CS200834B1 - Method of producing alkanolamines - Google Patents

Description

ČESKOSLOVENSKÁSOCIALISTICKÁREPUBLIKA( 1θ )

POPIS VYNÁLEZU

K AUTORSKÉMU OSVEDČENIU 200 834 (Bl)

(ÓI) (23) Výstavná priorita(22) Přihlášené 06 09 7θ(21) pv 5771-78 (5I) Int. C? C 07 c 91/OÁ

ÚŘAD PRO VYNÁLEZY

A OBJEVY (40) Z veřej nene 31 01 80(45) Vydané Q1 gj (75)

Autor vynálezu PETRUS TEODOR ing., PRIEVIDZA (54) SpÓsob výroby alkanolamínov 1

Vynález sa týká spósobu výroby alkanolamínov, s výhodou etanolamínov a izopropanol-aminov z prieluSného alkylénoxidu a amoniaku,

Alkanolaminy aú důležité organické produkty používané v rňznyoh priemyselnýohodvetviach. Z ohemiokého hradiska vykazujú alkanolaminy vlastnosti amínov a alkoholov.Priemyselne sú vyrábané predovSetkým dve hlavné skupiny alkanolamínov, a to etanolamínya izopropanolamíny, pričom hlavný podiel z oelkovej výroby představujú etanolamíny, Sú to monoetanolamín, dietánolamin a trietanolamín.

Je známe, že alkanolaminy priemyslove sú vyrábané reakoiou alkylénoxidu s vodnýmroztokom amoniaku. Ako alkylénoxidy sa v priemyslovej praxi používajú predovSetkým1,2 alkylénoxidy s dvorná alebo troma atómami v molekule, t.j. etylénoxid a propylénoxid.

Je tiež známe, že pri reakoii alkylénoxidu s amoniakom vzniká zmes mono-, di-a trialkanolaminu, pričom ioh poměr závisí od molámeho poměru amoniaku ku alkylén-oxidu použitom při reakoii. Typický spůsob výroby alkanolamínov reakoiou alkylénoxidus vodným roztokom amoniaku je popísáný v patente GB - 780215·

Pretože poměr Jednotlivýoh alkanolamínov, vznikájúoioh pri syntéze, ktorý je jedno-značné určený použitým molárnym pomerom amoniaku : alkylénoxid, neodpovedá potřebám,bolo nutné hTadať nové spůsoby výroby alkanolamínov, ktoré umožnia výrobu jednotlivýohalkanolamínov v súlade s meniaoimi sa potřebami. 00 83 4 2 200 834

Za súčasného stavu teohnlky problém modlfikáoi· výroby alkanolamínov tak, abyvýroba jednotlivýoh alkanolamínov odpovedala ioh spotřeb·, možno v podstatě rieálťdvoma oestami.

Prvá. oesta je oxyalkylenáoia mono alebo dlalkanolamlnu v bezvodom prostředí natrialkanolamín alebo oxyalkylenáoia monoalkanolamínu na dialkanolamín. Oxyalkylenáoiasa uskutoSňuje na samostatnom zarladení rdznej konStrukoie dlskontinuálnym 1 kontinu-álnem spdsobom pri teplotách od 3O°C do 200°C a tlakooh do 3,5 MPa. US patent 2 602 819 popisuje přípravu trietanolamínu z mono alebo dietanolamínus etylánoxidem v bezvodom prostředí a bez přítomnosti amoniaku pri teploto max. do 100°C.PodTa NSR patentu 2 307 902 možno připravit’ trietanolamín kontinuálnym spdsobom z mono-alebo dietanolamínu v bezvodom prostředí a bez přítomnosti amoniaku reakolou s etylén-oxidom pri teplete 11O°C až 18O°C, prlSom Sas reakoie je limitovaný na max. 2 hod.a syntéza sa uskutoSňuje najmenej v dvooh, resp. troch reakSnýoh prtotorooh, NSR patent 2 5^7 328 popisuje kontinuálny spdsob přípravy dialkanolamínov, podl*a ktorého v prvom reaktore prebieha syntéza monoalkanolamínu z alkylénoxidu a vodnéhoroztoku amoniaku pri teplote 40 až 150°C a tlaku 2,1 až 14,6 MPa a po oddělení mono-alkanolamínu z reakSnej zmesi ako produkt vyohádzajúoi z hlavy monoalkanolamínovejkolony sa tento privádza do druhého reakSného priestoru, kde v bezvodom prostředía bez přítomnosti amoniaku pri teplote 40 až 200°C a tlaku 0,35 až 3,5 MPa reagujes alkylénoxidom na dialkanolamín.

