DE19711925A1 - Verfahren zur Reinigung von N-Vinylformamid - Google Patents
Verfahren zur Reinigung von N-VinylformamidInfo
- Publication number
- DE19711925A1 DE19711925A1 DE19711925A DE19711925A DE19711925A1 DE 19711925 A1 DE19711925 A1 DE 19711925A1 DE 19711925 A DE19711925 A DE 19711925A DE 19711925 A DE19711925 A DE 19711925A DE 19711925 A1 DE19711925 A1 DE 19711925A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- vinylformamide
- crude
- fraction
- column
- fractionation column
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C231/00—Preparation of carboxylic acid amides
- C07C231/22—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C231/24—Separation; Purification
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von N-Vi
nylformamid durch Destillation, insbesondere betrifft sie ein Verfahren
zur Reinigung von N-Vinylformamid bis zu einer hohen Reinheit, bei dem
eine Drosselung beziehungsweise Verstopfung der Destillationsvorrich
tung, welche durch thermisch polymerisierte Produkte aus N-Vinylforma
mid verursacht wird, vermieden wird.
Es ist bekannt, daß N-Vinylformamid eine Verbindung ist, die eine
hohe Polymerisationsfähigkeit aufweist und als Material für Polyvinyla
min und andere wasserlösliche Polymere sowie als Zwischenprodukt orga
nischer Chemikalien nützlich ist. Jedoch bestand der Bedarf nach N-Vi
nylformamid mit einer höheren Reinheit. Typische, bekannte Herstel
lungsverfahren von N-Vinylformamid umfassen ein Verfahren, bei dem ein
Alkohol aus N-(α-Alkoxyethyl)formamid eliminiert wird, wie in US-A-
3,914,304 beschrieben, ein Verfahren, bei dem Cyanwasserstoff aus For
mylalaninnitril eliminiert wird, wie in der JP-A-61-134 359 beschrieben
("JP-A" bedeutet eine "ungeprüfte, veröffentlichte, Japanische Patentan
meldung"), und ein Verfahren, bei dem Ethylidenbisformamid unter Wär
me zersetzt wird, wie in US-A-4,490,557 und US-A-4,578,515 beschrie
ben. Bei all diesen Verfahren wird N-Vinylformamid durch thermische Zer
setzung bei einer hohen Temperatur von 100°C oder mehr unter einem ver
ringerten Druck erhalten. Aus der Lösung der thermischen Zersetzungsre
aktion kann ein rohes N-Vinylformamid mit im allgemeinen einer Reinheit
von 80 Gew.-% oder mehr durch destillative Entfernung niedrig siedender
Bestandteile erhalten werden. Das rohe N-Vinylformamid enthält im allge
meinen eliminierte Moleküle des Vorläufers, wie Alkohole und Formamid.
In vielen Fällen enthält es ebenso verschiedene saure und basische Sub
stanzen, welche bei der thermischen Zersetzung als Nebenprodukte er
zeugt werden. Diese Verunreinigungen üben nachteilige Einflüsse aus,
wie eine Verringerung der Ausbeute in der nachfolgenden Reinigungsstufe
und eine Herabsetzung des Molekulargewichts bei der Polymerisation oder
dem Reaktionsschritt, wodurch die Qualität eines Endprodukts beträcht
lich verschlechtert wird.
Um ein hochreines N-Vinylformamid durch Reinigung eines rohen N-
Vinylformamids zu erhalten, wird ein Verfahren als am wirksamsten ange
sehen, bei dem rohes N-Vinylformamid kontinuierlich unter Verwendung
einer Fraktionierkolonne destilliert wird. Da jedoch N-Vinylformamid eine
extrem hohe Reaktivität zeigt besteht die Gefahr der Bewirkung einer
thermischen Zersetzungsreaktion, einer thermischen Polymerisationsre
aktion und dergleichen, bei denen es sich um während der Destillation un
erwünschte Nebenreaktionen handelt. Insbesondere die thermische Poly
merisationsreaktion verursacht häufig die Bildung unlöslicher und un
schmelzbarer Polymerverbindungen, was in einer Verstopfung der Destil
lationsvorrichtung resultiert. Als Ergebnis wird die Destillations-Gewin
nungsausbeute extrem verringert, und eine kontinuierliche Anwendung
der Destillation wird schwierig. Solche Probleme treten selbst unter relativ
milden Betriebsbedingungen einer im industriellen Maßstab betriebenen
kontinuierlichen Destillation auf, nämlich unter einem verringerten
Druck von im allgemeinen 0,1 bis 3 kPa als Druck des Destillationskolon
nenkopfes, was einer Kolonnenkopftemperatur von etwa 50 bis 100°C ent
spricht.
