DE10318326A1

DE10318326A1 - Verfahren zur Herstellung von Aziridinen und N-Vinylamiden

Info

Publication number: DE10318326A1
Application number: DE10318326A
Authority: DE
Inventors: Yoshihisa Oka; Kenichi Takematsu
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2003-04-19
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2023-04-20
Also published as: DE10318326B4; CN1453268A; JP2003321444A; CN1275941C; JP4109893B2; US20030204098A1; US6924378B2

Abstract

Bei der Herstellung von Aziridinen oder N-Vinylamiden, jeweils aus Alkanolaminen oder Alkanolamiden, anhand eines bekannten Verfahrens, welches einen Reaktionsschritt, einen Sammelschritt und/oder einen Kondensationsschritt, einen Reinigungsschritt und einen Wiedererlangungsschritt aufweist, ist diese Erfindung auf das Verhindern der Bildung von einer festen Substanz in den Vakuumpumpen und den Vakuumlinien gerichtet. Gegenstand dieser Erfindung ist erfüllt durch das Ausführen der Dekompression bei dem Reinigungsschritt und der Dekompression bei dem Wiedererlangungsschritt in beiderseitig verschiedenen Dekompressionssystemen.

Description

Hintergrund der Erfindung

Fachgebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Aziridinen und N-Vinylamiden. Genauer bezieht sich diese Erfindung, die die Produktion von Aziridinen und N-Vinylamiden durch intramolekulare Dehydratisierung in der Gasphase, im speziellen von einem Alkanolamin und einem Alkanolamid, behandelt, auf ein industriell vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der Aziridine und N-Vinylamide, wobei die Bildung und Ablagerung von festen Substanzen im Dekompressionssystem, welches an ein Reinigungsschritt angeschlossen ist (Vakuumdestillation), verhindert wird.

Beschreibung des Stands der Technik

Aziridine sind zyklische Amine, die eine hochreaktive Aminogruppe tragen. Die Aziridinverbindungen sind in der Industrie weit verbreitete Rohstoffe für medizinische und landwirtschaftliche Chemikalien, sowie Rohstoffe für Aminopolymere, die als faserverarbeitendes Agens sowie als papierverarbeitendes Agens verwendet werden. Ähnlich sind auch die N-Vinylamide sehr nützliche Substanzen, die in der Industrie als Rohstoffe für medizinische und landwirtschaftliche Chemikalien bekannt sind.

Es ist gut bekannt, dass Aziridine durch intramolekulare Dehydratisierung von Alkanolaminen in der Gasphase (im folgenden als "Dehydratisierungsreaktion" bezeichnet) hergestellt werden. JP-A-04-217659 zum Beispiel offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Aziridinen, welches einen Schritt zur Bildung von Aziridinen durch Dehydratisierungsreaktion eines Alkanolamins, einen Schritt zum Sammeln des hergestellten Aziridins, bei dem das Reaktionsgemisch, das das gebildete Aziridin enthält, mit dem Alkanolamin. (Sammelagens) aus dem vorhergehenden Schritt in Kontakt gebracht wird, einem. Schritt zum Reinigen des Aziridins durch Destillation der das Aziridin enthaltenen, gesammelten Flüssigkeit und einem Schritt zur Wiedererlangung des Alkanolamins aus der Sammelflüssigkeit durch Zugabe der Bodenflüssigkeit, die im Reinigungsschritt anfällt, in eine Destillationskolonne und Destillation der Bodenflüssigkeit in Gegenwart von Wasser, aufweist. Ein ähnliches Verfahren wird in US-4,966,980 offenbart.

Durch die Dehydratisierungsreaktion eines Alkanolamins wird nicht nur Aziridin als das Hauptprodukt hergestellt, sondern als Nebenprodukte auch andere Amine wie Ammoniak, Methylamin und Ethylamin sowie Carbonylverbindungen wie Acetaldehyd und Aceton. Die Carbonyl-Nebenprodukte können mit dem Hauptprodukt Aziridin reagieren und Schiffsche Basen und Ketimine bilden. Wenn das Rektionsgemisch in unveränderter Form der Reinigung durch Destillation unterzogen wird, ist aus diesem Grund die Ausbeute an Aziridin unangemessen gering. Im Verfahren von JP-A-04- 217659 wird das Reaktionsgemisch, das die Aziridine enthält, mit dem Alkanolamin als Sammelagens in Kontakt gebracht, um den Carbonylverbindungen die Reaktion mit dem Alkanolamin zu ermöglichen, wobei diese zu Schiffschen Basen und Ketiminen weiterreagieren. Anschließend wird die Reaktionsmischung destilliert, um die Amine abzutrennen, und die Aziridine zu reinigen. Die während des Reinigungsschritts im Destillationskolben verbleibende Bodenflüssigkeit wird in Gegenwart von Wasser destilliert. Die Schiffschen Basen und Ketimine werden dabei in Alkanolamine und Carbonylverbindungen zersetzt und die Alkanolamine werden wiedergewonnen.

Da sowohl der Reinigungsschritt als auch der Schritt der Wiedererlangung unter reduziertem Druck ablaufen, werden während des Reinigungsschritts Amine am oberen Ende der Destillationskolonne abgetrennt, und während des Schritts der Wiedererlangung werden carbonylverbindungen am oberen Ende der Destillationskolonne abgetrennt.

