DD300426A5 - Verfahren zur rueckgewinnung von n,n-dimethylacetamid - Google Patents

Abstract

Das Verfahren wird in der Kunststoffindustrie zur Rueckgewinnung von N,N-Dimethylacetamid aus waeszrigen Loesungen durch Extraktion angewendet. Das Ziel der Erfindung besteht in der kosten- und energieguenstigen Rueckgewinnung von wasserfreiem N,N-Dimethylacetamid aus waeszrigen Loesungen. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Rueckgewinnung von N,N-Dimethylacetamid aus waeszrigen Loesungen durch Extraktion, dasz es durch den Einsatz spezieller organischer Verbindungen und Dichlormethan als Extraktionsmittel ermoeglicht, das N,N-Dimethylacetamid mit einer hohen Ausbeute und Reinheit zurueckzugewinnen. Die erfindungsgemaesze Loesung sieht ein Verfahren zur Rueckgewinnung von N,N-Dimethylacetamid aus waeszrigen Loesungen durch Extraktion vor, bei dem Dichlormethan als Extraktionsmittel in Gegenwart einer substituierten Stickstoffverbindung, wie Aminderivate, Amide oder stickstoffhaltige Ringverbindungen von mindestens 10% bezogen auf das N,N-Dimethylacetamid verwendet wird. Bevorzugt wird Hexamethylphosphorsaeuretriamid als substituierte Stickstoffverbindung eingesetzt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ruckgewinnung von Ν,Ν-Dimethylacetamid aus wäßrigen Losungen durch Extraktion, das in der chemischen Industrie, vor allem in der Kunststoffindustrie angewendet wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Wasserfreies Ν,Ν-Dimethylacetamid ist als Losungsmittel fur eine Reihe von Substanzen, vor allem fur Polymere, bekannt So wird es auch bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von aromatischen Polyamiden zu Folien und Fasern als Losungsmittel eingesetzt, wobei Ν,Ν-dimethylacetamidhaltige wäßrige Ablaugen entstehen Die Ruckgewinnung und der erneute Einsatz des N,N-Dimethylacetamid aus diesen wäßrigen Losungen über mehrere Abtrenn- und Reinigungsstufen ist von großer ökonomischer und ökologischer Bedeutung, da Ν,Ν-Dimethylacetamid zum einen teuer und zum anderen gesundheitsschädlich ist Angestrebt werden Grenzkonzentrationen von 0,4 mg Ν,Ν-Dimethylacetamid je 1 Liter Abwasser.

Bekannt ist nach /1/, daß Ν,Ν-Dimethylacetamid aus einem N.N-Dimethylacetarnid/LiCI/Wasser-Gemisch mit Hilfe von Isobutanol extrahiert werden kann. Als Verteilungskoeffizient wurde 0,9 gefunden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist aber, daß Isobutanol einen hohen Siedepunkt (108⁰C) aufweist, wodurch die destillative Trennung des Extraktionsmitteis von Ν,Ν-Dimethylacetamid erschwert wird

Um die Nachteile der destillativen Trennung zu beseitigen, wurde von /2/ und in der PS SU 811144 eine Extraktion von Ν,Ν-Dimethylacetamid aus wäßriger Losung vorgeschlagen, wobei als Extraktionsmittel von 121 Chloroform und in der PS SU 811144 ein Gemisch aus Chloroform und Ether (1 5 bis 1.7) in Gegenwart von Na₂SO₄ eingesetzt werden.

In den genannten Vorschlagen wird der Aussalzeffekt durch Einsatz anorganischer Salze zur Verbesserung des Verteilungskoeffizienten genutzt

Beispielsweise werden dazu nach /2/und der PS SU 811144 Na₂SO₄ in einer Konzentration von 178g Na₂SO₄Je 1 Liter wäßriger Losung eingesetzt Der Wirkungsgrad der Extraktion erhöht sich durch diesen Aussalzeffekt von 8% auf 30%.

Schwierig gestaltet sich bei diesem Verfahren die Beseitigung der nicht unerheblichen Natriumsulfatmenge Es hat sich gezeigt, daß eine Extraktion mit Chloroform als Extraktionsmittel ohne die Zugabe anorganischer Salze einen unokonomischen Verteilungskoeffizienten bringt

Beim Arbeiten mit Chlorform müssen besondere Vorsichtsmaßnahmen eingehalten werden