Es wurden zahlreiche Verfahren vorgeschlagen, um eine stabile De
stillation von N-Vinylformamid zu bewirken, wie etwa ein Verfahren, bei
dem ein rohes N-Vinylformamid unter vorheriger Einstellung dessen pH-
Wertes destilliert wird, wie in JP-A-63-195352, JP-A-6-122 661 beschrie
ben, und ein Verfahren, bei dem die Destillation eines rohen N-Vinylforma
mids unter vorheriger Zugabe eines speziellen Stablisierungsmittels
durchgeführt wird, wie beispielsweise in JP-A-61-289 068 oder JP-A-8-48
657 beschrieben. Die JP-A-62-190 153 schlägt ebenso ein Verfahren vor,
bei dem ein rohes N-Vinylformamid, das 1 bis 70% Formamid enthält, ei
ner Destillation unterzogen wird.
Die meisten herkömmlichen Verfahren für eine stabile Destillation
von N-Vinylformamid basieren jedoch auf dem Wissen, daß im Laboratori
umsmaßstab gewonnen wird, das heißt ansatzweise Destillationsversu
che in kleinem Maßstab, so daß die Vermeidung einer thermischen Poly
merisation bei einer lang anhaltenden, kontinuierlichen Destillation im
mer noch unzureichend ist, wobei manchmal die Bildung unlöslicher und
unschmelzbarer Polymerer bewirkt wird. Obwohl weiterhin Beispiele der
kontinuierlichen Destillation bekannt sind, wie in US-A-4,814,505 (ent
sprechend der JP-A-62-190 153) und JP-A-5-155 829 beschrieben, besit
zen diese beispielsweise das Problem, daß rohes N-Vinylformamid eine
große Menge Formamid enthält, oder daß die Reinheit des durch kontinu
ierliche Destillation gewonnenen N-Vinylformamids immer noch unzurei
chend ist.
Während rohes N-Vinylformamid im allgemeinen eine kleine Menge
an während den Syntheseschritten gebildetem Formamid enthält, wird
insbesondere die kontinuierliche Destillation im Falle des in der US-A-
4,815,505 beschriebenen Beispiels unter Verwendung eines rohen N-Vi
nylformamids, das etwa 35% Formamid enthält, welches durch Zugabe ei
ner großen Menge Formamid hergestellt worden ist, durchgeführt. Ein sol
ches Verfahren kann wirksam sein, um die thermische Polymerisation zu
verhindern, jedoch ist es erforderlich, einen zusätzlichen Schritt für die
Gewinnung und Reinigung des in überschüssiger Menge verwendeten For
mamids anzuwenden. Daher kann dieses Verfahren für eine industrielle
Anwendung nicht vorteilhaft sein.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein industriell vor
teilhaftes Verfahren zur Reinigung von N-Vinylformamid durch Destilla
tion, insbesondere durch kontinuierliche Destillation unter Verwendung
einer Fraktionierkolonne vorzusehen, bei dem Polymerisation in der Ko
lonne verhindert wird, und durch welches N-Vinylformamid mit hoher
Reinheit bei hoher Ausbeute erzeugt wird.
Dieses Ziel wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 beziehungs
weise eine kontinuierliches Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteil
hafte Ausgestaltungen des Anmeldungsgegenstandes sind in den Unter
ansprüchen angegeben.
Die hier genannten Erfinder haben umfangreiche Untersuchungen
zur Lösung der oben beschriebenen Probleme bei den herkömmlichen
Techniken und zur Erreichung der obigen Ziele durchgeführt. Als Ergeb
nis hat sich erfindungsgemäß gezeigt daß bei der Reinigung eines rohen
N-Vinylformamids unter Verwendung einer Fraktionierkolonne in gerin
gen Mengen vorliegende Komponenten, welche im allgemeinen in dem ro
hen N-Vinylformamid enthalten sind und relativ hohe Molekulargewichte
aufweisen, die Hauptursache für die thermische Polymerisation während
der Destillation sind. Die vorliegende Erfindung wurde auf Grundlage die
ser Erkenntnisse bewerkstelligt.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Reinigung ei
nes rohen N-Vinylformamids, umfassend:
Vorsehen eines rohen N-Vinylformamids mit einem Gehalt an in Ace ton unlöslichen Komponenten von nicht mehr als 400 ppm; und
kontinuierlich es Einspeisen des rohen N-Vinylformamids in eine Fraktionierkolonne, um N-Vinylformamid mit hoher Reinheit zu erhalten.
Vorsehen eines rohen N-Vinylformamids mit einem Gehalt an in Ace ton unlöslichen Komponenten von nicht mehr als 400 ppm; und
kontinuierlich es Einspeisen des rohen N-Vinylformamids in eine Fraktionierkolonne, um N-Vinylformamid mit hoher Reinheit zu erhalten.
Fig. 1 ist ein Fließdiagramm, welches das Verfahren zur Reinigung
von N-Vinylformamid nach dem erfindungsgemäßen Beispiel 4 zeigt.
Fig. 2 ist ein Fließdiagramm, welches das Verfahren zur Reinigung
von N-Vinylformamid nach dem Vergleichsbeispiel 3 zeigt.
