CN111278802A - 制备亚乙基胺的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分离乙二胺的方法,根据该方法:a)将包含水(H2O)、乙二胺(EDA)和N‑甲基乙二胺(NMEDA)的混合物引入分馏塔(NMEDA蒸馏塔),其中所引入的混合物至少包含在相应底部温度下形成EDA和水的高沸点共沸物所需的量的水;和将来自NMEDA蒸馏塔的包含EDA的底部产物引入第二分馏塔(EDA脱水塔),其中调节EDA脱水塔的顶部压力,使得在顶部获得的混合物的沸腾温度为10℃或高于NMEDA蒸馏塔的底部温度。本发明的特征在于:(i)在冷凝器中部分或完全冷凝来自EDA脱水塔顶部的蒸气,该冷凝器用在冷凝期间至少部分蒸发的介质冷却,并且将由此形成的蒸气至少部分地用于加热NMEDA蒸馏塔的蒸发器;和/或(ii)将来自EDA脱水塔的顶部的蒸气引入NMEDA蒸馏塔。
Description
描述
本发明涉及纯化乙二胺(EDA)的方法。
乙二胺主要用作生产漂白活化剂、作物保护剂、药物、润滑剂、纺织树脂(textileresin)、聚酰胺、纸张助剂、汽油添加剂和许多其他物质的中间体。
存在许多制备EDA的已知方法(例如参见Ullmann's Encyclopedia ofIndustrial Chemistry,“Amines Aliphatic”,第8.1.1节,DOI:10.1002/1436007.a02_001)。
在乙二胺的制备中,可以通过副反应形成N-甲基乙二胺(NMEDA)。
例如,在单乙醇胺(MEA)与氨的反应而得到EDA中,单乙醇胺的降解反应可直接产生一氧化碳(CO)和甲胺(脱羰基)。甲胺又可以直接与其他单乙醇胺反应而得到NMEDA。
当AEEA通过脱羰基化直接降解为NMEDA时,NMEDA也可在单乙醇胺二聚为氨基乙醇胺(AEEA)中形成。
NMEDA还可在由C1单元(如氰化氢和甲醛)制备EDA中形成。
除NMEDA外,还可形成聚N-甲基化乙二胺,例如双(N-甲基-1,2-乙二胺)。然而,就量而言,NMEDA的形成通常占主导地位。
对于大多数工业应用,市场要求EDA的纯度为至少99.5重量%。包括NMEDA的有机次级组分可以不超过0.5重量%的比例存在。此外,水含量可不大于0.5重量%。
更特别地,在许多工业应用中,规定了其中NMEDA的比例低于1000重量ppm的EDA的纯度。
由于其制备而具有较高NMEDA含量的EDA必须相应地后处理,以获得具有所需规格的EDA。
EP2487151提出了一种由亚乙基胺混合物贫化烷基亚乙基胺的方法,其中使由乙二胺、水和一种或多种烷基乙二胺组成的混合物经受使得在水和烷基亚乙基胺之间形成共沸物的条件,将其由剩余的组成分离。其公开了在其中分离水和烷基乙二胺的共沸物的精馏塔中的压力为1.01-2.12巴,优选1.5-1.98巴。在实施例1中,蒸馏在1.634巴的顶部压力、115℃的顶部温度和176℃的底部温度下进行。除与蒸馏有关的这些技术细节外,本公开内容不含任何其他有关本领域技术人员必须采取何种措施以形成烷基亚乙基胺和水的共沸物的技术信息。
EP2507202中公开了另一用于由EDA分离NMEDA的方法。该公开内容教导了在精馏塔中在0.01巴至4巴的范围内的塔顶压力下进行NMEDA的移除,并且要蒸馏的混合物至少包含足够量的水使得满足条件H=a*X/Y,其中H是水在要蒸馏的混合物中的重量比例,X是在所述塔压力下水和EDA的二元混合物的共沸点下的水的重量比例,Y是在所述塔压力下水和EDA的二元混合物的共沸点下的EDA的重量比例,并且a是具有0.9或更大的值的实数。
本发明的一个目的是提供一种纯化包含NMEDA的EDA的方法,以实现具有低NMEDA含量,优选NMEDA含量为1000重量ppm或更少的合格(on-spec)EDA。此外,要减少蒸馏中的能量需求,使得可以在经济上有利的条件下进行纯化。
本发明的目的还通过一种纯化乙二胺的方法实现,其中
a)将包含水(H2O)、乙二胺(EDA)和N-甲基乙二胺(NMEDA)的混合物引入精馏塔(NMEDA移除塔),其中
所引入的混合物至少包含在适当底部温度下形成EDA和水的高沸点共沸物所需的量的水;和
b)将来自NMEDA移除塔的包含EDA的底部产物引入第二精馏塔(EDA脱水塔),
其包括:(i)在冷凝器中部分或完全冷凝来自EDA脱水塔顶部的蒸气,该冷凝器用在冷凝期间至少部分蒸发的介质冷却,并且将由此形成的蒸气至少部分地用于加热NMEDA移除塔的蒸发器;和/或(ii)将来自EDA脱水塔的顶部的蒸气引入NMEDA移除塔。
令人惊奇地发现来自EDA脱水塔的蒸气的热能可以以合适的方式用于减少NMEDA移除塔中的蒸发中的能量需求。这产生了特别能量有效的纯化方法。
在下文中使用以下缩写:
AEEA:氨基乙基乙醇胺
AEP:氨基乙基哌嗪
DETA:二亚乙基三胺
EDA:乙二胺
EDC:二氯化乙烯
HEP:羟乙基哌嗪
HPA:重多胺
MEA:单乙醇胺
MEG:单乙二醇
NMEDA:N-甲基乙二胺
PEHA:五亚乙基六胺
PIP:哌嗪
TEPA:四亚乙基五胺
TETA:三亚乙基四胺。
除非另有说明,否则压力数值是指绝对压力数值。
混合物
根据本发明,在纯化EDA的方法中使用包含NMEDA、EDA和水的混合物。
混合物的制备
该类混合物可通过首先进行EDA制备方法来制备。在EDA制备方法之后,通常移除氨,这也可以包括移除氢气。
在优选实施方案中,将由氨移除获得的反应输出物直接用于本发明方法中而无需进一步的后处理步骤。
在另一实施方案中,可使用包含NMEDA、EDA和水的混合物,其可以通过在移除氨之后完全或部分移除较高沸点胺(较高沸点胺移除)而获得。
EDA制备方法
可以在本发明方法中使用的混合物的制备的第一阶段通常是EDA制备方法。
EDA可以通过各种方法制备。
在一个优选实施方案中(MEA方法),EDA通过MEA与NH3的反应制备。
在另一优选实施方案(C1方法)中,EDA通过甲醛、氰化氢、氨和氢气的反应制备。
在另一优选实施方案(EDC方法)中,EDA通过二氯化乙烯与氨的反应(EDC方法)制备。
在再一优选实施方案中(MEG方法),EDA可以通过MEG与氨的反应制备。
MEA方法
MEA与氨的反应描述于例如US 2,861,995、DE-A-1 172 268和US 3,112,318中。MEA与氨的反应的各种方法变体的综述可见于例如PERP报告No.138“Alkyl-Amines”,SRIInternational,03/1981(特别是第81-99、117页)。
