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Pour t Perfectionnements à la purification d'amihoop en particulier de l'hexamthy19ne-dlam1ne.
La présente invention concerne un procédé de fabri-
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cation d'amines, en particulier d'hexaméthylene-diamine de haute puxaté, L'hexaniêthylbne-diamine est maintenant un composé bien connu qui peut être très commodément préparé a 1' échel- le industrielle par hydrogénation catalytique de l'adipo- nitrile en présence d'ammoniac.
On utilise principalement
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l'hexamthylàne.diamine pour la condenser avec des diacides afin d'obtenir des polyamides et dans la fabrication de ces polyamides on obtient des avantages importants quand on fait
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réagir dans un premier temps la diamine avec une quantité
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équivalente d'un diacide carboxylique de façon << former un sel en utilisant un solvant comme de l'eau, du méthanol ou de l'thanol selon des techniques bien connues.Le sel ainsi prépare est ensuite dans un second temps transformé en polyamide.
On connaît de nombreux procèdes de préparation de
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l'hexaméthylone-diamine et ces procédés sont employés dans l'indttrie mais aucun d'eux ne donne une hexaméthylene- diamine exempte de produits secondaires ou autres analogue...
Il faut donc en général purifier ensuite Ilhexaméthyléne- diamine brute ainsi produite si l'on veut obtenir un pro duit présentant le haut degré de pureté nécessaire quand l'hexam6thylbne-diamine doit $tre traitée industriellement ,Jans le but final de produire des articles commercial!- sables. Il en est particulièrement ainsi, par exemple, dans ! te cas des polyamides préparés par réaction de l'hexamé-
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thylnc-dibm1n avec l'acide adipique et qui sont utiliser dnns de nombreux produits finals.
L'utilisation d'une hexamêthylène-diamine mal puri- fiée dans la fabrication de l'hexaméthylène-àdipamide provoque un abaissement du poids moléculaire, donne un polymère présentant de mauvaises caractéristiques du point de vue de la couleur et de l'aptitude la teinture, et affecte diverses autres propriétés physiques et chimiques
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dru polymère ou des produits fabriquès à partir de ce poly- rnre. Ainsi, par excnple, dans le domaine textile où l'on titilise beaucoup le polyhexaméthylêne-adipamide pour fa- briquer des filaments et des fibres, l'emploi d'une hexa- n\thylène-d1amine mal purifiée conduit à des filaments et
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fibres peu résistants ou ayant des caractéristiques de coloration ou de couleur qui ne répondent pas aux strictes normes textiles.
Un procédé couramment et largement utilisé dans l'industrie pour fabriquer l'hexaméthylène-diamine consiste à hydrogéner l'adiponitrile en présence d'un catalyseur tel que le cobalt. Ce procédé est en général rois en oeuvre de manière continue en faisant passer de l'hydrogène et de l'adiponitrile sur ou à travers un catalyseur dans des conditions de température et de pression élevées. On ajoute do l'ammoniac liquide pour absorber la chaleur de la réac- tion exothermique et limiter la formation de produits secondaires non désirés.
Le produit brut, une fois formé, peut être débarrassé des produits secondaires non désirés en le faisant passer dans une série d'appareils de distil- lation au moyen de traitements chimiques ou en combinant ces deux sortes de méthodes de purification*
Il est bien connu qu'une des principales impuretés l'ammoniac dissous, ne peut pas être éliminée effectivement par des opérations de distillation fractionnée uniquement.
L'ammoniac est généralement engendré sous l'effet de la chaleur nécessaire à la distillation fractionnée do l'hexa- méthylène-diamine et cet ammoniac se redissout dans les vapeurs d'hoxamzthylène-diamine condensées. C'est pour- quoi, il est souvent impossible de réduire la concentra- tion de l'ammoniac dans l'hexaméthylène-diamine purifiée au-dessous de 100 à 300 p. p.m. environ. Cet ammoniac res- tant dans l'hexamzthylène-diamine raffinée pose un problème indéniable dans la fabrication des polyamides. -
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On sait aussi que môme après avoir été soumise b une série de distillations pour la purifier, l'hexamé- thylêno-dînmine contient encore des impuretés indésirables.
On pense que ces impuretés *ont formées aussi bien au tours do lb fabrication de l'hexaméthylno-diamino qu'au cours de sa purification. On ne connaît pas la nature exacte de ces impuretés mais des recherches approfondies ont permis de conclure qu'il s'agissait principalement d'amino-
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hexyl,dne.imi.np ot do produits de condensation de cette imine sur elle..mOrne et avec l'hexaméthylene-diamine ainsi que de composés d'autres typos. Ces impuretés peuvent ôtre c'énammdos de façon général "impuretés réductibles au pola- roçlrapho" puisqu'elles donnent naissance à des liaisons non saturées réduites au polorographe et c'est ainsi que l'on désignera dans la suite ces impureté*.
