DD299214A7 - Verfahren zur trocknung von loesungsmitteln oder loesungsmittelgemischen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, das in der chemischen Industrie angewendet wird. Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung der Produktqualitaet. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, das es durch die Wahl definierter Trocknungsparameter ermoeglicht, hochreine und trockene Loesungsmittel zu erhalten. Die erfindungsgemaesze Loesung sieht ein Verfahren vor, bei dem den zu trocknenden Loesungsmitteln niedrigsiedende Kohlenwasserstoffverbindungen in einer Menge von jeweils 5 bis 10 * bei einem Ausgangswasserwert der zu trocknenden Loesungsmittel von kleiner 1 000 ppm einmal und bei groeszer 1 000 ppm mindestens zweimal zugegeben werden, wobei die zu trocknenden Loesungsmittel eine Temperatur aufweisen, die 10C unterhalb des Siedepunktes der zuzusetzenden Kohlenwasserstoffverbindung liegt.{Trocknen; Loesungsmittel; Loesungsmittelgemische, amidisch; Ausgangswasserwerk; Kohlenwasserstoffverbindungen, niedrigsiedend; Zugabe, einmalig, zweimalig; Menge; Temperatur}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung von Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischon, das in der chemischen Industrie, vor allem in der Kunststoffindustrie, angewendet wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Extrem wasserfreie organische Lösungsmittel sind für die Herstellung und Verarbeitung einer Reihe von Substanzen, vor allem aromatischer Polyamide, wie beispielsweise in der DE-OS 19 29 694 beschrieben, bekannt. Sie eignen sich auch zur Herstellung von Fäden, Filmen oder Folien aus aromatischen Polyamiden mit Hilfe üblicher Lösungs-, Spinn- oder Gießtechniken.

Für die Herstellung von hochmolekularen aromatischen Polyamiden aus Diaminen und Disäurechloriden durch Lösungspolykondensation ist es erforderlich, extrem reine Ausgangsmaterialien einzusetzen, da Verunreinigungen Nebenreaktionen mit den sehr reduktiven Monomeren eingehen und so zum Abbruch des Kettenwachstums im Verlauf der Reaktion führen. In Gegenwart von Wasser im Reaktionssystem kc Timt es zur Hydrolyse des Disäurechlorides oder der Säurechloridgruppen des Polymeren, was ebenfalls zum Kettenabbruch führt. Deshalb Ist es notwendig, den Wassergehalt des gesamten Reaktionssystems, also vor allem der Lösungsmittel, unter 500ppm zu halten, wie in der DE-OS 26 27 141 dargelegt.

Bao, J. Sh. et al. (J. appl. Polym. Sei. 26, [1981J, 4,1211-1220) geben sogar als obere Grenze 100 ppm Wasser an.

Als erforderliche Lösungsmittel werden beispielsweise Hexamethylphosphorsäurediamid, N-Methylpyrrolidon, N₁N-Dimethylacetamid (DE-OS 19 29 694) und γ-Butyrolacton (FR-PS 23 54 356) eingesetzt.

In der DE-OS 19 29 694 werden die Lösungsmittel mit CeH₂ getrocknet, im Vakuum unter Stickstoff destilliert und über 5 A-Molekularsieben aufbewahrt.

Zur Herstellung von Fasern und Fibrillen aus Poly-m-Phenylenisophthalamid ist bekannt, die Reinigung und Trocknung von Dimethylacetamid durch Vakuumdestillation (13-2OkPa) unter Stickstoffatmosphäre über Zeolith als Trockenmittel durchzuführen. Man erhält Dimethylacetamid mit einem Wassergehalt von 0,03-0,05%.

Auch bei Keybaum, W. et al. (J. Polym. Sei., Polym. Chem. Ed. 22 (19841,4045) werden alle Materialien kurz vor ihrer Vorwendung gereinigt. N-Methylpyrrolidon wird über Fischer A4-Molsiebe getrocknet und über CaH₂ destilliert.

Lebedejev, et al. (J. Chem. Thermodyn. 1883,15, N 2,115-128) halten eine Trocknung von γ-Butyrolacton über Na₂SO₄ für ausreichend.

In der JP-PS 59 027-881 -A wird die Herstellung von ultratrocknem und reinem γ-Butyrolacton durch Erhitzen und nachfolgender Destillation beschrieben.

Die Hitzebehandlung wird bei 100-40CC, bevorzugt 150-250°C, für ein paar Minuten oder mehr, bevorzugt 0,5-8 Sekunden, ausgeführt. Zum erhitzten γ-Butyrolacton wird Tetrahydrofuran zugegeben und anschließend unter reduziertem, normalem oder hohem Druck kontinuierlich oder diskontinuierlich destilliert.

Mit der Methode kann γ-Butyrolacton mit einem Wassergehalt s 50 ppm hergestellt werden.