Die gegenwärtigen Erfinder haben entdeckt, dass, wenn der in JP-A-04-217659 offenbarte Prozess in industriellem Maßstab durchgeführt wird, die folgenden Probleme auftreten können. Falls zum Evakuieren verschiedener Destillationskolonnen nur eine einzige Vakuumpumpe verwendet wird, reagieren Amine und Carbonylverbindungen innerhalb der Vakuumlinien, die von den oberen Enden der Destillationskolonnen wegführen, sowie in der Vakuumpumpe. Durch diese Reaktion werden feste Partikel wie Schiffsche Basen und Ketimine gebildet, und diese Substanzen führen zum Verstopfen der Vakuumlinien und der Vakuumpumpe. Daraus folgt, dass die Regelung des Druckes schwierig wird und die Destillation nicht mehr stabil fortgesetzt werden kann. Zum Entfernen dieser verstopfenden Substanzen ist es nötig die Produktionsanlage zu stoppen und die Vakuumlinien sowie die Vakuumpumpen zu reinigen. Dieser Reinigungsschritt verringert die Produktivität der Anlage und zieht wirtschaftliche Belastungen nach sich.

Die oben genannten Probleme sind nicht nur auf den Fall der Produktion von Aziridinen durch Dehydratisierungsreaktion von Alkanolaminen beschränkt, sondern können auch in ähnlicher Weise bei der Produktion von N-Vinylamiden durch Dehydratisierungsreaktion von Alakanolamiden auftreten. Werden Alkanolamide als Ausgangsmaterial verwendet" entstehen neben den N-Vinylamiden als Hauptprodukte zusätzlich Amine wie Piperazine und Alkylpiperazine, Aldehyde und Ketone wie Propionaldehyd, Methyl-Ethylketon und N-Butylaldehyd als Nebenprodukte. Wenn ein und die selbe Vakuumpumpe für den Reinigungsschritt und den Schritt zur Wiedererlangung verwendet wird, werden daher feste Produkte wie Schiffsche Basen und Ketimine in der Vakuumpumpe und den Vakuumlinien, ähnlich wie im Fall der Produktion von Aziridinen, gebildet.

Ein Gegenstand dieser Erfindung ist es die oben angegebenen Probleme zu lösen und ein Verfahren zur industriell vorteilhaften Produktion von Aziridinen durch Dehydratisierungsreaktion von Alkanolaminen zur Verfügung zu stellen.

Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung ist es, ein Verfahren zur industriell vorteilhaften Produktion von N-Vinylamiden durch die Dehydratisierungsreaktion von Alkanolamiden zur Verfügung zu stellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die gegenwärtigen Erfinder haben als ein Ergebnis ihrer Untersuchungen herausgefunden, dass ein Verfahren zur Herstellung von Aziridinen oder N-Vinylamiden im Rahmen des bekannten Reaktionsschritts, Sammelschritts und/oder Kondensationsschritts, Reinigungsschritts und Wiedererlangungsschritts die oben genannten Gegenstände der Erfindung durch Durchführung der Vakuumdestillationen des Reinigungsschritts und des Wiedererlangungsschritts unter Verwendung beiderseitig verschiedenen Dekompressionssystemen vollendet werden können. Die Erfindung wurde aufgrund dieses Wissens perfektioniert.

Im Speziellen betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur die Herstellung von Aziridin, das einen Reaktionsschritt zum Erhalt eines Reaktionsgases, das Aziridin durch die intramolekulare Dehydratisierung von einem Alkanolamin in der Gasphase beinhaltet, einen Sammelschritt zum Erhalt einer Sammelflüssigkeit, die Aziridine durch in Kontakt bringen des Reaktionsgases mit einem Sammelagens enthält und/ oder einen Kondensationsschritt durch kühlen des Reaktionsgases zum Erhalt einer kondensierten Flüssigkeit, welche Aziridin enthält, einen Reinigungsschritt zum Erhalt eines gereinigten Aziridins durch Zuführen der Sammelflüssigkeit und/oder der kondensierten Flüssigkeit in eine Destillationsapparatur und darin ein Unterwerfen der Sammelflüssigkeit und/oder der kondensierten Flüssigkeit einer Vakuumdestillation und einen Wiedererlangungsschritt zur Wiedererlangung des Alkanolamins durch Zugabe der Bodenflüssigkeit aus der Destillation des Reinigungsschritts in eine Destillationskolonne und darin dem Unterwerfen der Bodenflüssigkeit einer Vakuumdestillation wobei die Dekompression beim Reinigungsschritt und die Dekompression beim Wiedererlangungsschritt durch zwei beiderseitig verschiedene Dekompressionssysteme durchgeführt wird, aufweist.

Diese Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur die Herstellung von N-Vinylamid, das einen Reaktionsschritt zum Erhalt eines Reaktionsgases, das N-Vinylamid durch die intramolekulare Dehydratisierung von einem Alkanolamid in der Gasphase beinhaltet, einen Sammelschritt zum Erhalt einer Sammelflüssigkeit, die N-Vinylamid durch in Kontakt bringen des Reaktionsgases mit einem Sammelagens enthält und/oder einen Kondensationsschritt durch kühlen des Reaktionsgases zum Erhalt einer kondensierten Flüssigkeit, welche N-Vinylamid enthält, einen Reinigungsschritt zum Erhalt eines gereinigten N-Vinylamids durch Zuführen der Sammelflüssigkeit und/oder der kondensierten Flüssigkeit in eine Destillationsapparatur und darin ein Unterwerfen der Sammelflüssigkeit und/oder der kondensierten Flüssigkeit einer Vakuumdestillation und einen Wiedererlangungsschritt zur Wiedererlangung des Alkanolamid durch Zugabe der Bodenflüssigkeit aus der Destillation des Reinigungsschritts in eine Destillationskolonne und darin dem Unterwerfen der Bodenflüssigkeit einer Vakuumdestillation wobei die Dekompression beim Reinigungsschritt und die Dekompression beim Wiedererlangungsschritt durch zwei beiderseitig verschiedene Dekompressionssysteme durchgeführt wird, aufweist.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Aziridine oder N-Vinylamide durch Verhinderung der Bildung und Ablagerung einer festen Substanz in Vakuumpumpen und Vakuumlinien industriell vorteilhaft hergestellt werden.