Les équations suivantes représentent les réactions
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réversibles des composés de ces types dans llhexamdthylbne- diamine,
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Réactions réversibles des composés raductibles au pola- rogrophn dans l'hexamzthylène-diamine.
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En plus des réactions précédentes, l'amine-hexyli- dne-imine subit probablement une condensation du type aldol qui donne un mélange complexe do produite suivent les équations suivantes
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On voit clairement que cos composée donnent lieu a des liaisons non saturées et sont réductibles au polaro- graphe, Ils sont tous réduits par le polarographe a des potentiels compris entre 1,3 ot 1,5 volts. On a donc vrai- ment besoin dans l'industrie d'un procède de purification
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% cI4 l'lh.'xr:t'.lôthylùn0...dim:lino à un dogré ## .#. .-#.##. tel que cos impuretés soient entièrement éliminées ou tout
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au Moins :,mn's des quantités négligeable))'.
La présente invention a donc pour objet un procédé 0mQlior de purification do l'hcxamthylbn.-d1am1nlt on nzrticuliqr pour en éliminer, en totalité ou le plus pot Bible l'nfnmciinc et les impuretés réductibles au polaro- grapho, ce procède étant notamment applicable au s'aure de l'étape finale du raffinée.
Pour réaliser cet objet, conformément à 1a présente
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invention, on met en contact de lthext'm4thyl'no-diamino liquide contenant de l'ammoniac dissous avec un gaz inerte et du gaz carbonique
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Tout gaz inerte vis-à-vis de l'hexamethylene-diamine lipide dans les conditions de l'opération de mise en contact convient et comme exemples de gaz inertes appro- pries on peut citer, entra autres, l'azote, l'air exempt de gaz carbonique, et le produit de la combustion du gaz
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méthane d6brras$d du gaz carbonique $ Le gaz inerte t le 9;'\: carbonique peuvent ttrg ou non mélangée avant Ilopé-
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ration mais il est préférable que l'hexamethylene"diamine liquide sont mise en contact simultanément avec le gaz inerte et le gaz carbonique.
La quantité de gaz inerte nécessaire pour l'opération varie selon la quantité d'ammoniac dissous dans l'hexamz- , est
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Cthyleno-diamino liquide mais/en général comprise entre 62,5 cm3 et 935 dm3 de préférence entre 6,25 et 125 diz, par kuy d'hexaméthylène-diamine liquide.
La quantité de gaz carbonique nécessaire & 1 opé. ration peut dtre comprise entre 3i,2 et 625 ce , de préfé- rence entre 47,5 et 156 cm', par kg d'hexamèthylène-diamine soumise au traitement
Le procédé utilisé pour réaliser le contact peut être l'un quelconque des nombreux moyens bien connus qui
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conviennent pour l'hoxamthylèno-diamina purifier se trouvant sous la forme liquide et qui permette d'assurer un mélanqe intime et complet du mélange gazeux gaz inerte +
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gaz carbonique avec l'hexaméthylène-diamine a purifier.
Un procédé commode consiste a faire barboter le mélange gazeux travers de l'hexêm6thylne-diamine liquide. Aucun modèle ou forme particulier d'appareil n'est nécessaire pour cela, eton pourra choisir le dispositif qui s'adopte le mieux à l'installation considérée.
Un nutre procédé très satisfaisant et encore plus
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économique que le bnrbots7ce du gaz, consiste à mettre on contact l'hxnm6thylQn-dimino avec un mélange de gaz inerte et de gaz carbonique pendant qu'on la fractionne dans une colonne de distillation. Dans ce cas, les quan- tités de gaz inerte et do gaz carbonique nécessaires pour @ éliminer l'ammoniac et supprimer ou éliminer les impuretés
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réductibles au polarographe varient non seulement avec la quantité d'ammoniac dissous dans la quantité particulière d'hexamzthylène-diamine maie aussi avec le taux de reflux auquel on effectue la distillation fractionnée et le débit, total de l'hexamzthylène-diamine.
Il est évident que les quantités de gaz inerte ot de gaz carbonique Introduites dans la colonne de distillation doivent être maintenues aux valeurs minimales permettant la réduction ou l'élirai totale nation/de l'ammoniac et dos impuretés réduetibles au pola- rographo sans que la présence de ces gaz diminuent l'effi- cécité de la colonne fractionner ou provoque un entra!- nement trop important et des pertes d'hexamzthylène-dia- mine par dilution.
Le point d'introduction du gaz inerte et du gaz carbonique clans l'ensemble colonne do fractionnement et le ou les condenseurs qui lui sont associée n'a pas une imper- ainsi tance critique./le gaz inerte et le gaz carbonique peuvent être introduits nu bas de la colonne, on n'importe quel point le long de cotte colonne, a son sommet ou à l'entrée du condenseur ou do l'un des condenseurs associée à la colonne, nvoc dos résultats équivalents L'efficacité de la colonne n'est pas diminuée quand on introduit le gaz inerte au bas ou près du bas do la colonne et par ailleurs l'introduction du gaz inorte et du gaz carbonique l'en- trée du ou d'un condencosour no conduit pasune réduction ou une élimination moins importante do l'ammoniac et des impuretés réductibles au polorographe.