Druhů cestu riešenia předatavujú spdsoby, pri ktorýoh reguláoia jednotlivýchproduktov sa uskutoSňuje vraoaním Saští vyrobeného mono alebo dlalkanolamlnu nasp&t*do reakSného systému. Pri vraoaní monoalkanolamínu nasp&t' do reakSného systému, znižujesa výroba dl- a trialkanolamínu, Vraoaný monoalkanolamín reakoiu amoniaku s alkylén-oxidom podstatnější· neovplyvňuje a reaguje s alkylénoxidom za vzniku dl- a trialkanol-amínu· Množstvo dl- a trialkanolamínu vznikájúoe z monoalkanolamínu, podobné ako u reak-oie amoniaku s alkylénoxidom, závisí od molárneho poměru amoniak : alkylénoxidv reakSnej zmesi. Tento spósob je popísaný v USA patente 2 622 099.

Pri vraoaní dlalkanolamlnu naspat’ do reakSného systému dosiahne sa zníženie výrobydl- a zvýSenie výroby trialkanolamínu, Spdsob výroby alkanolamínov s vraoaním dialkanol-nm-fmi nasp&t* do reakSného systému popisuje USA patent 2 622 073. Z uvedeného vyplývá, že podlá. eúSasného stavu teohnlky vraoaním mono- alebo dietanol-amínu a odpovedajúoou změnou molárneho poměrní amoniak : etylénoxid pri syntéze, možnodosiahnút’ také zloženie výroby, ktoré je v súlade s požiadavkami odberatelOv. Z uvedeného tiež vyplývá, že modifikáoia zloženla produktov znamená zvySovanienákladov na výrobu o náklady spojené sa spatným vraoaním mono- alebo dietanolamínua 1 regeneráolou amoniaku, najma ako vo výrobněj skládko je znaSný podiel monoetanol-amínu. 3 200 834

Obeone teda platí, ako pre případ kontinuálnaJ výroby etanolamlnov, tak pro diskon-tlnuálnu oxyetyláelu mono» alobo dietanolamlnu, že podl’a známyoh poatupov modifikáoiasloženin výroby podlto požladavlek odberatelOv aa prejavi vo zvýšen! nákladov, ktoré súdaná nevýhodami vraoanla alebo oxyetyláoie mono- alebo dietanolamlnu, Ako základnénevýhody možno uvieať: a) Mono- alebo dietanolamln je nutné izolovat’ ako 81até produkty, to znamená znlženiekapaoity zariadenia o množstvo vraoaného otanolamlnu a tým i znlženie výrobyproduktov pre odbyt, b) Spotřeba energií na jednotku tovaru sa zvýši o podiel spotřeby energii na zvýšenuvýrobu vraoaného produktu. o) Spotřeba energii aa zvýši 1 z důvodu vyššleho molámeho přebytku amoniaku, ktorýaa projav! v zvýšen! množstva vraoaného amoniaku a vody. d) V diskontlnuálnej oxyetyláoie k uvedeným nevýhodám v bodooh a) až o) přistupujeešte potřeba kompletného oxyetylaSného zariadenia, včltane jeho obsluhy,

Ako ďalšia nevýhoda oxyalkylenáole v bezvodom prostřed! a to ako pri kontinuálnemtak i pri diskontinuálnom postupe, popři potřeby samostatného oxyalkylenačného zaria-denia, je tvorba značnějších množstlev nežiadúcioh vedl’ajšloh produktov, vznikajúoiohnáslednou reakoiou trlalkanolamlnu s etylénoxidom. Úlohou vynálezu je nájsť taký spůsob výroby alkanolamlnov, ktorý umožni modifi-káolu zloženia výroby efektlvnejšlm spůsobom a bez oxyalkylenáole 8asti vyrobenéhomono- alebo dletanolamlnu v bezvodom prostřed! na šamoatatnom oxyalkylenačnom zaria-denl.

