降低ε-己內醯胺的回收率和/或干擾回收的ε-己內醯胺的後續純化。
任選地,包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料在裝入分離區段[B]之前通過用溶劑(優選地水)洗滌來清潔。優選地,將相對於溶劑濃度範圍為0至20重量%的洗滌劑添加到溶劑中以提高洗滌效率。NaOH是優選的洗滌劑。甚至更優選地,在洗滌步驟中使用含有0至10重量% NaOH的水溶液,仍更優選地0至5重量% NaOH。NaOH的洗滌效果增強很可能是由分子(包含生物聚合物和非生物聚合物)的水解增強引起的。優選地,將洗滌溶劑加熱以進一步增強洗滌過程。在另一個優選實施例中,洗滌過程包含用不含洗滌劑的(清潔的)洗滌溶劑進行的最終沖洗步驟,以去除黏附到包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的洗滌劑殘餘物和存在的污垢。
洗滌優選地在摩擦下實行。在市場上可獲得不同類型的工業摩擦應用洗滌系統,如旋轉塑膠洗滌器和(高速)摩擦洗滌器。
洗滌包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料,具體地機械粉碎或破碎的包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料是有利的,因為去除了任何(黏附的)污垢,因此不會干擾本發明的方法的接下來的步驟。
任選地,將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料在清潔步驟之後並且在裝入分離區段[B]之前乾燥。這樣做的優點是,清潔的包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的重量減少,並且下一步驟不受稀釋或被洗滌溶劑污染的影響。
進行包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的預處理的區位和分離區段[B]所位於的區位可以是相同的。然而,優選地,預處理步驟中的一個或多個預處理步驟在與分離區段[B]的位置不同的位置處進行,例如,在收集廢棄的包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的工廠附近和/或在專門用於包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的預處理的位置處進行。然後可以在分離區段[B]中從已經在不同位置處預處理的包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料獲得富含聚醯胺6的料流。
在進行將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料分離成富含聚醯胺6的料流和富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流的區位和解聚區段[C]所位於的區位可以是相同的。然而,優選地,將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料分離成富含聚醯胺6的料流和富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流是在不同於解聚區段[C]的位置的位置處進行的,例如在生產原生聚醚聚胺基甲酸酯的工廠附近和/或在專門處理和/或蒸餾有機溶劑的位置處。進行包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的預處理的區位和解聚區段[C]所位於的區位可以是相同的。然而,優選地,預處理步驟中的一個或多個預處理步驟在與解聚區段[C]的位置不同的位置處進行,例如,在收集廢棄的包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的工廠附近和/或在專門用於包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的預處理的位置處進行。 裝入步驟a)
在本發明的步驟a)中,將任選地在預處理區段[A]中預處理的包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料裝入分離區段[B]。
在一個實施例中,將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料在裝入分離區段[B]之前機械壓縮成較小的體積。這具有的優點是,中間儲存和運輸所需的體積較小,並且還可以便於投予到分離區段[B]。
在另一優選實施例中,將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料在裝入分離區段[B]之前乾燥,特別是在使聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯材料經受清潔步驟之後。這具有的優點是較少或沒有溶劑被引入到分離區段[B]中。在分離區段[B]中引入的溶劑,特別是水,可能對分離過程產生負面影響(例如,在有機溶劑中聚醚聚胺基甲酸酯從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的溶解速率降低)。
將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料優選地以固相形式進料到溶解容器。
將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料進料至分離區段[B](例如,進料至聚醚聚胺基甲酸酯溶解區段)可以通過連續或間歇投予包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料來實現。 分離步驟b)
在分離區段[B]中,將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料分離以形成富含聚醯胺6的料流和富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流。
優選地,本發明的方法採用包括溶解區段[α]、洗滌區段[β]、沉澱區段[γ]和溶劑蒸餾區段[δ]的分離區段[B],並且在分離區段中包括以下步驟: b.1)    將有機溶劑和包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料裝入所述溶解區段[α]; b.2)    在所述溶解區段[α]中使聚醚聚胺基甲酸酯從所述包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中溶解在有機溶劑中,使得獲得包括有機溶劑和溶解的聚醚聚胺基甲酸酯的富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流和包括未溶解的聚醯胺6的料流,並且從所述溶解區段[α]排出所獲得的料流; b.3)    將第二溶劑和所述包括有機溶劑和溶解的聚醚聚胺基甲酸酯的富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流裝入所述沉澱區段[γ],使得聚醚聚胺基甲酸酯從包括有機溶劑和第二溶劑的混合物中沉澱; b.4)    從所述包括有機溶劑和第二溶劑的混合物中回收所述沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯,並且從所述沉澱區段[γ]排出所述沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯; b.5)    從所述沉澱區段[γ]排出已經在步驟b.4)中從中回收了沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯的所述包括有機溶劑和第二溶劑的混合物,並且將所述混合物裝入所述溶劑蒸餾區段[δ]; b.6)    將第三溶劑和所述包括未溶解的聚醯胺6的料流裝入所述洗滌區段[β]; b.7)    在所述洗滌區段[β]中用所述第三溶劑洗滌所述包括未溶解的聚醯胺6的料流,使得獲得富含聚醯胺6的料流和包括有機溶劑和第三溶劑的混合物; b.8)    從所述洗滌區段[β]排出所述富含聚醯胺6的料流; b.9)    從洗滌區段[β]排出在步驟b.7)中獲得的包括有機溶劑和第三溶劑的混合物,並且將所述混合物裝入溶劑蒸餾區段[δ]; b.10)  在所述溶劑蒸餾區段[δ]中通過蒸餾將有機溶劑與所述第二溶劑和所述第三溶劑分離,並且從所述溶劑蒸餾區段[δ]排出所述第二溶劑、所述第三溶劑和所分離的有機溶劑。
任選地,第二溶劑(參見步驟b.3))可以部分地或完全地是在步驟b.7)中從洗滌區段[β]獲得的包括有機溶劑和第三溶劑的混合物。
優選地,本發明的方法中採用的分離區段[B]包括溶解區段[α]、洗滌區段[β]、沉澱區段[γ]和溶劑蒸餾區段[δ]。此類分離區段[B]特別適合根據本發明的方法進行將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料分離成富含聚醯胺6的料流和富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流。令人驚訝的是,當在包括溶解區段[α]、洗滌區段[β]、沉澱區段[γ]和溶劑蒸餾區段[δ]的分離區段[B]中進行方法步驟b.1)至b.10)時,將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料分離成富含聚醯胺6的料流和富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流是特別有效的。在優選的分離區段[B]中進行的步驟b.1)至b.10)在下文中進一步解釋。步驟b.1)至b.10)可以替代本發明方法中的方法步驟a)和b)。步驟b.1)由此對應於步驟a)。
本文所使用的“富含...的料流”是指含有比在相同方法步驟中獲得的另一種料流更多量的富集組分的料流。富含聚醯胺6的料流因此比富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流含有更多的聚醯胺6。相比之下,富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流比富含聚醯胺6的料流含有更多的聚醚聚胺基甲酸酯。
具體地,富含聚醯胺6的料流具有的聚醯胺6與聚醚聚胺基甲酸酯的重量比高於包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的聚醯胺6與聚醚聚胺基甲酸酯的重量比。優選地,富含聚醯胺6的料流具有的聚醚聚胺基甲酸酯與聚醯胺6的重量比是包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的聚醚聚胺基甲酸酯與聚醯胺6的重量比的至多二分之一,更優選地至多三分之一。
富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流具有的聚醚聚胺基甲酸酯與聚醯胺6的重量比高於包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的聚醚聚胺基甲酸酯與聚醯胺6的重量比。
優選地,富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流具有的聚醚聚胺基甲酸酯與聚醯胺6的重量比是包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的聚醚聚胺基甲酸酯與聚醯胺6的重量比的至少兩倍,更優選地至少三倍。 裝入分離區段步驟 ( 步驟 b.1))
在分離區段[B]中,將有機溶劑以及包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料裝入溶解區段[α]中。
將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料裝入溶解區段[α]是如本發明的步驟a)中所提及的任選地在預處理區段[A]中預處理的包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的裝入。
裝入溶解區段[α]的有機溶劑可以是聚醚聚胺基甲酸酯可以溶解在其中的任何有機溶劑。優選地,有機溶劑將用於聚醚聚胺基甲酸酯的(非常)好的溶解度和用於聚醯胺6的(非常)差的溶解度結合。根據另一優選實施例,有機溶劑選自N,N-二甲基甲醯胺(DMF,(CH₃)₂NC(=O)H)、二甲基乙醯胺(DMAc,CH₃C(=O)N(CH₃)₂)、1,4-二㗁烷(二㗁烷,C 4H 8O 2)、N-烷基-2-吡咯烷酮如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP,C 5H 9NO)、四氫呋喃(THF;又稱氧戊環,C 4H 8O)和其組合。甚至更優選地,有機溶劑選自N,N-二甲基甲醯胺和二甲基乙醯胺。最優選地,有機溶劑是二甲基乙醯胺。
裝入溶解區段[α]的有機溶劑可以是分離的有機溶劑(即,再循環的有機溶劑或來自方法內部的有機溶劑,已在溶劑蒸餾區段中回收)、新鮮有機溶劑(即,來自方法外部的溶劑)或分離的有機溶劑和新鮮有機溶劑的組合。
裝入溶解區段[α]的有機溶劑優選地具有低的水含量。甚至更優選地,將有機溶劑在裝入溶解區段[α]之前乾燥(優選地通過蒸餾或應用乾燥劑,如無機鹽如Na 2SO 4、沸石、二氧化矽和氧化鋁)。乾燥不一定要完成。通常,在乾燥有機溶劑後,殘留少於1 wt.%,優選地少於0.1 wt.%,更優選地少於0.02 wt.%的水。 溶解步驟 ( 步驟 b.2))
在溶解區段[α]中,使聚醚聚胺基甲酸酯從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中溶解於在步驟b.1)中裝入溶解區段[α]的有機溶劑中。由此獲得從溶解區段[α]排出的包括有機溶劑和溶解的聚醚聚胺基甲酸酯的富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流和包括未溶解的聚醯胺6的料流。
優選地,聚醚聚胺基甲酸酯的溶解將在0.1小時至24小時內完成,更優選地在0.5小時至6小時內完成。完成意指溶解已經達到平穩期,在以後的時間點沒有發生實質性的進一步溶解。
