DD217509A1

DD217509A1 - Verfahren zur isolierung von wasserfreiem ethylendiamin

Info

Publication number: DD217509A1
Application number: DD25326583A
Authority: DD
Inventors: Heinz-Dieter Weber; Juergen Ecke; Claudia Geyer; Horst Haack; Frank Houschka; Gabriele Klopf
Original assignee: Leuna Werke Veb
Priority date: 1983-07-21
Filing date: 1983-07-21
Publication date: 1985-01-16

Abstract

Verfahren zur Isolierung von wasserfreiem Ethylendiamin aus den Reaktionsprodukten der Aminierung von Monoethanolamin durch Extraktivdestillation. Die Isolierung erfolgt in einer Destillationskolonne bei einem Druck von kleiner 0,2 MPa, durch Zugabe eines aliphatischen Polyamins oder Polyamingemisches als Extraktionsmittel in der Obersaeule. Als Sumpfprodukt wird wasserfreies Ethylendiamin mit dem Extraktionsmittel und Wasser als Destillat abgenommen. Aus dem Sumpfprodukt dieser Kolonne kann dann in einer zweiten Destillationskolonne Ethylendiamin abdestilliert werden.

Description

-A-

VEB Leuna-Werke Me rs e burg,. 5. 7.

"Walter Ulbricht"

LP 8373

Titel der-Erfindung - ' -

Verfahren zur Isolierung von wasserfreiem Ethylendiamin

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung von wasserfreien Ethylendiamin (EDA) aus einem Reaktionsgemisch der Aminierung von Monoethanolamin (ISA) durch Extraktivdestillation« ·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der katalytischem Aminierung von IsSA werden EDA, T/asser und höhersiedende Di- und Polyamine gebildet. Die Trennung EDA-Wasser ist dabei sehr aufwendig, da Ethylendiamin und T/asser bei Normaldruck ein azeotropes Gemisch mit einem Maximumsidepunkt von 392 K und einem Wassergehalt von 22 Ma.-^ bilden.

So ist es bekannt, Ethylendiamin aus Wasser durch Azeotrop-' destillation mit Kohlenwasserstoffen (DE-PS 1 130 314, ;

DE-OS' 1 955 827) oder Aminen (DE-AS 1 962 235) als Azeotropbildner zu isolieren, Nachteilig bei diesen 'verfahren ist ·. neben einem hohen Energiebedarf ein beträchtlicher Chemikalieneinsatz oder Aufwand für die Realisierung des Hilfsstoffkreislaufes. Weiterhin ist es- bekannt, Ethylendiamin/Wasser-.Gemische unter einem Druck von 0,5 bis 0,7 MPa zu destillieren (DE-AS 1 263 776, DE-AS 1 258 413, SU-PS 622 806), weil bei einem Druck von mindestens 0,48 MPa' das Azeotrop des Ethyiendiämins mit Wasser nicht mehr existiert. Diese Verfahren haben den Nachteil,,daß neben einem hohen Energie- und Apparateaufwand nur reine Ethylendiamin/Wasser-Gemische, die frei von höheren Di- und Polyethylenpolyaminen sein müssen, eingesetzt werden können· Perner ist es bekannt, die Trennung von Ethylendiamiua/Wasser-Gemischen mit einer Extraktivdestillation zu realisieren. Nach den bekannten Verfahren '(DE-OS 1 543 898, US-PS 3 337 630, US-PS 3 394 186) .läßt- sich EDA ent-' wässern, wenn man-die wasserhaltigen Dämpfe mit.einer 20 bis 80%igen Alkalilauge behandelt. In einer bevorzugten Ausführungsform (DE-PS T 023 466) führt man die wäßrigen Dämpfe des EDA zuerst im Gegenstrom über eine hochprozentige Alkalilauge und anschließend über festes Natrium- oder Kaliumhy- ' droxid« Diese Verfahren haben .den Nachteil, daß alle Teile der Apparatur, die mit der. abfließenden konzentrierten Natronlauge in Berührung kommen, beheizt werden müssen, damit kein Natriumhydroxid auskristallisiert. Außerdem reichern sich in der Natronlauge nach und nach die Destillationsrückstände ..an, die¹ in wirtschaftlicher Weise kaum zu entfernen sind, so daß die Natronlauge schließlich 'verworfen vverden muß. Darüber hinaus ist auch das Nachfüllen von stückigem Alkalihydroxid in die Kolonne umständlich und gefährlich.