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der kosten- und energiegunstigen Ruckgewinnung von wasserfreiem Ν,Ν-Dimethylacetamid aus wäßrigen Losungen, das als Losungsmittel fur die Herstellung aromatischer Polyamide geeignet ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Rückgewinnung von Ν,Ν-Dimethylacetamid aus wäßrigen Losungen durch Extraktion zu schaffen, das durch den Einsatz spezieller organischer Verbindungen und Dichlormethyl als Extraktionsmittel ermöglicht, das Ν,Ν-Dimethylacetamid mit einer hohen Ausbeute und Reinheit zurückzugewinnen Erfindungsgemaß wurde die Aufgabe durch ein Verfahren zur Ruckgewinnung von Ν,Ν-Dimethylacetamid aus wäßrigen Losungen durch Extraktion, bei dem als Extraktionsmittel aliphatische chlorierte Kohlenwasserstoffe eingesetzt werden, gelost, gekennzeichnet dadurch, daß Dichlormethan als Extraktionsmittel in Gegenwart einer substituierten Stickstoffverbindung von mindestens 10% in Bezug auf N,N-Dimethylacetamid verwendet wird Als substituierte Stickstoffverbindung werden Aminderivate, Amide oder stickstoffhaltige Ringverbindungen eingesetzt. Vorzugsweise wird Hexamethylenphosphorsauretriamid als substituierte Stickstoffverbindung verwendet.

Überraschend wurde gefunden, daß sich bei der Extraktion von Ν,Ν-Dimethylacetamid aus wäßrigen Losungen mit Hilfe von Dichlormethan als Extraktionsmittel durch Zugabe einer substituierten Stickstoffverbindung zum Ν,Ν-Dimethylacetamid/ Wasser-Gemisch das Verteilungsverhaltnis des Ν,Ν-Dimethylacetamids zugunsten der organischen Phase verbessert Dieser

Effekt ist um so größer, je voluminöser die Substituenten sind. Die benachbarte C=O-Gruppe bei Amiden hat keinen Einfluß. Es können auch stickstoffhaltige Ringverbindungen eingesetzt werden.

Der Einsatz teilsubstituierter Stickstoffverbindungen ist ebenfalls möglich; diese zeigen aber nicht die große Wirkung wie die vollsubstituierten Stickstoffverbindungen.

Der chlorierte Kohlenwasserstoff als Extraktionsmittel läßt sich auf Grund des hohen Dampfdruckes sehr einfach destillativ abtrennen. Das bei diesem Extraktionsverfahren anfallende Lösungsmittelgemisch Ν,Ν-Dimethylacetamid/substituierte Stickstoffverbindung läßt sich durch einfache Vakuumdestillation trennen.

Das zurückgewonnene N,N-Dimethylacetamid ist gaschromatographisch rein. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird verhindert, daß durch eine sonst wegen des Aussalzeffektes übliche Salzzugabe Verunreinigungen in das N,N-Dimethylacetamid getragen werden.

Die substituierte Stickstoffverbindung wird ebenfalls gaschromatographisch rein wiedergewonnen und kann erneut eingesetzt werden.

Bei der Wiederverwendung der aufgearbeiteten Lösungsmittel wurden keine Störungen in der Reaktionskinetik bemerkt.

Der Anteil an Ν,Ν-Dimethylacetamid im Restwasser beträgt nach einer kontinuierlichen Extraktion 0,17%.

Hexamethylphosphorsäuretriamid war im Restwasser gaschromatographisch nicht mehr nachweisbar.

Beispielhaft für die erfindungsgemäßen substituierten Stickstoffverbindungen sind nachstehende Vertreter:

- für aminische Verbindungen Triethylamin,

- für Amide Hexamethylphosphorsäuretriamid und

- für heterocyklische Stickstoffverbindungen N-Methylpyrrolidon und N-Acetylcaprolaktam. Gegenüber den bekannten technischen Lösungen weist die erfindungsgemäße Lösung folgende Vorteile auf:

Die erfindungsgemäße Lösung ist einfach und energiegünstig durchführbar. Das Ν,Ν-Dimethylacetamid kann mit einer großen Ausbeute aus der wäßrigen Lösung zurückgewonnen werden. Es läßt sich einfach von der substituierten Stickstoffverbindung abtrennen und in einer solchen Reinheit wiedergewinnen, daß es erneut für die Polymerenherstellung eingesetzt werden kann. Der Wassergehalt kann durch das erfindungsgemäße Verfahren unter 0,05% gesenkt und die substituierte Stickstoffverbindung kann ebenfalls nahezu vollständig zurückgewonnen und erneut eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an folgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

Es wurden 10g Ν,Ν-Dimethylacetamid mit 50g Wasser gemischt und mit 50g Dichlormethan3 Minuten in einem 500-ml-Scheidetrichter ausgeschüttelt. Die Menge an Ν,Ν-Dimethylacetamid in der organischen und in der wäßrigen Phase wurde gravimetrisch bestimmt.

Für eine einfache Extraktion von Ν,Ν-Dimethylacetamid aus wäßriger Lösung ohne die Zugabe einer substituierten Stickstoffverbindung wurde ein Verteilungskoeffizient von K = 0,085 ermittelt.