Le procédé do l'invention peut être mis en oouvro en général dans la dernière opération de distillation d'un traitement do purification de l'hexaméthylène-diamine
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en effet son application avant cette étape no donnerait pas dos résultats appréciables on raison do la tendance de l'hexmamzthylène-diamine on reflux a donnernaissence à de nouvelles quantités d'ammoniac et d'impuretés réductibles au pelarographe.
Il est évident que l'invention peut être mise on oeuvre dans la dernière colonne de distillation fractionne d'un procédé de purification de l'hexaméthylène- diamine, continu ou discontinu, quelque soit le nombre dos opérations do purification antérieures quo comprend le procède,
Il est évident aussi qu'aucune précaution n'est à prendre pour débarrasser l'hexamzthylène-diamine de l'eau puisque cotte eau aura été éliminée dans les étapes nnté- rieures de la purification.
Les spécialistes comprendront facilement que des solutions très concentrées d'hexamz- thylène-diamine et d'eau no peuvent pas être soumises l'élimdnation de l'ammoniac et des impuretés réductibles au polarographe, en raison probablement de la très gronde solubilité de l'ammoniac et de l'eau toutefois, la demanderesse a trouvé que si l'on saturait d'eau le gaz inerte et le gaz carbonique, cela n'avait pratiquement pas d'influence sur l'efficacité du procédé de l'invention par conséquent, on n'a pas besoin de prendre soin que le gaz inerte et le gaz carbonique soient exempts de vapeur d'eau.
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L'exemple suivant illustre l'invention dans en limiter aucunement la portée : EXEMPLE :
Un dispositif continu industriel de purifi- cation d'hexaméthylène-diamine comprenant une colonne primaire une colonne intermédiaire) une colonne d'épura- tion et une colonne de raffinage, est alimenté en continu avec de l'hexamzthylène-diamine brute préchauffée à 125 Ci La temnpérateure à la base do la colonne primaire est de 200 C environ, la température à son sommet étant de 100 C environ, L'ammoniac ot dos substances à bas point d'ébul- lition,
comme l'eau et l'hexaméthylène-diamine sortent en haut de cette colonne pour aller dans un condenseur où l'ammoniac est récupéré et les substances à bas point d'ébullition condensées ot rejetées. Les queues de cette colonne primaire sont introduites dans la colonne intermé- diaire reliée en série à la colonne d'épuration; dans ces deux colonnes, on maintient une température de tête de 110 à 140 C et une pression de 150 à 200 mm de mercure.
Une portion de l'hexaméthylène-diamine qui contient une partie du 1,2-diaminocyclohexane se trouvant dans la matière brute est prélevée comme distillât et introduite dans la colonne d'épuration. Los queues de la colonne intermédiaire qui contiennent de l'hexaméthylène-diamine relativement pure sont introduites directement dans la colonne de raffinage où l'on maintient une température de tête de 113 C et une pression de 42 mm de mercure* Doits la colonne d'épuration, on sépare l'hexaméthylène-dianino du 1,2-diamino-cyclohexane en rassemblant le 1,
2-diamino-cyclohexane dans le distillât de cette colonne.Les queues de la colonne d'épuration
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sont renvoyées dans la colonne intermédiaire pour y
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être redistilléea, Dans la colonne de raffinage, ilhexaméthylène- diamine distille au sommet de la colonne pour aller se condenser dans un condenseur, une portion étant renvoyée à la partie supérieure de la colonne de raffinage comme
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reflux et le reste étant soutiré à titre d'hexaméthylène. diamine raffinée. Le tubleau 1 ci-dessous donne les résultats moyens des analyses effectuées sur le produit introduit dans l'appareil de raffinage, sur les queues de raffinage et sur le produit raffiné pour y doser 1 'ammoniac et les impuretés réductibles au polarographe.
Les chiffres indiqués dans ce tableau expriment les nombres de molee
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d'impuretés par million de moles d'hexaméthylène-diamine sauf indication contraire TABLEAU
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<tb> Ammoniac <SEP> Impuretés <SEP> réducti-
<tb>
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bles au polarographa
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<tb> Produit <SEP> introduit <SEP> - <SEP> 4.233
<tb>
<tb> Queues <SEP> de <SEP> raffinage <SEP> - <SEP> 15.368
<tb>
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Hexaméthylène-diamine
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<tb> raffinée <SEP> 183 <SEP> 843
<tb>
Les évaluations des impuretés réductibles au polarographo sont faites sur un polarographe & électrode à goutte de mercure, à un potentiel de 1,3 à 1,5 volts
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calculé pour l'heptaldiyde,
1 molo do ce dernier corres- ! pondant à 1 mole d'impureté réductible au polarographes
On introduit ensuite un mélange d'un gaz inerte, a savoir de l'azote, et de gaz carbonique en un point situé près do la base de la colonne de raffinage, ; l'azote étant introduit à un débit de 7,5 dm3 par kilog ;
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d'hexaméthylnoMdiamino et le gaz carbonique à un débit
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de 2y CM3 par kilog d'hoxamêthylène-diam1ne purifiée.