溶解區段[α]中的溫度可以變化,並且優選地低於120℃,更優選地低於110℃,甚至更優選地低於100℃,並且最優選地低於80℃。優選地,溶解區段[α]中的溫度可以在0℃至100℃,更優選地10℃至90℃,甚至更優選地10℃至80℃,並且最優選地20℃至75℃的範圍內。實驗表明,這些溫度範圍引起聚醚聚胺基甲酸酯特別完全地溶解。這具有的優點是存在於包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中的聚醚聚胺基甲酸酯可以溶解。這些溫度的另一個優點是聚醚聚胺基甲酸酯的降解被最小化或甚至被完全阻止。
溶解區段[α]中溶劑的量(以噸表示)可以變化,並且可以是溶解區段[α]中聚醚聚胺基甲酸酯的量(以噸表示)的0.5至100倍,優選地1至60倍,更優選地2至20倍,最優選地3至10倍。少量的溶劑降低了聚醚聚胺基甲酸酯的溶解速率,並且甚至可能導致聚醚聚胺基甲酸酯的不完全溶解。大量的溶劑使聚醚聚胺基甲酸酯具有高的溶解速率,然而回收使用過的有機溶劑需要更多的能量和成本。技術人員能夠通過常規測試來確定溶劑與聚醚聚胺基甲酸酯或包括尼龍6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的最佳比率。
溶解區段[α]可以包括一個或多個串聯或並聯操作的溶解容器。優選地,這些容器配備有另外的設備(例如攪拌器)以增強摩擦,從而減少溶解時間。 沉澱步驟 ( 步驟 b.3))
將從溶解區段[α]排出的包括有機溶劑和溶解的聚醚聚胺基甲酸酯的富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流和第二溶劑裝入沉澱區段[γ],使得聚醚聚胺基甲酸酯從包括有機溶劑和第二溶劑的混合物中沉澱。
優選地,第二溶劑是用於聚醚聚胺基甲酸酯的非溶劑(也稱為反溶劑)。該第二溶劑的添加降低了對溶解在溶液中的聚醚聚胺基甲酸酯的溶解能力,這導致沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯顆粒沉澱。第二溶劑可以是任何溶劑。優選地,第二溶劑是水。作為第二溶劑的水的優點在於它是對環境無害的溶劑。
在優選實施例中,第二溶劑是在步驟b.7)中從洗滌區段[β]獲得的包括有機溶劑和第三溶劑的混合物。在另一優選實施例中,第二溶劑由在步驟b.7)中從洗滌區段[β]獲得的包括有機溶劑和第三溶劑的混合物的一部分組成或是所述混合物。本文所使用的“混合物的一部分”定義為介於0與100 wt.%之間,優選地介於10與100 wt.%之間,更優選地介於25與100 wt.%之間,甚至更優選地介於75至100 wt.%之間的任何分數。這具有的優點是較少新鮮溶劑用於聚醚聚胺基甲酸酯的沉澱。另一個優點是在溶劑蒸餾區段[δ]中需要蒸餾的溶劑更少,這使得能源成本更低、設備尺寸更小、投資成本更低並且方法更環保。
沉澱區段[γ]中的溫度可以變化,並且可以在0℃至150℃,優選地10℃至100℃,更優選地15℃至80℃,並且最優選地20℃至60℃的範圍內。實驗表明,這些溫度範圍使得溶解的聚醚聚胺基甲酸酯特別完全地沉澱。
裝入沉澱區段[γ]的第二溶劑的量可以變化,並且與裝入沉澱區段[γ]的有機溶劑相比可以在0.1 wt.%至500 wt.%,優選地0.2 wt.%至100 wt.%、更優選地0.5 wt.%至50 wt.%並且最優選地1 wt.%至25 wt.%的範圍內。
少量的第二溶劑降低了聚醚聚胺基甲酸酯的沉澱程度。大量的第二溶劑使沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯和有機溶劑的回收變得複雜。大量的第二溶劑也需要更多的能量和成本來回收沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯和有機溶劑。技術人員將能夠通過實行簡單的沉澱試驗來找到針對所使用的特定溶劑和設備的第二溶劑與富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流的最佳比率。 聚醚聚胺基甲酸酯回收步驟 ( 步驟 b.4)
在聚醚聚胺基甲酸酯回收步驟中,從包括有機溶劑和第二溶劑混合物中回收沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯,並從沉澱區段[γ]排出所述沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯。有幾種合適的方法來回收沉澱物,包含但不限於過濾、離心和傾析。優選地,使用過濾來回收聚醚聚胺基甲酸酯。對於過濾,將含有沉澱物的溶液裝入過濾器,從而在液體通過過濾器時,沉澱物預計會保留在過濾器上。當使用離心作為回收方法時,含有沉澱物的溶液會快速旋轉,使得固體沉澱物沉降(假設固體沉澱物的密度高於液體的密度)。壓實的沉澱物也可以通過倒出液體來獲得。在傾析中,將液體層從沉澱物中倒出或吸出。
任選地,將回收的沉澱物在從沉澱區段[γ]排出之前用溶劑洗滌。優選地,用於洗滌回收的沉澱物的溶劑是步驟b.1)的有機溶劑或第二溶劑。
任選地,將任選地用溶劑洗滌的回收的沉澱物在從沉澱區段[γ]排出之前乾燥。在優選實施例中,在步驟b.4)中從沉澱區段[γ]排出的沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯任選地與新鮮的聚醚聚胺基甲酸酯組合在紡織品的生產中再次使用。 排出溶劑混合物步驟 ( 步驟 b.5))
從沉澱區段[γ]排出已經在步驟b.4)中從中回收了沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯的包括有機溶劑和第二溶劑的混合物並將所述混合物裝入溶劑蒸餾區段[δ]。任選地,洗滌回收的沉澱物產生的溶劑也從沉澱區段[γ]排出,並裝入溶劑蒸餾區段[δ]。 裝入洗滌步驟 ( 步驟 b.6))
在分離區段[B]中,將第三液體溶劑和包括未溶解的聚醯胺6的料流裝入洗滌區段[β]。除未溶解的聚醯胺6之外,裝入洗滌區段[β]的包括未溶解的聚醯胺6的料流還可以包括有機溶劑。洗滌區段[β]的目的是回收包括未溶解的聚醯胺6的料流中存在的有機溶劑,從而獲得含有的有機溶劑比包括未溶解的聚醯胺6的料流少的富含聚醯胺6的料流。
優選地,第三溶劑對有機溶劑具有良好的溶解度,而對聚醯胺6具有較差的溶解度。第三溶劑可以是任何溶劑。優選地,第二溶劑是水。作為第三溶劑的水的優點在於它是對環境無害的溶劑。
裝入洗滌區段[β]的第三溶劑的量可以變化,並且與裝入洗滌區段[β]的包括未溶解的尼龍6的料流相比可以在10 wt.%至1000 wt.%,優選地20 wt.%至500 wt.%、更優選地50 wt.%至400 wt.%並且最優選地100 wt.%至250 wt.%的範圍內。 洗滌步驟 ( 步驟 b.7))
在洗滌區段[β]中,用第三溶劑洗滌包括未溶解的聚醯胺6的料流,使得獲得富含聚醯胺6的料流和包括有機溶劑和第三溶劑的混合物。
洗滌區段[β]中的溫度可以變化,並且可以在0℃至150℃,優選地10℃至100℃,更優選地15℃至80℃,並且最優選地20℃至60℃的範圍內。實驗表明,這些溫度範圍引起從包括未溶解的聚醯胺6的料流中特別完全地回收有機溶劑。
技術人員可以通過常規實驗確定有效洗滌包括未溶解的聚醯胺6的料流所需的第三溶劑的量和最佳溫度。
用第三溶劑洗滌包括未溶解的聚醯胺6的料流可以在各種裝置中進行,所有這些都是技術人員已知的。 排出富含聚醯胺 6 的料流步驟 ( 步驟 b.8))
從洗滌區段[β]排出富含聚醯胺6的料流。該富含聚醯胺6的料流包括第三溶劑和任選的有機溶劑。優選地,相對於富含聚醯胺6的料流的總重量,富含聚醯胺6的料流的有機溶劑含量小於25 wt.%,優選地小於10 wt.%,更優選地小於2 wt.%,並且最優選地小於0.2 wt.%。任選地,將富含聚醯胺6的料流在排出之前乾燥。
優選地,來自洗滌區段[β]的所得富含聚醯胺6的料流中的聚醯胺6含量基於乾重為至少85重量%,更優選地至少90重量%,並且最優選地至少95重量%。
優選地,來自分離區段[B]的所得富含聚醯胺6的料流中的聚醯胺6含量基於乾重為至少85重量%,更優選地至少90重量%,甚至更優選地至少95重量%,並且最優選地至少98重量%。
聚醯胺6含量的測定是常規活動,並且可以通過各種方法進行,所有這些方法都是技術人員已知的。優選地,富含聚醯胺6的料流中的聚醯胺6含量通過熱重分析(TGA)和/或通過DSC (例如,通過方法ISO 11357-3)測定。
如本文所使用的,“基於乾重”是指以相對於組合物總乾重的百分比表示的成分含量,其中“乾重”是通過乾燥從物質中去除水和/或其它液體直到重量恆定後的物質重量。 排放包括有機溶劑和第三溶劑的混合物步驟 ( 步驟 b.9))
從洗滌區段[β]排出包括有機溶劑和第三溶劑的混合物。通常,有機溶劑和/或第三溶劑是有價值的化合物,並且回收和再次使用具有很大的經濟和環境優勢。將包括有機溶劑和第三溶劑的混合物裝入溶劑蒸餾區段[δ]。任選地,將包括有機溶劑和第三溶劑的混合物首先裝入另一個區段,然後裝入溶劑蒸餾區段[δ]。在優選實施例中,首先將包括有機溶劑和第三溶劑的混合物部分地或完全地裝入沉澱區段[γ]。 溶劑分離步驟 ( 步驟 b.10))
在溶劑蒸餾區段[δ]中,通過蒸餾分離已經從中回收了沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯的包括有機溶劑和第二溶劑的混合物以及從洗滌區段[β]排出的包括有機溶劑和第三溶劑的混合物。此後,已經從中回收了沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯的包括有機溶劑和第二溶劑的混合物以及從洗滌區段[β]排出的包括有機溶劑和第三溶劑的混合物被稱為溶劑蒸餾區段[δ]的組合進料。
從溶劑蒸餾區段[δ]排出所分離的有機溶劑、第二溶劑和第三溶劑以及殘餘物。在優選實施例中,將在步驟b.10)中從溶劑蒸餾區段[δ]排出的所分離的有機溶劑在步驟b.1)中裝入溶解區段[α]。在另一優選實施例中,從溶劑蒸餾區段[δ]排出的第二溶劑和第三溶劑任選地在彼此分離之後在沉澱區段[γ]和/或洗滌區段[β]中再次使用。
通過蒸餾進行的分離用於將液體與非揮發性固體分離並分離具有不同沸點的液體。蒸餾是常規活動,並且可以在各種裝置中進行,所有這些裝置是技術人員已知的。
已經從中回收了沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯的包括有機溶劑和第二溶劑的混合物任選地還含有(溶解的)聚醚聚胺基甲酸酯、(溶解的)聚醯胺6以及有機溶劑和/或第二溶劑降解產物。包括有機溶劑和第三溶劑的混合物任選地還含有(溶解的)聚醚聚胺基甲酸酯、(溶解的)聚醯胺6以及有機溶劑和/或第三溶劑的降解產物。
一般來說,通過蒸餾分離三種不同液體與通過蒸餾分離兩種不同液體相比更複雜,需要更多的能量,並且需要更多的設備。因此,期望將本發明的方法中不同溶劑的數量限制為兩種。在本發明的優選實施例中,第二溶劑和第三溶劑是相同的溶劑。在更優選的實施例中,第二溶劑和第三溶劑是水。使用水作為溶劑是有利的,因為它便宜、可大量獲得、不爆炸且對環境無害。
在本發明的優選實施例中,有機溶劑選自N,N-二甲基甲醯胺(DMF,(CH₃)₂NC(=O)H)、N,N-二甲基乙醯胺(DMAc,CH₃C(=O)N(CH₃)₂)、1,4-二㗁烷(二㗁烷,C 4H 8O 2)、N-烷基-2-吡咯烷酮如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP,C 5H 9NO)、四氫呋喃(THF;又稱氧戊環,C 4H 8O)。在更優選的實施例中,有機溶劑是N,N-二甲基乙醯胺(DMAc,CH₃C(=O)N(CH₃)₂)。
在另一優選實施例中,有機溶劑選自N,N-二甲基甲醯胺(DMF,(CH₃)₂NC(=O)H)、N,N-二甲基乙醯胺(DMAc,CH₃C(=O)N(CH₃)₂)、1,4-二㗁烷(二㗁烷,C 4H 8O 2)、N-烷基-2-吡咯烷酮如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP,C 5H 9NO)、四氫呋喃(THF;又稱氧戊環,C 4H 8O),並且第二溶劑和第三溶劑都是水。在本發明的更優選的實施例中,有機溶劑是N,N-二甲基乙醯胺(DMAc,CH₃C(=O)N(CH₃)₂),並且第二溶劑和第三溶劑都是水。N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)在大氣壓下的沸點為大約165℃。水在大氣壓下的沸點為100℃。
當溶劑蒸餾區段[δ]的組合進料中僅存在N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)和水時,兩者之間的揮發性差異很大,並且通過蒸餾分離將相當容易。在此類情況下,溶劑蒸餾區段[δ]的組合進料的連續分離可以在以連續模式操作的單個蒸餾塔中實現。在此類蒸餾塔中,水以氣態從塔的頂部蒸餾,並且N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)以液態從塔的底部排出。當除N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)和水外,溶劑蒸餾區段[δ]的組合進料中還存在非揮發性化合物(如聚醚聚胺基甲酸酯和聚醯胺6)時,連續分離為N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)、水和非揮發性化合物所需的溶劑蒸餾布局更為擴展。這種類型的通過蒸餾進行的分離的直接布局包括兩個串聯操作的蒸餾塔。將由N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)、水和非揮發性化合物組成的進料(呈液態)裝入第一蒸餾塔。水以氣態從第一蒸餾塔的頂部蒸餾,並且N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)和非揮發性化合物的混合物(以液態或漿料形式)從第一蒸餾塔的底部排出。將第一塔的底部流裝入第二蒸餾塔。N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)以氣態從第二蒸餾塔的頂部蒸餾,並且非揮發性化合物從第二蒸餾塔的底部排出。在實踐中,N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)和非揮發性化合物的混合物可以從第二蒸餾塔的底部排出,以降低第二蒸餾塔堵塞的風險。可以添加從第二蒸餾塔的底部流中回收N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)的擠壓(塔)單元,以提高N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)的總回收率。