In dem oben erwähnten Verfahren zur Herstellung von Aziridinen und N- Vinylamiden kann jede Verbindung, die in der Lage ist, die gebildeten Aziridine oder N- Vinylamide zu sammeln, und mit den als Nebenprodukte gebildeten Carbonylverbindungen zu reagieren, um Schiffsche Basen oder Ketimine zu bilden, als Sammelflüssigkeit verwendet werden. Darunter ist die Verwendung von Alkanolaminen oder Alkanolamiden besonders bevorzugt. Diese können die gleichen Substanzen wie im Ausgangsmaterial oder aber auch zu dem Ausgangsmaterial verschiedene Substanzen sein. Vorzugsweise sind diese identisch mit den Ausgangssubstanzen. In der folgenden Beschreibung wird diese Erfindung detailliert am Ausführungsbeispiel der Verwendung der selben Alkanolamine oder Alkanolamide wie im Ausgangsmaterial erklärt.

Kurze Beschreibung der Skizzen

Abb. 1 zeigt ein Fließdiagramm das einen Sammelschritt, einen Reinigungsschritt und einen Wiedererlangungsschritt entsprechend dieser Erfindung darstellt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Als Beispiele für die in die vorliegende Erfindung verwendeten Alkanolamine können Monoethanolamin; Isopropanolamin, 2-Amino-1-propanol, 1-Amino-2-butanol, 2- Amino-1-butanol, N-Hydroxyethymethylamin, N-Hydroxyethyethylamin, N- Hydroxyethylpiperidin, N-Hydroxyethylpyrrolidin und N-Hydroxyethylmorpholin genannt werden. In dieser Erfindung werden solche Alkanolamine als Ausgangsmaterial und als Sammelagens zum Sammeln des Reaktionsgases, welches aus der Dehydratisierungsreaktion resultiert, verwendet.

Die Aziridine, die durch Dehydratisierungsreaktion der Alkanolamine erhalten werden sind entsprechend Ethylenimin, 2-Methylethylenimin, 2-Ethylethylenimin, N- Methylethylenimin, N-Ethylethylenimin, N-Vinylmethylamin, N-Vinylethylamin, N- Vinylpiperidin, N-Vinylpyrrolidin und N-Vinylmorpholin.

Zur Information über die Alkanolamine und der Aziridine kann auf JP-A-04-217659 und US-4,966,980 verwiesen werden.

Als Beispiele für die Alkanolamide, die in der gegenwärtigen Erfindung verwendet werden, werden N-Hydroxyethylacetamide, N-Hydroxyethylpyrrolidon und N- Hydroxyethylcaprolactam zitiert. In dieser Erfindung werden solche Alkanolamide als Startmaterial und als Sammelmaterial zum Sammeln des Reaktionsgases, welches aus der Dehydratisierungsreaktion resultiert, verwendet.

Als konkrete Beispiele der N-Vinylamide, die durch Dehydratisierungsreaktion von j Alkanolamiden erhalten wurden, werden N-Vinylacetamid, N-Vinylpyrrolidon und N- Vinylcaprolactam zitiert.

Die Bedingungen zur Herstellung der Aziridine oder N-Vinylamide aus Alkanolaminen oder Alkanolamiden durch den Reaktionsschritt; den Sammelschritt und/oder Kondensationsschritt, den Reinigungsschritt und den Wiedererlangungsschritt sind nicht besonders eingeschränkt. Die beinhaltenden Schritte werden unter allgemein bekannten Bedingungen ausgeführt, mit Ausnahme des Punktes, dass die Vakuumdestillationen im Reinigungsschritt und im Wiedererlangungsschritt mit beiderseitig verschiedenen Dekompressionssystemen bewirkt werden. Um präzise zu sein, werden die einzelnen Teilschritte wie folgt umgesetzt.

Reaktionsschritt

Ein Alkanolamin oder ein Alkanolamid als Ausgangsmaterial werden mit Hilfe eines Verdampfers verdampft und dann in ein mit einem Katalysator gepacktes Reaktionsgefäß gegeben. Die Dehydratisierungsreaktion des Ausgangsmaterials läuft bei einer Katalysatortemperatur im Bereich von 300 bis 500°C, vorzugsweise 350 bis 450°C ab. Der Druck kann Normaldruck, reduzierter Druck oder erhöhter Druck sein. Im Falle reduzierten Drucks verläuft die Reaktion normalerweise in einem Druckbereich von 20 bis 400 hPa ab.

Die Alkanolamine oder Alkanolamide als das Ausgangsmaterial können, falls nötig, mit einem Inertgas wie Stickstoff oder Helium verdünnt werden. Die Konzentration des Alkanolamins oder Alkanolamids kann genau bestimmt werden um beispielsweise die Reaktionsbedingungen anzupassen. Falls die Dehydratisierungsreaktion unter reduziertem Druck abläuft, ist es empfehlenswert, die Konzentration der Alkanolamine oder Alkanolamide im Gas des Ausgangsmaterials auf 90 Vol. % oder mehr festzusetzen. Generell wird die Dehydratisierungsreaktion bevorzugt unter Verwendung des Gases des Ausgangsmaterials, das sich ausschließlich aus einem Alkanolamin oder Alkanolamid zusammensetzt, durchgeführt.

