CN107663156A - 通过部分冷凝分离低沸点馏分以及减少异佛尔酮二胺中的氨含量 - Google Patents

Abstract

本发明涉及借助具有分凝器和再循环的两级塔结构来精细纯化异佛尔酮二胺（IPDA）。

Description

通过部分冷凝分离低沸点馏分以及减少异佛尔酮二胺中的氨 含量

技术领域

本发明涉及借助具有分凝器和再循环的两级塔结构来精细纯化异佛尔酮二胺(IPDA)。

背景技术

已知通过异佛尔酮腈(IPN)的胺化氢化制备IPDA并已经多次描述。

在最简单的情况(US 3,352,913)下，在氢和过量氨的存在下在钴催化剂上使IPN反应。首先由IPN和氨通过消去水形成异佛尔酮腈亚胺，IPNI，其随后被氢化成IPDA。

等式1

另外，用于制备异佛尔酮二胺的方法从CN 104230721A、EP 2649042 A和WO2012126869A中已知。

根据EP 2 649 042A，异佛尔酮二胺在单级或两级反应中自异佛尔酮腈制备。在此，异佛尔酮腈首先用氨亚胺化成异佛尔酮腈亚胺。所述异佛尔酮腈亚胺在第二步骤中被氢化成异佛尔酮二胺。紧接在反应之后的纯化同样分成两个步骤。首先在多个蒸馏塔中分离低沸点馏分(Leichtsieder)，其包括氢、惰性气体、氨和低沸点杂质(低沸点馏分分离)。在最终步骤中，随后经由两个真空蒸馏塔获得纯-异佛尔酮二胺。第一塔用于再次分离仍包含在内的较低沸点的副产物。在第二塔中，在塔顶获得纯的异佛尔酮二胺并因此与有机残余物(高沸点馏分(Schwersieder))分离。

WO 2015/038679描述了分离氨和二胺的方法。这里通过一组三个蒸馏塔进行蒸馏，其中在每个塔中氨作为低沸点馏分在塔顶分离。

EP 1529027和EP 1529028该两个申请描述了在由至少两个塔组成的结构中通过蒸馏精细纯化IPDA。在这种情况下，分离低沸点和高沸点副组分并分馏成两个单独的IPDA-馏分。它们各自在其顺/反比方面不同。

发明内容

本发明的目的在于，找到在纯异佛尔酮二胺中具有降低的氨含量的异佛尔酮二胺的精细纯化的简单方法。

已意料之外地发现，通过在双塔系统的第二塔塔顶使用额外的分凝器，用于精馏粗IPDA，并将分料流再循环到第一塔中，可以降低纯IPDA中的氨含量。

本发明涉及一种自异佛尔酮二胺的制备产物中精细纯化异佛尔酮二胺的方法，所述异佛尔酮二胺的制备产物通过以下方法得到：在至少氨、氢、氢化催化剂和任选的另外的添加剂存在下并且在存在或不存在有机溶剂的情况下胺化氢化异佛尔酮腈，获得粗异佛尔酮二胺I，其特征在于，通过两个真空蒸馏塔对粗异佛尔酮二胺I进行精细纯化，其中

I.在第一真空蒸馏塔KI中，分离仍然存在的较低沸点副产物，并将粗IPDAII从K I的塔底转移到真空蒸馏塔K II中，

II.和在第二真空蒸馏塔KII中，在塔顶获得纯的异佛尔酮二胺，从而与有机残余物分离，其中两个冷凝器安置在真空蒸馏塔K II的塔顶，其中所述第一冷凝器是分凝器，和在其中分离纯IPDA，