单乙醇胺与氨的反应优选在固定床反应器中在过渡金属催化剂上在150-250巴和160-210℃下或在沸石催化剂上在1-20巴和280-380℃下进行。
优选使用的过渡金属催化剂包含位于氧化载体上的Ni、Co、Cu、Ru、Re、Rh、Pd或Pt或这些金属中的两种或更多种的混合物(例如Al2O3、TiO2、ZrO2、SiO2)。
优选的沸石催化剂是丝光沸石、八面沸石和菱沸石。
为了获得最大EDA选择性,在过渡金属催化的情况下,通常使用的氨与单乙醇胺的摩尔比为6-20,优选为8-15,且在沸石催化的情况下,通常为20-80,优选是30-50。
MEA转化率通常保持在10-80%,优选40-60%。
在连续操作中,优选地,建立在0.3-0.6kg/(kg*h)(kgMEA/kg cat/小时)范围内的催化剂空速。
为了保持催化剂活性,当使用金属催化剂时,优选额外将0.05-0.5重量%(基于MEA+NH3+H2反应输入物)的氢气送入反应器中。
C1方法
反应输出物也可以通过甲醛、氰化氢、氨和氢气的反应制备。
例如,US-A 2 519 803描述了一种通过部分纯化的含水反应混合物的氢化来制备乙二胺的方法,该反应混合物由甲醛氰醇(FACH)的胺化得到并且包含氨基乙腈作为中间体。甲醛氰醇又可以通过甲醛与氰化氢的反应获得。例如,可以在申请PCT/EP2008/052337(第26页)和申请WO-A1-2008/104582(第30页)(变体a)和b))中找到制备FACH的方法描述,在这里明确引用该文献。
DE-A 1 154 121涉及另一制备乙二胺的方法,其中使氰化氢、甲醛、氨和氢气反应物在催化剂存在下以“一锅法”反应。
WO-A1-2008/104592涉及一种通过氨基乙腈的氢化制备EDA的方法。氨基乙腈通常通过甲醛氰醇与氨的反应获得,其中甲醛氰醇通常又由氰化氢和氨制备。
优选地,通过WO-A-2008/104592中描述的方法制备包含EDA和NMEDA的反应输出物,在这里明确引用该文献。
EDC方法
EDA也可以通过使二氯化乙烯与氨的反应(EDC方法)制备。EDC与氨的反应描述于例如EP 2346809、上述PERP报告和其中引用的文献中。
MEG方法
在另一实施方案中,EDA可通过MEG与氨的反应制备。MEG与氨的反应可以在液相或气相中进行。气相反应例如公开于CN 102190588和CN 102233272中,而液相反应例如公开于US 4,111,840、US 3,137,730、DE 1 72 268和WO 2007/093514中。
来自EDA制备方法的反应输出物的组成
通过上述制备方法制得的混合物还包括
EDA、NMEDA和水(根据制备方法),通常还有
氢气;
氨;
较高沸点胺;
乙二醇(MEG);和
有机副产物。
下文中较高沸点胺是指包含2个或更多个胺基(伯、仲或叔)或包含一个或多个胺基和一个或多个OH基并且在相同压力下其沸点比EDA高的无环状和环状化合物,例如哌嗪(PIP)、单乙醇胺(MEA)、二亚乙基三胺(DETA)、氨基乙基乙醇胺(AEEA)、三亚乙基四胺(TETA)和高级亚乙基胺(高级亚乙基胺在下文中是指沸点高于TETA的那些较高沸点亚乙基胺如TEPA)。
在下文中有机副产物是指所有未转化的起始原料和不为较高沸点胺、MEG、水、氢气、氨或NMEDA的反应产物。
氨移除
来自上述制备方法的混合物通常包含氨。
反应输出物中氨的量通常在50重量%至90重量%的范围内,更优选在60重量%至85重量%的范围内,最优选在70重量%至80重量%的范围内。
在将反应输出物用于本发明方法之前,通常将氢气和氨由通过上述制备方法获得的混合物分离出来。
可将氢气和氨通过本领域技术人员已知的方法由反应混合物分离。
优选地,氨和氢气的移除通过蒸馏或精馏进行。
这可以在蒸馏釜或精馏塔中进行。
在精馏的情况下,可以使用具有精馏段和汽提段的塔。
如果要求使次级组分如甲胺贫含氨,则使用精馏段是有利的。
优选使用不具有精馏段的塔,因为在这种情况下不要求回流,这降低了精馏的能量需求。
氢气和氨的移除可以在特定压力下在单独阶段中进行或在其中改变压力以匹配顶部和底部温度以使其可实施的一系列装置中以分阶段的方式进行。
优选地,选择顶部和底部的压力和组成使得冷凝温度高于20℃,更优选高于30℃,最优选高于35℃。如果冷凝温度在所述范围内,则可用冷却水冷却冷凝器,该冷却水的温度通常为20-80℃,优选30-70℃,更优选35-50℃。
底部温度优选小于250℃,更优选小于220℃,最优选小于200℃。
尽管压力的设定对于温度的设定至关重要,但蒸馏的温度也受到特定浓度的设定的影响。例如,通过由塔顶不仅取出氨而且还取出沸点比氨高的其他组分如水来提高顶部的冷凝温度。在这种情况下,以回混模式操作冷凝器是有利的(本领域技术人员称为“封闭冷凝”),使得冷凝在窄温度范围内进行。对该类型的冷凝而言,合适冷凝器是其中冷凝与冷凝物的流出并行地发生的冷凝器,或者是在其中使循环泵送的冷液体与要冷凝的蒸气接触的直接冷凝器。
优选地,在第一阶段中,在高压,例如高于10巴,优选高于15巴,更优选高于20巴下蒸馏出大部分氨,同时仍允许在底部特定的氨浓度(经其建立所需的底部温度)。同样将存在于反应输出物中的氢气由塔顶移除。优选地,在第一冷凝器中,大部分氨在相对高的温度下由蒸气冷凝出来。根据混合物的露点曲线,氢气此时在气相中富集。由于在标准环境温度下不可能完全冷凝混合物,因此这会在冷凝器中产生气态输出物。可将后者引入第二冷凝器,在其中可以通过用较冷的冷却剂冷却来进一步降低温度,使得使氨由气相进一步贫化并形成具有较低氨含量的第二废气。来自第一或第二冷凝器的废气也可以通过洗涤处理,以回收其中存在的大部分氨。这可以通过使用本领域技术人员已知的标准方法进行,例如洗涤塔或文丘里洗涤器。这涉及使废气与优选冷却的沸点比氨高的液体,优选水接触。在一个特别优选的变体中,洗涤水获自同一方法中的另一阶段。这提供富含氨的液体料流和通常包含移除的氢气的贫氨废气。可将该废气送至焚化炉或再循环至EDA生产方法中。更优选地,将富含氨的料流再循环至氨移除中,例如在其中引入反应输出物的阶段。
进一步优选地,将由氨移除的第一阶段输出的含氨底部物导入第二阶段,该第二阶段在比第一阶段低的压力下操作。调节第二阶段中的压力,使得建立所需的底部温度,其中第二阶段输出的底部物中的氨仅以低浓度存在(如果有的话)。通过夹带具有比氨高的沸点的组分,优选水来调节第二阶段顶部的冷凝温度,使得可将所得混合物用所需冷却剂如河水或环境空气冷凝。在一个特别优选的变体中,将由塔顶取出的含氨混合物再循环至第一阶段。