Die Raumgeschwindigkeit des eingespeisten Gases kann nicht allgemein angegeben werden da sie mit der Art des verwendeten Katalysators, der Reaktionstemperatur, dem Druck während der Reaktion und ähnlichem variiert. Dennoch liegt die Raumgeschwindigkeit im Allgemeinen im Bereich von 10 bis 20 000 pro Stunde (unter Standardbedingungen), vorzugsweise 50 bis 5000 pro Stunde (unter Standardbedingungen). Für den Fall, dass die Dehydratisierungsreaktion unter reduziertem Druck stattfindet, ist die Raumgeschwindigkeit vorzugsweise im Bereich von 50 bis 2000 pro Stunde (unter Standardbedingungen).

Das dazu verwendete Reaktionsgefäß arbeitet entweder mit fixiertem Katalysator oder mit Fließbettkatalysator.

Der Katalysator, der zur Dehydratisierungsreaktion verwendet werden soll, kann irgend ein Katalysator, der üblicherweise zur Dehdratisierungsreaktion von Alkanolaminen oder Alkanolamiden verwendet wird, sein. Zum Beispiel können die Katalysatoren, die in EP-0227461, EP-0228898 und EP-0230776 offenbart werden, verwendet werden. Als konkrete Beispiele für die Katalysatoren können die Oxydverbindungen, die durch die Formel X₁P_0.00-3Y_0-100O_m (wobei X für ein Alkalimetall oder Erdalkalimetall steht, P für Phosphor steht, Y für ein Element wie B, Al, Si, S, Sc, Ti, Cu, Y, Zr, Nb, Mo oder Sn steht und m für einen numerischen Wert steht, der automatisch durch die Anzahl der anderen Elemente bestimmt wird) repräsentiert werden, zitiert werden. Im Verlauf des Reaktionsschritts werden für den Fall, dass die Ausgangssubstanz ein Alkanolamin ist, Amine wie Ammoniak, Methylamin und Ethylamin und Carbonylverbindungen wie Acetaldehyd und Aceton als Nebenprodukte zusätzlich zu dem Aziridin, das als Hauptprodukt erhalten wird, erhalten. Für den Fall, dass die Ausgangssubstanz ein Alkanolamid ist, werden Amine wie Piperazin, und Alkylpiperazin und Aldehyde und Ketone wie Propionaldehyd, Methylethylketon und N- Butylaldehyd als Nebenprodukte zusätzlich zu dem N-Vinylamid, das als Hauptprodukt erhalten wird, erhalten.

Bezüglich der Informationen über die Dehydratisierungsreaktion von Alkanolaminen kann zum Beispiel auf JF-A-04-217659 und US-4,966,980 als Referenz verwiesen werden.

Sammelschritt

Während des Sammelschritts werden die Aziridine oder die N-Vinylamide gesammelt, indem das Reaktionsgas, das die Aziridine oder N-Vinylamide enthält und das aus dem Reaktionsschritt erhalten wurde, mit Alkanolaminen oder Alkanolamiden in Kontakt gebracht wird. Zur gleichen Zeit reagieren die Carbonylverbindungen im Reaktionsgas mit den Alkanolaminen zu Schiffschen Basen und/oder Ketiminen.

Die Sammelbedingungen sind nicht genau eingeschränkt. Das Sammeln kann im Verfolgen irgendeines der allgemein bekannten Verfahren, zum Beispiel den Verfahren die in JP-A-04-217659 und US-4,966,980 offenbart werden, umgesetzt sein.

Kondensationsschritt

Der Kondensationsschritt kann anstelle des Sammelschritts angewandt werden. Alternativ können sowohl der Sammelschritt als auch der Kondensationsschritt beide angewandt werden. Beim Kondensationsschritt wird das Reaktionsgas, das Aziridine oder N-Vinylamide enthält, die im Reaktionsschritt erhalten wurden, beispielsweise an einem Wärmetauscher abgekühlt, um kondensiert zu werden. Die Kondensationsbedingungen sind nicht speziell eingeschränkt. Die Kondensation kann in einem der allgemein bekannten Verfahren beinhaltet sein, wie beispielsweise in dem Verfahren, das in JP-B-05-55498 offenbart wird.

Reinigungsschritt

Beim Reinigungsschritt wird die Sammelflüssigkeit, die im Sammelschritt erhalten wurde, einer Vakuumdestillation unterworfen, um Amine abzutrennen. Durch diese Vakuumdestillation werden die Zielsubstanzen, die Aziridine oder N-Vinylamide, gereinigt.

Die Reinigungsbedingungen sind nicht speziell eingeschränkt. Diese Reinigung kann durch Befolgen irgend einer der folgenden, allgemein bekannten Methoden wie zum Beispiel der Methode, die in JP-A-04-217659 und in US-4,966,980 offenbart wird, bewirkt werden. Die Vakuumdestillation kann entweder im chargenweisen Verfahren oder im kontinuierliches Verfahren erfolgen. Industriell hat sich das kontinuierliche Verfahren der Vakuumdestillation als vorteilhaft erwiesen.

