CN101500980B - 伯二胺的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在催化剂存在下通过二腈化合物的氢化制备伯二胺的方法。本发明尤其涉及通过己二腈的氢化制备六亚甲基二胺的方法。本方法在于在串联安装的多个蒸馏塔中通过蒸馏回收形成的二胺，且包括自二级蒸馏起分离重质杂质。

Description

伯二胺的制备方法
技术领域
本发明涉及在催化剂存在下通过二腈化合物的氢化制备伯二胺的方法。
本发明尤其涉及通过己二腈的氢化制备六亚甲基二胺的方法。
背景技术
六亚甲基二胺是一种极其重要的化学中间体，特别用作制备聚酰胺的单体。因而，六亚甲基二胺与己二酸结合使用以形成胺盐，即六亚甲基二胺己二酸盐，也称为尼龙盐。该盐被用于制备通常称为PA6，6的聚己二酰己二胺。
六亚甲基二胺也是二异氰酸酯化合物制备中的一种重要化学中间体。
以工业规模使用的六亚甲基二胺制备方法包括在催化剂存在下将二腈化合物，即己二腈氢化。
因而，多种氢化方法已经为人们所知并利用。根据所用催化剂和温度及压力条件，这些方法可以被分成两大类。
在第一类方法中，催化剂一般为金属氧化物，如氧化铁或氧化钴。
氢化在高温高压下，且常在氨存在下实施。
第二类方法包括使用阮内(Raney)型金属催化剂如阮内镍或阮内钴的工艺。氢化可在不太高的压力和温度下实施。该阮内金属催化剂常与掺杂的金属氧化物或金属元素组合使用。为了维持该类型催化剂的活性和选择性，有必要而且必须使用强碱。
在这两类方法中，氢化产物，特别是六亚甲基二胺，通过以一方面除去水和轻质杂质以及另一方面除去重质杂质为目的的一系列蒸馏，从而以纯品形式被回收。
在有机化合物蒸馏领域中，轻质杂质被理解为是指其沸点低于应当被回收的氢化化合物的沸点的化合物。
同样，被称为“重质”的杂质是指其沸点高于氢化化合物沸点的杂质。
根据氢化方法的实施条件，重质或轻质杂质的生成将会被或多或少地促进或限制。
然而将不可避免地生成杂质，因为它们产生于某些化合物的分解或所存在分子之间的反应。
在这些杂质中，可列举六亚甲基亚胺(HMI)、二氨基环己烷(DCH)、四氢氮杂
Figure G2007800228529D00021
(THA)、氨基甲基环戊烯胺(AMCPA)。
大部分这些杂质对六亚甲基二胺的使用造成麻烦，尤其是在用作制备聚酰胺的单体的情况下。这是因为，这些杂质可在所制得的聚酰胺中产生杂质，导致聚酰胺为黄色且材料不均匀，这导致尤其是在纺丝过程中出现缺陷和断裂。
这些杂质或化合物的存在尤其可通过极谱分析法检验和测定，其可定量地表示为极谱指数(indice polarographique)(Ipol)或者每百万摩尔HMD的THA摩尔数，以及通过气相色谱分析以确定HMI、DCH和AMCPA浓度。
因此，有必要采取对包含在氢化反应介质中的氢化化合物如六亚甲基二胺进行回收的工艺，该工艺可获得高纯度的这些化合物。
已提出一种六亚甲基二胺回收工艺，它包括对氢化反应介质进行一级蒸馏以除水。在这种蒸馏塔中，杂质六亚甲基亚胺(HMI)也被除去，因为它被蒸出的水携带出去。
在这个一级蒸馏中所收集的尾馏分进行二级蒸馏，其中轻质杂质被除去。
二级蒸馏所回收的尾馏分经三级蒸馏获得纯的氢化产物如六亚甲基二胺。
重质杂质在该三级蒸馏的尾馏分中被除去。
这一系列蒸馏具有若干缺陷。特别是难以获得高纯度的六亚甲基二胺。此外，能量消耗大。
发明内容
本发明的目的之一在于提供通过二腈的氢化制备二胺的方法，该方法包括二胺回收工艺，它使得能够可控地获得纯的二胺并且将能量消耗最小化。
为此，本发明提供通过在氢化催化剂的存在下将二腈化合物氢化而制备伯二胺化合物特别是六亚甲基二胺(HMD)的方法，该方法在于，相继地：
Figure G2007800228529D00031
利用氢气或含有氢气的气体氢化二腈化合物，并且回收或提取(soutirer)来自这个步骤的含有氢化化合物的料流E0，
Figure G2007800228529D00032
对料流E0实施一级蒸馏，以回收含有所存在的亚胺(HMI)和水的头馏分E1，以及含有氢化化合物的尾馏分Q1。
Figure G2007800228529D00033
对尾馏分料流Q1实施二级蒸馏，以在尾馏分Q2中回收形成被称作“重质”杂质的杂质的化合物，所述杂质的沸点高于氢化化合物沸点，并在头馏分E2中回收含有氢化化合物的馏分。这些重质杂质在有机化学领域中通常被称为“焦油”。
Figure G2007800228529D00034
对头馏分料流E2实施三级蒸馏，以回收含有轻质杂质或化合物的头馏分E3以及含有氢化化合物的尾馏分Q3，并且
Figure G2007800228529D00035
对料流Q3实施四级蒸馏，以回收由纯的氢化化合物或二胺构成的头馏分E4以及含有重质杂质的尾馏分Q4。
这一系列相继的蒸馏使得自二级蒸馏起，除去了大部分高沸点杂质或化合物或重质杂质。
因此，本方法起始阶段对“重质”杂质的去除使得可以改善并利于后续蒸馏的运行。例如，塔中填充元件的积垢大为减少。此外，后续蒸馏中纯化二胺所需的能耗被最小化。
同样有利的是，通过处理含有“重质”杂质的馏分Q2和Q4限制二胺(六亚甲基二胺)的损失。这个处理可以在常规的用于蒸馏二胺的蒸馏塔中实施，或者在薄层蒸发型塔中实施。被回收的二胺可有利地再循环到在前的塔之一中，所述塔如为最后一个蒸馏塔或者能够分离重质杂质并回收馏分Q2的塔。
这种方法特别适用于氢化步骤是在阮内金属基催化剂与强无机碱共同存在下进行的情况，所述阮内金属例如为阮内镍或阮内钴，所述强无机碱例如为氢氧化钠或氢氧化钾。
这是因为，强碱的存在可导致高分子量产物的形成，特别是当介质在相对高的温度下加热时，例如蒸馏塔的沸腾器中所达到的温度。
本发明方法特别适用于在阮内镍基催化剂存在下通过己二腈的氢化制备六亚甲基二胺(HMD)。
该氢化反应在常规的用于实施该反应的设备中并在常规温度条件下实施。
作为描述实施该氢化反应的实例，可列举专利：FR 913997、FR 1463409、BE 700877、US 3821305、US 3056837、WO 00/37424和WO 00/03972。
各蒸馏步骤在传统和常规蒸馏设备中进行，所述设备例如为筛板塔、浮阀塔、填料塔、规整填料塔、板式塔。
这些塔的工作条件将在本发明的实施方案的详细说明中给出。
本发明可以以特别是满足聚酰胺制备要求的高纯度回收六亚甲基二胺。
附图说明
通过本发明方法的实施方案的详细说明，本发明的其他优点和细节将会更加清楚，该说明参照唯一的附图1，其给出了本发明方法的这种实施方案的简要示意图。
具体实施方式
在阮内镍基催化剂和氢氧化钾的存在下进行的己二腈氢化步骤(未示出)所得到的反应介质E0被引入蒸馏塔1。该塔1在50至220mmHg(6.6kPa至29.3kPa)的压力下工作，其理论板数为5至20。
该塔是规整填料塔。
被称作脱水塔的这种塔1可以将反应介质中所含的水以及六亚甲基亚胺在头馏分E1中回收。尾馏分Q1含有少于50ppm的水。
这个馏分Q1被引入二级蒸馏塔2中，该塔于50至250mmHg(6.6kPa至33.3kPa)的压力下工作，具有1至5的理论板数。
尾馏分Q2由沸点高于六亚甲基二胺沸点的化合物构成。它占反应介质E0中所含重质化合物的1-10重量％。
头馏分E2被引入三级蒸馏塔3，该塔在10至80mmHg(1.3kPa至10.6kPa)的压力下工作，具有30至80的理论板数。该塔3有利地为填料塔。
所回收的尾馏分Q3中二氨基环己烷(DCH)的浓度低于10ppm。
头馏分E3由沸点低于六亚甲基二胺沸点的轻质化合物构成。
尾馏分Q3被引入四级即最后一级蒸馏塔4，该塔在10至50mmHg(1.3kPa至6.6kPa)的压力下工作，具有30至70的理论板数。该塔4是板式塔。
六亚甲基二胺在塔顶以料流E4的形式被回收，其含有少于2ppm的四氢氮杂
Figure G2007800228529D00051
和低于15的Ipol。
尾馏分Q4含有重质化合物。
有利地，尾馏分Q2和Q4可经历用于提取所含六亚甲基二胺的处理，例如，通过在蒸馏塔或薄层形式的蒸发塔(未示出)中蒸馏。
通过在除去轻质化合物和蒸馏六亚甲基二胺之前除去一部分重质化合物，本发明使得能够在三级和四级塔中以最小能耗和优异收率实现分离。