作為通過串聯操作的兩個蒸餾塔的蒸餾進行分離的替代方案,可以選擇以連續模式操作的具有側邊出料的單個蒸餾塔。在此類蒸餾塔中,水以氣態從蒸餾塔的頂部蒸餾,N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)作為液體側料流排出,並且非揮發性化合物從第二蒸餾塔的底部排出。任選地,將底部流裝入擠壓(塔)單元。
作為將進料以液態裝入蒸餾塔的替代方案,裝入第一蒸餾塔可以以氣態進行。在這種情況下,除非揮發性化合物外,溶劑蒸餾區段[δ]的組合進料在裝入第一蒸餾塔之前在進料蒸發器中蒸發。從進料蒸發器中排出非揮發性化合物。該替代方案的優點是在蒸餾塔中發生的結垢較少。任選地,擠壓塔可以與進料蒸發器結合。通常,由於例如N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)的降解,包括N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)的工藝流含有一定量的乙酸和二甲胺。溶劑蒸餾區段[δ]的組合進料也是如此。
純二甲胺在大氣壓下的沸點為大約7℃。二甲胺在水中溶解性很好。
純乙酸在大氣壓下的沸點為大約118℃。
然而,乙酸和N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)形成高沸點共沸物(在大氣壓下,組成為大約21 wt.%乙酸和大約79 wt.% N,N-二甲基乙醯胺),並且常壓沸點為大約171℃,這僅略高於N,N-二甲基乙醯胺的常壓沸點。高沸點共沸物(或恆定沸點混合物)是兩種液體的混合物,所述混合物的沸點高於兩種單獨液體(純形式)的沸點。
如果壓力降低,則乙酸和N,N-二甲基乙醯胺混合物的共沸點轉移到更高濃度的低沸點組分(其為乙酸)。
在6.7 kPa下,形成組成為大約30 wt.%乙酸和大約70 wt.% N,N-二甲基乙醯胺的高沸點共沸物,所述高沸點共沸物的沸點為大約93℃。
在1.3 kPa下,形成組成為大約42 wt.%乙酸和大約58 wt.% N,N-二甲基乙醯胺的高沸點共沸物,所述高沸點共沸物的沸點為大約75 ℃。優選地,將降解產物從所述方法中再次使用的溶劑中去除。這具有的優點是防止了降解產物的積累。在優選實施例中,在將在步驟b.10)中從溶劑蒸餾區段[δ]排出的所分離的有機溶劑在步驟b.1)中裝入溶解區段[α]之前,去除有機溶劑的降解產物。然而,由於形成最高共沸物,N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)和乙酸不能通過簡單蒸餾來分離。
對於本領域的技術人員來說,已知幾種在蒸餾中破壞共沸物的技術。
一組技術是基於添加另一種化合物,所述化合物改變分子相互作用並消除N,N-二甲基乙醯胺-乙酸的最高共沸物。氯苯、甲苯、乙苯和二甲苯是破壞這種最高共沸物的化合物的實例。將這些化合物之一添加到N,N-二甲基乙醯胺和乙酸的混合物中使得形成該化合物和乙酸的新共沸物,所述新共沸物可以通過蒸發去除。隨後,分離所得的該化合物和乙酸的混合物。
另一組技術通常被稱為變壓蒸餾,是基於最高共沸物與壓力有關的事實。在此類系統中,兩個蒸餾塔在不同的壓力程度下操作。將N,N-二甲基乙醯胺和乙酸的進料混合物裝入在一定壓力下操作的第一蒸餾塔。將該第一蒸餾塔的底部流裝入第二蒸餾塔。將第二蒸餾塔的底部流裝入第一蒸餾塔。作為蒸餾塔的頂部產物,獲得了高純度的N,N-二甲基乙醯胺和乙酸。變壓蒸餾的主要優點是不存在外來化合物。
最後,存在將乙酸轉化為另一種組分(例如,由於添加苛性鹼而形成鹽)或者從N,N-二甲基乙醯胺和乙酸的混合物中選擇性地吸附乙酸的一組技術。
當除N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)、水和非揮發性化合物(如聚醚聚胺基甲酸酯和聚醯胺6)外,溶劑蒸餾區段[δ]的組合進料中還存在乙酸和二甲胺時,連續分離為N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)、水、非揮發性化合物、乙酸和二甲胺所需的溶劑蒸餾布局甚至更為擴展。
最佳布局在很大程度上取決於溶劑蒸餾區段[δ]的組合進料的組成和體積流量。布局可以含有前面描述的各種分離解決方案的組合。
如果溶劑蒸餾區段[δ]的組合進料中乙酸的分數相當低,則溶劑蒸餾區段[δ]可以包括兩個串聯操作的蒸餾塔,然後是中和器蒸發步驟。將由N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)、水、非揮發性化合物、乙酸和二甲胺組成的進料裝入第一蒸餾塔。水和二甲胺以氣態從第一蒸餾塔的頂部蒸餾,並且N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)、乙酸和非揮發性化合物的混合物(以液態或漿料形式)從第一蒸餾塔的底部排出。將來自第一蒸餾塔頂部的水蒸氣冷凝。所得液相含有水和溶解的二甲胺。在二甲胺汽提單元中,可以從該液相中去除二甲胺,從而獲得(幾乎)不含二甲胺的水。將第一塔的底部流裝入第二蒸餾塔。N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)以氣態從第二蒸餾塔的頂部蒸餾,並且N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)、乙酸和非揮發性化合物的混合物從第二蒸餾塔的底部排出。將第二塔的底部流裝入中和器蒸發單元。向中和器蒸發單元中裝入鹼,例如NaOH水溶液,以中和乙酸。由於蒸發,氣態N,N-二甲基乙醯胺(DMAC)從中和器蒸發單元排出。如果存在,則水也會蒸發。中和的乙酸(含乙酸的鹽)和非揮發性化合物的混合物從中和器蒸發單元的底部排出。在實踐中,可以從中和器蒸發單元的底部排出N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)、中和的乙酸(含乙酸的鹽)和非揮發性化合物的混合物,以降低中和器蒸發單元堵塞的風險。
將通過蒸餾回收的N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)從溶劑蒸餾區段[δ]排出並裝入溶解區段[α]。
優選地,在溶劑蒸餾區段[δ]中回收的水任選地在去除二甲胺之後在本發明的方法中再次使用。優選地,使用水作為第二溶劑和/或作為第三溶劑。 裝入步驟c.1)
在本發明的步驟c.1)中,將所得富含聚醯胺6的料流裝入解聚區段[C],其中富含聚醯胺6的料流中的聚醯胺6含量基於乾重為至少85重量%,優選地至少90重量%。這具有的優點是,裝入解聚區段[C]的富含聚醯胺6的料流較少被外來材料污染,這提高了在被配置成實行本發明的方法的本發明的工廠中生產的ε-己內醯胺的產率和純度。其它優點是富含聚醯胺6的料流在解聚區段[C]中需要的解聚劑將更少,產生的廢物將更少,並且需要的能量將更少。並且最後,富含聚醯胺6的料流將減少操作問題,如設備的結垢和堵塞。解聚區段[C]包括一個或多個串聯和/或並聯操作的解聚反應器。
任選地,將富含聚醯胺6的料流在裝入解聚區段[C]之前機械壓縮成較小的體積。這具有的優點是,中間儲存和運輸所需的體積較小,並且還可以便於投予到解聚區段[C]。
任選地,將富含聚醯胺6的料流在裝入解聚區段[C]之前壓縮成密度增加的顆粒。這可以通過例如機械壓實或通過藉助於模具擠出熔融材料,然後冷卻並切割成一定尺寸來實現。將富含聚醯胺6的料流壓縮成顆粒具有體積密度增加的優點,這降低了中間儲存和運輸的成本。除了密度增加外,製粒還提供了其它益處,如均勻的形狀和結構,這有利於(自動)進料到解聚區段[C]。
任選地,將富含聚醯胺6的料流裝入熔爐(例如,擠出機)。在熔爐中,富含聚醯胺6的料流被熔融。優選地,過濾所得的聚合物熔體。這具有去除固體雜質的優點。將熔融並任選地過濾的聚合物熔體冷卻並且然後進料到製粒機。製粒機將產品切割成粒料。將這些粒料裝入解聚區段[C]。
粒料(也稱為顆粒)的尺寸和形狀可以在較寬的範圍內選擇。一般來說,粒料的形狀是圓柱形的(來源於切成碎片的細股)。然而,如(非完美的)球體等其它形狀也是可能的。粒料的尺寸可以在較寬的範圍內選擇。粒料的直徑範圍可以為1至10 mm,優選地2至5 mm,更優選地3至5 mm。在優選實施例中,粒料的長度範圍為1至50 mm,優選地2至25 mm,並且更優選地5至15 mm。
任選地,將從分離區段[B]排出的富含聚醯胺6的料流在裝入解聚區段[C]之前乾燥。這具有的優點是在解聚區段[C]中引入的溶劑更少或沒有引入溶劑。在解聚區段[C]中引入的溶劑會對解聚過程產生負面影響(例如,解聚反應速率降低、催化劑消耗更高、能耗更高,並且在解聚區段[C]中獲得的包括ε-己內醯胺和水的蒸氣料流可能含有更多雜質)。
優選地將富含聚醯胺6的料流以固相或熔體的形式進料到解聚反應器。優選地,富含聚醯胺6的料流以熔體的形式裝入。以熔體的形式進料可以通過使用擠出機、齒輪泵或技術人員已知的其他手段來實現。
將富含聚醯胺6的料流進料到解聚反應器可以通過連續或間歇投予富含聚醯胺6的料流來實現。 解聚步驟c.2)
在解聚區段[C]中,使富含聚醯胺6的料流解聚以形成ε-己內醯胺。形成的ε-己內醯胺以包括ε-己內醯胺的料流從解聚區段[C]排出。
富含聚醯胺6的料流的解聚是通過將富含聚醯胺6的料流的溫度提高到至少180℃但不高於400℃的溫度來實現的。解聚反應的優選溫度範圍為200℃至350℃,更優選地220℃至340℃,並且最優選地240℃至325℃。實驗表明,在這些溫度範圍內,解聚特別有效,並且較少發生聚醯胺6和ε-己內醯胺的副反應和雜質反應。
通常,ε-己內醯胺的形成速率在升高的溫度下增加。低於400℃的溫度是優選的,因為在高於400℃的溫度下,聚醯胺6和ε-己內醯胺的副反應和雜質反應發生得更頻繁,這將導致形成更多樣的雜質。這些雜質的一部分將最終進入從解聚區段[C]排出的包括ε-己內醯胺的產物料流。在優選實施例中,富含聚醯胺6的料流的解聚在範圍為220℃至340℃或240℃至325℃的溫度下進行。實驗表明,該溫度範圍允許生產特別純的ε-己內醯胺。
解聚區段[C]中的壓力可以變化,並且可以在1 kPa至100 MPa,優選地10 kPa至5 MPa,更優選地25 kPa至2 MPa,最優選地50 kPa至1 MPa的範圍內。該壓力範圍允許生產特別純的ε-己內醯胺。
富含聚醯胺6的料流的解聚可以在存在或不存在溶劑的情況下實現。優選地,富含聚醯胺6的料流的解聚是在作為溶劑的水的存在下實現的。在這種情況下,水優選地呈蒸汽的形式,特別是過熱蒸汽。
優選地,解聚將在0.1小時至24小時內完成,更優選地在0.5小時至6小時內完成。
將水以蒸汽的形式進料到解聚反應器允許任選地在不進一步加熱的情況下獲得包括ε-己內醯胺和水的蒸氣料流。該蒸氣料流中ε-己內醯胺與水的重量比可以通過改變在解聚區段[C]中進料到富含聚醯胺6的料流中的蒸汽量來調整。在優選實施例中,步驟c.2)中的解聚在水的存在下進行,使得包括ε-己內醯胺的料流是包括重量比為1:1至1:50,優選地1:2至1:15,更優選地1:2至1:10並且最優選地1:3至1:8的ε-己內醯胺和水的蒸汽料流。在這些範圍內,可以進行特別經濟有效的方法。
優選地,包括ε-己內醯胺和水的蒸氣料流中的ε-己內醯胺具有0.1 kPa至1 MPa,更優選地0.3 kPa至0.5 MPa,並且最優選地1 kPa至0.1 MPa的壓力。
在解聚反應期間,可能形成分解產物,所述分解產物包含ε-己內醯胺的線性低聚物和ε-己內醯胺的環狀低聚物。另外,富含聚醯胺6的料流的進料料流還可以含有其它組分,即雜質,如在預處理區段和/或分離區段中應用的在解聚條件下保持穩定、反應或分解的非聚醯胺6化合物和溶劑殘餘物。因此,在解聚區段[C]中使用水作為溶劑的情況下,從解聚區段[C]中去除的蒸氣料流不僅包括水和ε-己內醯胺,還包括雜質。
優選地,將溫度介於100℃與600℃之間的過熱蒸汽裝入解聚反應器。優選地,裝入解聚反應器的過熱蒸汽的溫度至少為聚醯胺6的熔融溫度。優選地,裝入解聚反應器的過熱蒸汽的能量含量足夠高,使得不需要其它熱輸入來進行解聚反應和蒸發所形成的ε-己內醯胺。在另一優選實施例中,向解聚區段[C]中裝入溫度範圍為220℃至575℃的過熱蒸汽。在甚至更優選的實施例中,向解聚區段[C]中裝入溫度範圍為275℃至500℃的過熱蒸汽。
通常,從解聚區段[C]中去除的蒸氣料流的質量小於解聚區段的總進料的質量。解聚區段[C]的總進料包括富含聚醯胺6的料流和任選的溶劑、催化劑、另外的試劑和/或解聚劑。因此,在沒有任何另外的措施的情況下,解聚區段[C]中將存在材料(通常稱為‘殘餘材料’)的積累。優選地,從解聚區段[C]排出另一料流。這具有的優點是減少或避免材料在解聚區段[C]中積累。排出的另外的料流可以包括富含聚醯胺6的料流中存在的雜質、未解聚的聚醯胺、未蒸發的ε-己內醯胺、催化劑和在解聚條件下形成的化合物,如在磷酸用作解聚催化劑的情況下的磷酸一銨、磷酸二銨和/或磷酸三銨。在優選實施例中,將包括磷酸一銨、磷酸二銨和/或磷酸三銨的料流從解聚區段[C]排出。甚至更優選地,從解聚區段[C]間歇地或連續地排出的該料流包括重量分數為0.01至50重量%,優選地0.1至25重量%,更優選地0.5至10重量%,最優選地0.5至5重量%的磷酸一銨、磷酸二銨和/或磷酸三銨。
富含聚醯胺6的料流在蒸汽的存在下的解聚可以在另外的解聚劑如氨的存在下進行。解聚區段[C]中氨的濃度可以變化。因此,在解聚區段[C]中存在氨的情況下,從解聚區段[C]中去除的蒸氣料流不僅包括ε-己內醯胺和雜質,而且還可以包括氨。