Die Sammelflüssigkeit, die im Sammelschritt erhalten wurde, wird zum Beispiel von einer Sammelkolonne (100) zu der ersten Destillationskolonne (102) geführt, wie dies in Abb. 1 dargestellt ist. Bei der Vakuumdestillation in der ersten Destillationskolonne (102) werden Aziridine oder N-Vinylamide zusammen mit Aminen durch das obere Ende der Kolonne extrahiert. Die nicht umgesetzten Alkanolamine oder Alkanolamide, Schiffsche Basen oder Ketimine, das gebildete Wasser und andere schwere Fraktionen werden als Bodenfraktion der Kolonne extrahiert. Anschließend wird das Destilat der ersten Destillationskolonne einer zweiten Destillationskolonne (104) zugeführt. Durch die Vakuumdestillation in der zweiten Destillationskolonne (104) werden Amine durch das obere Ende der Kolonne extrahiert. Während dessen werden Aziridine oder N-Vinylamide und die Bodenflüssigkeit, die Teilen von nicht umgesetztem Ausgangsmaterial beinhaltet, am Boden der Kolonne extrahiert. Diese Bodenflüssigkeit wird weiter einer dritten Destillationskolonne (106) zugeführt. Durch Vakuumdestillation in der dritten Destillationskolonne (106) werden die Hauptprodukte, die aus Aziridinen oder N-Vinylamiden bestehen, am oberen Ende der Kolonne erhalten. Während der Vakuumdestillation, die in der ersten Destillationskolonne (102), der zweiten Destillationskolonne (104) und der dritten Destillationskolonne (106) durchgeführt wird, geschieht es, dass die Amine und einem Teil der Hauptprodukte als ein verdampfendes Gas durch die Vakuumlinien auszuströmen. Vorzugsweise werden zum Zweck der Erhöhung der Ausbeute an Aziridinen oder an N-Vinylamiden als Hauptprodukte, die Alkanolamine oder Alkanolamide als Ausgangsmaterials zu der zuzuführenden Flüssigkeit in Richtung der zweiten Destillationskolonne (104) oder der dritten Destillationskolonne (106) zugegeben, und die Vakuumdestillation wird durchgeführt. Die gereinigten Aziridine oder N-Vinylamide werden wie oben beschrieben erhalten. Durch die Ausführungsform mit Gebrauch von drei Destillationskolonnen wie beschrieben, soll die Anzahl der Destillationskolonnen nicht besonders beschränkt werden.

Wiedererlangungsschritt

Beim Wiederlangungsschritt wird die Bodenflüssigkeit des Reinigungsschritts in eine Destillationskolonne (108) gegeben und wird darin einer Vakuumdestillation unterworfen. Zum Beispiel wird im Fall der Herstellung von Aziridinen die Schiffsche Base und die Ketimine in der Bodenflüssigkeit zersetzt und zu Alkanonaminen und Carbonylverbindungen umgesetzt. Anschließend wird die Carbonylverbindung durch das obere Ende der Kolonne extrahiert. Die Alkanolamine werden am Boden der Kolonne wiedergewonnen. Für den Fall, dass neben den Alkanolaminen eine Sammelflüssigkeit zum Sammeln verwendet wird, wird diese ebenfalls zurückgewonnen.

Die Bodenflüssigkeit der ersten Destillationskolonne (102) und der dritten Destillationskolonne (106) werden gemischt und einer vierten Destillationskolonne (Wiedererlangungskolonne) (108) zugeführt, und werden, wie Beispielsweise in Abb. 1 dargestellt, darin einer Vakuumdestillation unterworfen. Bei diesem Schritt der Vakuumdestillation werden die Schiffschen Basen und die Ketimine in Carbonylverbindungen und Alkanolamine zersetzt. Durch das obere Ende der Kolonne werden die Carbonylverbindungen zusammen mit dem erzeugten Wasser extrahiert. Am Boden der Kolonne werden die Alkanolamine extrahiert und wiedergewonnen. Des weiteren kann durch Zugabe von Wasser zur Bodenflüssigkeit bevor diese in die vierte Destillationskolonne (108) gegeben wird, die Zersetzung der Schiffschen Basen und der Ketimine begünstigt werden. Die Alkanolamine, die am Boden der Kolonne extrahiert werden, können in unveränderter Form als Ausgangsmaterial für die Reaktion verwendet werden. Die Alkanolamine können zum Entfernen der schweren Fraktion weiter gereinigt werden. Am oberen Ende der vierten Destillationskolonne (108) gelangt ein Teil der Carbonylverbindungen als verdampfendes Gas in die Vakuumlinien.

Die im Reinigungsschritt verwendeten Destillationskolonnen können entweder Füllkörperkolonnen oder Bodenkolonnen sein. Die Destillation zur Reinigung kann durch verfolgen einer der allgemein bekannten Verfahren wie zum Beispiel in JP-A-04- 217659 und US-4,966,980 offenbart, durchgeführt werden. Die Temperatur am oberen Ende der Kolonne liegt dabei im Bereich von 10 bis 100°C und der Druck liegt im Bereich von 1 bis 750 hPa, vorzugsweise 5 bis 700 hPa.

Diese Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung der Dekompression beim Reinigungsschritts und der Dekompression beim Wiedererlangungsschritt mit beiderseitig verschiedenen Dekompressionssystemen durchgeführt wird. Mit anderen Worten heißt das, dass das Dekompressionssystem des Reinigungsschritts und das Dekompressionssystem des Wiedererlangungsschritts beiderseitig unabhängig sind. Der Ausdruck "Dekompressionssystem" wie er hier verwendet wird, umfassen die Vakuumpumpen, die dazu dienen den verminderten Druck in den Destillationskolonnen aufrecht zu erhalten, die Vakuumlinien, die dazu dienen die Destillationskolonnen mit den Vakuumpumpen zu verbinden und die Vorrichtungen wie Ventile zum einstellen des Druck, die hieran angeschlossen sind.