还可将氢气和氨的移除再分为另一阶段(第零阶段),该阶段在第一阶段之前进行,并在与第一阶段相同的压力下但在比第一阶段低的底部温度下操作,使得一些氨可以在较低的温度下蒸发。以该方式,可以使用较低温度下的较廉价能量(例如废热)来节省能量成本。优选地,使来自第零阶段的蒸气在与来自第一阶段的蒸气相同的冷凝器中冷凝。
来自氨移除的输出物的组成
在移除氨和任选的氢气之后,获得不仅包含水、EDA和NMEDA而且通常还包含较高沸点胺和有机副产物的混合物。
在移除NH3和任选的氢气之后,可将来自氢气/氨移除的输出物直接用于本发明方法中。
在移除氨之后获得的混合物(其可在本发明方法中使用)包含优选20-75重量%的EDA,更优选30-65重量%的EDA,最优选35-60重量%的EDA。
EDA与NMEDA的重量比优选为1:0.0005(NMEDA为500重量ppm)至1:0.2(NMEDA为200000重量ppm),更优选1:0.001(1000重量ppm)至1:0.05(NMEDA为50 000重量ppm),最优选1:0.005(NMEDA为5000重量ppm)至1:0.01(NMEDA为10 000重量ppm)。
氨的比例优选小于5重量%氨,更优选小于2重量%氨,更优选小于1重量%氨,特别优选小于0.5重量%。
较高沸点胺类和其他高沸物如MEG的比例优选在5重量%至90重量%的范围内,更优选在30重量%至85重量%的范围内,最优选在40重量%至70重量%的范围内。
在一个优选实施方案中,在该方法中使用的混合物中的上述组分的重量比优选为:
EDA:NMEDA=1:0.0005-0.2;
EDA:氨=1:0-0.05;
EDA:较高沸点胺=1:0-2.0;和
EDA:有机副产物=1:0-0.05;
更优选:
EDA:NMEDA=1:0.001-0.05;
EDA:氨=1:0-0.025;
EDA:较高沸点胺=1:0.05-1;和
EDA:有机副产物=1:0.0001-0.025;
最优选:
EDA:NMEDA=1:0.005-0.01;
EDA:氨=1:0-0.025;
EDA:较高沸点胺=1:0.05-1;和
EDA:有机副产物=1:0.0001-0.025。
在另一优选实施方案中,EDA通过MEG和NH3的反应制备。在该进一步特别优选的实施方案中,在该方法中使用的混合物中的上述组分的重量比优选为:
EDA:NMEDA=1:0.0005-0.2;
EDA:氨=1:0-0.05;
EDA:较高沸点胺=1:0-2.0;和
EDA:MEG=1:0.5-10.0
EDA:有机副产物=1:0-0.05;
更优选:
EDA:NMEDA=1:0.001-0.05;
EDA:氨=1:0-0.025;
EDA:较高沸点胺=1:0.05-1;和
EDA:MEG=1:1.0-8.0
EDA:有机副产物=1:0.0001-0.025;
最优选:
EDA:NMEDA=1:0.005-0.01;
EDA:氨=1:0-0.025;
EDA:较高沸点胺=1:0.05-1;和
EDA:MEG=1:2.0-5.0
EDA:有机副产物=1:0.0001-0.025。
可将在氨移除之后获得的混合物直接用于本发明方法中。
较高沸点胺的移除
作为直接使用来自氨移除后的混合物的替换方法,在氨移除之后,可部分或完全移除较高沸点胺和其他高沸物如MEG。
在一个优选实施方案中,在氨移除之后,移除所有较高沸点胺(包括PIP)。
这优选在精馏塔中进行,该精馏塔的操作方式使得在塔的下部,优选在塔的底部获得较高沸点胺,并在塔顶的上部区域,优选在塔的顶部取出包含水、NMEDA和EDA的混合物。
精馏塔的精确操作条件可以根据所用塔的分离性能由本领域技术人员以常规方式通过常规计算方法使用引入精馏塔的组分的已知蒸气压和蒸发平衡测定。
在塔的顶部,获得可在本发明方法中使用以移除NMEDA和EDA的混合物。
在另一优选实施方案中,移除除PIP外的所有较高沸点胺和其他高沸物如MEG。
这优选在精馏塔中进行,该精馏塔的操作方式使得在塔的下部,优选在塔的底部获得较高沸点胺,并在塔顶的上部区域,优选在塔的顶部取出包含水、NMEDA、EDA和PIP的混合物。
精馏塔的精确操作条件可以根据所用塔的分离性能由本领域技术人员以常规方式通过常规计算方法使用引入精馏塔的组分的已知蒸气压和蒸发平衡测定。
在塔的顶部,获得可在本发明方法中使用以移除NMEDA和EDA的混合物。
移除较高沸点胺后的混合物组成
在其中部分或完全移除较高沸点胺和其他高沸物如MEG的实施方案中,在该方法中使用的混合物中的上述组分的重量比优选为:
EDA:NMEDA=1:0.0005-0.2;
EDA:氨=1:0-0.05;
EDA:PIP=1:0-0.05
EDA:较高沸点胺=1:0-0.1,和
EDA:MEG=1:0-0.1
EDA:有机副产物=1:0-0.05;
更优选:
EDA:NMEDA=1:0.001-0.05;
EDA:PIP=1:0-0.02;
EDA:氨=1:0-0.025;
EDA:较高沸点胺=1:0-0.05;和
EDA:MEG=1:0-0.05
EDA:有机副产物=1:0.0001-0.025;
最优选
EDA:NMEDA=1:0.005-0.01;
EDA:氨=1:0-0.025;
EDA:PIP=1:0-0.01
EDA:较高沸点胺=1:0-0.02;和
EDA:MEG=1:0-0.001
EDA:有机副产物=1:0.0001-0.025。
在其中部分或完全除移除PIP之外的较高沸点胺和其他高沸物如MEG的实施方案中,在该方法中使用的混合物中的上述组分的重量比优选为:
EDA:NMEDA=1:0.0005-0.2;
EDA:氨=1:0-0.05;
EDA:PIP=1:0.1-2
EDA:较高沸点胺=1:0-0.1,和
EDA:MEG=1:0-0.1
EDA:有机副产物=1:0-0.05;
更优选:
EDA:NMEDA=1:0.001-0.05;
EDA:PIP=1:0.2-1;
EDA:氨=1:0-0.025;
EDA:较高沸点胺=1:0-0.05;和
EDA:MEG=1:0-0.05
EDA:有机副产物=1:0.0001-0.025;
最优选:
EDA:NMEDA=1:0.005-0.01;
EDA:氨=1:0-0.025;
EDA:PIP=1:0.3-0.5
EDA:较高沸点胺=1:0-0.02;和
EDA:MEG=1:0-0.001
EDA:有机副产物=1:0.0001-0.025.