最優選地,解聚是在催化劑的存在下實行的。優選地,所使用的催化劑是(路易士或布忍斯特)酸或鹼。酸催化劑可以具體地選自由以下組成的組:正磷酸、對甲苯磺酸、硼酸、硫酸、有機酸、有機磺酸(包含二甲苯磺酸、4-磺基間苯二甲酸和其它磺化芳香族烴)、固體酸、上述酸的鹽、Al 2O 3和SiO 2以及其組合。鹼催化劑可以例如選自由以下組成的組:鹼金屬氫氧化物、鹼金屬鹽、鹼土金屬氫氧化物和鹼土金屬鹽、有機鹼和固體鹼以及其組合。優選地,使用正磷酸、硼酸、有機酸、鹼金屬氫氧化物和鹼金屬鹽作為催化劑。更優選地,使用正磷酸、磷酸鈉、磷酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉和碳酸氫鉀作為催化劑。仍更優選地,使用正磷酸、對甲苯磺酸、硼酸和氫氧化鈉作為催化劑。在一個特別優選的實施例中,使用正磷酸作為解聚的催化劑,在另一個實施例中使用對甲苯磺酸。
然而,在另一優選實施例中,沒有催化劑用於富含聚醯胺6的料流的解聚。這具有成本較低的優點(對於催化劑和催化劑廢物的處置)。然而,通常需要更高的溫度(和壓力)。
使用催化劑(尤其是正磷酸)的優點在於解聚反應已經在較低的溫度下開始,並且可以在大氣條件下進行。用於使聚醯胺6解聚為ε-己內醯胺的催化劑的合適濃度是技術人員已知的,並且可以通過常規實驗容易地確定。如果所使用催化劑的濃度太低,則反應速率較慢。相反,如果所使用催化劑的濃度太高,則反應很快,但副反應也會增加。此外,催化劑成本增加,這在經濟上是不利的。優選地,相對於解聚反應器中所含有的聚醯胺6,催化劑含量為0.01至100重量%。甚至更優選地,催化劑含量為0.1至50重量%。最佳催化劑濃度取決於用於聚醯胺6解聚的催化劑的類型。對於催化劑正磷酸,優選含量為0.1至25重量%,並且更優選地1至20重量%。催化劑對甲苯磺酸的優選含量為10至35重量%,並且更優選的含量為15至30重量%。
聚醯胺6的解聚可以以分批模式、半連續模式或連續模式進行,所有這些都是技術人員已知的。本文中使用的術語“分批模式”、“半連續模式”和“連續模式”是指將含聚醯胺6的原料(即富含聚醯胺6的料流)和任選的催化劑裝入解聚反應器的模式,以及將殘餘材料從解聚反應器中排出的模式。
在優選實施例中,聚醯胺6的解聚以分批模式進行。在分批模式中,最初將原料,即富含聚醯胺6的料流和任選的催化劑裝入解聚反應器中。隨後,將過熱蒸汽裝入解聚反應器中,並將ε-己內醯胺以包括ε-己內醯胺和水的蒸氣料流從解聚反應器中排出。接下來,中斷向解聚反應器中裝入過熱蒸汽。在任選地從解聚反應器中去除殘餘材料之後,通過將原料(和任選的催化劑)裝入解聚反應器來開始新的循環。在優選實施例中,在每個循環之間不去除殘餘材料。
在特別有利的實施例中,聚醯胺6的解聚以連續模式進行。在連續模式中,將含有聚醯胺6的原料(和任選的催化劑)連續裝入解聚反應器中。同時,將過熱蒸汽連續裝入解聚反應器中,並將ε-己內醯胺以包括ε-己內醯胺和水的蒸氣料流連續從解聚反應器中排出。任選地,將催化劑連續地或間歇地裝入解聚反應器中。另外,將殘餘材料從解聚反應器中連續排出。優選地,富含聚醯胺6的料流以熔體的形式裝入。優選地,催化劑以熔體、漿料或溶液的形式裝入。
在另一優選實施例中,聚醯胺6的解聚以半連續模式進行。在半連續模式中,將含有聚醯胺6的原料(和任選的催化劑)間歇地裝入解聚反應器,同時將過熱蒸汽連續地裝入解聚合反應器,並且將ε-己內醯胺以包括ε-己內醯胺和水的蒸氣料流連續地從解聚反應器中排出。在聚醯胺6解聚的半連續模式中,將殘餘材料間歇地從解聚反應器中排出。 回收步驟c.3)
在回收區段[D]中,從自解聚區段[C]排出的包括ε-己內醯胺的料流中回收ε-己內醯胺。該料流包括ε-己內醯胺和雜質。優選地,該回收通過包括ε-己內醯胺的料流的(部分)冷凝來進行。
優選地,在沒有溶劑裝入解聚區段[C]的情況下,將通過冷凝獲得的ε-己內醯胺溶解在水中,從而獲得富含ε-己內醯胺的相。該富含ε-己內醯胺的相也包括雜質。
優選地,在將水作為溶劑裝入解聚區段[C]的情況下,從解聚區段[C]排出的包括ε-己內醯胺的料流包括ε-己內醯胺、水和雜質。可以通過將來自解聚反應器(優選地頂部)的蒸氣料流傳送至(優選地部分)冷凝器以獲得含有ε-己內醯胺的冷凝物來使ε-己內醯胺與蒸氣料流的剩餘組分分離。優選地,通過將來自解聚反應器(優選地頂部)的產物料流傳送至蒸餾塔來使ε-己內醯胺與蒸氣料流的剩餘組分分離,從所述蒸餾塔中獲得作為頂部產物的富含水的相和作為底部產物的富含ε-己內醯胺的相。
在回收區段[D]中回收的ε-己內醯胺是粗製的,因為它含有雜質,如聚醯胺6分解產物和/或由包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的非聚醯胺6組分(的分解產物)和/或與雜質的反應引起的其它雜質。在步驟c.3)中回收的粗ε-己內醯胺包括水和ε-己內醯胺,優選地所述粗ε-己內醯胺是包括ε-己內醯胺的水溶液。因此,在回收區段[D]中回收的粗ε-己內醯胺需要額外純化以產生高純度ε-己內醯胺。因此,本文中使用的“粗”可以定義為與在純化區段[E]中純化後獲得的純化的ε-己內醯胺相比純度更低,即含有更多雜質。
優選地,粗ε-己內醯胺包括範圍為6重量%至95重量%,更優選地20重量%至90重量%,並且最優選地35重量%至80重量%的ε-己內醯胺。剩餘物主要是水。 純化步驟c.4)
本發明的方法進一步在工廠中進行,所述工廠進一步包括 - 純化區段[E], 並且其中所述方法進一步包括以下步驟: c.4)   在純化區段[E]中純化在回收區段[D]中獲得的粗ε-己內醯胺以獲得純化的ε-己內醯胺,其中純化包括以下步驟: (i)     用有機溶劑萃取粗ε-己內醯胺,從而獲得水相和有機相,並且其中有機相包括有機溶劑、ε-己內醯胺和雜質; (ii)    任選地,通過用水至少部分地替代有機溶劑來切換溶劑,從而獲得包括水、ε-己內醯胺和沸點低於或高於ε-己內醯胺的雜質的水相。溶劑切換步驟c.4) (ii)可以具體地選自基於用水進行反萃取的方法和基於溶劑交換蒸餾的方法,其中蒸餾出有機溶劑並裝入水; (iii)   通過蒸餾去除沸點低於或高於ε-己內醯胺的雜質來獲得純化的ε-己內醯胺。 在步驟c.4)中,在純化區段[E]中純化在回收區段[D]中獲得的粗ε-己內醯胺,以得到高純度ε-己內醯胺。
任選地,將粗ε-己內醯胺在裝入純化區段[E]之前進行過濾。過濾確保去除未溶解的雜質,否則所述雜質可能阻礙進一步的純化過程。
通過在步驟(i)中首先用有機溶劑萃取粗ε-己內醯胺,由此獲得水相和包括有機溶劑、ε-己內醯胺和雜質的有機相來從粗ε-己內醯胺中獲得純化的ε-己內醯胺。萃取粗ε-己內醯胺所用的有機溶劑優選地為芳香族烴、鹵代烴和/或C4-C10脂族或C4-C10環脂族醇。任選地,萃取粗ε-己內醯胺所用的有機溶劑優選地是混合萃取劑,即其可以由一種或多種有機溶劑和任選的另外的稀釋劑組成。優選地,一種或多種有機溶劑獨立地選自芳香族烴、鹵代烴和/或C4-C10脂族或環脂族醇,以及C5-C8烷烴或C5-C8環烷烴。如果用於萃取粗ε-己內醯胺的有機溶劑選自由環己烷、苯、甲苯、二氯甲烷、氯仿、三氯乙烷、4-甲基-2-戊醇(又稱MIBC、甲基異丁基甲醇)、1-辛醇、2-乙基己醇和其混合物組成的組,則可獲得特別好的純化結果。更優選地,用於萃取粗ε-己內醯胺的有機溶劑選自由以下組成的組:苯、甲苯、環己烷、醇和其混合物。仍更優選地,用於萃取粗ε-己內醯胺的有機溶劑選自由以下組成的組:甲苯、環己烷、1-辛醇、2-乙基己醇和其混合物。優選地,有機溶劑與ε-己內醯胺的重量比為0.01:1至50:1,優選地0.05:1至20:1,更優選地0.1:1至10:1,並且最優選地0.1:1至5:1。
在另一個實施例中,步驟c.4) (i)中用有機溶劑進行萃取在逆流操作的萃取塔中實行,由此在塔的頂部處引入待純化的粗ε-己內醯胺,並且在塔的底部處引入有機溶劑。萃取產生水相和有機相,所述有機相包括有機溶劑、ε-己內醯胺和雜質。
任選地,將包括有機溶劑、ε-己內醯胺和雜質的有機相在進入步驟c.4) (ii)之前用水或鹼性水溶液洗滌。如果用鹼性水溶液進行洗滌,則鹼性溶液優選地是包括鹼金屬氫氧化物和/或鹼金屬碳酸鹽,優選地氫氧化鈉或氫氧化鉀的水溶液。所述鹼金屬氫氧化物溶液優選地包括0.5 wt.%至2.0 wt.%的氫氧化鈉或氫氧化鉀。
技術人員可以通過常規實驗確定高效洗滌包括有機溶劑、ε-己內醯胺和雜質的有機相所需的水或鹼性水溶液的量。優選地,相對於待洗滌有機相中的有機溶劑的量,該量介於0.1 vol.%與5 vol.%之間。
在另一優選實施例中,用水或鹼性水溶液洗滌包括有機溶劑、ε-己內醯胺和雜質的有機相是在逆流操作的洗滌塔中實行的,由此在塔的底部處引入包括有機溶劑、ε-己內醯胺和雜質的有機相,並且在塔的頂部處引入水或鹼性水溶液。洗滌產生包括有機溶劑、ε-己內醯胺和雜質的洗滌的有機相和包括殘餘物的相。然後包括殘餘物的相含有水、雜質和ε-己內醯胺。
在優選實施例中,隨後用水萃取任選地洗滌的包括有機溶劑、ε-己內醯胺和雜質的有機相,從而獲得ε-己內醯胺-水相。優選地,然後汽提和/或蒸餾該ε-己內醯胺-水相以去除殘餘溶劑。儘管用於回收ε-己內醯胺的水的量可以變化,但所使用水的量按重量計是回收的ε-己內醯胺的0.5至20倍,優選地0.75至10倍,並且更優選地1至5倍。
在另一優選實施例中,用水進行萃取在逆流操作的萃取塔中實行,待純化的含有ε-己內醯胺的相在塔的底部處引入,並且水在塔的頂部處引入。萃取產生ε-己內醯胺-水相和包括雜質的溶劑相。通常,包括雜質的溶劑相任選地在純化(優選地通過蒸餾)後被再次使用。
將任選地汽提和/或蒸餾以去除殘餘溶劑的ε-己內醯胺-水相通過蒸發水進行濃縮,使得獲得濃縮的ε-己內醯胺水相。該濃縮的ε-己內醯胺水相的ε-己內醯胺含量相對於整個相通常介於60 wt.%與99.9 wt.%之間。
在另一優選實施例中,從任選地洗滌而不是用水萃取的包括有機溶劑、ε-己內醯胺和雜質的有機相中蒸發有機溶劑。可以使用任何合適的蒸發容器,例如塔。優選地,蒸發是在水的存在下進行的。更優選地,蒸發以共沸蒸餾的形式進行,在這種情況下,有機溶劑以共沸混合物的形式蒸發。蒸發產生ε-己內醯胺產物。優選地,ε-己內醯胺產物是ε-己內醯胺水相。該ε-己內醯胺水相的ε-己內醯胺含量相對於整個相通常介於40 wt.%與99.9 wt.%之間。
在另一優選實施例中,在本發明的方法的步驟c.4) (ii)中的蒸餾去除之前,將氧化劑,例如高錳酸鉀、高錳酸鈉和/或過氧化氫添加到ε-己內醯胺-水相中。最優選地,使用高錳酸鉀作為氧化劑。
優選地,氧化劑以固體、漿料或水溶液的形式添加到ε-己內醯胺-水相中,使得在通過氧化進行純化的過程中獲得稀釋的水溶液。技術人員可以通過常規實驗確定高效氧化ε-己內醯胺-水相所需的氧化劑的量。氧化劑的確切量在很大程度上尤其取決於在本發明的該方法中裝入解聚區段的富含聚醯胺6的料流的組成。優選地,相對於溶解在待氧化的水相中的ε-己內醯胺的量,氧化劑的量介於0.01與5重量%之間。
在本發明的方法中用於氧化水溶液的溫度可以變化。優選地,在步驟c.4) (ii)中的蒸餾去除之前,用氧化劑對該水溶液的氧化在範圍為20℃至85℃,更優選地在範圍為30℃至80℃的溫度下進行,其中氧化劑選自由以下組成的組:高錳酸鉀、高錳酸鈉和過氧化氫以及其組合,特別是高錳酸鉀。
用於用氧化劑進行氧化的時間長度可以變化。優選地,在本發明的方法中,在步驟c.4) (ii)中的蒸餾去除之前,用氧化劑氧化ε-己內醯胺-水相進行1分鐘至24小時,更優選地2分鐘至6小時,並且最優選地5分鐘至2小時。
用於用氧化劑氧化的ε-己內醯胺-水相中ε-己內醯胺的濃度可以變化。優選地,用於氧化的水溶液包括ε-己內醯胺與水的重量比為5: 1至1: 5,更優選地3: 1至1: 3,並且最優選地2: 1至1: 2。任選地,在將氧化劑添加到水相中之前,調整ε-己內醯胺與水的重量比。優選地,ε-己內醯胺與水的重量比通過添加水或通過去除水來調整。
在使用高錳酸鉀和/或高錳酸鈉作為氧化劑的情況下,形成固體氧化錳(IV) (MnO 2)顆粒作為反應產物。技術人員可以通過常規實驗確定用於在氧化後從水相中高效去除固體氧化錳(IV)顆粒的最佳固液過濾程序。在這方面,使用如活性碳或矽藻土顆粒等助濾劑來改進過濾程序是常見的做法。
任選地使ε-己內醯胺水相氫化,並且如果ε-己內醯胺水相被氫化,則優選地在本身已知的氫化催化劑的存在下進行。氫化可以如例如在EP635487中所描述的那樣實行。
任選地,將水從任選地氫化的ε-己內醯胺水相中蒸發。優選地,將水從任選地氫化的ε-己內醯胺水相中蒸發。在氫化和/或蒸發水之後,將ε-己內醯胺水相蒸餾以回收高純度ε-己內醯胺和蒸餾殘餘物。
在本發明的方法的步驟c.4) (iii)中,隨後蒸餾任選地洗滌的包括有機溶劑、ε-己內醯胺和雜質的有機相。優選地,任選地洗滌的包括有機溶劑、ε-己內醯胺和雜質的有機相的蒸餾在減壓下實行。在一個實施例中,蒸餾在低於350 kPa,優選地低於50 kPa,更優選地低於20 kPa並且最優選地低於10 kPa的壓力下實行。優選地,蒸餾塔底部處的蒸餾溫度介於100℃與200℃之間,並且更優選地介於110℃與180℃之間。蒸餾包含低沸點有機雜質(沸點低於ε-己內醯胺)的分離和/或將高沸點有機雜質(沸點高於ε-己內醯胺)與ε-己內醯胺分離。
在優選實施例中,在步驟c.4) (iii)中的蒸餾去除之前,將鹼金屬氫氧化物,優選地NaOH添加到包括ε-己內醯胺的相中。優選地,添加的NaOH的量在0.5至100 mmol/kg ε-己內醯胺,並且更優選地2至80 mmol/kg ε-己內醯胺的範圍內。這使得特別有效地蒸餾去除沸點比ε-己內醯胺更低和更高的雜質。
在另一優選實施例中,除了在回收區段中回收的粗ε-己內醯胺之外,從環己酮肟的貝克曼重排獲得的粗ε-己內醯胺也在純化區段中純化。這具有的優點是,通過引入根據本發明的再循環的ε-己內醯胺,可以減少由環己酮肟的貝克曼重排從頭生產ε-己內醯胺的工廠的碳足跡。
根據本發明的方法獲得的高純度ε-己內醯胺可以用於使用技術人員熟知的方法製備聚醯胺6。然後聚醯胺6可以用於所有已知的材料,包含工程材料、纖維和膜。 聚醚聚胺基甲酸酯的回收(步驟d.1)和d.2)):
在分離步驟b)期間獲得的富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流用於在分離區段[B]中回收聚醚聚胺基甲酸酯,其中富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流是包括溶劑和聚醚聚胺基甲酸酯的溶液(步驟d.1))。
在本發明的方法的步驟d.2)中,從分離區段[B]排出回收的聚醚聚胺基甲酸酯。任選地,將回收的聚醚聚胺基甲酸酯在從分離區段[B]排出之前乾燥。