'Weiterhin-ist es bekannt, daß sich SDA- und T/asser durch extraktive Destillation unter Zusatz eines Lösungsmittels aus der Gruppe der aliphatischen Diole und aliphatischen Aminoalkohole .(DE-PS 1 129 160) oder bei Verwendung von Polyoie, Alkanolamine und. Glykoläther (US-PS 3 055 809) trennen lassen. Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß EDA und Lösungsmittel in'einer zusätzlichen Kolonne voneinander ge-

trennt» werden müssen, daß es zusätzliche Trennprobleme gibt bei der Trennung SDA und Lösungsmittel und daß Lösungsmittelverluste ergänzt werden müssen.

Der Zusatz eines Extraktionsmittels, so zum Beispiel MEA, wird im US-PS 3 055 809 beschrieben· Jedoch wird hier trotz hoher Bodenzahl der Destillationskolonne (54 Stufen) keine vollständige Trennung EDA-Wasser in einer Kolonne erreicht, über Kopf wird Wasser mit 1,5 Ma.-% 3DA abgezoge'n, während im Sumpf SEA und EDA mit einem wassergehalt von 5,4-Masse-% verbleiben. Dieses Ver-fahren hat den ilachteil, daß trotz hohen Trennaufwandes kein praktisch wasserfreies SDA (praktisch wasserfrei heißt, daß der Wassergehalt unter 1 Ma.-% liegt) erhalten wird. Außerdem beträgt die Extraktionsmittelmenge gegenüber der Einlaufmenge das 5fache, das bedeutet, daß die Kolonne überdurchschnittlich belastet wird und das Verfahren sehr -energieintensiv ist. · . ,

Ziel der Erfindung ·

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur ökonomisch günstigen Trennung von EDA und Wasser aus Gemischen, die bei der Aminierung von MEA entstehen, zu entwickeln.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es bestand somit die Aufgabe, ein Extraktionsmittel zu fin-r den, das bei geringem energet-ischen und apparativen Aufwand eine wasserfreie Abtrennung von EDA gestattet. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Isolierung von wasserfreiem EDA erfindungsgemäß dadurchgelöst, daß aus dem Gemisch der Reaktionsprodukte, bei einem Druck von kleiner 0,2' MPa, durch Zusatz eines aliphatischen Polyamins oder PoIyamingemisches als Extraktionsmittel in einer Destillationskolonne wasserfreies EDA mit dem Extraktionsmittel quantitativ als Sumpf produkt und V/asser als Destillat .abgenommen''wird. Praktisch verfährt man so, daß man das aus Ammoniak, Wasser,

EDA und dsn-Polyaminen bestehende Gemische in eine kontinuierlich arbeitende Kolonne einspritzt. In der Obersäule dieser Kolonne wird als zweiter Einlauf ein aliphatisqhes PoIyamin'oder Polyamingemisch aufgegeben. Die Menge des Zusatzstoffes hängt von dem eingesetzten aliphatischen Polyamin ab und es wird im allgemeinen die 1-bis 4fache Menge, des Binlaufgemisches verwendet..Als Kopfprodukt fallen Ammoniak und Wasser mit einem sehr geringen EDA-Gehalt an. Am Sumpf werden EDA und die Polyamine abgezogen. Der Sumpf ist praktisch "wasserfrei. Der Trennaufwand ist abhängig von der Art des Extraktionsmittels sowie vom Unterschied der Siedepunkte des EDA und des aliphatischen Polyamine. Die durchgeführten Versuche bestätigen, daß "te im Einsatz von Tr ie thyl ent et ramin (TESA) als Extraktionsmittel der Trennaufwand und"die Extraktionsmittelmenge geringe^sind, als bei Diethylentriamin (DETA). Der Kolonnendruck hängt von&r Sumpftemperatur ab, die sich aufgrund der Gemischzusammensetzung ergibt und wird so gewählt, daß die Sumpftemperatur 473 K nichijfüberschreitet, da sich sonst die Polyamine.zersetzen. Aus dem Sumpfprodukt dieser Kolonne, kann dann in einer zweiten Kolonne EDA abdestilliert 'werden* Die weitere Zerlegung des Reaktionsgemisches erfolgt dann durch fraktionierte Destillation, bei der man als geeignete Extraktionsmittel beispielsweise Diethylentriamin (DETA), Aminoethylpiperazin (AEP) und Triethylentetramin (TETA) erhält. Die Eignung der genannten Verbindungen als Extraktionsmittel ergibt sich aus ihrem Siedfiunkt, der zweckmäßig um mindestens 80 K höher liegt, als der Siedepunkt.'vom EDA. Pur die Extraktivdestillation können diese aliphatischen ' Polyamine auch im Gemisch eingesetzt werden. Als ein besonders geeignetes Extrakt ionsmi.ttel hat sich -dabei ein Polyaminge-' misch mit dem Mengenverhältnis von DETA:TETA mit 4:i ergeben« Bei' dieser Gemischzusammensetzung wird nur die doppelte Menge Lösungsmittel gegenüber der Einlaufmenge benötigt und der · Trennaufwand wird· geringer. Die Sumpftemperatur übersteigt nicht 453 K. Damit treten' auch.keine Zarsetzungserscheinungen im Sumpf auf.; '