Speziell in der Ausführungsform wie in Abb. 1 dargestellt, sind die erste Destillationskolonne (102), die zweite Destillationskolonne (104) und die dritte Destillationskolonne (106) und eine Vakuumpumpe A (110) miteinander durch Vakuumlinien verbunden. Die erste Destillationskolonne (102), die zweite Destillationskolonne (104) und die dritte Destillationskolonne (106) werden durch die Vakuumpumpe A (110) dekomprimiert. Die vierte Destillationskolonne (108) ist über Vakuumlinien mit der Vakuumpumpe B (112) verbunden. Die vierte Destillationskolonne (Wiedererlangungskolonne) (108) wird durch die Vakuumpumpe B (112) dekomprimiert.

Die Dekompression beim Reinigungsschritt und die Dekompression beim Wiedererlangungsschritt wird, wie oben beschrieben, mit beiderseitig verschiedenen Dekompressionssystemen durchgeführt mit dem Ergebnis, dass ein Mischen der Amine aus dem Reinigungsschritt mit den Carbonylverbindungen, den Aldehyden und Ketonen aus dem Wiedererlangungsschritt verhindert wird. Folglich wird verhindert, dass diese Substanzen miteinander reagieren. Daher wird die Bildung einer festen Substanz in den Vakuumpumpen und den Vakuumlinien verhindert.

Beispiele

Hier soll diese Erfindung in Bezug aus Ausführungsbeispiele genauer beschrieben werden. Das Symbol " % " bedeutet "Massenprozent", es sei denn, es sei anders bestimmt.

Beispiel 1

Die intramolekulare Dehydratisierung in der Gasphase von Monoethanolamin bei Verwendung eines Katalysators, der Lithium und Phosphor enthält [Li₁P_0,3 (Atomverhältnis, ausschließlich Sauerstoff)] und in Übereinstimmung mit dem Verfahren wie es in Beispiel 1 von EP-0228898 beschrieben wird hergestellt wurde, wurde unter folgenden Bedingungen durchgeführt.
Reaktionstemperatur: 390°C
zugeführtes Gas: Monoethanolamin, 100 vol. %
Das Reaktionsgas, das Ethylenimin enthält wurde mit Hilfe von Monoethanolamin gesammelt. Die Sammelflüssigkeit hatte die folgende Zusammensetzung.
0,91% Amine, die Ammoniak, Methylamin und Ethylamin aufweisen; 0,01% Acetaldehyd; 22,05% Ethylenimin; 52,79% Monoethanolamin; 10,89% Wasser; 5,20% Schiffsche Base (gebildet durch die Reaktion von Monoethanolamin mit Acetaldehyd); und 8,15% andere Substanzen.
Anschließend wurde Ethylenimin gereinigt und Monoethanolamin wiedererlangt, wobei eine kontinuierliche Vakuumdestillationsvorrichtung, bestehend aus vier Vakuumdestillationskolonnen (drei Ethylenimin Reinigungskolonnen und eine Monoethanol Wiedererlangungskolonne) wie in Abb. 1 dargestellt, verwendet wurde.
Im Speziellen wurde die Sammelflüssigkeit mit einer Rate von 2 kg/h auf einen mittleren Boden der ersten Destillationskolonne gegeben und einer Vakuumdestillation unterzogen, wobei die Destillation bei einem Druck von 400 hPa, eine Temperatur von 40°C am oberen Ende der Kolonne und eine Temperatur von 110°C am Boden der Kolonne durchgeführt wurde. Eine aus 95,82% Ethylenimin und 4,18% einer leicht siedenden Aminfraktion bestehende Flüssigkeit wurde am oberen Ende der Kolonne extrahiert. Am Boden der Kolonne wurde eine aus 68,55% Monoethanolamin, 14, 15% Wasser, 6,78% Schiffsche Base und aus 10,64% aus anderen Substanzen bestehende Flüssigkeit extrahiert.
Die Flüssigkeit, die aus dem oberen Ende der Kolonne extrahiert wurde hatte nach Zugabe von Ethanolamin eine prozentuale Zusammensetzung von 79,65% Ethylenimin, 17,89% Ethanolamin und 2,49% einer leicht siedenden Aminfraktion. Diese Flüssigkeit wurde auf einen mittleren Boden der zweiten Destillationskolonne gegeben und darin einer weiteren Vakuumdestillation unterzogen, wobei die Destillation bei einem Druck von 760 hPa, einer Temperatur von 45°C am oberen Ende der Kolonne und einer Temperatur von 60°C am Boden der Kolonne durchgeführt wurde. Am oberen Ende der Kolonne wurden 100% einer Fraktion aus leicht siedenden Aminen extrahiert. Am Boden der Kolonne wurde eine Flüssigkeit, bestehend aus 81,25% Ethylenimin, 17,86% Ethanolamin und aus 0, 89% anderer Amine extrahiert.
Anschließend wurde die Bodenflüssigkeit der Kolonne auf einen mittleren Boden der dritten Destillationskolonne gegeben und darin einer Vakuumdestillation unterzogen, wobei die Destillation bei einem Druck von 400 hPa, einer Temperatur von 40°C am oberen Ende der Kolonne und einer Temperatur von 130°C am Boden der Kolonne durchgeführt wurde. Ethylenimine mit einer Reinheit von 99,80% wurde am oberen Ende der Kolonne erhalten. Die Bodenflüssigkeit der Kolonne wurde aus Monoethanolamin mit einem Gehalt von 2,30% an Ethylenimin gebildet.
Die Bodenflüssigkeit der ersten und der dritten Destillationskolonne wurden gemischt und auf den mittleren Boden einer vierten Destillationskolonne gegeben. Die vermischte Bodenflüssigkeit bestand aus 69,66% Monoethanolamin, 13,2% Wasser, 6,31% Schiffsche Base, 0,15% Ethylenimin und 10,67% aus anderen Substanzen. In der vierten Destillationskolonne wurde die Vakuumverdampfung unter einem Druck von 200 hPa, einer Temperatur von 70°C am oberen Kolonnenende und einer Temperatur von 130°C am Kolonnenboden durchgeführt. Eine Flüssigkeit bestehend aus 18,01% Acetaldehyd, 1,00% Ethylenimin, 63,5% Wasser und 17,94% anderer Substanzen wurde am oberen Ende der Kolonne extrahiert. Die Bodenflüssigkeit der Kolonne besteht aus 88,08% Monoethanolamin, 0,83% Schiffsche Base und zu 11,09% aus anderen Substanzen.
Die Vakuumlinien, die von den oberen Enden jeweils der ersten Destillationskolonne, der zweiten Destillationskolonne und der dritten Destillationskolonne ausgehen, wurden kurz vor dem Eintritt zur Vakuumpumpe A zusammengeführt und an die Vakuumpumpe A angeschlossen. Die Vakuumlinie, die aus dem oberen Ende der vierten Destillationskolonne ausgeht, wurde an die Vakuumpumpe B angeschlossen. Die Destillationskolonnen, die zum Reinigungsschritt und zum Wiedererlangungsschritt verwendet wurden, wurden von beiderseitig verschiedenen Dekompressionssystemen dekomprimiert.
Nachdem die fortlaufende Destillation einen Monat lang durchgeführt wurde, verlief das Betreiben der Destillation stetig, ohne dass es weder zur Bildung einer Ablagerung in den Vakuumlinien noch zu Fluktuationen des Vakuumdrucks kam.