On connaît l'effet bénéfique de l'azote sur la diminution
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do la teneur en ammoniac; aussi effoctue-t-on un essai continu au cours duquel on introduit par intermittence dans la colonne de raffinage du gaz carbonique avec l'azote* Les résultats des dosages de l'ammoniac et dos impuretés
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réductibles au polarographe dans 1 ' hexaméthylône-dlamine purifiée au cours de cet essai continu sur uno période de 6 jours) avoc et sans addition de gaz carbonique à
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l'azote, sont donnés dans la tableau 2 01-40'801.8.
Toutes les concentrations de l'ammoniac et des impuretés réduc- tibles au polarographe oont exprimées en moles par million
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de moles d'hoxamôthylène-diamine purifiée, sauf indication contraire, TABLEAU 2
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Analyses do ilhoxamdthylêne-dîamine raffinée.
Date Temps Nli imp.déd.POI, Gaz inorte utilisa
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<tb> 1er <SEP> .jour <SEP> 0800 <SEP> 44 <SEP> 87 <SEP> Sans <SEP> gaz <SEP> carbonique
<tb>
<tb>
<tb> 1000 <SEP> 72 <SEP> - <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 1200 <SEP> 84 <SEP> 139 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 2115 <SEP> 28 <SEP> 27 <SEP> Avec <SEP> gaz <SEP> carbonique
<tb>
<tb>
<tb> 2400 <SEP> 28 <SEP> 25 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2ème <SEP> jour <SEP> 0400 <SEP> 17 <SEP> 24 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 0800 <SEP> 18 <SEP> 27 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 1200 <SEP> 4 <SEP> 19 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1600 <SEP> 23 <SEP> 28 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 2000 <SEP> 28 <SEP> 25 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2400 <SEP> 25 <SEP> 24 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3ème <SEP> jour <SEP> 0800 <SEP> 19 <SEP> 98 <SEP> Sans <SEP> gaz <SEP> carbonique
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1200 <SEP> 19 <SEP> 78 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 1500 <SEP> 19 <SEP> 85 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 1400 <SEP> 16 <SEP> 50 <SEP> Avec <SEP> gaz <SEP> carbonique
<tb>
<tb>
<tb> 1600 <SEP> 19 <SEP> 27 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1800 <SEP> 18 <SEP> 61 <SEP> Sans <SEP> gaz <SEP> carbonique
<tb>
<tb>
<tb> 2000 <SEP> 18 <SEP> 78 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 2400 <SEP> 16 <SEP> 119 <SEP> "
<tb>
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T A B L E A U 2 (suite)
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<tb> Date <SEP> Temps <SEP> NH3 <SEP> Imp,Réd,Pel,
<SEP> Gaz <SEP> inerte <SEP> utilisé
<tb>
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<tb>
<tb>
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<tb> 4ème <SEP> jour <SEP> 0400 <SEP> 13 <SEP> 140 <SEP> Sans <SEP> gaz <SEP> carbonique
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0800 <SEP> 12 <SEP> 120 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0900 <SEP> - <SEP> 152 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1200 <SEP> 9 <SEP> 31 <SEP> Avec <SEP> gaz <SEP> carbonique
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1300 <SEP> - <SEP> 28 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1600 <SEP> 9 <SEP> 30
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2000 <SEP> 11 <SEP> 121 <SEP> Sans <SEP> gaz <SEP> carbonique
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2400 <SEP> 12 <SEP> 33 <SEP> Avec <SEP> gaz <SEP> carbonique
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5ème <SEP> jour <SEP> 0408 <SEP> 12 <SEP> 45
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0800 <SEP> 9 <SEP> 40
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1200 <SEP> 10 <SEP> 48 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1600 <SEP> 10 <SEP>
50
<tb>
<tb>
<tb>
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<tb> 2000 <SEP> 12 <SEP> 127 <SEP> Sans <SEP> gaz <SEP> carbonique
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2400 <SEP> 12 <SEP> 42 <SEP> Avec <SEP> gaz <SEP> carbonique
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6ème <SEP> jour <SEP> 0400 <SEP> 11 <SEP> 30 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0800 <SEP> 12 <SEP> 100 <SEP> Sans <SEP> gaz <SEP> carbonique
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1000- <SEP> 112 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1200 <SEP> 12 <SEP> 129
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1400 <SEP> 157 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1600 <SEP> 10 <SEP> 34 <SEP> Avec <SEP> gaz <SEP> carbonique
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2000 <SEP> 10 <SEP> 81 <SEP> Sana <SEP> gaz <SEP> carbonique
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2400 <SEP> 14 <SEP> 121 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0400 <SEP> 12 <SEP> 20 <SEP> Avec <SEP> gaz <SEP> carbonique.