步驟d.1)和d.2)可以用步驟b.3)和b.4)替代。因此,本發明的方法的優選實施例在包括以下的工廠中執行: - 分離區段[B],所述分離區段包括溶解區段[α]、洗滌區段[β]、沉澱區段[γ]和溶劑蒸餾區段[δ], - 解聚區段[C],以及 - 回收區段[D], 並且包括以下步驟: a)       將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料裝入所述分離區段[B]; b.1)    將有機溶劑和包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料裝入所述分離區段[B]的所述溶解區段[α]; b.2)在所述溶解區段[α]中使聚醚聚胺基甲酸酯從所述包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中溶解在有機溶劑中,使得獲得包括有機溶劑和溶解的聚醚聚胺基甲酸酯的富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流和包括未溶解的聚醯胺6的料流,並且從所述溶解區段[α]排出所獲得的料流; b.3)    將第二溶劑和所述包括有機溶劑和溶解的聚醚聚胺基甲酸酯的富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流裝入所述分離區段[B]的所述沉澱區段[γ],使得聚醚聚胺基甲酸酯從包括有機溶劑和第二溶劑的混合物中沉澱; b.4)    從所述包括有機溶劑和第二溶劑的混合物中回收所述沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯,並且從所述沉澱區段[γ]排出所述沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯; b.5)    從所述沉澱區段[γ]排出已經在步驟b.4)中從中回收了沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯的所述包括有機溶劑和第二溶劑的混合物,並且將所述混合物裝入所述分離區段[B]的所述溶劑蒸餾區段[δ]; b.6)    將第三溶劑和所述包括未溶解的聚醯胺6的料流裝入所述分離區段[B]的所述洗滌區段[β]; b.7)    在所述洗滌區段[β]中用所述第三溶劑洗滌所述包括未溶解的聚醯胺6的料流,使得獲得富含聚醯胺6的料流和包括有機溶劑和第三溶劑的混合物; b.8)    從所述洗滌區段[β]排出所述富含聚醯胺6的料流; b.9)    從所述洗滌區段[β]排出在步驟b.7)中獲得的所述包括有機溶劑和第三溶劑的混合物,並且將所述混合物裝入所述分離區段[B]的所述溶劑蒸餾區段[δ]; b.10)  在所述溶劑蒸餾區段[δ]中通過蒸餾將有機溶劑與所述第二溶劑和所述第三溶劑分離,並且從所述溶劑蒸餾區段[δ]排出所述第二溶劑、所述第三溶劑和所分離的有機溶劑。 c.1)    從分離區段[B]排出所述富含聚醯胺6的料流,並將所述富含聚醯胺6的料流裝入解聚區段[C],其中所述富含聚醯胺6的料流中的聚醯胺6含量基於乾重為至少85重量%,優選地至少90重量%; c.2)    在所述解聚區段[C]中,在範圍為180℃至400℃的溫度下使所述富含聚醯胺6的料流中的所述聚醯胺6解聚,使得獲得包括ε-己內醯胺的料流,並且從所述解聚區段[C]排出所獲得的包括ε-己內醯胺的料流; c.3)    在所述回收區段[D]中從所述包括ε-己內醯胺的料流中回收粗ε-己內醯胺。 工廠
本發明還提供了一種工廠,在所述工廠中可以實行本發明的上述方法。所述工廠是化學工廠。因此,下面結合工廠具體描述的所有工廠特徵也對應於本發明的方法的具體實施例,反之亦然。因此,所述工廠適合於實行本發明的方法,並且應當理解,已經結合本發明的方法描述的內容同等地適用於工廠實施例。
所述工廠可以是如在實例中的實驗室設置。然而,優選地,所述工廠是工業規模的工廠。“工業規模”是指如果一直操作,則所述工廠的ε-己內醯胺生產能力(即原則上能夠生產ε-己內醯胺的量)至少為500噸/年。
本發明的工廠適用於由包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料生產純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯,並包括至少以下三個區段:分離區段[B]、解聚區段[C]和回收區段[D],以及進一步任選的預處理區段[A]和任選的純化區段[E]。這些區段以及因此工廠被配置成實行上述本發明的方法。
另外,本發明的工廠可以包括預處理區段[A],所述預處理區段可以包括用於將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料破碎成碎片的機械尺寸減小區段和/或用於洗滌包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料的清潔區段。清潔包含洗滌包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料和從所述材料中分離外來材料。外來材料的分離可以手動地(手工挑選)和機械地(例如密度分離和磁性分離)進行。手動和機械裝置,如刷子可以在清潔區段中幫助洗滌。洗滌優選地通過另外的摩擦作用來實行。在市場上可獲得不同類型的工業洗滌系統,如旋轉塑膠洗滌器和(高速)摩擦洗滌器。機械尺寸減小區段包括用於將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料機械破碎成碎片的設備。這種破碎設備的非限制性實例是切割器、衝壓機、切碎機、磨機、研磨機或削片機。
分離區段[B]可以包括以下四個區段:溶解區段[α]、洗滌區段[β]、沉澱區段[γ]和溶劑蒸餾區段[δ]。這些區段以及因此工廠被配置成實行上述本發明的方法。
溶解區段[α]包括一個或多個串聯和/或並聯操作的溶解單元,以及一個或多個串聯和/或並聯操作的分離單元。將任選地清潔和/或破碎的由包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料構成的碎片以固體或熔體,優選地固體的形式進料到溶解單元。任選地將任選地清潔和/或破碎的由包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料構成的碎片在進料到溶解區段[α]之前乾燥。溶解單元配備有用於裝入所分離的有機溶劑和新鮮有機溶劑的入口。溶解單元配備有用於排出在溶解單元中獲得的混合物的一個或多個出口。該混合物包括未溶解的聚醯胺6和其中溶解有聚醚聚胺基甲酸酯的有機溶劑。優選地,溶解單元是封閉的。這具有減少有機溶劑向環境的排放的優點。優選地,溶解單元配備有用於控制單元中的溫度的裝置(例如,蒸汽盤管、蒸汽伴熱、電伴熱)。任選地,在裝入溶解區段[α]之前調整(例如,在熱交換器中)所分離的有機溶劑和新鮮有機溶劑的溫度。
有機溶劑與包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料之間的良好接觸對於有效操作是必不可少的。這種接觸可以通過本領域公知的各種手段來實現。改進的接觸可以通過機械摩擦來實現。機械摩擦繼而可以例如通過用旋轉槳和靜態翅片的組合進行攪拌來實現。
適用於聚合物在有機溶劑中溶解的溶解單元是本領域技術人員已知的。攪拌容器是這種溶解單元的實例。
在分離單元中,將從溶解單元排出的混合物分離成包括有機溶劑和溶解的聚醚聚胺基甲酸酯的富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流和包括未溶解的聚醯胺6的料流。將包括有機溶劑和溶解的聚醚聚胺基甲酸酯的富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流通過排放管線排放並裝入沉澱區段[γ]。將包括未溶解的聚醯胺6的料流通過排放管線排放並裝入洗滌區段[β]。有利的是,包括未溶解的聚醯胺6的料流中的有機溶劑的量較低,以便於在洗滌區段[β]中洗滌。
適用於分離(未溶解的)聚合物和有機溶劑的分離單元是本領域技術人員已知的。離心機和過濾器是這種分離單元的實例。
優選地,將溶解單元和分離單元組合在一件設備中。這使得過程強化。
洗滌區段[β]包括用於用第三溶劑洗滌包括未溶解的聚醯胺6的料流以獲得富含聚醯胺6的料流和包括有機溶劑和第三溶劑的混合物的設備。洗滌區段[β]的目的是在很大程度上去除有機溶劑。任選地,洗滌區段[β]包括用於乾燥富含聚醯胺6的料流的設備。將包括有機溶劑和第三溶劑的混合物從洗滌區段[β]排出,並裝入溶劑蒸餾區段[δ]。在本文中,“裝入溶劑蒸餾區段[δ]”還包含間接手段,即中間的另外的步驟/區段。優選地,將從洗滌區段[β]排出的包括有機溶劑和第三溶劑的混合物在裝入溶劑蒸餾區段[δ]之前完全地或部分地裝入沉澱區段[γ]。
任選地,在乾燥後,將富含聚醯胺6的料流從洗滌區段[β]排出,並裝入解聚區段[C]。
第三溶劑與富含聚醯胺6的料流之間的良好接觸對於有效操作是必不可少的。這種接觸可以通過技術人員已知的各種手段來實現。一種手段是(連續的)離心機,向所述離心機中進料富含聚醯胺6的料流並且將第三溶劑作為洗滌溶劑裝入所述離心機中。
蒸餾區段[δ]包括一個或多個串聯和/或並聯操作的蒸餾塔。蒸餾塔可以以分批、半連續或連續模式操作。在這些操作模式之間的選擇在很大程度上取決於操作規模。一般來說,蒸餾塔的分批操作更適合處理小體積進料料流。蒸餾塔的連續操作更適合處理大體積進料料流。
蒸餾區段[δ]的確切布局還取決於有機溶劑、第二溶劑和第三溶劑的性質。
向蒸餾區段[δ]中裝入已經從中回收了沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯的包括有機溶劑和第二溶劑的混合物以及從洗滌區段[β]排出的包括有機溶劑和第三溶劑的混合物。將所分離的有機溶劑從蒸餾區段[δ]排出,並裝入溶解區段[α]。將第二溶劑和第三溶劑從蒸餾區段[δ]排出,並任選地分別裝入沉澱區段[γ]和洗滌區段[β]。將殘餘物從蒸餾區段[δ]排出。任選地,焚燒殘餘物,從而回收能量。最後,將使用的溶劑的降解產物從蒸餾區段[δ]排出。乙酸和二甲胺是有機溶劑N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)的降解產物的實例。
解聚區段[C]包括一個或多個串聯和/或並聯操作的解聚反應器。將富含聚醯胺6的料流以固體或熔體,優選地熔體的形式進料到反應器中。這種進料可以通過使用擠出機、齒輪泵或本領域已知的其它手段來實現。
在生產期間,解聚反應器至少部分填充有含有聚醯胺6的原料、殘餘材料、ε-己內醯胺(以及任選的催化劑)。解聚反應器可以具有任何期望的形式。優選的反應器類型是攪拌和非攪拌泡塔反應器、攪拌反應器和擠出機型反應器。
解聚反應器必須配備有用於進料富含聚醯胺6的料流、過熱蒸汽和任選的催化劑的設施。另外,解聚反應器必須配備有用於排放包括ε-己內醯胺和水的蒸氣料流以及殘餘材料的設施。
蒸汽與反應器內容物之間的良好接觸對於有效操作至關重要。這種接觸可以通過技術人員已知的各種手段來實現。作為實例,可以使用由例如蒸汽分配器提供的多個入口將蒸汽噴射通過材料。通過在反應器中包含機械攪拌也可以實現改進的接觸。機械攪拌可以通過例如使用旋轉槳和靜態翅片的組合來實現。
優選地,解聚在0.5至6小時內完成。
如果在生產區位無法獲得高溫過熱蒸汽,則必須通過在所謂的過熱器中對鍋爐中的可用蒸汽進行過熱來有意製造過熱蒸汽。
回收區段[D]包括一個或多個(優選地部分)冷凝器,向所述冷凝器中裝入包括ε-己內醯胺和水的蒸氣料流。這種(部分)冷凝器可以具有任何期望的形式。優選地,冷凝器是蒸餾塔,從所述蒸餾塔中獲得富含水的相作為頂部產物,並且獲得粗ε-己內醯胺作為底部產物。
純化區段[E]包括由一個或多個萃取設備、一個或多個蒸餾設備、任選的一個或多個溶劑切換設備、任選的氧化區段和任選的氫化區段,粗ε-己內醯胺被裝入所述設備或所述區段中並且高純度ε-己內醯胺從所述設備或所述區段排出。
將粗ε-己內醯胺和有機溶劑裝入萃取設備,並排出包括有機溶劑、ε-己內醯胺和雜質的有機相以及包括水和雜質的水相。萃取設備選自混合沉降萃取器、萃取塔和離心萃取器以及其組合。優選地,萃取設備是靜態或攪拌萃取塔,如KARR 塔、SCHEIBEL 塔、轉盤接觸器(RDC)、脈衝塔、篩板(靜態)塔、無規填料(靜態)塔和規整填料(SMVP) (靜態)塔。
將水和包括有機溶劑、ε-己內醯胺和雜質的有機相裝入溶劑切換設備,並排出包括有機溶劑的相和包括水、ε-己內醯胺和雜質的ε-己內醯胺-水相。用於基於反萃取的方法的溶劑切換設備選自混合沉降萃取器、萃取塔和離心萃取器以及其組合。優選地,用於反萃取的設備是靜態或攪拌萃取塔,如KARR 塔、SCHEIBEL 塔、轉盤接觸器(RDC)、脈衝塔、篩板(靜態)塔、無規填料(靜態)塔和規整填料(靜態)塔。
用於基於溶劑交換蒸餾的方法的溶劑切換設備選自篩板式蒸餾塔、無規填料蒸餾塔和規整填料蒸餾塔。優選地,蒸餾塔配備有再沸器、冷凝器和用於回流的設備。蒸餾塔可以在大氣壓、亞大氣壓或超大氣壓下操作。優選地,將水裝入蒸餾塔的上部,並且將包括水、ε-己內醯胺和沸點低於或高於ε-己內醯胺的雜質的水相從蒸餾塔的下部排出。
任選地存在的氧化區段包括一個或多個串聯和/或並聯操作的氧化反應器。將氧化劑和包括水、ε-己內醯胺和雜質的ε-己內醯胺-水相裝入氧化區段。氧化劑可以以固體、漿料或水溶液的形式裝入。優選地,氧化劑以水溶液的形式裝入。在應用高錳酸鉀或高錳酸鈉作為氧化劑的情況下,氧化區段還包括過濾區段。氧化反應器可以具有任何期望的形式。優選的反應器類型是攪拌和非攪拌反應器以及填充塔型反應器。氧化反應器必須配備有用於進料包括水、ε-己內醯胺和沸點低於或高於ε-己內醯胺的雜質的水相以及氧化劑的設施。另外,氧化反應器必須配備有用於排出包括水、ε-己內醯胺和雜質的氧化的ε-己內醯胺-水相以及任選地形成的固體氧化錳(IV) (MnO 2)顆粒的設施。通常,氧化在範圍為20℃至85℃的溫度和大氣條件下進行。
任選地存在的固體氧化錳(IV) (MnO 2)顆粒可以通過沉降或通過固液過濾,優選地通過固液過濾去除。使用如活性碳顆粒和矽藻土等助濾劑來改進過濾程序是常見的做法。適用於分離固體氧化錳(IV)顆粒的過濾系統是技術人員已知的。向此過濾系統中裝入包括水、ε-己內醯胺和雜質的氧化的ε-己內醯胺-水相和固體氧化錳(IV)顆粒的懸浮液,並排出包括水、ε-己內醯胺和雜質的經過濾的氧化的ε-己內醯胺-水相。通常,固體氧化錳(IV)顆粒保留在過濾系統中。通常,此過濾系統以半連續模式操作,使得懸浮液和過濾相分別被連續地裝入和連續地排出,同時所分離的固體被收集在過濾系統中。懸浮液的裝入不時中斷,並且將收集的固體從過濾系統中去除。