Uvedné nevýhody odstraňuje spůsob výroby alkanolamlnov, s výhodou etanolamlnova izopropanolamlnov reakoiou vodného roztoku amoniaku s 1,2 alkylénoxidom s dvorná alebotroma atómami uhlika podTa vynálezu, ktorého podstatou je, že reakoia sa uskutoSňujepri teploto 20 až 16Q°C a tlaku 0,01 až 5 MPa v dvooh oddělených reakčnýoh stupňooh,pričom v prvom stupni sa uskutočňuje reakoia pri moláraom pomere amoniak : alkylénoxid1 až 25 : 1a 8ast* reakčnej zmesi alebo oelá reakčná zmes z prvého stupňa sa privádzado druhého reakčného stupňa, v ktorom táto reaguje s alkylénoxidom v množstvo 0,02 až1,05 mol alkylénoxidu na 1 mol vodlka vlaženého na dusík. V porovnán! s jednostupňovou syntézou, používanou u známyoh poatupov a kde poměrvznikajúoioh alkanolamlnov je jednoznáčne daný požitým molárnym pomerom amoniak :alkylénoxid, spůsob výroby podl*a tohoto vynálezu umožňuje optimalizáoiu vedenia prooesupomooou trooh proměnných, a to: - molárnym pomerom amoniak : alkylénoxid v prvom reakčnom stupni, - množstvem alkylénoxidu dávkovaného do druhého reakčného stupňa, - množstvem reakčnej zmesi, privádzanej na následná reakoiu s alkylénoxidomdo druhého reakčného stupňa.

Navrhovaný nový spůsob výroby alkanolamlnov umožňuje použit* na modifikáoiu zloženiavýroby 1 áalšie proměnné, a to ešte aj vraoanie mono- alebo trietanolamlnu alebo 4 ZOO 034 i zmeai alkanolaminov nasp&t* do druhého reakňného stupňa.

Pri navrhovanom spůsobě výroby alkanolaminov v dvooh samostatnýoh reakSnýohstupňooh, zapojených za sebou, v prvom stupni sa uskutoňňuje len ftyntéza alkanolaminovreakoiou roztoku amoniaku s alkylénoxidom a v druhom reakSnom stupni uskutoňňuje samodifikáoia zloženia výroby oxyalkylenáoiou reakSnej zmeai, priohádzajúoej z prvéhoreakňného stupňa. V druhom reakSnom stupni prebieha Jednak reakoia alkylénoxidu a monoa dlalkanolamlnom, a tiež 1 reakoia alkylénoxidu a amoniakem, použitom v prvom stupniv přebytku. To znamená, že v druhom reakSnom stupni sa okrem modifikáoie zloženia výrobydosahuje i cíalšie Siastkové zvýšenie konoentráoie reakňného roztoku, a to nielenv důsledku oxyalkylenáoie mono a dialkanolaminu, ale i v důsledku reakoie amoni akue alkylénoxidom, ktorej výsledkem Je vznik áalšieho množstva alkanolaminov.

Porovnáním so súSasným stavom teohniky, pri navrhovanom spůsobe výroby alkanol-amínov dosiahne sa výrazné zníženie alebo i úplné odstránenie vraoania mono alebodialkanolamínov ako hotovýoh produktov nasp&ť do výrobného procesu, i zníženie množstvaregenerovaného amoniaku a vody vo vztahu na Jednotku výroby, a tým i clalšie zníženiespotřeby energií a velkosti aparátov pre oddelovanie amoniaku a vody z reakSnej zmesia ioh spdtné vraoanie do výrobného prooesu. Přednosti dvojstupňovéj syntézy sa tedavýrazné prejavia vo zvýšenej výrobnosti zariadenia a zníženia nékladov na výrobu, a těpredovšetkým pri zameraní výroby na nižší obsah monoalkanolamínu a vyšší obsah trlalka-nolamínu, Okrem toho pri reakoii alkylénoxidu s mono a dlalkanolamlnom, v přítomnostivodného roztoku amoniaku v druhom reakSnom stupni, nepřejav! sa alkalita trialkanol-aminu v takej miere ako v bezvodom prostředí a tým sa potlafií i nežiadúoa tvorba éterovtrlalkanolamínu.