并且其中所述第二冷凝器是总冷凝器，和在其中来自K II的蒸汽流的残余部分被完全冷凝并作为回流再循环到第一真空蒸馏塔K I中。

附图简述

图1示出异佛尔酮二胺-方法的简化方块流程图，

图2示出用于精馏IPDA的具有分凝器和再循环的优选的本发明塔结构。

制备纯IPDA的整个工艺分为三个部分（见图1）。在部分a中，反应在至少氨、氢和催化剂存在下，在单级或多级工艺中通过胺化氢化异佛尔酮腈进行。在部分b中，进行氨和氢的蒸馏分离以获得粗IPDA。蒸馏可以在一个或多个塔中进行。在部分c中，通过蒸馏分离IPDA，水，低沸点馏分和高沸点馏分来实现粗IPDA的精细纯化。精细纯化在两个真空蒸馏塔中进行。

使用的粗IPDA I通常具有用重量％（wt％）表示的以下组成：

IPDA 75-100重量％

水0-15重量％

低沸点馏分0-6重量％

高沸点馏分0-6重量％

残余氨10-1000 ppm。

低沸点馏分在此被定义为沸点低于IPDA的来自IPDA的制备工艺的副产物。高沸点馏分在此被定义为沸点高于IPDA的来自IPDA的制备工艺的副产物。

根据本发明的方法的特征一般在于，通过两个真空蒸馏塔对粗异佛尔酮二胺I进行精细纯化，其中

I.在第一真空蒸馏塔K I中，分离仍然存在的较低沸点副产物，并将粗IPDA II从K I的塔底转移到真空蒸馏塔K II中，

II.和在第二真空蒸馏塔K II中，在塔顶获得纯的异佛尔酮二胺，从而与有机残余物分离，其中两个冷凝器安置在真空蒸馏塔K II的塔顶，其中所述第一冷凝器是分凝器，和在其中分离纯IPDA，

并且其中所述第二冷凝器是总冷凝器，和在其中来自K II的蒸汽流的残余部分被完全冷凝并作为回流再循环到第一真空蒸馏塔K I中。

使用的第一真空蒸馏塔K I具有以下参数：

温度40-120℃

压力10-200毫巴

理论塔板数10-80。

从第一真空蒸馏塔流入第二真空蒸馏塔的料流粗IPDA II的组合物具有以下组成：

IPDA 90-100重量％

高沸点馏分0-10重量％

残余氨10-500ppm。

使用的第二真空蒸馏塔K II具有以下参数：

压力10-200毫巴

塔顶温度80-200°C

理论塔板数5-50。

在第二真空蒸馏塔的塔顶使用的分凝器具有以下参数：

压力10-200毫巴

温度80-200℃。

纯异佛尔酮二胺的纯度至少为98重量％。纯IPDA中的残余氨含量小于50ppm。

优选的工艺步骤和工艺方案

首先将粗IPDA I导入第一真空蒸馏塔K I中，参见图2。在此，低沸点馏分（料流2）和水（料流3）在第一真空蒸馏塔的塔顶分离。IPDA作为塔底流4（粗IPDA II）离开塔，并进料至第二真空蒸馏塔K II以分离高沸点馏分（料流5）并获得纯IPDA（料流6）。在第二真空蒸馏塔的塔顶安置有两个串联的冷凝器E和F。第一冷凝器E在此作为分凝器操作。在此来自第二真空蒸馏塔塔顶的蒸汽流的一部分冷凝，和由此纯IPDA作为料流6获得。蒸汽流的残余部分在第二冷凝器F中完全冷凝，并作为回流7再循环到第一真空蒸馏塔K I中。由此，来自粗IPDA II的大部分的氨含量也通过冷凝器与IPDA分离，并通过料流7再循环到真空蒸馏塔K I中。这使得能够获得具有非常高品质和非常少的氨含量的纯IPDA。

实施例

实施例1

经Aspen Plus模拟蒸馏。为了进行计算，考虑了由两个真空蒸馏塔组成的蒸馏结构。

使用的进料流（粗IPDA I）具有用重量％（wt％）表示的以下组成：

IPDA 85.8重量％

水9.7重量％

高沸点馏分2.3重量％

低沸点馏分和残余NH₃ 2.2重量％。

在具有42个分离塔板(Trennstufen)的第一真空蒸馏塔中，将有机低沸点馏分和水作为馏出物从入流的粗IPDA I料流在塔顶分离，然后在冷凝后将有机相和水相在滗析器中分离。将一部分有机相作为回流加入回流-与-进料-比例为1.2的第一真空蒸馏塔中。真空蒸馏塔在110毫巴，塔底温度为178℃和塔顶温度为114℃下操作。