將粗ε-己內醯胺純化以獲得純化的ε-己內醯胺可以包括使用多相催化劑的氫化,在這種情況下,所述工廠將包括氫化區段。優選地,催化劑包括鎳或鈀。
氫化區段包括一個或多個串聯和/或並聯操作的氫化反應器。氫化可以在三相系統(氣體、液體、固體)中進行,所述三相系統由ε-己內醯胺水性混合物、氣態氫氣和多相氫化催化劑組成。可替代地,氫化可以在兩相系統(液體、固體)中進行,所述兩相系統由用氫氣完全或部分飽和的ε-己內醯胺水性混合物和多相氫化催化劑組成。氫氣在水-ε-己內醯胺混合物中的溶解可以通過本領域技術人員已知的任何方法實行。優選地,使混合物在吸收器或混合器中與氫氣接觸,其中保持恆定的氫氣壓力。氫氣與混合物之間的緊密接觸將確保氫氣溶解在混合物中。此過程優選地連續地實行。隨後使含氫氣的混合物例如在單獨的反應器中與氫化催化劑接觸。
多相催化劑可以以各種方式與含氫氣的反應混合物接觸。氫化可以例如在攪拌釜反應器中進行,其中催化劑顆粒懸浮在待氫化的混合物中(漿料相方法)。在這種漿料相方法中,催化劑顆粒和純化的混合物必須在氫化反應後的另外的方法步驟中分離,例如通過過濾分離。優選地,催化劑包括鈀或鎳。
可替代地,氫化可以在固定床反應器中實行,其中催化劑固定在反應器中,使得可以省去用於分離催化劑和反應混合物的另外的步驟。優選地,固定床由負載的鈀或鎳催化劑組成。
氫化溫度通常介於20℃與160℃之間。氫化壓力通常介於0.1與15 MPa之間。
向蒸餾設備中裝入包括水、ε-己內醯胺和雜質的ε-己內醯胺-水相,並排放高純度ε-己內醯胺、水和雜質(即沸點低於ε-己內醯胺的低沸點有機雜質和沸點高於ε-己內醯胺的高沸點有機雜質)。蒸餾設備選自篩板式蒸餾塔、無規填料蒸餾塔、規整填料蒸餾塔、水平和豎直(下降和上升)膜蒸發器。優選地,蒸餾塔配備有再沸器、冷凝器和用於回流的設備。蒸餾設備可以在大氣壓、亞大氣壓或超大氣壓下操作,優選地在亞大氣壓下操作。
優選地,蒸餾包含將水、低沸點有機雜質(具有比ε-己內醯胺更低的沸點)與ε-己內醯胺分離和/或將高沸點有機雜質(具有比ε-己內醯胺更高的沸點)與ε-己內醯胺分離。因此,蒸餾包含在第一步驟中從ε-己內醯胺中分離水作為頂部產物,同時將含有低沸點雜質和高沸點雜質的ε-己內醯胺作為底部產物去除。在第二步驟中,從ε-己內醯胺中去除低沸點雜質作為頂部產物,而獲得含有高沸點雜質的ε-己內醯胺作為底部產物。在第三步驟中,分離出高純度的ε-己內醯胺作為頂部產物,同時留下包括ε-己內醯胺和高沸點雜質的蒸餾殘餘物作為底部產物。任選地,將第一步驟和第二步驟組合。
通常,在蒸餾去除水和雜質之前,將鹼金屬氫氧化物,優選地NaOH添加到包括水、ε-己內醯胺和雜質的氧化的ε-己內醯胺-水相中。優選地,添加的NaOH的量在0.5至100 mmol/kg ε-己內醯胺,更優選地2至25 mmol/kg ε-己內醯胺的範圍內。這使得在隨後的蒸餾中特別有效地蒸餾去除沸點比ε-己內醯胺更低和更高的雜質。
本發明的方法可以以連續、半連續或分批方式操作。因此,本發明的工廠也可以被配置成允許這些操作模式中的一種或多種操作模式。在優選實施例中,所述工廠被配置成以連續或半連續的方式操作本發明的方法。然而,不連續的方法也是可能的。例如,本發明的工廠不需要在一個位置包含本文所述的所有區段。具體地,預處理區段[A]可以位於第一位置處,而分離區段[B]、解聚區段[C]、回收區段[D]和純化區段[E]位於第二位置處。類似地,作為預處理區段[A]的一部分的機械尺寸減小區段也可以位於第一位置處,而作為預處理區段[A]的一部分的清潔區段可以位於第二位置處。然後分離區段[B]、解聚區段[C]、回收區段[D]和純化區段[E]甚至可以位於第三位置處。
任選地,將清潔區段分成兩個或更多個段,所述兩個或更多個段任選地全部位於不同的位置處。例如,作為預處理區段[A]的一部分的清潔區段的第一段可以位於第一位置處,作為預處理區段[A]的一部分的機械尺寸減小區段可以位於第二位置處,而作為預處理區段[A]的一部分的清潔區段的第二段可以位於第三位置處。分離區段[B]、解聚區段[C]、回收區段[D]和純化區段[E]位於第四位置處。
任選地,分離區段[B]可以位於與預處理區段[A]、解聚區段[C]、回收區段[D]和純化區段[E]的位置不同的位置處。優選地,分離區段[B]可以位於回收的聚醚聚胺基甲酸酯被再次使用的位置附近。 產品
本發明的方法允許生產滿足高要求應用的規格的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯,並且同時所述方法由於其降低的產品碳足跡和使用廢物作為起始材料而特別環保。
在優選實施例中,通過本發明的方法獲得的ε-己內醯胺滿足以下規格中的一個或多個規格,其中參數和測量方法如下文實例部分中所定義: PAN:      最大值5 E290:      最大值0.05 VB:        最大值0.5 mmol/kg 鹼度:      最大值0.1 mmol/kg。
在優選實施例中,通過本發明的方法獲得的聚醚聚胺基甲酸酯可以這樣或與原生聚醚聚胺基甲酸酯組合在紡織品的生產中再次使用。
通過本發明的方法生產的ε-己內醯胺也是特別經濟和環境友好的。這是顯而易見的,因為與傳統生產的ε-己內醯胺(例如通過環己酮肟的貝克曼重排)相比,通過本發明的方法生產的ε-己內醯胺的碳足跡低得多。
通過本發明的方法生產的聚醚聚胺基甲酸酯也是特別經濟和環境友好的。同樣,這是顯而易見的,因為與傳統生產的聚醚聚胺基甲酸酯相比(例如通過聚醚多元醇和二異氰酸酯單體的反應),通過本發明的方法生產的聚醚聚胺基甲酸酯的碳足跡低得多。
產品的環境影響通常表示為產品的碳足跡或簡稱為‘碳足跡’。產品的碳足跡被定義為該產品形成所造成的總排放量,所述總排放量以噸二氧化碳當量/噸產品表示。產品的碳足跡尤其取決於原料、輔助材料、能源消耗、能源、生產方法和方法效率。產品碳足跡的量化可以如在例如歐洲標準EN ISO 14040:2006 (“環境管理-生命周期評估-原則和框架(Environmental management – Life cycle assessment – Principles and framework)”)中描述的那樣進行。
產品碳足跡計算可以在內部或由外部(優選地)認證的組織進行。這些組織基於例如LCA標準ISO 14040對產品碳足跡計算進行驗證和認證。
J. Hong和X. Xu (“己內醯胺生產的環境影響評價——在中國的案例研究(Environmental impact assessment of caprolactam production – a case study in China)”); 《清潔生產雜誌(J. of Cleaner production)》 27 (2012) 103-108; DOI: 10.1016/j.jclepro.2011.12.037)報道稱,在涉及基於煤的電和蒸汽生成的情況下,通過環己酮肟的貝克曼重排獲得的“原生”ε-己內醯胺對全球變暖的潛在影響為7.5噸CO 2當量/噸ε-己內醯胺(其相當於7.5 kg CO 2當量/kg ε-己內醯胺)。在涉及基於天然氣的電和蒸汽生成的情況下,ε-己內醯胺生產方法的原生ε-己內醯胺對全球變暖的潛在影響將下降至6.4噸CO 2當量/噸ε-己內醯胺(其相當於6.4 kg CO 2當量/kg ε-己內醯胺)。
根據本發明的方法獲得的ε-己內醯胺的產品碳足跡遠低於從頭合成的或“原生”ε-己內醯胺的產品碳足跡。根據本發明的方法獲得的ε-己內醯胺的產品碳足跡為小於5.0 kg,優選地小於4.0 kg,並且最優選地小於3.0 kg CO 2當量/kg ε-己內醯胺。
N.M. van der Velden, M.K. Patel和J.G. Vogtländer (以下中的表7:“關於由棉、聚酯、尼龍、丙烯醯基或彈性纖維製得的紡織品的LCA基準研究(LCA benchmarking study on textiles made of cotton, polyester, nylon, acryl, or elastane)”, 《國際生命周期評估雜誌(Int J Life Cycle Assess)》 (2014) 19:331–356; DOI: 10.1007/s11367-013-0626-9)報道稱,原生彈性纖維生產對全球變暖的潛在影響相當於4.836 kg CO 2當量/kg彈性纖維。
根據本發明的方法獲得的聚醚聚胺基甲酸酯的產品碳足跡遠低於從頭合成的或“原生”聚醚聚胺基甲酸酯的產品碳足跡。根據本發明的方法獲得的聚醚聚胺基甲酸酯的產品碳足跡為小於3.0 kg,優選地小於2.0 kg CO 2,並且最優選地小於1.0 kg CO 2當量/kg聚醚聚胺基甲酸酯。 附圖說明
在下文中,將參照附圖更全面地描述本發明,所述附圖描繪了本發明的某些實施例。然而,本發明如申請專利範圍中所定義,並且如本文中大體描述。其不應限於以下附圖中出於說明目的所示的實施例。
圖1是本發明的用於從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的方法的示意圖,所述方法包括在任選的預處理區段[A]、分離區段[B]、解聚區段[C]、回收區段[D]和任選的純化區段[E]中進行的處理步驟。
圖2展示了分離區段[B]的實施例,其中將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料分離以獲得富含聚醯胺6的料流和富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流。所述實施例由溶解區段[α]、洗滌區段[β]、沉澱區段[γ]和溶劑蒸餾區段[δ]組成。 附圖詳細說明
本發明的方法在圖1中示意性地展示。所述方法在以下工廠區段實行:
在任選的預處理區段[A]中,將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料[1]清潔和/或通過機械尺寸減小來破碎,以獲得排出的由包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料構成的清潔和/或破碎的碎片[2]。任選地,在其中通過去除外來材料和/或通過用洗滌溶劑[3]洗滌來清潔包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料[1]的預處理區段[A]中,獲得排出的外來材料和被污染的洗滌溶劑[4]。外來材料的去除可以在用洗滌溶劑[3]洗滌之前和/或之後進行。清潔可以在包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料[1]破碎之前和/或之後進行。任選地,將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料[2]在清潔步驟之後並且在裝入分離區段[B]之前乾燥;
在分離區段[B]中,將由包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料構成的任選地清潔和/或破碎的碎片[2]分離成富含聚醯胺6的料流[13]和富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流。優選地,將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料[2]分離成富含聚醯胺6的料流[13]和富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流通過聚醚聚胺基甲酸酯在有機溶劑中的選擇性溶解來實現。任選地,將新鮮的有機溶劑經由管線[6]裝入分離區段[B]。任選地,將第二溶劑經由管線[9]裝入分離區段[B],所述第二溶劑用於從富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流中使聚醚聚胺基甲酸酯沉澱,使得獲得沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯[10]。任選地,將沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯[10]在從分離區段[B]排出之前乾燥。任選地,將第三溶劑經由管線[12]裝入分離區段[B],所述第三溶劑用於在從分離區段[B]排出之前洗滌富含聚醯胺6的料流[13]。任選地,將富含聚醯胺6的料流[13]在從分離區段[B]排出之前乾燥。任選地,分離區段[B]包括分離從分離區段[B]排出的第二溶劑和第三溶劑[15]以及殘餘物[16]的區段(優選地溶劑蒸餾區段);
在解聚區段[C]中,使富含聚醯胺6的料流[13]解聚,使得獲得從解聚區段[C]排出的包括ε-己內醯胺的料流[19]。另外,排出殘餘材料[20]。將過熱蒸汽[17]和任選的催化劑[18]裝入解聚區段[C]。任選地,使富含聚醯胺6的料流[13]在裝入解聚區段[C]之前熔融;
在回收區段[D]中,從自解聚區段[C]排出的包括ε-己內醯胺的料流[19]中回收粗ε-己內醯胺[21]。另外,從回收區段[C]排出水相[22];
在任選的純化區段[E]中,將從回收區段[D]排出的粗ε-己內醯胺[21]純化以產生高純度ε-己內醯胺[24]。水和雜質[23]也從純化區段[E]排出。
圖2描繪了分離區段[B] (由虛線包圍的區域)的實施例,其中將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料分離以獲得富含聚醯胺6的料流和富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流。該實施例包括以下區段:
在溶解區段[α]中,將聚醚聚胺基甲酸酯從由包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料構成的任選地清潔和/或破碎的碎片[2]中溶解在有機溶劑中,以獲得包括有機溶劑和溶解的聚醚聚胺基甲酸酯的富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流[7]和包括未溶解的聚醯胺6的料流[8]。這些從溶解區段[α]排出。有機溶劑是所分離的有機溶劑[5],所述所分離的有機溶劑中任選地添加有新鮮的有機溶劑[6];