Vergleichsbeispiel 1

Das Betreiben der Destillation wurde wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei ausschließlich die Vakuumpumpe A verwendet wurde. Die Vakuumlinien, die jeweils von der ersten Destillationskolonne, der zweiten Destillationskolonne, der dritten Destillationskolonne und der vierten Destillationskolonne ausgehen, wurden kurz vor dem Eintritt zur Vakuumpumpe A zusammengeführt und an die Vakuumpumpe A angeschlossen.
Unmittelbar nach dem Start der kontinuierlichen Destillation wurde die Ablagerung einer festen Substanz an den Innenwänden der Vakuumlinien kurz vor dem Eintritt in die Vakuumpumpe A bestätigt. Nach dem verstreichen von sieben Stunden seit dem Start der Destillation konnte die Destillation nicht mehr stetig fortgeführt werden, da der Vakuumdruck zu fluktuieren begann. Daher wurde das Betreiben der Destillation gestoppt und die Vakuumlinien und die Vakuumpumpe wurden gereinigt.

Beispiel 2

Die intramolekulare Dehydratisierung in der Gasphase von N- Hydroxyethylpyrrolidon durch die Verwendung des selben Katalysators wie in Beispiel 1, wurde unter folgenden Bedingungen durchgeführt.
Reaktionstemperatur: 390°C
zugeführtes Gas: N-Hydroxyethylpyrrolidon, 100 vol. %
Das Reaktionsgas, das N-Vinylpyrrolidon enthält, wurde mit Hilfe von N- Hydroxyethylpyrrolidon gesammelt. Die Sammelflüssigkeit hatte die folgende Zusammensetzung.
0,91% leicht flüchtige Amine; 0,05% Acetaldehyd; 57,30% N-Vinylpyrrolidon; 25,00% N-Hydroxyethylpyrrolidon; 10,33% Wasser; 5,20% Schiffsche Base (gebildet durch die Reaktion von zersetzten Aminverbindungen mit den Aldehydverbindungen); und 1,21% andere Substanzen.
Anschließend wurde N-Vinylpyrrolidon gereinigt und N-Hydroxyethylpyrrolidon wiedererlangt, wobei eine kontinuierliche Vakuumdestillationsvorrichtung, bestehend aus vier Vakuumdestillationskolonnen (drei N-Vinylpyrrolidon Reinigungskolonnen und eine N-Hydroxyethylpyrrolidon Wiedererlangungskolonne) wie in Abb. 1 dargestellt, verwendet wurde.
Im Speziellen wurde die Sammelflüssigkeit mit einer Rate von 1 kg/h auf einen mittleren Boden der ersten Destillationskolonne gegeben und einer Vakuumdestillation unterzogen, wobei die Destillation bei einem Druck von 133 hPa, eine Temperatur von 90°C am oberen Ende der Kolonne und eine Temperatur von 150°C am Boden der Kolonne durchgeführt wurde. Am oberen Ende der Kolonne wurden leicht siedende Amine und N-Vinylpyrrolidon extrahiert. Am Boden der Kolonne wurde N- Hydroxyethylpyrrolidon, Schiffsche Base und anderen schwere Fraktionen extrahiert.
Die Flüssigkeit, die aus dem oberen Ende der Kolonne extrahiert wurde, wird auf den mittleren Boden der zweiten Destillationskolonne gegeben und darin einer weiteren Vakuumdestillation unterzogen, wobei die Destillation bei einem Druck von 66 hPa, einer Temperatur von 45°C am oberen Ende der Kolonne und einer Temperatur von 60°C am Boden der Kolonne durchgeführt wurde. Am oberen Ende der Kolonne wurden leicht siedende Amine extrahiert. Am Boden der Kolonne wurde eine Flüssigkeit, bestehend N-Vinylpyrrolidon und N-Hydroxyethylpyrrolidon extrahiert.
Anschließend wurde die Bodenflüssigkeit der Kolonne auf einen mittleren Boden der dritten Destillationskolonne gegeben und darin einer Vakuumdestillation unterzogen, wobei die Destillation bei einem Druck von 13 hPa, einer Temperatur von 90°C am oberen Ende der Kolonne und einer Temperatur von 90°C am Boden der Kolonne durchgeführt wurde. N-Vinylpyrrolidon mit einer Reinheit von 99,00% wurde am oberen Ende der Kolonne erhalten. Die Bodenflüssigkeit der Kolonne wurde aus N- Hydroxyethylpyrrolidon mit einem Gehalt von 3,00% an N-Vinylpyrrolidon gebildet.
