CN1312797A - 氨基腈的蒸发方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在限制或消除重质副产物特别是氨基羧酸低聚物形成的条件下蒸发氨基腈和水的方法。为了避免所述的缺陷,申请人现已发现一种蒸发氨基腈和水的方法,其特征在于使用汽态水作为蒸发载气。

Description

氨基腈的蒸发方法
本发明涉及在限制或消除重质副产物特别是氨基羧酸低聚物形成的条件下蒸发氨基腈和水的方法。
氨基腈和水之间的反应产生内酰胺，特别是在利用6-氨基己腈时产生己内酰胺。
所述反应于液相中在加热和升压下进行，也可以在汽相中完成。对于第二种实施方案，需要将氨基腈和水转化至蒸汽状态。在汽相中进行氨基腈水解的例子特别可以参照专利EP-A-0659741和国际申请W0-A-96/22974。
选择氨基腈和水的蒸发方式并不是无关紧要的。
实际上，能够想到的方法是：先形成液态水/氨基腈混合物，然后加热该混合物至足以蒸发这两种组份的温度。在这种情况下，能够观察到形成具有盐化酰胺或羧酸官能团的重质化合物(低聚物)。这些化合物能够至少部分地附着在催化剂上，因此缩短了催化剂的使用寿命。另外，上述化合物沉淀在设备中并且使设备淤塞。所述设备需要定期清洗，为此经常停工，由此带来各种可以设想到的经济后果。
另一种可以考虑的技术是分别蒸发氨基腈流和水流。本申请人已注意到，在蒸发氨基腈所需要的温度下，氨基腈以不可忽略的数量分解，得到脒或聚脒型化合物(在消除氨条件下多分子氨基腈缩合)。
为了避免上述各种缺陷，申请人现已发现蒸发氨基腈和水的方法，其特征在于为了蒸发使用汽态水作为载气。
氨基腈的分解取决于蒸发温度和蒸发过程中液体的停留时间。因此，在本发明的方法中，通过蒸发器技术最大限度地缩短液体的停留时间，而汽态水降低了氨基腈的分压，由此降低了蒸发温度。
在本发明方法中水与氨基腈的摩尔比可以非常明显地变化，其主要取决于利用所述反应物的环化水解方法。所用的水和氨基腈之间的摩尔比通常在0.5至100之间，优选在1至20之间。本发明该比值的上限不严格，但是事实上从经济角度考虑，更高的比值不能为水解反应带来任何益处。
通常，水蒸汽的温度通常在120至600℃，优选在200至550℃。
氨基腈的利用温度在20至300℃，优选在100至250℃。
在热交换器中使氨基腈/水蒸汽混合物的温度快速达到该混合物完全蒸发时的温度。
在适宜情况下，该温度可以为氨基腈和水之间反应的温度，该反应温度通常在200至450℃，优选在250至400℃。
蒸发氨基腈的绝压通常在0.1至3巴。
本发明方法中所利用的氨基腈更具体地是具有3至12个碳原子的直链或支链脂族氨基腈。
作为实例，更具体地可以提及脂族氨基腈，它来源于二腈的两个腈官能团之一的伯胺官能团的氢化，二腈有如己二腈、甲基戊二腈、乙基琥珀腈、二甲基琥珀腈、丙二腈、琥珀腈、戊二腈和十二烷二腈。
最重要的氨基腈是6-氨基己腈，其环化水解产生己内酰胺，聚合反应产生聚酰胺6。
为方便起见，下文更具体地可以参照6-氨基己腈(或ACN)。
借助不保留液体的体系实施该方法。
为了限制蒸发过程液相中产物的停留时间而可以利用的技术有两种：
-在加热表面上膜蒸发氨基腈；
-在过热水蒸汽中蒸发至少部分呈液体的氨基腈雾；在这种情况下，液体和热壁之间的接触被汽体和液滴之间的接触替代。
在加热表面上进行膜蒸发的情况中，蒸发所需的热，一方面由蒸汽和氨基腈的显热提供，另一方面通过蒸发表面热量的转移提供。蒸发器是降膜蒸发器。
依照常用于这种技术的分布系统，液体可以被分布在蒸发器的管上：
-在管板上提供至少部分地呈液体的氨基腈，然后将氨基腈分布在每一个管中；
-通过在管板上雾化氨基腈使至少部分地呈液体的氨基腈分布于每一管中；该技术相对于上述内容还呈现进一步缩短液相高温下停留时间的优点；所述液体通过单独输送该液体的喷嘴进行雾化，或者更好地是将该液体和水蒸汽同时输入喷嘴。
在雾中汽体与水滴之间接触蒸发的情况下，热量均是由两种组份即至少部分呈液相的氨基腈和呈汽相的水的显热提供的。
选择水蒸气的温度和至少部分呈液体的氨基腈的温度，使得所得的雾的温度等于或高于组成所述雾的水/氨基腈混合物的露点。显然，该露点明显地取决于水和氨基腈的比例，而在选择的比例下该露点很容易确定。
因此，作为实施例，在大气压下，水/6-氨基己腈(ACN)摩尔比为4的露点是180℃，水/ACN摩尔比为56的露点为110℃，水/ACN比例为1的露点是210℃，纯ACN的露点是230℃。
在雾中汽体和液滴之间接触蒸发可以是单级或多级的。如果该蒸发是单级的，氨基腈和水蒸汽的温度就是液体能够全部或部分蒸发的温度。如果该蒸发是多级的，那么例如被预热到230℃的氨基腈流再被分成几部分，例如三部分或四部分；该液体的第一部分与例如300℃的过热水蒸汽混合，使得所有的液体被蒸发，蒸发的结果是该混合物的温度同时降低至接近露点的温度。随后，蒸汽状态的混合物被过热至例如300℃，然后，再与液体的第二部分混合，该液体的第二部分经过蒸发；根据需要该步骤重复多次，使所述液体全部蒸发。在该方法中，通过喷雾嘴在每级步骤中都产生液体雾，随后在足以确保所有液体蒸发的体积内进行混合。
优选地，选择蒸发氨基腈的系统以便使得包括所述氨基腈的预热时间在内的所述系统中液体氨基腈的存在时间短于或等于一分钟，优选短于或等于5秒钟。
下面实施例说明本发明。
实施例1
将200g/h6-氨基己腈(ACN)预热到230℃，并将300℃下的129g/h水蒸汽通过1mm的喷嘴喷射。
所形成的雾被蒸发，然后在提供给含有162g氧化铝的水解反应器之前借助换热器过热至300℃，所述的反应器保持在300℃。
运转400h以后，未发现反应器淤塞，催化剂活性也没有任何降低(在恒定流速下测定ACN的转化率等于99％)。
对比试验1
将329g/h含有61％重量ACN的ACN/水混合物输入到被加热至300℃的200ml蒸发器中。
由蒸发器出来的气态混合物通过含有162g氧化铝的水解反应器，所述的反应器保持在300℃。
在运行172小时后停止该试验。在这期间，ACN的转化率从99％变为95％。
拆卸该设备后，观察到蒸发器内部和水解反应器的进口处(所述反应器所含物料高度的25％已形成块状)存在固体(聚酰胺6)。