从第一进料至第二真空蒸馏塔的料流具有以下组成（粗IPDA II）：

IPDA 97.4重量％

高沸点馏分2.6重量％

残余氨247ppm。

具有13个理论分离塔板的第二真空蒸馏塔在塔底温度为207℃，塔顶温度为168℃和压力为110毫巴下操作。在此经真空蒸馏塔的塔底分离高沸点馏分，IPDA和残余的氨在塔顶分离。将塔顶产物作为蒸汽相导入分凝器中，并在165℃和110毫巴下部分冷凝。部分冷凝物和未冷凝的蒸汽相的质量比为130。然后，将未冷凝的蒸汽流在133℃和110毫巴的第二冷凝器中完全冷凝，并作为回流导入第一真空蒸馏塔中。

从分凝器的冷凝物获得纯度为99.9重量％且残余氨含量为15ppm的纯IPDA。

通过在第二真空蒸馏塔的塔顶使用分凝器，因此可以将残余氨含量从粗IPDA中的247ppm降低到纯IPDA中的15ppm。

实施例2

经Aspen Plus模拟蒸馏。为了进行计算，考虑了由两个真空蒸馏塔组成的蒸馏结构。

使用的进料流（粗IPDA I）具有用重量％（wt％）表示的以下组成：

IPDA 85.8重量％

水9.7重量％

高沸点馏分2.3重量％

低沸点馏分和残余NH₃ 2.2重量％。

在具有42个分离塔板的第一真空蒸馏塔中，将有机低沸点馏分和水作为馏出物从入流的粗IPDA I料流在塔顶分离，然后在冷凝后将有机相和水相在滗析器中分离。将一部分有机相作为回流加入回流-与-进料-比例为1.2的第一真空蒸馏塔中。真空蒸馏塔在110毫巴，塔底温度为178℃和塔顶温度为114℃下操作。

从第一进料至第二真空蒸馏塔的料流具有以下组成（粗IPDA II）：

IPDA 97.4重量％

高沸点馏分2.6重量％

残余氨104ppm。

具有13个理论分离塔板的第二真空蒸馏塔在塔底温度为207℃，塔顶温度为168℃和压力为110毫巴下操作。在此经塔的塔底分离高沸点馏分，IPDA和残余的氨在塔顶分离。将塔顶产物作为蒸汽相导入分凝器中，并在165℃和110毫巴下部分冷凝。部分冷凝物和未冷凝的蒸汽相的质量比为344。然后，将未冷凝的蒸汽流在133℃和110毫巴的第二冷凝器中完全冷凝，并作为回流导入第一真空蒸馏塔中。

从分凝器的冷凝物获得纯度为99.9重量％且残余氨含量为15ppm的纯IPDA。

通过在第二真空蒸馏塔的塔顶使用分凝器，可以将残余氨含量从粗IPDA中的104ppm降低到纯IPDA中的15ppm。

实施例3：比较例

经Aspen Plus模拟蒸馏。为了进行计算，考虑了由两个真空蒸馏塔组成的蒸馏。与本发明实施例相比，在这种情况下，仅考虑在第二真空蒸馏塔塔顶的总冷凝器。

使用的进料流（粗IPDA I）具有用重量％（wt％）表示的以下组成：

IPDA 85.8重量％

水9.7重量％

高沸点馏分2.3重量％

低沸点馏分和残余NH₃ 2.2重量％。

在具有42个分离塔板的第一真空蒸馏塔中，将有机低沸点馏分和水作为馏出物从入流的粗IPDA I料流在塔顶分离，然后在冷凝后将有机相和水相在滗析器中分离。将一部分有机相作为回流加入回流-与-进料-比例为1.2的第一真空蒸馏塔中。真空蒸馏塔在110毫巴，塔底温度为178℃和塔顶温度为114℃下操作。