-J-

Durch die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten traktionsriiittel benötigt man einen geringeren Trennaufwand (geringere theoretische 3odenzahlen, kleineres Rücklaufverhältnis) als die bekannten Verfahren, so zum Beispiel US-PS 3 055 809· Außerdem ist die Menge des verwendeten Extraktionsmittels bedeutend geringer als in den bekannten Verfahren und somit werden größere zusätzliche Belastungen in der Kolonne" vermieden.Weiterhin wird durch die Verwendung dieser aliphatischen Polyamine und Gemische als Extralcfionsmittel, die.-in den nachfolgenden Trennabschnitten.als Kopf- oder Sumpfprodukt anfallen, die Einbringun-g von produktfremden, zusätzlichen Lösungsmitteln vermieden· Somit können die beim· Einsatz herkömmlicher Extraktionsmittel zur Abtrennung und Rückgewinnung derselben notwendigen Apparate.und Ausrüstungen eingespart und gleichzeitig der erforderliche Energieverbrauch gesenkt werden. Desweiteren können die Anforderungen für die bisher verwendeten Extraktionsmittel eingespart werden.

Ausführungsbeispiele . _v . .

Pur die erste Destillationsstufe wurde eine kontinuierlich arbeitende Kolonne aus Glas von 40 mm Durchmesser benutzt, die mit 4 mm V2A-\7endeln gefüllt war. Die theoretische 3odensahl betrug 52, die Einlaufstelle für das Polyamingemisch lag am 18. Boden, die Lösungsmitteleinspritzung befand sich am 37. Boden vom Sumpf aus gerechnet. Für die zweite Destillationsstufe wurde ebenfalls eine kontinuierlich arbeitende Kolonne aus Glas mit eines Durchmesser von 40 mm und einer Füllung aus 4 mm V2A-Viendeln verwendet. Die theoretische-Bodenzahl betrug 32, die Einlaufstelle be- ' fand sich am 14. Boden vom Sumpf aus gerechnet. Die Zusammensetzung aller Einlauf- und Destillationsprodukte wurde gaschromatographisch ermittelt. .

Beispiel 1 .

In die erste Kolonne wurde ein Amingemisch, erhalten aus der Aminierung von Monoethanolamin, folgender Zusammensetzung eingesetzt: ,_r . . '

komponente ^: Gehalt in Ma.-^

Wasser . * 25,6

Ethylendiamin (EDA) 25,9

Piperazin , (DEDA) . 9,4 Monoethanolamin (MSA) . 91,8 Diethylentriainin (DETA) 6,7

Aminoethylpiperazin (ΑΞ?) . ^>3 ^;

Als Extraktivlösungsmittel diente Diethylentriamin. Die' D-estillationsbedingungen waren:

Einlauf Amingeniisch: 75 ml/h ;

Einlauf Lösungsmittel: 300 ml/h .-.!_.·

Rücklauf Verhältnis: 2 ' /' - ' Kopfteniperatur: 373 K . . ..'