水量:
与在移除氨之后直接或在部分或完全移除较高沸点胺之后间接将包含水、EDA和NMEDA的混合物是否用于本发明方法无关,根据本发明必要的是混合物中水的比例至少与在适当底部温度下与EDA形成高沸点共沸物所需的一样高。
在一个特别优选的实施方案中,在包含EDA、NMEDA和H2O的混合物中的与水形成高沸点共沸物的一种或多种额外组分的存在下,额外存在至少对应于与水形成高沸点共沸物的相应一种或多种组分的相应浓度的量的水。
更优选地,存在明显过量的水,使得可以形成所有高沸点共沸物,同时将过量的水由塔顶蒸馏出。
共沸组成的测定
作为压力的函数的水和EDA的二元混合物的共沸点处的水和EDA的组成的测定是本领域技术人员熟知的。
例如,可以通过本领域技术人员已知的方法实验测量作为压力的函数的共沸点。EDA和水的二元体系的共沸点可以在例如“Azeotropic Data Part I”(J.Gmehling,J.Menke,J.Krafczyk,K.Fischer,Wiley-VCH,2004,第425页)中引用的文献中找到。
此外,EDA和水的二元混合物的位置(即实验测定值的概述)同样描述于相关文献中(参见"Azeotropic Data Part I"by J.Gmehling,J.Menke,J.Krafczyk,K.Fischer,Wiley-VCH,2004,第425页或“Dortmund Data Bank”(http://www.ddbst.de/new/Default.htm)。
也可以通过活性系数模型如NRTL以良好的近似值计算出共沸点处的水的重量比例。该方法在商业模拟程序(例如Aspentech的Aspen)中作为标准实施。上述的混合物数据源还说明了计算参数如NRTL参数,借助该参数也可以至少以良好的近似值计算出与给出的数值不同的压力下的共沸点。
优选地,通过Aspen的NRTL模型计算共沸点处的水的重量比例。该计算通常使用理想气相。如果计算使用真实气相,则这在上述混合物数据来源中提及。EDA和水的蒸气压曲线可在Dortmund数据库、其他来源或其他文献中找到。因此可以计算出作为压力的函数的EDA和水的共沸点。
在模型如NRTL的基础上计算出的共沸点处的水的重量比例可以在一定误差范围内与实验测定的共沸组成不同。
然而,对于计算添加的水量至关重要的是在现实中存在的共沸点的水的实际重量比例。
在特定情况下,不存在清晰的共沸物,即在二元混合物的气液平衡图中与对角线相交的曲线且因此其中气相的组成与液相的组成相同的清晰值。在该类情况下,x、y曲线接近对角线,几乎无法与之区分。在该类情况下,水量必须足够高,使曲线在相应浓度下可见于对角线以上。
NMEDA移除
由如上所述,优选通过EDA制备方法、氨移除和任选地较高沸点胺和任选的MEG及其他高沸物移除获得的混合物移除NMEDA(NMEDA移除)在精馏塔(NMEDA移除塔)中进行。
在精馏塔中,通常分离为包含主要比例的水和NMEDA的低沸点馏分以及包含主要比例的EDA和任何较高沸点胺和任何MEG(如果这些尚未事先部分或完全由混合物移除)的高沸点馏分。
优选地,精馏塔中的底部温度为155℃或更低,非常优选为145℃或更低,非常特别优选为140℃或更低。
优选地,底部温度在50至155℃的范围内,更优选在55至150℃的范围内,甚至更优选在60至145℃的范围内,特别优选在75℃至140℃的范围内。
令人惊讶地,当底部温度在优选范围内时,可以大大降低输出物中NMEDA的浓度。更为令人惊讶的是NMEDA和EDA是非常相似的组分,其通常很难相互分离。
蒸发所需的能量通常由塔底部的蒸发器引入。该蒸发器通常是自然循环蒸发器或强制循环蒸发器。作为替换,可以使用停留时间短的蒸发器、降膜蒸发器、螺旋管蒸发器、刮膜蒸发器或短程蒸发器。
如果在155℃或更低的温度下进行精馏,则可以急剧降低EDA终产物中NMEDA的比例。
该效果可以通过图1来说明,其中底部物中NMEDA的量显示为底部温度的函数。由图1可以看出底部物中的NMEDA的量在155℃以上突然增加。
通常经由在精馏中建立合适压力来达到本发明范围内的精馏温度。
优选选择用于精馏的最小压力,更优选选择在工业常规条件(即仍可用冷却水或通过用环境空气冷却进行冷凝的温度)下在顶部获得的蒸气混合物的冷凝的最小压力。这些通常为20℃或更高,优选30℃或更高,更优选35℃或更高的顶部温度。冷凝优选在20-60℃,优选30-55℃,更优选40-50℃的温度范围内进行。
如果精馏塔的输入物基本上不包含较高沸点胺,则应优选在塔顶部建立2.5巴或更低,优选1.6巴或更低,最优选1巴或更低的压力。该低压额外具有降低精馏中的分离的复杂度的优点。因此,在本发明的上下文中已经发现对于实现定性相同(qualitativelyidentical)的分离,分离复杂度在1.6巴以上急剧增加,并且在2.5巴以上的压力下不再可能进行等效分离。
如果精馏塔的进料物包含较高沸点的胺,则通常必须降低顶部压力以在塔底部达到本发明温度。
因此,在一个特别优选的实施方案中,塔顶部的压力优选为5-800毫巴,更优选为10-500毫巴,甚至更优选为15-250毫巴,特别优选为25至125毫巴。
精馏可以在本领域技术人员已知的设备中进行,例如泡罩塔盘塔、筛板塔或具有无规填料或规整填料的塔。优选使用具有低压降的内件,例如规整填料,例如呈金属薄片填料形式,例如Mellapak 250Y或Montz Pak(B1-250型)。还可存在具有较低或较高比表面积的填料,或者可使用织物填料或具有另外几何形状的填料如Mellapak 252.Y。例如,与浮阀塔板相比,使用这些蒸馏内件的优点是低压降和低比液体滞留量。可将内件设置在一个或多个床中。
精馏塔优选包含35-140个理论塔板,更优选50-120个理论塔板,最优选60-100个理论塔板。
优选将精馏塔的输入物在精馏塔的理论塔板的25%至95%之间的空间区域(由底部算起),更优选在精馏塔的理论塔板的60%至90%的空间区域内供入。例如进料可以在理论塔板的中间以上进行。
优选将基本上包含水和NMEDA以及可能的微量EDA的低沸点馏分在塔的上部区域,更优选在塔的顶部取出并送至冷凝器。所用冷凝器例如可为具有冷却盘管或螺旋管的冷凝器、夹套管式冷凝器以及管壳式热交换器。
为了改善NMEDA的移除,优选将在冷凝器中获得的冷凝物以大于30%的程度,优选以大于50%的程度再循环至精馏塔的顶部。将其余部分由该方法排出且通常送至收集容器,然后通常送至处置,优选水处理厂。
在塔的下部区域,通常取出包含水、EDA和任何较高沸点胺和任何MEG的混合物。优选地,将混合物由塔的底部取出。通常,底部物包含至少对应于与高沸点水/EDA共沸物一样多或稍微更多的水。
EDA脱水
将来自NMEDA移除塔的包含EDA的底部产物引入第二精馏塔(EDA脱水塔)。
在EDA脱水塔中,通常分离为包含主要比例的水的低沸点馏分和包含主要比例的EDA和任何较高沸点胺以及任何MEG(如果尚未事先部分或完全由混合物移除)的高沸点馏分。