Vynález bližšle vysvětlujú příklady. Příklad t Výroba otanolamínov sa uskutoSňuje kontlnuálnym spůsobom reakoiou vodného roztokuamoniaku a etylénoxidu v dvooh oddelenýoh reakSnýoh stupňooh. Do prvého reakňnéhostupňa sa kontinuálno dávkuje vodný roztok amoniaku o kono. 28 % hmotn. a etylénoxidv molárnyoh pomerooh amoniak : etylénoxid 5:1. Teplota pri reakoii je udržovaná na35 až 4O°C a tlak na 0,15 až 0,2 MPa. Pri reakoii amoniaku s etylénoxidom vznikáv prvom stupni zmes etanolamínov v pomere 38 # hmotu, monoetanolamínu, 33,3 % hmotn.dietanolamínu a 28,7 % hmotn. trietanolamínu. Zriedený vodný roztok etanolamínov,vznikajúoi v prvom reakSnom stupni, obsahuje okrem etanolamínov i rozpustný amoniák,použitý pri reakoii s etylénoxidom v přebytku. ReakSná zmate odohádzajúoa z prvéhostupňa sa rozděluje na dve Sas ti, Jedna Sasť v množstvo 55 objem, sa privádza dodruhého reakňného stupňa a druhá Sast* v množstvo U5 objem, sa do zariadenia vedlena oddelonie a regeneráoiu amoniaku a vody. V druhom reakSnom stupni pri teploto 40°C a tlaku 0,01 MPa sa uskutoSňuje konti-nuálna reakoia etylénoxidu s amoniokom, monoetanolamínom a dietanolamínom, obsiahnutýohv reakSnej zmesi, prlvádzanej z prvého stupňa. Dávkovanie etylénoxidu je kontinuálně 5 200 834 v množstve 0,92 mol na 1 mol vodika viazaného na dusík v amoniaku, mono- a dietanolamíne,

ReakSná zmes, vznikajúoa v druhom reakčnom stupni, je vodný roztok zmesi etanol-amínov v pomere 11 % hmotn. mono-. 14 % hmotn. di- a 75 % hmotn. trietanolamínu a amo-niak, použitý prl reakoii v přebytku. Vodný roztok odohádzajúci z druhého reakSnéhostupňa sa privádza do zariadenia na oddelenie a regeneráciu amoniaku a vody. Příklad 2

Postup podobné ako v příklade 1. V prvom reakSnom stupni prebieha reakoia primolárnom pomere amoniak : etylénoxid 2:1. Reakčný roztok obsahuje zmes etanolamínovv pomere 20 % hmotn. mono-, 20,7 $ hmotn. di- a 59,3 $ hmotn. trietanolamínu.

Celé množstvo reakSnej zmesi, vznlkajúoej v prvom reakSnom stupni, sa privádzado druhého reakSného stupňa, kde táto reaguje a etylénoxidom v množstve 0,99 moletylénoxidu na 1 mol vodika viazaného na dusík, ReakSný roztok, vznikajúoi v druhomreakSnom stupni, obsahuje zmes etanolamínov v pomere 5,2 % hmotn. mono-, 7,5 % hmotn.dl- a 86,9 % hmotn, trietanolamínu. Příklad 3

Postup podobné ako v příklade 1. Ako východiskový 1,2 alkylénoxid sa použijepropylénoxid. V prvom reakčnom stupni prebieha reakoia pri moláruom pomere amoniak :propylénoxid 4;1 a pri teploto 65°C a tlaku 0,4 až 0,5 MPa. ReakSný roztok obsahujezmes izopropanolamínov v pomere 48 % hmotn. mono-, 12,5 % hmotn. di- a 39,5 % hmotn.triizopropanolamínu. 60 % objemových reakSného roztoku sa privádza do druhého reak-Sného stupňa a 40 % objemových sa vedle do zariadenia na oddelenie a regeneráoiuamoniaku a vody. V druhom reakSnom stupni pri teplote 60 až 65°C a tlaku 0,2 až 0,3 MPa sa uskuteč-ňuje kontinuálně reakoia propylónoxidu s amoniakom, monoizopropanolamínom, obsiahnutýchv reakSnej zmesi privádzanej z prvého stupňa. Dávkovanie propylénoxidu je kontinuálněv množstve 0,66 mol na 1 mol vodika viazaného na dusík.