<tb>
Les évaluations des quantités d'impuretés réductibles au polarographo sont faites comme précédemment,
Bien quo la nature de la réaction ou dos réactions qui interviennent dans le procédé do l'invention ne soit pas connue avec certitude, les résultats précédents montrent clairement l'effet de synergie qui résulte de l'utilisation d'une combinaison de gaz carbonique et d'un gaz inerte dans le procédé selon l'invention; on obtient on effet une diminution de plusieurs fois la teneur en ammoniac dissous et en impuretés réductibles au polarographo do l'hexaméthylène-diamine.
Les avantagea du procédé sont d'autant plus manifestes que l'on peut obtenir une hexaméthylène-diamine d'une pureté nettement améliorée tant changement important ni coûteux des dispositifs existants do purification de l'hexaméthylène-diamine et quo les
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teneurs on ammoniac et en impuretés réductibles au pola-
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rosraphe do l'huxl1mÓthylôno-d1amina purifiée peuvent stra abaiiséen à dos valeurs ruproductiblea particulières acceptables cana inconvénient pour le procède de àbri-
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cation dos polyamides* La proc6dè de l'invention pormot donc d'obtenir une hexaméthylène-diamine de haute pureté pratiquement sang frais do fabrication supplémentaires et dans la plupart des cas sans aucun chaugomont dans
l'appa-
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rcill,;lGo..LIeD spécialiotcs so rendront compte do nombreux autrui avantagée do l'invention.
Il vu do soi que dos modifications peuvent
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Ûtro apportdoo aux modes do réalisation qui viennent d'être décrits notamment par substitution do moyens techniques équivalentes cana que l'on aorto pour cola du
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cadre de la l'X'Ó:3unto invontion.
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For t Improvements in the purification of amihoop in particular of hexamthy19ne-dlamin.
The present invention relates to a method of manufacturing
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cation of amines, in particular of high puxated hexamethylenediamine. Hexanethylenediamine is now a well known compound which can be very conveniently prepared on an industrial scale by the catalytic hydrogenation of adiponitrile to presence of ammonia.
We mainly use
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hexamthylene.diamine to condense it with diacids in order to obtain polyamides and in the manufacture of these polyamides one obtains important advantages when one makes
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first react the diamine with a quantity
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equivalent of a dicarboxylic acid so as to "form a salt using a solvent such as water, methanol or ethanol according to well-known techniques. The salt thus prepared is then subsequently converted into a polyamide.
There are many known methods of preparing
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hexamethylone-diamine and these methods are employed in the industry but none of them gives a hexamethylenediamine free of side products or the like ...
It is therefore generally necessary to purify the crude hexamethylenediamine thus produced afterwards if one wishes to obtain a product exhibiting the high degree of purity required when the hexamethylenediamine is to be processed industrially, in the final aim of producing commercial articles. ! - sands. This is particularly so, for example, in! the case of polyamides prepared by reaction of hexame
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thylnc-dibm1n with adipic acid and which are used in many end products.
The use of poorly purified hexamethylene diamine in the manufacture of hexamethylene dipamide causes lowering of the molecular weight, gives a polymer having poor characteristics in terms of color and dyeability. , and affects various other physical and chemical properties
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a polymer or products made from it. Thus, for example, in the textile field where polyhexamethylene adipamide is extensively titilized to manufacture filaments and fibers, the use of a poorly purified hexa-ethylene-d1amine leads to filaments and
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fibers that are not very resistant or have coloring or color characteristics that do not meet strict textile standards.
A commonly and widely used process in industry for making hexamethylene diamine is to hydrogenate adiponitrile in the presence of a catalyst such as cobalt. This process is generally carried out on a continuous basis by passing hydrogen and adiponitrile over or through a catalyst under conditions of elevated temperature and pressure. Liquid ammonia is added to absorb the heat of the exothermic reaction and limit the formation of unwanted side products.
The crude product, once formed, can be freed of unwanted side products by passing it through a series of distillation apparatus by means of chemical treatments or by a combination of these two kinds of purification methods *
It is well known that one of the main impurities, dissolved ammonia, cannot be effectively removed by fractional distillation operations alone.