在一个优选实施方案中,调节EDA脱水塔中的压力,使得在顶部获得的混合物的沸点为10℃或高于NMEDA移除塔中的底部温度。优选地,在顶部获得的混合物的沸点为15℃或更高,更优选为20℃或更高,非常特别地为25℃或更高,尤其是30℃或高于NMEDA移除塔中的底部温度。在本发明的上下文中,在塔顶部获得的混合物的沸点是在其下在塔顶部在相应压力下在顶部获得的混合物为液体形式的温度。由于在EDA脱水塔的顶部获得的混合物通常是不仅可以包含水而且可以包含其他组分的多组分混合物,因此在顶部获得的混合物的沸点通常与混合物的露点不同。在本发明的上下文中,混合物的露点是当由混合物吸热并降低温度时,第一量的液体由在顶部获得的气态混合物中冷凝出来的温度。在露点和沸点之间,混合物通常部分处于液相且部分处于气相。
如果在EDA脱水塔顶部获得的混合物的沸腾温度为10℃或高于NMEDA移除塔的底部温度,则EDA脱水塔和NMEDA移除塔之间的温差足够大而能够有效地将来自在EDA脱水塔的顶部获得的混合物的热量用于NMEDA移除塔的操作。
在一个优选实施方案中,调节精馏塔中的压力,使得EDA和水不形成共沸混合物。通常在160℃或更高,优选180℃或更高,特别优选190℃或更高的底部温度下是这种情况。当EDA和水不形成共沸混合物时,可以实现EDA和水的特别好的分离。
蒸发所需的能量通常由塔底部的蒸发器引入。该蒸发器通常是自然循环蒸发器或强制循环蒸发器。作为替换,可以使用停留时间短的蒸发器、降膜蒸发器、螺旋管蒸发器、刮膜蒸发器或短程蒸发器。
通常经由在精馏中建立合适的压力来达到精馏温度。
因此,在优选实施方案中,精馏塔顶部的绝对压力为4巴或更高。优选地,精馏塔顶部的压力为4-30巴,更优选为6-10巴,特别优选为7-9巴。
进料更优选在精馏塔理论塔板的50%至100%之间的空间区域中。例如,进料可供入该塔的顶部。最佳的进料点可由本领域技术人员利用常规计算工具来确定。
理论塔板数通常为10-80,优选30-60。
在本发明的第一实施方案中,EDA脱水塔具有冷凝器,该冷凝器通常在主要部分的水在相应顶部压力下冷凝的温度下操作。
冷凝器的操作温度通常为150-230℃,优选160-195℃。
所用冷凝器例如可以是具有冷却盘管或螺旋管的冷凝器、夹套管式冷凝器以及管壳式热交换器。
通常在冷凝器中获得主要包含水的冷凝物。
优选地,将在冷凝器中获得的冷凝物以大于50%的程度,优选以大于65%的程度再循环至精馏塔的顶部。
通常可将未再循环的冷凝物直接至处置,例如通过引入废水处理厂。
在另一优选实施方案中,将未再循环至EDA脱水中的冷凝物引入NMEDA移除塔的底部。这具有增加NMEDA移除塔中的水量且因此NMEDA移除塔包含与EDA和水形成高沸点共沸物所需的水一样多的水的优点。
在本发明的第二实施方案中,在EDA脱水塔的顶部取出的蒸气(“蒸气”在这里应理解为是指在将其送入冷凝器之前在塔的顶部获得的通常为蒸气状的料流)仅部分冷凝(如果有的话)且引入NMEDA移除塔。在下文中阐述该实施方案。
在EDA脱水塔的顶部,通常获得主要包含水的混合物。
如果通过MEG制备方法制备EDA,则来自EDA脱水塔的高沸点输出物基本上包含EDA和任何较高沸点胺以及任何MEG。
优选地,高沸点输出物包含小于1.0重量%的水,优选小于0.6重量%的水,更优选小于0.5重量%的水。
如下所述,该输出物可以通过本领域技术人员已知的方法分离为其单独组分或合适馏分以获得例如合格的EDA。
来自EDA脱水的含EDA输出物的纯化
EDA脱水塔与NMEDA移除塔的连接
令人惊奇地,当利用来自在EDA脱水塔顶部取出的蒸气中的热能为NMEDA移除塔所需的蒸发能做出贡献时,可以降低EDA纯化中的能量需求。
因此,本发明涉及一种纯化乙二胺的方法,其中
a)将包含水(H2O)、乙二胺(EDA)和N-甲基乙二胺(NMEDA)的混合物引入精馏塔(NMEDA移除塔),其中
所引入的混合物至少包含在适当底部温度下形成EDA和水的高沸点共沸物所需的量的水;和
b)将来自NMEDA移除塔的包含EDA的底部产物引入第二精馏塔(EDA脱水塔),
其包括:(i)在冷凝器中部分或完全冷凝来自EDA脱水塔顶部的蒸气,该冷凝器用在冷凝期间至少部分蒸发的介质冷却并且将由此形成的蒸气至少部分地用于加热NMEDA移除塔的蒸发器;和/或(ii)将来自EDA脱水塔的顶部的蒸气引入NMEDA移除塔。
如上所述,对在适当底部温度下形成EDA和水的高沸点共沸物所需的引入NMEDA移除塔的混合物中的水的量进行计算。
优选地,选择NMEDA移除塔中的温度和压力,使得压力和温度在上述优选范围内。
精馏塔的底部温度优选为155℃或更低,优选为145℃或更低,最优选为140℃或更低。优选地,底部温度在50至155℃的范围内,更优选在55至150℃的范围内,甚至更优选在60至145℃的范围内,特别优选在75℃至140℃的范围内。
如果精馏塔的输入物基本上不包含较高沸点胺,则应优选在塔顶部建立2.5巴或更低,优选1.6巴或更低,最优选1巴或更低的压力。
如果精馏塔的输入物包含较高沸点胺,则塔顶部的压力优选为5-800毫巴,更优选为10-500毫巴,甚至更优选为15-250毫巴,特别优选25-125毫巴。
在一个优选实施方案中,在EDA脱水塔的顶部获得的混合物的沸腾温度为10℃或高于NMEDA移除塔的底部温度。优选地,在顶部获得的混合物的沸点为15℃或更高,更优选为20℃或更高,非常特别为25℃或更高,尤其是30℃或高于NMEDA移除塔中的底部温度。
在本发明的上下文中,在塔顶部获得的混合物的沸点是在其下在塔顶部在相应压力下在顶部获得的混合物为液体形式的温度。由于在EDA脱水塔的顶部获得的混合物通常是不仅可以包含水而且可以包含其他组分的多组分混合物,因此在顶部获得的混合物的沸点通常与混合物的露点不同。在本发明的上下文中,混合物的露点是当由混合物吸热并降低温度时,第一量的液体由在顶部获得的气态混合物中冷凝出来的温度。在露点和沸点之间,混合物通常部分处于液相且部分处于气相。
为了产生合适的沸腾温度,优选选择EDA脱水塔中的温度和压力,使得压力和温度在上述优选范围内。
通常在160℃或更高,优选180℃或更高,特别优选190℃或更高的底部温度下是这种情况。因此,在优选实施方案中,精馏塔顶部的绝对压力优选为4巴或更高,优选为5至30巴,更优选为6至10巴,特别优选为7至9巴。
在纯化EDA的本发明方法的第一实施方案中,将来自EDA脱水塔顶部的蒸气在连接至EDA脱水塔顶部的冷凝器中部分或完全冷凝。冷凝优选如上所述进行。
冷凝器用在EDA脱水塔顶部取出的蒸气冷凝时至少部分蒸发的介质冷却。
如上所述,由于冷凝器的操作温度通常在150至230℃的范围内,优选在160至195℃的范围内,因此应相应地选择材料,使得其在冷凝器的冷却空间中存在的相应温度和压力下蒸发。
所用冷却介质更优选为水,其在冷凝器的典型操作条件下在EDA脱水塔的顶部至少部分但优选基本上完全蒸发。
冷却介质的蒸发中形成的蒸气至少部分地用作加热蒸气以加热NMEDA塔的蒸发器。
上面已经描述了可在NMEDA移除塔中使用的蒸发器。
在NMEDA移除塔的蒸发器中,来自EDA脱水塔的冷凝器的蒸气状的冷却介质将其部分热能释放至作为进料供入的来自NMEDA移除塔的底部产物中。借助所供应的能量,通常具有比来自EDA脱水塔的蒸气状的冷却介质低的蒸发温度的底部产物可以至少部分地蒸发。