Claims (13)

1．氨基腈和水的蒸发方法，其特征在于利用汽态水作为蒸发载气。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于水蒸汽的使用温度为120至600℃，优选200至550℃。
3．根据权利要求1或2的方法，其特征在于氨基腈的使用温度为20至300℃，优选为100至250℃。
4．根据权利要求1至3中任一项的方法，其特征在于所得到的水蒸汽与氨基腈混合物在换热器中快速达到该混合物完全被蒸发的温度。
5．根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于使所得到的水蒸汽与氨基腈混合物达到氨基腈和水之间发生反应的温度，优选达到200至450℃，更优选达到250至400℃。
6．根据权利要求1至5中任一项的方法，其特征在于氨基腈是含有3至12个碳原子的直链或支链脂族氨基腈。
7．根据权利要求1至6中任一项的方法，其特征在于氨基腈来源于二腈的两个腈官能团之一的伯胺官能团的氢化，二腈选自己二腈、甲基戊二腈、乙基琥珀腈、二甲基琥珀腈、丙二腈、琥珀腈、戊二腈和十二烷二腈，优选是6-氨基己腈。
8．根据权利要求1至7中任一项的方法，其特征在于氨基腈的蒸发是在绝对压力为0.1至3巴下进行的。
9．根据权利要求1至8中任一项的方法，其特征在于用不保留液体的系统进行。
10．根据权利要求9的方法，其特征在于利用如下技术之一：
-在降膜蒸发器中，在加热表面上膜蒸发氨基腈；
-在过热水蒸汽中蒸发至少部分呈液态的氨基腈雾。
11．根据权利要求10的方法，特征在于在降膜蒸发器包含的管上以如下方式分布氨基腈：
-在管板上提供至少部分地呈液体的氨基腈，然后将氨基腈分布在每一个管中；
-通过在管板上雾化氨基腈使至少部分地呈液体的氨基腈分布于每一管中。
12．根据权利要求10的方法，其特征在于在过热水蒸气中蒸发至少部分地呈液体的氨基腈雾的过程是单级或多级的。
13．根据权利要求1至12中任一项的方法，其特征在于选择蒸发氨基腈的系统，使得所述系统中的液体氨基腈的存在时间短于或等于1分钟，优选短于或等于5秒钟。
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