Ammonia is generally generated under the effect of the heat necessary for the fractional distillation of hexamethylenediamine and this ammonia redissolves in the condensed hoxamzthylene diamine vapors. Therefore, it is often not possible to reduce the concentration of ammonia in purified hexamethylene diamine below 100 to 300 percent. p.m. approx. This ammonia remaining in the refined hexamzthylene diamine poses an undeniable problem in the manufacture of polyamides. -
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It is also known that even after having been subjected to a series of distillations to purify it, hexamethylenodimine still contains undesirable impurities.
These impurities are believed to have formed both during the manufacture of hexamethylno-diamino and during its purification. The exact nature of these impurities is not known, but extensive research has led to the conclusion that they are mainly amino-
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hexyl, dne.imi.np ot do condensation products of this imine on it..mOrne and with hexamethylenediamine as well as compounds of other types. These impurities can be referred to in a general way as "impurities reducible to the polar grapho" since they give rise to unsaturated bonds reduced to the polorograph and this is how these impurities * will be designated in the following.
The following equations represent the reactions
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reversible compounds of these types in hexamdthylbne- diamine,
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Reversible reactions of raducible compounds with polarogrophn in hexamzthylene diamine.
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In addition to the preceding reactions, the amine-hexylene-imine probably undergoes aldol-type condensation which gives a complex mixture. The following equations are produced by the following equations.
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It is clearly seen that the compound cos give rise to unsaturated bonds and are reducible at the polar graph. They are all reduced by the polarograph to potentials between 1.3 and 1.5 volts. There is therefore a real need in industry for a purification process.
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% cI4 l'lh.'xr: t'.lôthylùn0 ... dim: lino with a dogré ##. #. .- #. ##. such that impurities are completely removed or all
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at least:, mn's negligible quantities)) '.
A subject of the present invention is therefore a 0mQlior process for the purification of hcxamthylbn.-d1am1nlt on nzrticuliqr in order to eliminate all or most of it, the infnmciinc and the impurities reducible to polarography, this process being particularly applicable to takes care of the final stage of the refined.
To achieve this object, in accordance with this
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invention, contacting liquid lthext'm4thyl'no-diamino containing dissolved ammonia with an inert gas and carbon dioxide
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Any gas which is inert with respect to the hexamethylene diamine lipid under the conditions of the contacting operation is suitable and as examples of suitable inert gases there may be mentioned, among others, nitrogen, air. free of carbon dioxide, and the product of gas combustion
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methane will be removed from carbon dioxide The inert gas is carbon dioxide can be mixed or not mixed before
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However, it is preferable that the liquid hexamethylene-diamine are contacted simultaneously with the inert gas and carbon dioxide.
The amount of inert gas required for the operation varies depending on the amount of ammonia dissolved in hexamz-, is
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Cthyleno-diamino liquid but / in general between 62.5 cm3 and 935 dm3, preferably between 6.25 and 125 diz, per kuy of liquid hexamethylenediamine.
The quantity of carbon dioxide required & 1 op. ration may be between 3i, 2 and 625 cc, preferably between 47.5 and 156 cm ', per kg of hexamethylenediamine subjected to the treatment
The method used to make the contact can be any of the many well known means which
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are suitable for the hoxamthyleno-diamina purifier which is in the liquid form and which allows to ensure an intimate and complete mixture of the gas mixture inert gas +
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carbon dioxide with hexamethylene diamine to be purified.
A convenient method is to bubble the gas mixture through liquid hexethylenediamine. No particular model or form of device is necessary for this, and one can choose the device which best suits the installation considered.
A very satisfying process and even more
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economical than the bnrbots7ce gas, is to contact the hexnm6thylQn-dimino with a mixture of inert gas and carbon dioxide while it is fractionated in a distillation column. In this case, the quantities of inert gas and carbon dioxide required to remove the ammonia and remove or remove the impurities.
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Reducible polarographs vary not only with the amount of ammonia dissolved in the particular amount of hexamzthylenediamine but also with the reflux rate at which the fractional distillation is carried out and the total flow rate of the hexamzthylene diamine.
It is obvious that the quantities of inert gas and carbon dioxide introduced into the distillation column must be kept at the minimum values allowing the reduction or the total elimination of the ammonia and of the impurities which can be reduced by polarography without the the presence of these gases decreases the efficiency of the fractionating column or causes too much entrainment and losses of hexamzthylene-diamine by dilution.
The point of introduction of inert gas and carbon dioxide into the fractionation column assembly and associated condenser (s) is not critical. / Inert gas and carbon dioxide can be introduced. at the bottom of the column, any point along the side of the column, at its top or at the inlet of the condenser or one of the condensers associated with the column, nvoc dos equivalent results The efficiency of the column is not diminished when the inert gas is introduced at the bottom or near the bottom of the column and, moreover, the introduction of the inert gas and carbon dioxide the entry of the or a conduction does not lead to a reduction or a reduction. Less removal of ammonia and polorograph reducible impurities.
The process of the invention can be carried out in general in the last distillation operation of a purification treatment of hexamethylene diamine.