这具有可以减少NMEDA移除塔的一级蒸发器的能量需求,这节省了成本的优点。
在纯化EDA的本发明方法的第二实施方案中,将来自EDA脱水塔顶部的蒸气部分或完全通入NMEDA移除塔。
在该实施方案中,直接利用来自蒸气的热能以对NMEDA移除塔中所需的蒸发能做出贡献。为了使蒸气可以部分或完全通入NMEDA移除塔,仅对蒸气进行部分冷凝(如果有的话)。
因此,优选EDA脱水塔不具有冷凝器。
当EDA脱水塔具有一个或多个冷凝器时,在该优选实施方案中,这些以使得蒸气仅部分冷凝(如果有的话)的方式操作。例如,这可以如下进行,在EDA脱水塔的顶部的冷凝器具有至少对应于在相应顶部压力下蒸气的冷凝温度的操作温度。该温度可以例如通过冷凝器未充分冷却(如果有的话)而实现。
将由顶部区域取出的EDA脱水塔中的蒸气通入NMEDA移除塔。
将蒸气引入NMEDA移除塔包括将其引入塔本身,例如作为进料引入汽提段,优选塔的底部以及引入与NMEDA移除塔连接且目的是将热量引入NMEDA塔以蒸发底部产物的蒸发器或热交换器。
在该第二实施方案的一个优选实施方案中,将蒸气作为加热蒸气通入NMEDA移除塔的再沸器中。在蒸发器中,来自EDA脱水塔的蒸气将其部分热能释放至作为进料供应的来自NMEDA移除塔的底部产物。借助由此所供应的能量,通常具有比来自EDA脱水塔的蒸气低的蒸发温度的底部产物可以至少部分地蒸发。同时,作为加热蒸气供应的蒸气在蒸发器中部分或完全冷凝。可以将由此获得的冷凝物送去处置,优选是废水处理或引入NMEDA移除塔的汽提段,优选底部。
在该第二实施方案的另一优选实施方案中,将蒸气作为进料直接引入NMEDA移除塔的汽提段中。优选地,进料供入NMEDA移除塔的底部。由于NMEDA移除塔通常在比EDA脱水塔低的压力下操作,因此在将来自EDA脱水塔的蒸气在其引入NMEDA移除塔之前节流是有利的。蒸气的节流优选地通过合适的装置如节流阀或控制阀来进行。
由于来自EDA脱水塔的蒸气通常处于比NMEDA移除塔底部温度显著高的温度下,因此该蒸气可用于通过如上所述,将它们不冷凝或仅部分冷凝并直接引入NMEDA移除塔,或者通过将它们用于冷却剂的蒸发并且将蒸气状的冷却剂用作热载体而蒸发NMEDA移除塔塔底部中较低沸点的组分。
来自EDA脱水塔的蒸气的热利用可通常通过来自EDA脱水塔的蒸气的冷凝中获得的能量而明显减少NMEDA移除塔中蒸发器的能量需求。这为NMEDA移除塔的蒸发器的操作节省了蒸汽成本和动力成本以及为EDA脱水塔中不再存在的冷凝器节省了冷却水成本或操作成本。
图3中描述了NMEDA移除塔和EDA脱水塔的优选塔互连。
在图3中,将包含水、NMEDA和EDA的进料料流作为进料引入NMEDA移除塔(C410)的中间区域。塔C410在塔底部具有蒸发器(E411)且在塔顶部具有冷凝器(E413)。
NMEDA移除塔以使得在冷凝器E413中获得水、NMEDA和可能的少量EDA的混合物的方式操作。
一部分冷凝物料流由方法中排出,而另一部分作为回流再循环至NMEDA移除塔的顶部。
由NMEDA移除塔(C410)的底部取出包含水、EDA和较高沸点胺的混合物,并使其通入EDA脱水塔(C420)的顶部区域。
EDA脱水塔以使得在塔的顶部获得主要包含水的蒸气且在塔的下部区域取出包含EDA、PIP和可能的较高沸点胺的混合物的方式操作。
在EDA脱水塔顶部获得的蒸气无需事先冷凝直接通入NMEDA移除塔(C410)的底部。
在引入NMEDA移除塔之前,使蒸气通过节流装置如控制阀节流至NMEDA移除塔中存在的较低压力。
由于来自EDA脱水的蒸气的温度比NMEDA移除塔底部的温度高,例如180-200℃,因此还可将蒸气(即使在节流之后)引入塔底部中存在的低沸物蒸发所需的能量。这可以减少输入NMEDA移除塔的蒸发器E411中的能量。
EDA-PIP移除
当EDA脱水塔的高沸点输出物包含EDA和较高沸点胺(含或不含MEG)二者时,通常首先会分离为包含PIP和EDA的低沸点馏分以及通常包含沸点比PIP高的胺和任何MEG的较高沸点馏分。该分离同样可以在精馏塔中进行(EDA-PIP移除)。精馏塔的精确操作条件可以根据所用塔的分离性能由本领域技术人员以常规方式通过常规计算方法使用引入精馏塔中的组分的已知蒸气压和蒸发平衡来测定。例如,EDA-PIP移除可以如EP 2 507 202或前述IPRP报告,第89页及随后各页和图6.1所述进行,在此明确引用所述文献。
优选将较高沸点馏分由精馏塔的底部排出并且通常包含较高沸点胺。
可以通过常规方法,特别是通过精馏将较高沸点胺分离为纯物质或合适的馏分。较高沸点胺的后处理同样描述于前述PRP报告,第89页及随后各页和图6.1或EP 2487151、EP2507202或EP2346809中。
优选在塔的上部区域中取出的较低沸点馏分通常包含EDA和PIP且通常基本不含其他较高沸点胺。较高沸点胺(排除哌嗪)的比例通常小于0.2重量%,优选小于0.1重量%,更优选小于0.05重量%。为了获得合格的EDA,通常将低沸点EDA-PIP馏分送至另一纯化阶段(纯化EDA蒸馏)。
纯化EDA蒸馏
通常将来自EDA/PIP移除的低沸点馏分引入另一精馏塔(纯化EDA蒸馏),该精馏塔优选以使得在塔顶部获得EDA且可在塔底部取出哌嗪的方式的操作。精馏塔的精确操作条件可以根据所用塔的分离性能由本领域技术人员以常规方式通过常规计算方法使用引入精馏塔中的组分的已知蒸气压和蒸发平衡来测定。例如,EDA-PIP移除可以如EP 2 507 202或前述IPRP报告,第89页及随后各页和图6.1所述进行,在此明确引用所述文献。
在冷凝器中,通常获得主要包含EDA但仅非常少量的NMEDA的冷凝物。
由此获得的包含EDA的低沸点馏分通常基本不含较高沸点胺(包括哌嗪)。包括哌嗪在内的较高沸点胺的比例通常小于0.5重量%,优选小于0.3重量%,更优选小于0.2重量%。
此外,包含EDA的低沸点馏分优选包含99.5重量%或更多的EDA。
NMEDA在含EDA馏分中的浓度优选在0.001重量%至0.1重量%的范围内,优选在0.005重量%至0.08重量%的范围内,更优选在0.01重量%至0.05重量%的范围内。
优选组合
上述方法步骤和单独方法步骤的相应实施方案可以以适当的方式彼此组合,因此本发明也包括上述方法步骤和相应实施方案的适当组合。
更特别地,优选以下组合:
作为EDA方法的EDA制备方法与氨移除、NMEDA移除、EDA脱水、EDA-PIP移除和纯化EDA蒸馏的组合。
作为MEG方法的EDA制备方法与氨移除、NMEDA脱除、EDA脱水、EDA-PIP脱除和纯化EDA蒸馏的组合。
作为C1方法的EDA制备方法与氨移除、NMEDA移除、EDA脱水、EDA-PIP移除和纯化EDA蒸馏的组合。
作为EDC方法的EDA制备方法与氨移除、NMEDA移除、EDA脱水、EDA-PIP移除和纯化EDA蒸馏的组合。
更特别地,优选上述组合中的那些,其中在相应优选实施方案中进行相应方法步骤本身,例如NMEDA移除和EDA脱水及其在能量上有利的互连。