Im Hinblick auf die Verwendungsfähigkeit dei vorgeschlagenen Lösungen sind folgende Nachteile feststellbar:

Beim Einsatz von Molsieben (Zeosieb A 4) tritt nach 2 bis 3 Tagen Lagerung eino Verfärbung der Lösungsmittel auf, die auf eine Verschmutzung durch die Molekularsiebe zurückzuführen ist. Diese wirkt sich bei der Polykondensation als störend aus. Beim Einsatz der klassischen Trocknungsmittel, wie Na₂CO₃, Na₂SO₄, MgSO₄ und CaH₂ und nachfolgender Destillation kann der Wassergehalt nicht auf den erforderlichen Wert gesenkt werden.

Außerdem kann es auch zu einer teilweisen Lösung d'eser anorganischen Salze in den organischen Lösungsmitteln kommen.

Inder JP-PS 59 027-881-A ist die lange Hitzebehandlung nachteilig. Bei der Herstellung von aromatischen Polyamiden werden neben γ-Butyrolacton amidische Lösungsmittel eingesetzt, die thermisch nicht beständig sind und bei Temperaturen um und über 100⁰C Zersetzungsprodukte bilden, die den Verlauf der Polykondensation stören.

ZIoI der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der schonenden Trocknung von Lösungsmitteln und ihrer Gemische bei gleichzeitiger Verbesserung ihrer Qualität.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vorfahren zum Trocknen von Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen' zu schaffen, das es durch die Wahl definierter Verfahrensparameter beim Trocknungsprozeß ermöglicht, hochreine und trockene Lösungsmittel zu erhalten, welche zur Herstellung hochmolekularer Polyamide verwendbar sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Trocknung von Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen, insbesondere von amidischen Lösungsmitteln, gelöst, bei dem den zu trocknenden Lösungsmitteln aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe zugesetzt werden. Das Verfahren ist dadurch charakterisiert, daß dem zu trocknenden Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch eine niedrigsiedende Kohlenwasserstoffverbindung oder ein Gemisch von niedrigsiedenden Kchlenwasserstoffverbindungen, wie Tetrachlorkohlenstoff, Bonzen oder Trichlorethan, in einer Menge von jeweils 5 bis 10Vol.-% zugegeben werden. Bei einem Ausgangswasserwert der zu trocknenden Lösungsmittel von kleiner 10OOppm wird die Zugabomenge einmal und bei einem Ausgangswassorwert von größer 1000ppm mindestens zweimal zugesetzt.

Die Zugabe der Kohlenwasserstoffverbindung oder des Gemisches erfolgt bei einer Temperatur des zu trocknenden Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches, die 10°C unterhalb des Siedepunktes der zuzusetzenden niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffverbindung liegt.

Überraschend wurde gefunden, daß das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Lösungsmittel einen hohen Trocknungs- und Reinheitsgrad aufwies.

Das behandelte Lösungsmittel hat weiterhin eine gute Farbqualität (Apha Zahl < 10) und beeinflußt in keiner Weise die Polykondensationsreaktion.

Das nach dem erfindungsgemäßen Vorfahren zu trocknende Lösungsmittel wird in einer Dostillationsanlage auf die entsprechende Temperatur gebracht. Dabei ist es günstig, unter Durchfluß von trockenem Inertgas zu arbeiten, um das Lösungsmittel vor dem Eintritt von Sauerstoff und Luftfeuchtigkeit zu schützen. Als Lösungsmittel können beispielsweise N-Methylpyrrolidon, Dimethylacetamid oder auch Lactone wie zum Beispiel γ-Butyrolacton eingesetzt werden. Die Zugabetemperatur des Kohlenwasserstoffs muß unbedingt eingehalten werden. Erstaunlicherweise wurde gefunden, daß nur hochtrockene und reine Lösungsmittel hergestellt werden können, wenn der Kohlenwasserstoff bei der erfindungsgemäßen niedrigen Temperatur unter die Oberfläche des zu trocknenden Lösungsmittels gespritzt wird. Schon eine geringe Temperaturerhöhung führt nicht zu dem gewünschten Trocknungsgrad und eine weitere Erhöhung auf Temperaturen größer 100°C führen auf Grund der thermischen Zersetzung nur zu gelb gefärbten Produkten.

Als Kohlenwasserstoff wird vorrangig Tetrachlorkohlenstoff eingesetzt.

Weitere Kohlenwasserstoffe sind Benzol, Tetrahydrofuran, Acetonitril oder Trichlorethylen.

Neben der Zugabetemperatur hat die Menge dos zugegebenen Kohlenwasserstoffs einen großen Einfluß auf den Trocknungsgrad. Ist der Ausgangswasserwert des Lösungsmittels kleiner als 10OOppm, ist es völlig ausreichend, das Lösungsmittel einmal mit 5-10VoI.-% Kohlenwasserstoff zu behandeln. Wenn der Ausgangswasserwert größer als 10OOppm ist, ist es notwendig diesen Prozeß wenigstens einmal zu wiederholen. Dabei ist es erforderlich, die erfindungsgemäße Zugabemenge an Kohlenwasserstoff einzuhalten. Durch eine Erhöhung dor Kohienwasserstoffmenge wird kein zusätzlicher Trocknungseffokt erreicht. Wird statt mehrmaliger Wiederholung des Prozesses eine erhöhte Kohlonwassorstoffmenge auf einmal zugegeben, wird kein so hoher Trocknungsgrad erreicht, wie bei dom erfindungsgemäßen Verfahren.

