CN1585741A - 从水溶液中分离胺的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用精馏均相共沸的二元混合物的二压法通过连续蒸馏胺的水溶液从水溶液中分离该胺的方法，其中与水形成其组成取决于压力的共沸物的胺的水溶液在压力不同的两个塔中蒸馏，条件是：a)将第二个塔中的压力设定为比第一个塔中的压力值高至少0.5巴，b)将胺水溶液作为侧料流供入第一个塔中，并在塔的基部除去水和沸点高于该胺的沸点温度的组分或非挥发性的组分，c)在第一个塔的顶部回收胺与水的混合物，并将其作为侧料流通入第二个塔中，d)在第二个塔的顶部回收水与胺的共沸物，并将其再循环到第一个塔中，以及e)在第二个塔的基部取出经提纯的胺。
Description
本发明涉及一种利用精馏均相共沸的二元混合物的二压法通过连续蒸馏胺的水溶液而从水溶液中分离该胺的方法。
相互完全溶解且形成其组成取决于压力的共沸物的两种液体可通过蒸馏来分离，而无需借助添加剂。该涉及在不同压力下操作的两个塔中精馏液体共混物的分离方法称作二压法，参见Klaus Sattler，“Thermische Trennverfahren，Grundlagen，Auslegung，Apparate”，第2版，Verlag Chemie，Weinheim，New York，Basel，Cambridge，Tolyo，1995，第147页及往后各页。
实际上获得的是胺水溶液，从该水溶液中必须以无水形式分离胺。由于胺与水形成共沸物，因此通过蒸馏不能容易地将它们以无水形式从水溶液中分离。当衡量胺在其中用作碱的方法的经济价值时，从含盐分的水溶液中回收纯净胺是个重要的因素。在这种方法中，必须将胺从在反应过程中所形成的它们的铵盐的水溶液中回收。
本发明的目的是提供一种从所述胺的水溶液中以基本无水的形式分离胺的方法。
所述目的通过一种利用精馏均相共沸的二元混合物的二压法通过连续蒸馏胺的水溶液而从水溶液中分离该胺的方法而实现，此时与水形成其组成取决于压力的共沸物的胺的水溶液在压力不同的两个塔中蒸馏，其中
a)将第二个塔中的压力设定为比第一个塔中的压力值高至少0.5巴，
b)将胺水溶液作为侧料流供入第一个塔中，并在塔的基部除去水和沸点高于该胺的沸点温度的组分或非挥发性的组分，
c)在第一个塔的顶部回收胺与水的混合物，并将其作为侧料流通入第二个塔中，
d)在第二个塔的顶部回收水与胺的共沸物，并将其再循环到第一个塔中，以及
e)在第二个塔的基部取出经提纯的胺。
在本发明方法的优选实施方案中，气化第一个塔中的共沸物所需的能量通过将蒸汽引入该塔的下部的方式引入，从该塔的基部除去水和沸点高于该胺的沸点温度的组分或非挥发性的组分，以及从第一个塔的上部除去沸点低于该胺的沸点温度的高度挥发性组分。将第一个塔中的压力值例如设定为10毫巴-10巴，通常为0.1-3巴。特别优选在第一个塔中使用大气压的操作模式。
在本发明的优选实施方案中，将第二个塔中的压力设定为比第一个塔中的压力值高至少1巴。在本发明的特别优选实施方案中，将第二个塔中的压力设定为比第一个塔高至少6巴。用于蒸馏的压力和其它条件(例如换热介质如冷却水、盐水或蒸汽的温度，塔的直径和两个塔之间的返回物流的量)优选使得在工艺工程和经济性方面获得分离胺的最佳方案。
根据本发明，与水形成其组成取决于压力的共沸物的所有胺都可在本发明方法中以基本无水的形式分离。从水溶液中分离的胺的水含量例如是10-200ppm，优选20-60ppm。在本发明方法中，所用胺优选是N，N-二甲基异丙基胺、甲基正丁基胺或正丁基胺。特别优选使用N，N-二甲基异丙基胺。
这类胺例如以基本无水的形式用于制备例如烷基烯酮二聚体的方法中。分离所得铵盐并用碱的水溶液处理，以从相应的铵盐中释放胺。合适的碱例如是氢氧化钠溶液、钾碱液、氢氧化钙和氢氧化钡。
因此，例如将氢氧化钠水溶液加入N，N-二甲基异丙基铵盐酸盐的水溶液中，该氢氧化钠水溶液的浓度应使得铵盐水溶液的pH为至少11。通过该方法，N，N-二甲基异丙基胺从铵盐溶液中释放出来，并形成氯化钠。然后可利用本发明方法将该混合物连续蒸馏，以基本无水的形式分离N，N-二甲基异丙基胺。