优点与应用
在纯化EDA蒸馏之后或在共沸移除水之后获得的EDA有利地适用于其中EDA的非常高纯度是重要的应用。
由此获得的EDA可用于例如高分子量聚合物如聚酰胺的制备,因为EDA的功能不会因NMEDA的形成而降低。例如,由此获得的EDA还可以用作电子化学品或用于作物保护剂、农药、环氧树脂、络合剂领域或用于皮革工业、纸张工业或洗涤剂工业的高纯度化学品。高纯度化学品的使用提高了最终产品的产量,降低了不想要的副产物的浓度,并且还可以导致应用和所述应用领域中的加工性能的改善。例如,在缩聚反应中,例如在环氧树脂或聚酰胺制备中,NMEDA可能导致不想要的链终止反应,这可降低聚合度或网络点的密度。
本发明方法具有减少精馏中的分离复杂度和能量消耗的优点。
通过由在EDA的制备中获得的包含EDA、NMEDA和水的混合物移除NMEDA的本发明方法,额外可以获得具有至少99.5重量%EDA和1000重量ppm或更低的NMEDA含量的合格EDA(即使在EDA制备中形成较大量NMEDA)。例如,当由C1单元(例如甲醛和氰化氢)制备EDA时,或者当催化剂随着操作时间的增加而显示出部分失活并且必须提高反应温度以补偿失活时可能就是这种情况。温度的升高通常导致就EDA制备而言的选择性劣化,并且增加了作为副产物的NMEDA的形成。因此,本发明方法还能够增加催化剂在EDA制备中的使用时间。因此,通过本发明方法,可以获得高纯度的EDA,其可以在许多应用中用作起始材料,具有提高的产率和较少的副反应。
通过以下实施例阐明本发明方法。
实施例1:
在以下实施例中,将具有100个理论塔板的间歇精馏塔(提供有具有低压降的商业填料)置于全回流下(间歇模式)。通过选择合适的直径来调节塔上的蒸气负载,使得底部和顶部之间的压降小于所建立的顶部压力的5%,使得压力对塔中的混合物的沸腾温度的影响仅具有较小作用。通过在顶部和底部同时取样,测定NMEDA含量和水含量。通过改变塔的配置(profile)来调节塔的配置(通过升高或降低馏出物容器或底部中的液位来调节物质),使得在顶部存在100重量ppm的EDA。其余为水,含或不含NMEDA。选择起始混合物中NMEDA的量,使得其基于EDA的量为1000重量ppm。水的量为EDA的量的75质量%(75kg水,100kgEDA)。首先将起始混合物加入底部,并通过在全回流下加热底部物而使塔沸腾。在至少一个小时的等待时间后,取样,使得确保塔配置处于稳定状态。
结果如图1中的图所示。
在图1中,实线曲线表示底部物中的NMEDA浓度(在右侧纵坐标上读取),虚线曲线表示底部物中的水浓度(在左侧纵坐标上读取)。点划线表示塔的顶部压力(在左侧纵坐标上读取)。十字形物表示测量点。
显然,直至140℃的底部温度,来自塔的底部物中的混合物基本不含NMEDA,这意指原始混合物中的所有NMEDA与顶部处的残留水一起存在,其中基本所有的EDA在底部物呈与水的高沸点共沸物的形式(虚线曲线表示作为温度函数的高沸点水/EDA共沸物组成)。在140℃以上,底部物中的NMEDA富集开始,这意指其较不容易与EDA分离。在约155℃下,仅一半的NMEDA可以由塔顶移除。在170℃以上,大部分NMEDA与EDA处于底部物,即几乎不可移除。所述底部物中的水浓度对应于相应温度下的高沸点水/EDA共沸物。
因此,实施例1显示在其中NMEDA移除塔中的底部温度为155℃或更低的本发明的优选实施方案中,可实现特别高质量的EDA。
实施例2:
在根据图2的塔互连中,将包含3420kg/h水、4kg/hNMEDA和4160kg/hEDA的混合物在第一塔中在150毫巴的顶部压力后处理,使得EDA产物(在第二塔C420的底部)仅包含1ppmNMEDA。为此目的,在6.2吨/h的回流速度下需要具有67个理论塔板的汽提段和具有13个理论塔板的精馏段。由塔顶移除的水包含100ppmEDA和几乎所有进料混合物中的NMEDA。在蒸发器E411中,必须传输4.7MW。将来自C410的底部输出物在另一塔C420中在8.5巴的顶部压力下后处理,使得底部产物仅包含0.4%水。当塔压力和因此底部温度升高时,水含量可进一步降低。在该实施例中,C420仅包括汽提段。将来自C420的蒸气在冷凝器E423中冷凝。将由EDA和水的混合物组成的冷凝物再循环至C410。蒸发器E421的功率需求为4.1MW。在冷凝器E423中,必须移除2.9MW。
实施例3:
在根据图3的塔互连中进行了与实施例2类似的实验。根据图3的塔互连与根据图2的互连的不同之处在于不存在冷凝器E423。将来自C420的蒸气不经冷凝引入C410的底部。因此,在C420的顶部不需要冷却输出。由于本发明的互连,蒸发器E411的功率需求由4.7MW降低至1.8MW,这对应于明显的能量节省。
实施例4:
在根据图4的塔互连中进行了与实施例2类似的实验。根据图3的塔互连与根据图2的互连不同之处在于水冷却剂在冷凝器E423中蒸发且蒸气状冷却剂用于加热NMEDA移除塔的蒸发器。与根据图2的互连相比,可以显著减少蒸发器E411的功率需求。
Claims (15)
1.一种纯化乙二胺的方法,其中
a)将包含水(H2O)、乙二胺(EDA)和N-甲基乙二胺(NMEDA)的混合物引入精馏塔(NMEDA移除塔),其中
所引入的混合物至少包含在适当底部温度下形成EDA和水的高沸点共沸物所需的量的水;和
b)将来自NMEDA移除塔的包含EDA的底部产物引入第二精馏塔(EDA脱水塔),
其包括:(i)在冷凝器中部分或完全冷凝来自EDA脱水塔顶部的蒸气,该冷凝器用在冷凝期间至少部分蒸发的介质冷却,并且将由此形成的蒸气至少部分地用于加热NMEDA移除塔的蒸发器;和/或(ii)将来自EDA脱水塔的顶部的蒸气引入NMEDA移除塔。
2.根据权利要求1的方法,其中调节EDA脱水塔顶部的压力,使得在顶部获得的混合物的沸腾温度为10℃或高于NMEDA移除塔的底部温度。
3.根据权利要求1和2中至少一项的方法,其中NMEDA移除塔的顶部的压力为2.5巴或更低,并且EDA脱水塔的顶部的压力为4巴或更高。
4.根据权利要求1-3中至少一项所述的方法,其中NMEDA移除塔的顶部的压力为25-200毫巴。
5.根据权利要求1-4中至少一项的方法,其中NMEDA移除塔在155℃或更低的底部温度TS下操作。
6.根据权利要求1-5中至少一项的方法,其中EDA脱水塔在180℃或更高的底部温度下操作。
7.根据权利要求1-6中至少一项的方法,其中在权利要求1的替换方案(i)中,冷凝器在150-230℃范围内的温度下操作。
8.根据权利要求1-7中至少一项的方法,其中在权利要求1的替换方案(i)中,冷却介质是水。
9.根据权利要求1-6中至少一项的方法,其中由EDA脱水塔的顶部引入NMEDA移除塔的蒸气仅部分冷凝,如果有的话。
10.根据权利要求9的方法,其中EDA脱水塔不具有冷凝器,或者在EDA脱水塔的顶部处的冷凝器的操作使得蒸气仅部分冷凝,如果有的话。
11.根据权利要求9和10中至少一项的方法,其中将来自EDA脱水塔的蒸气作为加热蒸气引入NMEDA移除塔的再沸器中。
12.根据权利要求9和10中至少一项的方法,其中将来自EDA脱水塔的蒸气引入NMEDA移除塔的汽提段。