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in fact its application before this step would not give appreciable results due to the tendency of the hexmamzthylene diamine on reflux to give birth to new amounts of ammonia and impurities which can be reduced by the pelarograph.
It is obvious that the invention can be carried out in the last fractional distillation column of a process for the purification of hexamethylenediamine, continuous or discontinuous, whatever the number of previous purification operations that includes the process,
It is also evident that no precaution is to be taken to rid the hexamzthylenediamine of the water since all of the water will have been eliminated in the nnterieur stages of the purification.
Those skilled in the art will readily understand that highly concentrated solutions of hexamethylenediamine and water cannot be subjected to the removal of ammonia and reducible impurities by the polarograph, probably due to the very high solubility of the gas. ammonia and water, however, the Applicant has found that if the inert gas and carbon dioxide were saturated with water, this had practically no influence on the efficiency of the process of the invention, therefore. it is not necessary to take care that the inert gas and the carbon dioxide are free from water vapor.
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The following example illustrates the invention without limiting its scope in any way: EXAMPLE:
A continuous industrial hexamethylenediamine purification device comprising a primary column, an intermediate column) a purification column and a refining column, is continuously fed with crude hexamethylenediamine preheated to 125 Ci. The temperature at the base of the primary column is approximately 200 C, the temperature at its top being approximately 100 C. Ammonia ot low boiling point substances,
such as water and hexamethylenediamine exit at the top of this column to go to a condenser where ammonia is recovered and low boiling substances condensed and discharged. The bottoms of this primary column are introduced into the intermediate column connected in series to the purification column; in these two columns, a head temperature of 110 to 140 ° C. and a pressure of 150 to 200 mm of mercury is maintained.
A portion of the hexamethylene diamine which contains a part of the 1,2-diaminocyclohexane present in the crude material is taken as a distillate and introduced into the scrub column. The bottoms of the intermediate column which contain relatively pure hexamethylene diamine are introduced directly into the refining column where a head temperature of 113 ° C. and a pressure of 42 mm of mercury is maintained. purification, the hexamethylene-dianino is separated from the 1,2-diamino-cyclohexane by combining the 1,
2-diamino-cyclohexane in the distillate of this column. The bottoms of the stripping column
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are returned in the middle column for y
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be redistilleda, In the refining column, the hexamethylenediamine distills at the top of the column to condense in a condenser, a portion being returned to the top of the refining column as
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reflux and the remainder being withdrawn as hexamethylene. refined diamine. Table 1 below gives the average results of the analyzes carried out on the product introduced into the refining apparatus, on the refining bottoms and on the refined product in order to assay therein 1 ammonia and the reducible impurities with the polarograph.
The figures shown in this table express the numbers of molee
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of impurities per million moles of hexamethylene diamine unless otherwise indicated TABLE
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<tb> Ammonia <SEP> Impurities <SEP> reducti-
<tb>
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polarographa bles
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<tb> Product <SEP> introduced <SEP> - <SEP> 4.233
<tb>
<tb> Queues <SEP> of <SEP> refining <SEP> - <SEP> 15.368
<tb>
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Hexamethylenediamine
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<tb> refined <SEP> 183 <SEP> 843
<tb>
The evaluations of the impurities reducible with the polarographo are made on a polarograph & mercury drop electrode, at a potential of 1.3 to 1.5 volts
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calculated for heptaldiyde,
1 molo do the latter corres-! laying down at 1 mole of impurity reducible with polarographs
Then a mixture of an inert gas, namely nitrogen, and carbon dioxide is introduced at a point near the base of the refining column; the nitrogen being introduced at a rate of 7.5 dm3 per kilog;
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of hexamethylnoMdiamino and carbon dioxide at a flow
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of 2y CM3 per kilog of purified hoxamethylenediamine.
We know the beneficial effect of nitrogen on the reduction
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do the ammonia content; also is carried out a continuous test during which one introduces intermittently in the column of refining of carbon dioxide with nitrogen * The results of the determinations of ammonia and dos impurities
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reducible with the polarograph in 1 hexamethylone-dlamine purified during this continuous test over a period of 6 days) avoc and without addition of carbon dioxide to
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nitrogen, are given in Table 2 01-40'801.8.
All concentrations of ammonia and polarograph-reducible impurities are expressed in moles per million
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moles of purified hoxamethylenediamine, unless otherwise indicated, TABLE 2
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Refined ilhoxamethylene-diamine assays.