Die Bodenflüssigkeit der ersten und der dritten Destillationskolonne wurden gemischt und auf den mittleren Boden einer vierten Destillationskolonne gegeben. In der vierten Destillationskolonne wurde die Vakuumverdestillation unter einem Druck von 260 hPa, einer Temperatur von 70°C am oberen Kolonnenende und einer Temperatur von 130°C am Kolonnenboden durchgeführt. Eine Flüssigkeit bestehend aus 18,01% Acetaldehyd, 1,00% N-Vinylpyrrolidon, 63,5% Wasser und 17,94% anderer Substanzen wurde am oberen Ende der Kolonne extrahiert. Die Bodenflüssigkeit der Kolonne besteht aus 88,08% N-Hydroxyethylpyrrolidon, 0,83% Schiffsche Base und zu 11,09% aus anderen Substanzen.
Die Vakuumlinien, die von den oberen Enden jeweils der ersten Destillationskolonne, der zweiten Destillationskolonne und der dritten Destillationskolonne ausgehen, wurden kurz vor dem Eintritt zur Vakuumpumpe A zusammengeführt und an die Vakuumpumpe A angeschlossen. Die Vakuumlinie, die aus dem oberen Ende der vierten Destillationskolonne ausgeht, wurde an die Vakuumpumpe B angeschlossen. Die Destillationskolonnen, die zum Reinigungsschritt und zum Wiedererlangungsschritt verwendet wurden, wurden von beiderseitig verschiedenen Dekompressionssystemen dekomprimiert.
Nachdem die fortlaufende Destillation einen Monat lang durchgeführt wurde, verlief das Betreiben der Destillation stetig, ohne dass es weder zur Bildung einer Ablagerung in den Vakuumlinien noch zu Fluktuationen des Vakuumdrucks führte.

Claims

1. Verfahren zur die Herstellung von Aziridin, das einen Reaktionsschritt zum Erhalt eines Reaktionsgases, das Aziridin durch die intramolekulare Dehydratisierung von einem Alkanolamin in der Gasphase beinhaltet, einen Sammelschritt zum Erhalt einer Sammelflüssigkeit, die Aziridine durch in Kontakt bringen des Reaktionsgases mit einem Sammelagens enthält und/oder einen Kondensationsschritt durch kühlen des Reaktionsgases zum Erhalt einer kondensierten Flüssigkeit, welche Aziridin enthält, einen Reinigungsschritt zum Erhalt eines gereinigten Aziridins durch Zuführen der Sammelflüssigkeit und/oder der kondensierten Flüssigkeit in eine Destillationskolonne und darin ein Unterwerfen der Sammelflüssigkeit und/oder der kondensierten Flüssigkeit einer Vakuumdestillation und einen Wiedererlangungsschritt zur Wiedererlangung des Alkanolamins durch Zugabe der Bodenflüssigkeit aus der Destillation des Reinigungsschritts in eine Destillationskolonne und darin dem Unterwerfen der Bodenflüssigkeit einer Vakuumdestillation wobei die Dekompression beim Reinigungsschritt und die Dekompression beim Wiedererlangungsschritt durch zwei beiderseitig verschiedene Dekompressionssysteme durchgeführt wird, aufweist.

2. Verfahren zur die Herstellung von N-Vinylamid, das einen Reaktionsschritt zum Erhalt eines Reaktionsgases, das N-Vinylamid durch die intramolekulare Dehydratisierung von einem Alkanolamid in der Gasphase beinhaltet, einen Sammelschritt zum Erhalt einer Sammelflüssigkeit, die N-Vinylamid durch in Kontakt bringen des Reaktionsgases mit einem Sammelagens enthält und/oder einen Kondensationsschritt durch kühlen des Reaktionsgases zum Erhalt einer kondensierten Flüssigkeit, welche N-Vinylamid enthält, einen Reinigungsschritt zum Erhalt eines gereinigten N-Vinylamids durch Zuführen der Sammelflüssigkeit und/oder der kondensierten Flüssigkeit in eine Destillationskolonne und darin ein Unterwerfen der Sammelflüssigkeit und/oder der kondensierten Flüssigkeit einer Vakuumdestillation und einen Wiedererlangungsschritt zur Wiedererlangung des Alkanolamids durch Zugabe der Bodenflüssigkeit aus der Destillation des Reinigungsschritts in eine Destillationskolonne und darin dem Unterwerfen der Bodenflüssigkeit einer Vakuumdestillation wobei die Dekompression beim Reinigungsschritt und die Dekompression beim Wiedererlangungsschritt durch zwei beiderseitig verschiedene Dekompressionssysteme durchgeführt wird, aufweist.