在沉澱區段[γ]中,將第二溶劑[9]和包括有機溶劑和溶解的聚醚聚胺基甲酸酯的富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流[7]混合,使得聚醚聚胺基甲酸酯從包括有機溶劑和第二溶劑的混合物中沉澱出來。從包括有機溶劑和第二溶劑的混合物中回收沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯(例如,通過過濾或離心)。從沉澱區段[γ]排出所回收的沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯[10]。任選地,將沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯[10]在回收步驟之後並且在從沉澱區段[γ]排出之前乾燥。從沉澱區段[γ]排出已經從中回收了沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯的包括有機溶劑和第二溶劑的混合物[11]並將所述混合物裝入溶劑蒸餾區段[δ];
在洗滌區段[β]中,用第三溶劑[12]洗滌包括未溶解的聚醯胺6的料流[8],以獲得富含聚醯胺6的料流[13]和包括有機溶劑和第三溶劑的混合物[14]。從洗滌區段[β]排出富含聚醯胺6的料流[13]。任選地,將富含聚醯胺6的料流[13]在洗滌步驟之後並且在從洗滌區段[β]排出之前乾燥。將包括有機溶劑和第三溶劑的混合物[14]從洗滌區段[β]排出,並任選地裝入溶劑蒸餾區段[δ];
在溶劑蒸餾區段[δ]中,將已經從中回收了沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯的包括有機溶劑和第二溶劑的混合物[11]以及任選地包括有機溶劑和第三溶劑的混合物[14]蒸餾,以獲得分離的有機溶劑[5]、第二溶劑和第三溶劑[15]以及殘餘物[16]。任選地,第二溶劑和第三溶劑都是水,在這種情況下分離的有機溶劑[5]是乾燥的有機溶劑。將分離的有機溶劑[5]裝入溶解區段[α]。 實例
以下實例用於更詳細地解釋本發明,特別是關於本發明的某些形式。然而,所述實例並不旨在限制本公開。
可以用於所有主要的聚合應用而無需用更純淨的ε-己內醯胺稀釋的ε-己內醯胺滿足以下所有規格: PAN:      最大值5 E290:      最大值0.05 VB:        最大值0.5 mmol/kg 鹼度:      最大值0.1 mmol/kg。 參數和測量方法定義如下:
PAN:ISO DIS 8660-塑膠-己內醯胺的高錳酸鹽指數的測定-光譜法,第一版ISO 8660的修訂版;1988,
E290:ISO 7059-工業用己內醯胺-在290 nm波長下吸光度的測定。
揮發性鹼(VB) ISO 8661-工業用己內醯胺-揮發性鹼含量的測定-蒸餾後滴定法。
ε-己內醯胺產品的鹼度:通過在25℃的溫度下使用Tashiro指示劑以0.1 wt./v 乙醇%亞甲基藍: 0.1 wt./v 乙醇%甲基紅的1:2比率滴定來測定鹼度,其終點為灰色。首先將含有水和指示劑的燒瓶滴定至灰色,然後添加X克含有Y wt.% ε-己內醯胺(如通過折射率測定)的ε-己內醯胺水溶液,並使用0.01 N H 2SO 4溶液將溶液滴定回灰色。然後鹼度由以下給出: 鹼度(mmol/kg ε-己內醯胺) = v *t * 1000 / (X * Y) 其中: v = 添加的H 2SO 4溶液的體積 (ml) t = H 2SO 4溶液的當量濃度(= 0.01 N) X = 樣品重量(g) Y = ε-己內醯胺的濃度(wt.%) 實例1 聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的預處理和分離
使用過的含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物的聚醚聚胺基甲酸酯含量為20.2 +/- 0.4 wt.% (如通過差示掃描量熱法(DSC) ISO11357-3_-130℃至300℃_10℃/分鐘_dt 1.00秒測定)。使用過的含有聚醚聚胺基甲酸酯(斯潘德克斯)的尼龍6廢棄織物的顏色為紫色。
將含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物切成小碎片,每個小碎片在5至20 cm 2的範圍內。在攪拌下,將150.4克這種切割材料在70℃的溫度下溶解在800克DMAc中持續1小時。在70℃的溫度下,通過加熱的雙壁布氏漏斗對所得溶液進行真空過濾,從而獲得濾液1。將剩餘的未溶解的材料進一步處理三次,其中每次400克DMAc,在70℃的溫度下攪拌1小時,從而獲得濾液2至4。
在65℃的溫度下,用325克水洗滌布氏漏斗上的未溶解的材料,從而獲得濾液5,並且然後乾燥未溶解的材料並隨後稱重。將五種濾液合併,從而獲得沉澱物和澄清溶液。將沉澱物濾出並用200克水洗滌,並且隨後乾燥並隨後稱重。乾燥的沉澱物的重量分數為乾燥的沉澱物和乾燥的未溶解的材料的總重量的20 wt.%,所述總重量幾乎等於起始材料的重量。
通過差示掃描量熱法(DSC)的分析揭示,乾沉澱物的聚醚聚胺基甲酸酯含量為大約100 wt.% (未檢測到聚醯胺6)。基於DSC分析,乾燥的未溶解的材料的尼龍6含量為大約100 wt.% (未檢測到聚醚聚胺基甲酸酯)。
回收的聚醚聚胺基甲酸酯沉澱物可以這樣或與原生聚醚聚胺基甲酸酯組合在紡織品的生產中再次使用。
該實例表明,通過選擇性萃取、溶解的聚醚聚胺基甲酸酯的沉澱和未溶解的聚醯胺6的洗滌,可以將聚醚聚胺基甲酸酯和聚醯胺6從含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物中分離出來。乾燥後,回收的沉澱物由幾乎純的聚醚聚胺基甲酸酯組成,並且未溶解的材料的聚醚聚胺基甲酸酯含量遠低於用作起始材料的含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物的含量。 實例2 聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的預處理和分離
使用過的含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物的聚醚聚胺基甲酸酯含量為8.15 +/- 0.05 wt.% (如通過差示掃描量熱法(DSC) ISO11357-3_-130℃至300℃_10℃/分鐘_dt 1.00秒測定)。使用過的含有聚醚聚胺基甲酸酯(斯潘德克斯)的尼龍6廢棄織物的顏色為鮭魚粉色。
遵循實例1的程序,不同之處在於現在將254.1克含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物溶解在1200克DMAc中並且在過濾後使用475克DMAc和350克水洗滌布氏漏斗上剩餘的未溶解的材料外。將沉澱物濾出並用200克水洗滌,並且隨後乾燥。將布氏漏斗上的未溶解的材料用1000克水洗滌,然後也乾燥,並且然後稱重。乾燥的沉澱物的重量分數為乾燥的沉澱物和乾燥的未溶解的材料的總重量的8 wt.%,所述總重量幾乎等於起始材料的重量。
通過差示掃描量熱法(DSC)的分析揭示,乾沉澱物的聚醚聚胺基甲酸酯含量為大約100 wt.% (未檢測到聚醯胺6)。乾燥的未溶解的材料的聚醯胺6含量和聚醚聚胺基甲酸酯含量分別為大約99 wt.%和小於1 wt.% (DSC分析)。
回收的聚醚聚胺基甲酸酯沉澱物可以這樣或與原生聚醚聚胺基甲酸酯組合在紡織品的生產中再次使用。
該實例表明,通過選擇性萃取、溶解的聚醚聚胺基甲酸酯的沉澱和未溶解的聚醯胺6的洗滌,可以將聚醚聚胺基甲酸酯和聚醯胺6從含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物中分離出來。乾燥後,回收的沉澱物由幾乎純的聚醚聚胺基甲酸酯組成,並且未溶解的材料的聚醚聚胺基甲酸酯含量遠低於起始材料含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物的含量。 實例3 聚醯胺6的解聚和ε-己內醯胺的回收
在將實例1中獲得的乾燥的未溶解的材料裝入解聚反應器之前,首先將所述材料緻密化。使乾燥的未溶解的材料在237℃下在氮氣下熔融,並迫使所述材料穿過穿孔金屬板。將獲得的股線冷卻至室溫並切割成粒料。所得粒料的直徑和長度分別為3 mm和1 cm。
將48克這些含有聚醯胺6的粒料和14克20 wt.%的磷酸裝入Premex高壓釜中。首先,在氮氣下加熱反應器內容物,隨後在120分鐘的反應期間以每分鐘4克的速率連續注入過熱蒸汽。反應器中的溫度和壓力分別保持在260℃和0.11 MPa。在反應期間,蒸氣料流從反應器中連續排出,並冷卻至大約20℃,從而獲得包括ε-己內醯胺和水的冷凝物。
由41克ε-己內醯胺構成(大部分剩餘物為水)的冷凝物在於真空(9.5 kPa;水浴溫度為大約65℃)下操作的旋蒸器(旋轉蒸發器)中通過蒸發濃縮至51.5 wt.%的ε-己內醯胺濃度。(該混合物為粗ε-己內醯胺,是待純化的混合物。) 粗ε-己內醯胺的規格為: PAN:      389 E290:      3.42
該實例表明,粗ε-己內醯胺可以通過聚醯胺6的解聚來獲得,所述聚醯胺6是通過從含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物中萃取分離而獲得的。 實例4 聚醯胺6的解聚和ε-己內醯胺的回收
遵循實例3的程序,不同之處在於現在將48克由在實例2中獲得的乾燥的未溶解的材料製成的粒料和14克20 wt.%的磷酸裝入Premex高壓釜中。
由33克ε-己內醯胺構成(大部分剩餘物為水)的冷凝物在於真空(9.5 kPa;水浴溫度為大約65℃)下操作的旋蒸器中通過蒸發濃縮至64.6 wt.%的ε-己內醯胺濃度。(該混合物為粗ε-己內醯胺,是待純化的混合物。) 粗ε-己內醯胺的規格為: PAN:      214 E290:      2.68
該實例表明,粗ε-己內醯胺可以通過聚醯胺6的解聚來獲得,所述聚醯胺6是通過從含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物中萃取分離而獲得的。 比較實驗1 聚醚聚胺基甲酸酯的解聚
遵循實例3的程序,不同之處在於現在將37.6克聚醚聚胺基甲酸酯纖維(與實例1和實例2中使用的廢棄織物中包含的材料相同)和14克20 wt.%的磷酸裝入Premex高壓釜中。
在開始注入過熱蒸汽後10分鐘,必須停止實驗,因為用於排出包括ε-己內醯胺和水的蒸氣料流的管線被不溶性材料堵塞。
從該比較實驗可以得出結論,在解聚之前不去除聚醚聚胺基甲酸酯的情況下,對含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物進行解聚會產生操作問題。 比較實驗2 含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物的解聚和ε-己內醯胺的回收
遵循實例3的程序,不同之處在於現在將48克由聚醚聚胺基甲酸酯含量為20.2 +/- 0.4 wt.%的含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物製成的粒料(與實例1中使用的原料相同)和14克20 wt.%磷酸裝入Premex高壓釜中。
由26克ε-己內醯胺構成(大部分剩餘物為水)的冷凝物在於真空(9.5 kPa;水浴溫度為大約65℃)下操作的旋蒸器中通過蒸發濃縮至47.0 wt.%的ε-己內醯胺濃度。(該混合物為粗ε-己內醯胺,是待純化的混合物。) 粗ε-己內醯胺的規格為: PAN:      352 E290:      3.60
觀察結果: ●  濃縮前獲得的冷凝物確實含有未知沉澱物 ●  在該解聚實驗後,發現Premex高壓釜的內壁有污垢
從該比較實驗可以得出結論,在解聚之前不去除聚醚聚胺基甲酸酯的情況下,對含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物進行解聚會產生操作問題。另一個觀察結果是該比較實驗中的ε-己內醯胺產率遠低於實例3 (以預處理的含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物作為進料)中的產率,其中ε-己內醯胺產率定義為冷凝物中ε-己內醯胺的重量與裝入Premex高壓釜的進料中聚醯胺6的重量的比率。 比較實驗3 通過蒸餾進行的純化
然後將75 mmol氫氧化鈉水溶液/kg ε-己內醯胺添加到在比較實驗2中獲得的粗ε-己內醯胺的一部分中。然後通過分步驟降低壓力來蒸餾該混合物。ε-己內醯胺在300 Pa下蒸餾。 蒸餾的ε-己內醯胺的規格為: PAN:      31 E290:      3.08 VB:        2.45 mmol/kg 鹼度:      3.13 mmol/kg。
該比較實驗表明,通過含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物的解聚(無需在分離區段中預處理,其中包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料分離成富含聚醯胺6的料流和富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流),並且隨後通過蒸餾濃縮和純化獲得的ε-己內醯胺的品質是非常差的,因為它不滿足主要聚合應用所需的規格中的任何規格。 比較實驗4 通過蒸餾進行的純化
然後將75 mmol氫氧化鈉水溶液/kg ε-己內醯胺添加到在實例3中獲得的粗ε-己內醯胺的一部分中。然後通過分步驟降低壓力來蒸餾該混合物。ε-己內醯胺在300 Pa下蒸餾。 蒸餾的ε-己內醯胺的規格為: PAN:      33 E290:      0.39 VB:        2.12 mmol/kg 鹼度:      2.24 mmol/kg
從該比較實驗中可以得出結論,僅通過蒸餾純化粗ε-己內醯胺不足以滿足主要聚合應用所需的規格。 比較實驗5 通過高錳酸鹽處理和蒸餾進行的純化
將在實例3中獲得的粗ε-己內醯胺用相對於ε-己內醯胺的0.2 wt.% KMnO₄在50℃下處理2小時。然後通過過濾將形成的固體從氧化的反應產物中去除。
氧化的反應產物中的ε-己內醯胺在添加75 mmol氫氧化鈉水溶液/kg ε-己內醯胺後進一步如比較實例4中所述的那樣通過蒸餾純化。 蒸餾的ε-己內醯胺的規格為: PAN:      23 E290:      0.63 VB:        2.26 鹼度:      1.69