从第一进料至第二真空蒸馏塔的料流具有以下组成（粗IPDA II）：

IPDA 97.4重量％

高沸点馏分2.6重量％

残余氨50ppm。

具有13个理论分离塔板的第二真空蒸馏塔在塔底温度为207℃，塔顶温度为168℃和压力为110毫巴下操作。在此经塔的塔底分离高沸点馏分，IPDA和残余的氨在塔顶分离。塔顶产物在133℃下完全冷凝。从冷凝物获得纯度为99.9重量％且残余氨含量为50ppm的纯IPDA。因此，与粗IPDA相比，纯IPDA中的残余氨含量不可降低。

从列出的实施例中得出，部分冷凝的应用明确地导致纯IPDA中残余氨含量的降低。另外显示，通过在第二真空蒸馏塔之后使用分凝器，即使在粗IPDA II料流中残余氨含量变化的情况下，纯IPDA中的氨含量也远低于50 ppm。

Claims (8)

1.一种自异佛尔酮二胺的制备产物中精细纯化异佛尔酮二胺的方法，所述异佛尔酮二胺的制备产物通过以下方法得到：在至少氨、氢、氢化催化剂和任选的另外的添加剂存在下并且在存在或不存在有机溶剂的情况下胺化氢化异佛尔酮腈，获得粗异佛尔酮二胺I，其特征在于，通过两个真空蒸馏塔对粗异佛尔酮二胺I进行精细纯化，其中

I. 在第一真空蒸馏塔K I中，分离仍然存在的较低沸点副产物，并将粗IPDA II从K I的塔底转移到真空蒸馏塔K II中，

II. 和在第二真空蒸馏塔K II中，在塔顶获得纯的异佛尔酮二胺，从而与有机残余物分离，其中两个冷凝器安置在真空蒸馏塔的塔顶，其中所述第一冷凝器是分凝器，和在其中分离纯IPDA，

并且其中所述第二冷凝器是总冷凝器，和在其中来自K II的蒸汽流的残余部分被完全冷凝并作为回流再循环到第一真空蒸馏塔K I中。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述粗异佛尔酮二胺I通常具有以下组成：

IPDA 75-100重量％

水0-15重量％

低沸点馏分0-6重量％

高沸点馏分0-6重量％

残余氨10-1000 ppm。

3.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述第一真空蒸馏塔K I具有以下参数：

温度40-120℃

压力10-200毫巴

理论塔板数10-80。

4.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，从第一真空蒸馏塔流入第二真空蒸馏塔的料流粗IPDA II的组合物具有以下组成：

IPDA 90-100重量％

高沸点馏分0-10重量％

残余氨10-500ppm。

5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述第二真空蒸馏塔K II具有以下参数：

压力10-200毫巴

塔顶温度80-200°C

理论塔板数5-50。

6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，在第二真空蒸馏塔K II的塔顶使用的分凝器具有以下参数：

压力10-200毫巴

温度80-200℃。

7.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述粗异佛尔酮二胺I通常具有以下组成：

IPDA 75-100重量％

水0-15重量％

低沸点馏分0-6重量％

高沸点馏分0-6重量％

残余氨10-1000 ppm，

和

第一真空蒸馏塔K I具有以下参数：

温度40-120℃

压力10-200毫巴

理论塔板数10-80，

和

从第一真空蒸馏塔流入第二真空蒸馏塔的料流粗IPDA II的组合物具有以下组成：

IPDA 90-100重量％

高沸点馏分0-10重量％

残余氨10-500 ppm，

和

第二真空蒸馏塔K II具有以下参数：

压力10-200毫巴

塔顶温度80-200°C

理论塔板数5-50，

和

在第二真空蒸馏塔K II的塔顶使用的分凝器具有以下参数：

压力10-200毫巴

温度80-200℃。

8.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，纯异佛尔酮二胺的纯度为至少98重量％，且纯IPDA中的残余氨含量小于50ppm。