Reakčnú zmes, vznlkajúou v druhom reakSnom stupni, tvoří vodný roztok zmesiizopropanolamínov v pomere 14 hmotn. mono-, 46 % hmotn. di- a 40 $ bmotn. triizo-propanolamínu. Příklad 4

Postup podobné ako v příklade 1, Do prvého reakSného stupňa sa dávkuje kontinuálněvodný roztok amoniaku o kono. 37 % hmotn. a etylénoxid v molárnych pomerooh amoniak :etylénoxid 8:1. Teplota pri reakoii je udržovaná na 148°C a tlak na 4,7 MPa. ReakSnýroztok obsahuje zmes etanolamínov v pomere 50 % hmotn. mono-, 31 % hmotn, di- a 19 %hmotn. trietanolamínu. 60 % objemových z množstva reakSnej zmesi, vznikajúcej v prvom reakSnom stupni,o sa privádza do druhého reakSného stupňa, kde táto pri teplote 147 C a tlaku 4,5 MPareaguje s etylénoxidom v množstve 0,62 mol etylénoxidu na 1 mol vodika viazaného nadusík. ReakSný roztok vznikajúoi V druhom reakSnom stupni obsahuje zmes etanolamínov

Claims (2)

1. β 200 03« v pomere 17 $ hmotu, mono-, 37 jt hmotn, di- a 45 £ hmotn, trletanolamínu. Příklad 5 Postup podobna ako v příklade 1. Do prvého reakčného ·tupila sa dévkuje kontinu»élne vodný roztok amoniaku o kono. 33 hmotn. a etylénoxld v molérnyoh pomoroohamoniak : etylénoxld 2511. Teplota prl reakoii jo udržovaná na 153°C a tlak na 4,8 MPa.Reak&ný roztok obsahuje zues etanolamínov v pomere 88 % hmotn. mono», 8,5 hmotn, dl-a 3,5 % hmotn. trletanolamínu. 30 % objemových ž množstva reakčněj zmeel, Vznlkajúoej v prvom reakčnom stupni,sa prlvédza do druhého reakčného stupňa, kde této prl teploto 153°C a tlaku 4,8 MPareaguje a etylénoxldom V množstva 1 mol etylénoxldu na 1 mol vodíka Vlazaného na dusík.Reakčný roztok vznlkajúol v druhom reakčnom stupni obsahuje zmes etanolamínov v pomere4,£ % hmotn. mono-, 7,1 % hmotn. dl- a 88,1 % hmotn, trletanolamínu. PREDMET VYNÁLEZU 1. ápůsob výroby alkanolamínov, s výhodou etanolamínov a izopropanolamínov, reakolouvodného roitojcu amoniaku s 1,2 alkylénoxldom s dvorná alebo troma atómaml uhlíkavyznačený tým, že reakola sa uskutečňuje prl teplote 20 až 16O°C a tlaku 0,01 až5 MPa v dvooh oddelenýoh reakčnýoh stupňooh, prlčom v prvom stupni sa uskutočňujereakola prl moláronom pomere amoniak i alkylénoxld 1 až 25 : 1a část* reakčnejzmesl alebo oelé reakčné zmes z prvého stupňa sa prlvédza do druhého reakčnéhostupňa, v ktorom této reaguje s alkylénoxldom v množstve 0,02 až 1,05 mol alkylén-oxldu na 1 mol vodíka vlaženého na dusík.
2. 2, Spůsob výroby alkanolamínov pódia bodu 1 vyznačujúoi sa tým, že do druhéhoreakčného sttipňa sa z dellaoeho systému prlvédza monoalkanolamín alebo dialkanol-amín alebo ioh zmes.