Date Time Nli POI deduction impulse, Inort gas used
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<tb> 1st <SEP> .day <SEP> 0800 <SEP> 44 <SEP> 87 <SEP> Without <SEP> carbon dioxide <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> 1000 <SEP> 72 <SEP> - <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 1200 <SEP> 84 <SEP> 139 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 2115 <SEP> 28 <SEP> 27 <SEP> With <SEP> carbon dioxide <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> 2400 <SEP> 28 <SEP> 25 <SEP> "
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<tb>
<tb>
<tb>
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<tb> 2nd <SEP> day <SEP> 0400 <SEP> 17 <SEP> 24 <SEP> "
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<tb>
<tb> 0800 <SEP> 18 <SEP> 27 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 1200 <SEP> 4 <SEP> 19 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1600 <SEP> 23 <SEP> 28 <SEP> "
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<tb>
<tb> 2000 <SEP> 28 <SEP> 25 <SEP> "
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<tb> 2400 <SEP> 25 <SEP> 24 <SEP> "
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<tb>
<tb>
<tb>
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<tb> 3rd <SEP> day <SEP> 0800 <SEP> 19 <SEP> 98 <SEP> Without <SEP> carbon dioxide <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1200 <SEP> 19 <SEP> 78 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 1500 <SEP> 19 <SEP> 85 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 1400 <SEP> 16 <SEP> 50 <SEP> With <SEP> carbon dioxide <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> 1600 <SEP> 19 <SEP> 27 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1800 <SEP> 18 <SEP> 61 <SEP> Without <SEP> carbon dioxide <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> 2000 <SEP> 18 <SEP> 78 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 2400 <SEP> 16 <SEP> 119 <SEP> "
<tb>
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T A B L E A U 2 (continued)
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<tb> Date <SEP> Time <SEP> NH3 <SEP> Imp, Red, Pel,
<SEP> Inert <SEP> gas <SEP> used
<tb>
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<tb>
<tb>
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<tb> 4th <SEP> day <SEP> 0400 <SEP> 13 <SEP> 140 <SEP> Without <SEP> carbon dioxide <SEP>
<tb>
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<tb> 0800 <SEP> 12 <SEP> 120 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0900 <SEP> - <SEP> 152 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1200 <SEP> 9 <SEP> 31 <SEP> With <SEP> carbon dioxide <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1300 <SEP> - <SEP> 28 <SEP> "
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<tb>
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<tb> 1600 <SEP> 9 <SEP> 30
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2000 <SEP> 11 <SEP> 121 <SEP> Without <SEP> carbon dioxide <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2400 <SEP> 12 <SEP> 33 <SEP> With <SEP> carbon dioxide <SEP>
<tb>
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<tb>
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<tb> 5th <SEP> day <SEP> 0408 <SEP> 12 <SEP> 45
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<tb>
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<tb> 0800 <SEP> 9 <SEP> 40
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<tb>
<tb>
<tb> 1200 <SEP> 10 <SEP> 48 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1600 <SEP> 10 <SEP>
50
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<tb>
<tb>
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<tb> 2000 <SEP> 12 <SEP> 127 <SEP> Without <SEP> carbon dioxide <SEP>
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<tb> 2400 <SEP> 12 <SEP> 42 <SEP> With <SEP> carbon dioxide <SEP>
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<tb> 6th <SEP> day <SEP> 0400 <SEP> 11 <SEP> 30 <SEP> "
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<tb> 0800 <SEP> 12 <SEP> 100 <SEP> Without <SEP> carbon dioxide <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1000- <SEP> 112 <SEP> "
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<tb> 1200 <SEP> 12 <SEP> 129
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<tb>
<tb> 1400 <SEP> 157 <SEP> "
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<tb>
<tb> 1600 <SEP> 10 <SEP> 34 <SEP> With <SEP> carbon dioxide <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2000 <SEP> 10 <SEP> 81 <SEP> Sana <SEP> carbon dioxide <SEP>
<tb>
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<tb> 2400 <SEP> 14 <SEP> 121 <SEP> "
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0400 <SEP> 12 <SEP> 20 <SEP> With <SEP> carbon dioxide <SEP>.
<tb>
The evaluations of the quantities of impurities reducible with a polarograph are carried out as above,
Although the nature of the reaction or reactions which take place in the process of the invention is not known with certainty, the preceding results clearly show the synergistic effect which results from the use of a combination of carbon dioxide and gas. an inert gas in the process according to the invention; this results in a reduction of several times the content of dissolved ammonia and of impurities reducible by polarography of hexamethylenediamine.
The advantages of the process are all the more evident since it is possible to obtain a hexamethylenediamine of markedly improved purity, both a substantial and costly change in the existing devices for the purification of hexamethylenediamine and
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Ammonia and polar reducible impurities contents
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rosraph of purified huxl1mÓthylôno-d1amina can be reduced to specific yield values which are acceptable because of the inconvenience of the screening process.
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cation back polyamides * The process of the invention therefore provides a high purity hexamethylenediamine practically fresh blood of additional manufacture and in most cases without any chaugomont in
the appa-
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rcill,; lGo..LIeD so will account for many other advantages of the invention.
It is understood that modifications can
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Ûtro contributiondoo to the embodiments which have just been described in particular by substitution of equivalent technical means cana which one aorto for cola du
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part of the X'Ó: 3unto invontion.