Claims (5)

1.通过在氢化催化剂的存在下将二腈化合物氢化而制备伯二胺的方法，其特征在于，该方法在于：
Figure FSB00001003741400011
利用氢气或含有氢气的气体氢化二腈化合物，
Figure FSB00001003741400012
对由氢化介质得到的料流E0实施一级蒸馏，以回收含有所存在的亚胺和水的头馏分E1，以及含有氢化化合物的尾馏分Q1，
Figure FSB00001003741400013
对料流Q1实施二级蒸馏，以回收包含氢化化合物的头馏分E2和包含比伯二胺具有更高沸点的化合物的尾馏分Q2，
Figure FSB00001003741400014
对头馏分E2实施三级蒸馏，以回收含有氢化化合物的尾馏分Q3以及含有沸点低于所形成二胺化合物沸点的化合物的头馏分E3，并且
Figure FSB00001003741400015
对尾馏分Q3实施四级蒸馏，以回收包含纯二胺的头馏分E4以及含有重质杂质的尾馏分Q4，
其中该二胺是六亚甲基二胺，该二腈化合物是己二腈。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述催化剂为选自阮内镍、阮内钴的阮内金属。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于所述氢化在选自氢氧化钠、氢氧化钾的强无机碱存在下实施。
4.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于蒸馏步骤在选自筛板塔、板式塔、填料塔、浮阀塔、规整填料塔的蒸馏塔中实施。
5.根据权利要求1-3之一的方法，其特征在于含重质杂质的馏分Q2和Q4在蒸馏塔中被处理，以回收二胺并将所回收的二胺再循环到二级或四级蒸馏中。
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