Gegenüber den bekannten Verfahren weist das erfindungsgemäße Verfahren folgende Vorteile auf:

Es ist einfach und kostengünstig durchzuführen. Dio danach behandelten Lösungsmittel weisen neben einem hohen Trocknungsgrad keinerlei Zersetzungsprodukte auf. Sie erfüllen die an die Ausgangsstoffe für die Herstellung aromatischer Polyamide gestellten extrem hohen Reinheitsparamotor.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an folgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

1000ml N-Methylpyrrolidon (-2) mit einem Wassergehalt von 0,0453% wird bei Normaldruck auf 67⁰C erhitzt. Der Siedepunkt von Tetrachlorkohlenstoff liegt bei 77°C. 50ml Tetrachlorkohlenstoff als Trockenmittel (das entspricht 5%, bezogen auf N-Methylpyrrolidon) werden schnell unter die Flüssigkeitsobei fläche gespritzt, vorsichtig Vakuum angelegt (1-2OkPa), das Gemisch langsam innerhalb von 10 Minuten auf die Siedetemperatur erhitzt und anschließend rektifiziert. Als erste Fraktion wird das Trockenmittel-Wasser-Gemisch gewonnen und danach das „trocken" N-Mothylpyrrolidon (H₂O-Gehalt = 0,0069%) abdestilliert.

Beispiel 2

1000ml N-Methylpyrrolidon mit einem Wassergehalt von 0,2512% wird wiederum bei Normaldruck auf 67⁰C erhitzt. Es werden 50 ml Tetrachlorkohlenstoff zugegeber, und wie in Beispiel 1 verfahren. Die Zugabe von Tetrachlorkohlenstoff wird noch zweimal wiederholt. Der Wassergehalt von N-Methylpyrrolidon kann durch diese dreimalige Zugabe des Trockenmittels auf 0,013% gesenkt werden. Bei einer einmaligen Zugabo von 150ml Tetrachlorkohlenstoff (15% bezogen auf N-Mothylpyrrolidon), wird dar Wassergehalt bei gleichem Ausgangswert nur auf 0,028% gesenkt.

Beispiel 3

Ein Gemisch aus 500 ml N,N-Dimethy!acetamid und 500ml γ-Butyrolacton mit einem Gesamtwasserwert von 0,5432% wird auf 55°C erhitzt. Als Trockenmittel spritzt man ein Gemisch aus 25 ml Tetrachlorkohlenstoff und 25ml Tetrahydrofuran unter die Flüssigkeitsoberfläche. (Der Siedepunkt der niedrigsiedenden Komponente Tetrahydrofuran liegt bei 65⁰C. Es wird wie oben verfahren und das Lösungsmiitelgemisch anschließend rektifiziert. Nach dioser Behandlung enthält Dimethylacetamid noch 0,0248% Wasser und γ-Butyrolacton 0,0161 %. Damit kann der Wassergehalt der Lösungsmittel auf 3-4,5% im Vergleich zu vorher gesenkt werden.

Wird statt dem Trockenmittelgemisch nur Tetrahydrofuran als Trocknungskompcnente unter gleichen Bedingungen zugesetzt, so wird zwar γ-Butyrolacton mit einem Restwassergehalt von 0,015% erhalten, abor das N,N-Dimethylacetamid hat noch einen relativ hohen Wassergehalt von 0,040%.

Claims (2)

1. Verfahren zum Trocknen von Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen, vorzugsweise amidischen Lösungsmitteln, bei dem den zu trocknenden Lösungsmitteln aliphatisch^ oder aromatische Kohlenwasserstoffverbindungen zugesetzt werden, gekennzeichnet dadurch, daß dem zu trocknenden Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch eine niedrigsiedende Kohlenwasserstoffverbindung oder gin Gemisch von niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffverbindungen in einer Menge von jeweils 5 bis 10 Vol.-% bei einem Ausgangswasserwert der zu trocknenden Lösungsmittel von kleiner 10OOppm einmal und bei einem Ausgangswasserwert von größer 1000 ppm mindestens zweimal zugegeben wird, wobei das zu trocknende Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch eine Temperatur aufweist, die 10⁰C unterhalb des Siedepunktes der zuzusetzenden niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffverbindung liegt.

2. Verfahren nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß als niedrigsiedende Kohlenwasserstoffverbindungen Tetrachlorkohlenstoff, Benzen oderTrichlorethan zugegeben werden.