從該比較實驗中可以得出結論,通過高錳酸鹽處理並隨後進行蒸餾來純化粗ε-己內醯胺不足以滿足如以上定量的主要聚合應用所需的所有規格。 實例5 通過萃取、氧化和蒸餾進行的純化
將在實例4中獲得的粗ε-己內醯胺的一部分在於真空(9.5 kPa;水浴溫度為大約65℃)下操作的旋蒸器中通過蒸發進一步濃縮至37.9 wt.%的ε-己內醯胺濃度。(該混合物為濃縮的粗ε-己內醯胺,是待純化的混合物。)
在大約25℃的溫度下,用4-甲基-2-戊醇(50 wt.%)/環己烷(50 wt.%)的溶劑混合物分批萃取濃縮的粗ε-己內醯胺11次。使用的萃取溶劑的總量為每克濃縮的粗ε-己內醯胺3.22克4-甲基-2-戊醇/環己烷。
將濃縮的萃取物在大約25℃的溫度下用水分批萃取7次。使用的水的總量為5.67克水/克回收的ε-己內醯胺。
將合併的水性萃取物用相對於ε-己內醯胺的0.1 wt.% KMnO₄在50℃下處理2小時。然後通過過濾將形成的固體從氧化的反應產物中去除。
將所得混合物在於真空(9.5 kPa;水浴溫度為大約65℃)下操作的旋蒸器中通過蒸發濃縮至49.7 wt.%的ε-己內醯胺濃度。所得濃縮的水溶液中的ε-己內醯胺在添加75 mmol氫氧化鈉水溶液/kg ε-己內醯胺後進一步如比較實例4中所述的那樣通過蒸餾純化。 蒸餾的ε-己內醯胺的規格為: PAN:      0.9 E290:      0.03 VB:        0.07 鹼度:      0.10
從該實驗可以得出結論,滿足主要聚合應用所需規格的純化的ε-己內醯胺可以從已通過萃取去除了聚醚聚胺基甲酸酯的解聚的含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物中獲得,並且已經通過萃取、氧化和蒸餾純化。
所述實例表明,通過所要求保護的步驟組合,即使在有色廢棄織物的情況下也能夠生產一級己內醯胺。所使用的廢棄織物是所謂的‘消費後廢物’,即實驗中使用的廢棄織物已被消費者使用並且然後被處置。一般來說,‘消費後廢物’比工業後廢物更髒(含有更多雜質/污垢),並且因此是特別具有挑戰性的起始材料。所要求保護的方法通過其特殊的步驟組合,即使在此類具有挑戰性的起始材料的情況下也能很好地工作。 實驗6 純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的碳足跡的計算
模擬了根據本發明的用於由含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物生產純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的連續方法。所述方法包含: - 將含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物切割成小碎片; - 用DMAc選擇性萃取聚醚聚胺基甲酸酯; - 通過離心分離未溶解的聚醯胺6和富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流; - 用水洗滌未溶解的聚醯胺6; - 通過離心分離洗滌的未溶解的聚醯胺6和水性萃取物; - 通過添加以上獲得的水性萃取物從富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流中使聚醚聚胺基甲酸酯沉澱; - 通過過濾從DMAc-水混合物中分離沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯; - 從以上獲得的DMAc-水混合物中回收DMAc和水; - 乾燥過濾的聚醚聚胺基甲酸酯; - 乾燥洗滌的未溶解的聚醯胺6; - 將洗滌的未溶解的聚醯胺6熔融和製粒; - 在H 3PO 4和過熱蒸汽的作用下使聚醯胺6解聚; - 通過從解聚反應器排出的蒸氣的部分冷凝回收粗ε-己內醯胺(80 wt.% ε-己內醯胺); - 用甲苯逆流萃取濃縮的粗ε-己內醯胺; - 用稀釋的苛性鹼溶液洗滌有機萃取物; - 用水逆流萃取洗滌的有機萃取物; - 用KMnO₄進行處理並且過濾所形成的固體; - 將水性萃取物蒸發濃縮; - 添加苛性鹼; - 通過真空蒸餾回收純ε-己內醯胺。
純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的碳足跡是基於原材料的消耗數據計算的,並且上述方法的效用是基於來源於ecoinvent 3.7.1版本的數據。預處理區段和分離區段中純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯產品之間的環境影響分佈是基於這些產物的重量比。
結果揭示,從含有聚醚聚胺基甲酸酯的聚醯胺6廢棄織物中獲得的純化的ε-己內醯胺的產品碳足跡小於3.0噸CO 2當量/噸ε-己內醯胺和小於1.0噸CO 2當量/噸聚醚聚胺基甲酸酯。
雖然已經參考本發明的具體實施例描述了本發明,但是對於本領域的普通技術人員來說顯而易見的是,在不脫離本發明的精神和範圍的情況下,可以在其中進行各種改變和修改,包含(半)連續操作和向商業規模升級。
1:聚醚聚胺基甲酸酯的材料 2:碎片 3:通過用洗滌溶劑 4:洗滌溶劑 5:有機溶劑 6:有機溶劑;管線 7:含聚醚聚胺基甲酸酯的料流 8:未溶解的聚醯胺6的料流 9:管線;第二溶劑 10:沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯 11:有機溶劑和第二溶劑的混合物 12:第三溶劑 13:含聚醯胺6的料流 14:有機溶劑和第三溶劑的混合物 15:第三溶劑 16:殘餘物 17:過熱蒸汽 18:催化劑 19:料流 20:殘餘材料 21:粗ε-己內醯胺 22:排出水相 23:水和雜質 24:高純度ε-己內醯胺 A:預處理區段 B:分離區段 C:解聚區段 D:回收區段 E:純化區段 α:溶解區段 β:洗滌區段 γ:沉澱區段 δ:溶劑蒸餾區段
圖1是本發明的用於從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收純化的ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的方法的示意圖。
圖2展示了分離區段[B]的實施例。
1:聚醚聚胺基甲酸酯的材料
2:碎片
3:通過用洗滌溶劑
4:洗滌溶劑
6:有機溶劑;管線
9:管線;第二溶劑
10:沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯
12:第三溶劑
13:含聚醯胺6的料流
15:第三溶劑
16:殘餘物
17:過熱蒸汽
18:催化劑
19:料流
20:殘餘材料
21:粗ε-己內醯胺
22:排出水相
23:水和雜質
24:高純度ε-己內醯胺
A:預處理區段
B:分離區段
C:解聚區段
D:回收區段
E:純化區段

Claims (11)

  1. 一種用於在工廠中從包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中回收ε-己內醯胺和聚醚聚胺基甲酸酯的方法,其中所述工廠包括 分離區段[B], 解聚區段[C], 回收區段[D],以及 純化區段[E], 並且其中所述方法包括以下步驟: a)      將包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料裝入所述分離區段[B]; b)    在所述分離區段[B]中,通過在低於100℃的溫度下,優選地在範圍為0℃至100℃的溫度下,更優選地在範圍為10℃至90℃的溫度下,甚至更優選地在範圍為10℃至80℃的溫度下並且最優選地在範圍為20℃至75℃的溫度下使所述聚醚聚胺基甲酸酯選擇性地溶解在有機溶劑中,將所述包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料分離成富含聚醯胺6的料流和富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流,其中所述富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流是包括所述有機溶劑和所述聚醚聚胺基甲酸酯的溶液; c.1)   從分離區段[B]排出所述富含聚醯胺6的料流,並且將所述富含聚醯胺6的料流裝入解聚區段[C],其中所述富含聚醯胺6的料流中的聚醯胺6含量基於乾重為至少85重量%; c.2)   在所述解聚區段[C]中,在範圍為180℃至400℃的溫度下使所述富含聚醯胺6的料流中的所述聚醯胺6解聚,使得獲得包括ε-己內醯胺的料流,並且從所述解聚區段[C]排出所獲得的包括ε-己內醯胺的料流; c.3)   在所述回收區段[D]中從所述包括ε-己內醯胺的料流中回收粗ε-己內醯胺; c.4)   在所述純化區段[E]中純化在所述回收區段[D]中獲得的所述粗ε-己內醯胺以獲得純化的ε-己內醯胺,其中所述純化包括以下步驟: (i)     用有機溶劑萃取所述粗ε-己內醯胺,使得獲得水相和有機相,並且其中所述有機相包括所述有機溶劑、ε-己內醯胺和雜質; (ii)    通過用水至少部分地替代所述有機溶劑來切換所述溶劑,從而獲得包括水、ε-己內醯胺和沸點低於或高於ε-己內醯胺的雜質的水相;以及 (iii)   通過蒸餾去除沸點低於或高於ε-己內醯胺的雜質來獲得純化的ε-己內醯胺; d.1)   在所述分離區段[B]中從所述富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流中回收聚醚聚胺基甲酸酯;以及 d.2)  從所述分離區段[B]排出所述回收的聚醚聚胺基甲酸酯,其中所排出的料流中的聚醚聚胺基甲酸酯含量基於乾重為至少85重量%。
  2. 如請求項1所述的方法,其中所述分離區段[B]包括: 溶解區段[α], 洗滌區段[β], 沉澱區段[γ],以及 溶劑蒸餾區段[δ], 並且其中所述方法在所述分離區段[B]中包括以下步驟: b.1)   將有機溶劑和包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料裝入所述溶解區段[α]; b.2)   在所述溶解區段[α]中使聚醚聚胺基甲酸酯從所述包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料中溶解在有機溶劑中,使得獲得包括有機溶劑和溶解的聚醚聚胺基甲酸酯的富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流和包括未溶解的聚醯胺6的料流,並且從所述溶解區段[α]排出所獲得的料流; b.3)   將第二溶劑和所述包括有機溶劑和溶解的聚醚聚胺基甲酸酯的富含聚醚聚胺基甲酸酯的料流裝入所述沉澱區段[γ],使得聚醚聚胺基甲酸酯從包括有機溶劑和第二溶劑的混合物中沉澱; b.4)   從所述包括有機溶劑和第二溶劑的混合物中回收所述沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯,並且從所述沉澱區段[γ]排出所述沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯; b.5)   從所述沉澱區段[γ]排出已經在步驟b.4)中從中回收了沉澱的聚醚聚胺基甲酸酯的所述包括有機溶劑和第二溶劑的混合物,並且將所述混合物裝入所述溶劑蒸餾區段[δ]; b.6)   將第三溶劑和所述包括未溶解的聚醯胺6的料流裝入所述洗滌區段[β]; b.7)   在所述洗滌區段[β]中用所述第三溶劑洗滌所述包括未溶解的聚醯胺6的料流,使得獲得富含聚醯胺6的料流和包括有機溶劑和第三溶劑的混合物; b.8)   從所述洗滌區段[β]排出所述富含聚醯胺6的料流; b.9)   從所述洗滌區段[β]排出在步驟b.7)中獲得的所述包括有機溶劑和第三溶劑的混合物,並且將所述混合物部分或全部裝入所述溶劑蒸餾區段[δ]; b.10)  在所述溶劑蒸餾區段[δ]中通過蒸餾將有機溶劑與所述第二溶劑和所述第三溶劑分離,並且從所述溶劑蒸餾區段[δ]排出所述第二溶劑、所述第三溶劑和所分離的有機溶劑。
  3. 如請求項2所述的方法,其中將在步驟b.10)中從所述溶劑蒸餾區段[δ]排出的所分離的有機溶劑在步驟b.1)中裝入所述溶解區段[α]。
  4. 如請求項1至3中任一項所述的方法,其中 (i)    將從所述分離區段[B]排出的所述富含聚醯胺6的料流在裝入所述解聚區段[C]之前乾燥;和/或 (ii)   步驟c.2)中的所述解聚是在水的存在下進行的,使得所述包括ε-己內醯胺的料流是包括重量比為1:1至1:50,具體地1:2至1:15、1:2至1:10或1:3至1:8的ε-己內醯胺和水的蒸氣料流;和/或 (iii)  向所述解聚區段[C]裝入溫度範圍為220℃至575℃,具體地275℃至500℃的過熱蒸汽。
  5. 如請求項2至4中任一項所述的方法,其中在步驟b.4)中從所述沉澱區段[γ]排出的所回收的聚醚聚胺基甲酸酯在紡織品的生產中再次使用。
  6. 如請求項1至5中任一項所述的方法,其中所述工廠進一步包括 預處理區段[A], 並且其中在步驟a)之前,在所述預處理區段[A]中使所述包括聚醯胺6和聚醚聚胺基甲酸酯的材料經受預處理,具體地在清潔區段中經受清潔和/或在機械尺寸減小區段中經受機械尺寸減小。
  7. 如請求項1至6中任一項所述的方法,其中所述有機溶劑是二甲基乙醯胺。
  8. 如請求項1至7中任一項所述的方法,其中所述第二溶劑和所述第三溶劑是相同的溶劑,更優選地是水。
  9. 如請求項1至7中任一項所述的方法,其中步驟b.3)中的所述第二溶劑部分地或完全地是在步驟b.7)中從所述洗滌區段[β]獲得的所述包括有機溶劑和第三溶劑的混合物。
  10. 如請求項1至9中任一項所述的方法,其中從所述溶劑蒸餾區段[δ]排出的所述第二溶劑和所述第三溶劑任選地在彼此分離之後在所述沉澱區段[γ]和/或所述洗滌區段[β]中再次使用。
  11. 如請求項3至10中任一項所述的方法,其中在將在步驟b.10)中從所述溶劑蒸餾區段[δ]排出的所分離的有機溶劑在步驟b.1)中裝入所述溶解區段[α]之前,去除所述有機溶劑的降解產物。
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