13.根据权利要求9和10中至少一项的方法,其中将来自EDA脱水塔的蒸气引入NMEDA移除塔的底部。
14.根据权利要求12和13中至少一项的方法,其中将来自EDA脱水塔的蒸气在引入NMEDA移除塔之前通过将蒸气引导通过一个或多个膨胀阀或节流阀节流。
15.根据权利要求1-14中至少一项的方法,其中将来自EDA脱水塔的底部产物送至后处理,在其中首先在精馏塔中将EDA和PIP与较高沸点胺分离,并在另一精馏塔中使EDA与PIP分离。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1715265A (zh) * | 2004-06-01 | 2006-01-04 | 拜尔材料科学股份公司 | 胺水溶液的蒸馏分离方法 |
CN102639485A (zh) * | 2009-12-02 | 2012-08-15 | 巴斯夫欧洲公司 | 蒸馏包含乙二胺、n-甲基乙二胺和水的混合物的方法以及可由此得到的具有低n-甲基乙二胺含量的乙二胺和n-甲基乙二胺的混合物 |
CN103270016A (zh) * | 2010-12-21 | 2013-08-28 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 一种或多种期望的胺与一种或多种胺副产物分离的方法 |
CN106103405A (zh) * | 2014-03-13 | 2016-11-09 | 巴斯夫欧洲公司 | 蒸馏提纯eda的方法 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2519803A (en) | 1946-02-05 | 1950-08-22 | Du Pont | Preparation of ethylene diamines |
US2861995A (en) | 1956-04-27 | 1958-11-25 | Dow Chemical Co | Process for the conversion of ethanolamine |
US3112318A (en) | 1957-10-09 | 1963-11-26 | Union Carbide Corp | Method for producing piperazine |
DE1154121B (de) | 1959-08-03 | 1963-09-12 | Rohm & Haas | Verfahren zur Herstellung von AEthylendiamin |
US3137730A (en) | 1960-04-12 | 1964-06-16 | Allied Chem | Production of ethylenediamine |
DE1172268B (de) | 1962-02-21 | 1964-06-18 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von Diaminen |
US4123462A (en) | 1976-01-07 | 1978-10-31 | Union Carbide Corporation | Amination process using nickel-rhenium catalysts |
US4656353A (en) | 1986-01-21 | 1987-04-07 | The Babcock & Wilcox Company | Variable pulse rate led electronics for a fiber optic vortex shedding flowmeter |
EP2029520B1 (de) | 2006-02-14 | 2013-07-31 | Basf Se | Verfahren zur herstellung von ethylenaminen und ethanolaminen aus monoethylenglykol (meg) |
KR20100014696A (ko) | 2007-03-01 | 2010-02-10 | 바스프 에스이 | 에틸렌아민 혼합물의 제조 방법 |
JP5399270B2 (ja) | 2007-03-01 | 2014-01-29 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | エチレンジアミンの製造方法 |
EP2129651B1 (de) | 2007-03-01 | 2013-04-10 | Basf Se | Neues verfahren zur herstellung von teta über eddn |
CN102224129B (zh) | 2008-10-06 | 2015-02-11 | 联合碳化化学品及塑料技术公司 | 制备乙撑胺的方法 |
WO2010042168A2 (en) | 2008-10-06 | 2010-04-15 | Dow Global Technologies Inc. | Methods for making ethanolamine(s) and ethyleneamine(s) from ethylene oxide and ammonia, and related methods |
CN102190588A (zh) | 2010-03-16 | 2011-09-21 | 张家港惠尔化学科技有限公司 | 乙二醇与氨制乙二胺的方法 |
CN102233272A (zh) | 2010-04-22 | 2011-11-09 | 张家港惠尔化学科技有限公司 | 乙二醇氨化制乙二胺的催化剂及其制备方法 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1715265A (zh) * | 2004-06-01 | 2006-01-04 | 拜尔材料科学股份公司 | 胺水溶液的蒸馏分离方法 |
CN102639485A (zh) * | 2009-12-02 | 2012-08-15 | 巴斯夫欧洲公司 | 蒸馏包含乙二胺、n-甲基乙二胺和水的混合物的方法以及可由此得到的具有低n-甲基乙二胺含量的乙二胺和n-甲基乙二胺的混合物 |
CN103270016A (zh) * | 2010-12-21 | 2013-08-28 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 一种或多种期望的胺与一种或多种胺副产物分离的方法 |
CN106103405A (zh) * | 2014-03-13 | 2016-11-09 | 巴斯夫欧洲公司 | 蒸馏提纯eda的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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