可使用仍旧含有杂质如低沸点成分或中和盐如氯化钠的胺的水溶液通过二压法进行蒸馏，将与水形成其组成取决于压力的共沸物的胺的含有中和盐的水溶液作为侧料流连续供入在大气压下操作的第一个塔中。例如可将该侧料流供入该塔的中央。该塔具有包括塔板，优选筛板的分离装置。该塔的理论塔板数例如是5-15，优选8-12。待蒸馏的且供入第一个塔中的胺水溶液的温度可为20-80℃，优选45-60℃。蒸馏必需的能量可借助位于该塔的基部的蒸发器来提供给体系或者另外通过引入蒸汽来提供给体系。优选向该塔中直接引入蒸汽，例如在该塔下端引入。这避免在该塔中形成结块物质。第一个塔的底部物流含有水和沸点高于该胺的沸点温度的组分或非挥发性的组分，如中和盐。连续回收包含胺与水的混合物(例如95重量％胺和5重量％水)的来自第一个塔的塔顶物并将其作为侧料流通入例如第二个塔的上半部，该第二个塔中的压力例如为7巴。同样连续地在第二个塔的底部分离出几乎无水的胺。在第二个塔的顶部，连续回收水与胺的共沸物(例如89重量％胺和11重量％水)，并将其例如再循环到第一个塔的上半部。可任选将高度挥发性组分从第一个塔的上部排出。可将基本无水的胺例如再用于由羧酰氯合成烷基烯酮二聚体中。
第一个塔中的回流比例如是0.5-3，优选0.5-2，而第二个塔中的回流比例如为1-4，优选1-2。
实施例
将由长链羧酰氯(例如硬脂酰氯)和N，N-二甲基异丙基胺制备烷基烯酮二聚体的过程中所形成的二甲基异丙基铵盐酸盐的约50重量％浓度水溶液的pH通过添加25重量％浓度的氢氧化钠水溶液而设定为11，加热至50℃，并将其作为侧料流连续供入具有25个筛板且在大气压下操作的塔中。通过向该塔的下部区域连续引入温度为约150℃的新鲜蒸汽而进行加热。蒸汽速率为胺溶液供入第一个塔中的速率的约20％。从第一个塔的基部排出水，中和盐如氯化钠、过量氢氧化钠溶液和约10ppm N，N-二甲基异丙基胺。在该塔的顶部，形成具有几乎共沸组成的混合物(95重量％N，N-二甲基异丙基胺和5重量％水)。将冷凝的蒸汽以大约等分的料流分别返回第一个塔中和作为侧进料料流连续通入第二个塔的上半部，该塔在7巴(绝对)的压力下操作且具有30个筛板。
在第一个塔的富集区，设有侧口，通过该侧口可连续排出比水更具挥发性的杂质。
第二个塔的底部借助蒸发器来加热。在第二个塔的底部，连续回收含有约40ppm水的纯净N，N-二甲基异丙基胺。可将它直接再用于例如由羧酰氯合成烷基烯酮二聚体中。
在第二个塔的顶部，获得含有89重量％N，N-二甲基异丙基胺和11重量％水的共沸物。第二个塔中的回流比为1.5。将在第二个塔的顶部形成的共沸物作为侧料流连续供入第一个塔中，供入点位于计量加入N，N-二甲基异丙基胺水溶液的点以上。将第二个塔的冷凝器脱气送入在标准压力下操作的第一个塔的富集区中。
Claims (11)
1.一种利用精馏均相共沸的二元混合物的二压法通过连续蒸馏胺的水溶液而从水溶液中分离该胺的方法，其中与水形成其组成取决于压力的共沸物的胺的水溶液在压力不同的两个塔中蒸馏，条件是：
a)将第二个塔中的压力设定为比第一个塔中的压力值高至少0.5巴，
b)将胺水溶液作为侧料流供入第一个塔中，并在塔的基部除去水和沸点高于该胺的沸点温度的组分或非挥发性的组分，
c)在第一个塔的顶部回收胺与水的混合物，并将其作为侧料流通入第二个塔中，
d)在第二个塔的顶部回收水与胺的共沸物，并将其再循环到第一个塔中，以及
a)e)在第二个塔的基部取出经提纯的胺。
2.如权利要求1所要求的方法，其中在第一个塔中，气化共沸物所需的能量通过将蒸汽引入该塔的下部的方式引入，在该塔的底部除去水和沸点高于该胺的沸点温度的组分或非挥发性的组分，以及在第一个塔的上部除去沸点低于该胺的沸点温度的高度挥发性组分。
3.如权利要求1或2所要求的方法，其中第一个塔中的压力值设定为10毫巴-10巴。
4.如权利要求1-3中任一项所要求的方法，其中第一个塔中的压力设定为大气压。
5.如权利要求1-4中任一项所要求的方法，其中第二个塔中的压力值设定为比第一个塔高至少6巴。
6.如权利要求1-4中任一项所要求的方法，其中第二个塔中的压力值设定为比第一个塔高至少1巴。
7.如权利要求1-6中任一项所要求的方法，其中所用胺为N，N-二甲基异丙基胺、甲基正丁基胺或正丁基胺。
8.如权利要求1-7中任一项所要求的方法，其中为了所述连续蒸馏，使用通过利用碱将胺从铵盐水溶液中释放出来而获得的胺的水溶液。
9.如权利要求1-8中任一项所要求的方法，其中所用胺为N，N-二甲基异丙基胺。
10.如权利要求1-9中任一项所要求的方法，其中所用分离装置为塔板。
11.如权利要求1-10中任一项所要求的方法，其中所用分离装置为筛板。
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