Sumpftemperatur: · 455 K . ,

Destillatanfall: . 25 ml/h

Das Destillat war Wasser mit einem Sthylendiamingehalt von 0,03.Ma*-%. Der Wassergehalt des Sumpfproduktes betrug 0,04Ma.-%.' ." ' " . ' . ' ^:

Das Sumpfprodukt wurde in der zweiten Kolonne unter folgenden • Bedingungen destilliert: . '

Einlauf: . 300 ml/h ν

Rücklaufverhältnis: 8 .

' Kopf temperatur: . 089' K ^; ' ,'

Sumpf temperatur: 465- K , '

Destillatanfall: ' 100 ml/h

Das Destillat bestand aus Ethylendiamin mit einem Wassergehalt von 0,20 Ma.-> und einem piperazingehalt von 0,15 ua«--S.

Beispiel 2 . :,

Ein Amingemisch, wie in Beispiel 1 angegeben, wurde in der ersten Kolonne unter folgenden Bedingungen destilliert, wobei ein Gemisch, aus 80 Ma,-% Diethylentriamin und 20 Ma«-% Triethylentetramin (ΤΞΤΑ) als Lösungsmittel verwendet wurde;

Einlauf Polyamingemisch: 75 ml/h Einlauf Lösungsmittel: 150 ml/h Rücklaufverhältnis: 2 Kopftemperatur: 373 K Sumpftemperatur: 451.K

Das als Kopfprodukt anfallende Wasser enthielt 0,21 Ma·-?;? . Ethylendiamin* Das Sumpf produkt enthielt 0..,OS Ma.-% Nasser. Das Sumpfprodukt wurde in der zweiten Kolonne unter denselben Bedingungen, wie im Beispiel 1 angegeben, destilliert. Das Kopfpro&t bestand aus Ethylendiamin mit einem Wassergehalt von 0,41 Ma.-% und einem piperazingehalt von 0,10 Ma.-%.

Beispiel 3

Das Amingemisch war wie in Beispiel 1 angegeben, zusammengesetzt. ' . Als Lösungsmittel wurde ein Sumpfprodukt eingesetzt, welches bei der Aufarbeitung der Polyamine durch Abdestillation der niedrigsiedenden Substanzen bis zum Uonoethanolamin erhalten· wurde. Dieses Sumpfprodukt enthielt 36 Ma.-fa.Diethylentriamin, 11 Ma.-?j Aminoethylpiperazin, 10 lla.-f-j Triethylentetramin und höhersiedende Polyamine, ' . ^v Die Destillationsbedingungen in der ersten Kolonne waren:

Einlauf Amingemisch: 75 ml/h

Einlauf Lösungsmittel: 300 ml/h

Rücklaufverhältnis: 2 .

Kopf tempera tür: '373 K ,

Sumpftemperatur: . 458 K

Destillatanfall: . 25 ml/h

- 8 -

Das Destillat bestand aus Wasser mit einem Ethylendiamin-, gehalt von 0,02 lia,-%,

Der Wassergehalt des Sumpfproduktes betrug 0,05 Ma.-fS, Das Sumpfprodukt wurde in der zweiten Kolonne unter denselben Bedingungen, wie im Beispiel 1 angegeben, destilliert. Das Kopfprodukt bestand aus Ethylendiamin mit einem Wassergehalt von 0,20 Ma. -% und einem Piperasingehalt von 0,10 LIa.-^.

Claims

- y -

3rfindungsanspruch

. Verfahren zur Isolierung von ?iasserfreiem Ethylendiamin' aus den Reaktionsprodukten der Aminierung von Monoethanolamin durch extraktive Destillation unt.er Zusatz eines Hilfsstoffes, gekennzeichnet dadurch, daß durch Zusatz eines aliphatischen Polyamins oder Polyamingemisches als Extraktionsmittel in die Obersäule einer Destillations- , kolonne bei einem Druck von kleiner 0,2 MPa wasserfreies' Ethylendiamin mit dem Extraktionsmittel quantitativ als Sumpfprodukt und Wasser als Destillat gwonnen wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß man Diethylentriamin, Aminoethylpiperaζin und Triethylentetramin .bzw. Gemische dieser aliphatischen Polyamine als Extraktionsmittel verwendet. . ,
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß man den Kopfdruck der Destillationskolonne kleiner 0,2 MPa bis Vakuum, bevorzugt Atmosphärendruck, einstellt,