Für den Verteilungskoeffizienten K gilt: K = Co/Cw,

wobei: Co - Gl^ichgewichtskonzentration des zu extrahierenden Stoffes X in DichlormethanfgX/gDichlormethan]

C_w- Gleichgewichtskonzentration des zu extrahierenden Stoffes X in Wasser [g X/g H₂O] ist.

Beispiel 2

Es wurde eine Mischung von insgesamt 10g Ν,Ν-Dimethylacetamid (A) und Hexamethylphosphorsäuretriamid (B) in 50g Wasser hergestellt und mit 50g Dichlormethan 3 Minuten in einem 500-ml-Scheidetrichter ausgeschüttelt.

Das Mengenverhältnis von A zu B wurde wie folgt verändert:

9,5:0,5; 9:1; 8,8:1,2; 8,5:1,5; 8:2; 7,5:2,5; 6:4; 5:5; 2:8 und 1:9.

Die ermittelten Verteilungskoeffizienten für das Gemisch aus A und B insgesamt und für Ν,Ν-Dimethylacetamid (A) sind in Tabelle I angegeben.

Der Verteilungskoeffizient für Hexamethylphosphorsäuretriamid beträgt 0,90.

Tabelle I:	K A+B	Ka
A:B	0,23	0,22
9,5:0,5	0,36	0,32
9 :1	0,37	0,33
8,8:1,2	0,42	0,36
8,5:1,5	0,43	0,35
8 :2	0,44	0,32
7,5:2,5	0,57	0,38
6 :4	0,67	0,54
5 :5	1,07	2,52
2 :8	1,08	10,69
1 :9

Beispiel 3

Es wurde eine Mischung von insgesamt 10g Ν,Ν-Dimethylacetamid (A) und Triethylamin (C) in 50g Wasser hergestellt und mit 50g Dichlormethan 3 Minuten in einem 500-ml-Scheidetrichter ausgeschüttelt Dabei wurde das Mengenverhältnis von A zu C wie folgt verändert

7,5 2,5,5 5 und 2,5,7,5

Die ermittelten Verteilungskoeffizientenfurdas Gemisch aus A und C insgesamt und fur A sind in Tabellen angegeben Der Verteilungskoeffizient furTnethylamin betragt 33,0

Tabelle Il	Кд+с	Ka
A C	0,86	0,39
7,5 2,5	1,63	0,41
5 5	4,37	0,65
2,5 7,5

Beispiel 4:

Es wurde wie im Beispiel 3 verfahren, nur daß anstelle von Triethylamin N-Methylpyrrohdon(-2) beziehungsweise N-Acetylcaprolaktam eingesetzt wurden Die ermittelten Verteilungskoeffizienten sind in Tabelle III angegeben.

Tabelle III	AY	Ka+y	Ka	Κγ
Y = N-Methyl- pyrrohdon(-2)	7,5 2,5 5 5 2,5 7,6	0,33 0,44 0,46	0,29 0,41 0,42	0,45 0,45 0,45
Y = N-Acetyl caprolaktam	7,5 2,5 5 5 2,5 7,5	0,56 1,12 2,70	0,30 0,32 0,48	35,2 35,2 35,2

Beispiel 5

Es wurden 16g Ν,Ν-Dimethylacetamin mit 60g Hexamethylphosphorsauretriamid und 400g Wasser gemischt und in einem kontinuierlich arbeitenden Perforator fur spezifisch schwerere Extraktionsmittel gegeben und mit Dichlormethan extrahiert Nach 3,4,5,6 und 7 Stunden wurde eine Probe aus der wäßrigen Phase genommen und der Gehalt an N,N-Dimethylacetamid und Hexamethylphosphorsauretriamid gaschromatographisch bestimmt (siehe Tabelle IV)

Tabelle IV	N,N-Dimethylacetamid	Hexamethylphosphor
Zeit		sauretriamid
	m[g]	m[g]
[h]	16	60
0	5,90	7,15
3	4,10	2,90
4	2,40	0,95
5	1,35	nicht nachweisbar
6	0,90	nicht nachweisbar
7

Claims (3)

1. Verfahren zur Ruckgewinnung von Ν,Ν-Dimethylacetamid aus wäßrigen Losungen durch Extraktion, bei dem als Extraktionsmittel aliphatische chlorierte Kohlenwasserstoffe eingesetzt werden, gekennzeichnet dadurch, daß Dichlormethan als Extraktionsmittel in Gegenwart einer substituierten Stickstoffverbindung von mindestens 10%, bezogen auf Ν,Ν-Dimethylacetamid, verwendet wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als substituierte Verbindung Aminderivate, Amide oder stickstoffhaltige Ringverbindungen eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß als substituierte Stickstoffverbindung Hexamethylphosphorsauretriamid verwendet wird.