Das Herstellungsverfahren für das beim erfindungsgemäßen Reini
gungsverfahren verwendete, rohe N-Vinylformamid unterliegt keiner be
sonderen Beschränkung, und es können die oben beispielhaft genannten
Verfahren angewandt werden. Jedoch ist das Verfahren, bei dem ein Alko
hol aus N-(α-Alkoxyethyl)formamid eliminiert wird, als thermisches Zer
setzungsverfahren bevorzugt aufgrund der hohen Ausbeute an N-Vinyl
formamid und der Nichterzeugung toxisch er Substanzen, wie beispiels
weise Cyanwasserstoff.
Da die N-Vinylformamid enthaltende Reaktionslösung eine Mi
schung ist, die nicht nur N-Vinylformamid, sondern ebenso Alkohole und
Formamid als Nebenprodukte enthält, können niedrig siedende Alkohole,
wie Methanol, Ethanol und dergleichen, in wirksamer Weise aus der Lö
sung der thermischen Zersetzungsreaktion durch Verdampfen unter ver
ringertem Druck entfernt werden. Folglich kann die Lösung aus der ther
mischen Zersetzungsreaktion direkt als rohes N-Vinylformamid der erfin
dungsgemäßen Reinigung unterzogen werden, jedoch ist es im allgemei
nen bevorzugt, vorausgehend diese niedrig siedenden Komponenten zu
entfernen. Das Verfahren für die Verdampfungsbehandlung der niedrig
siedenden Komponenten kann ein Verfahren sein, bei dem niedrig sieden
de Komponenten in der Mischung unter verringertem Druck verdampft
werden. Wenn beispielsweise eine N-Vinylformamid enthaltende Reak
tionslösung, die durch ein thermisches Zersetzungsverfahren, bei dem Al
kohole aus N-(α-Alkoxyethyl)formamid eliminiert werden, erhalten wird,
durch dieses Verfahren behandelt wird, kann in relativ einfacher Weise ein
rohes N-Vinylformamid mit einer Reinheit von im allgemeinen 70% oder
mehr, vorzugsweise 80 bis 95 Gew.-% und mit einem Formamidgehalt von
ungefähr 1 bis 10 Gew.-% erhalten werden.
In diesem Zusammenhang bedeutet das "rohe N-Vinylformamid" zur
Verwendung bei der erfindungsgemäßen Reinigung ein N-Vinylformamid
mit einer geringeren Reinheit als der nach der erfindungsgemäßen Reini
gung, so daß es nicht nur die oben beschriebene Reaktionslösung, von wel
cher niedrig siedende Komponenten oder hochsiedende Komponenten bis
zu einem gewissen Ausmaß entfernt worden sind, sondern ebenso ein ein
mal gereinigtes N-Vinylformamid, das aufgrund einer Zersetzung nach ei
ner langen Lagerzeit verringerte Reinheit aufweist, beinhaltet.
Der hierin verwendete Ausdruck "in Aceton unlösliche Komponenten
in einem rohen N-Vinylformamid" bedeutet Substanzen, welche als Aus
fällungen gebildet werden, wenn die fünffache Gewichtsmenge Aceton bei
Raumtemperatur (25°C) zu einem rohen N-Vinylformamid gegeben wird,
von welchem niedrig siedende Komponenten und dergleichen entfernt
worden sind. Diese Substanzen werden mittels Analyse, beispielsweise ei
nem IR-Spektrum, NMR-Spektrum, Flüssigchromatographie und derglei
chen als hochsiedende Komponenten identifiziert, welche hauptsächlich
Polymere von N-Vinylformamid umfassen. Diese Polymeren werden wäh
rend eines Schrittes der Herstellung des rohen N-Vinylformamids, wie et
wa eines thermischen Zersetzungsschrittes eines Vorläufers, wie etwa N-
(α-Alkoxyethyl)formamid oder dergleichen, als Nebenprodukte erzeugt.
Sie werden ebenso gebildet und nehmen spontan zu während dem Trans
port und der Lagerung eines gereinigten N-Vinylformamids aufgrund der
hohen Reaktivität des N-Vinylformamids selbst. Diese in Aceton unlösli
chen Komponenten lösen sich unter üblichen Bedingungen in einem rohen
N-Vinylformamid.
Gemäß der Erfindung hat sich gezeigt, daß wenn solche in Aceton un
löslichen Komponenten im Ausgangsmaterial enthalten sind, die Polyme
risation unter Verwendung dieser Komponenten als Kerne beziehungswei
se Keime beschleunigt wird und das Wachstum des Polymeren selbst in
Gegenwart eines Stablisierungsmittels nicht verhindert werden kann. In
einer Destillationskolonne kommt es zur Ausfällung unlöslicher Substan
zen dort, wo das Füllkörper- bzw. Packungsmaterial nicht gleichmäßig be
netzt wird. Es wird angenommen, daß, nachdem unlösliche Substanzen
einmal ausgefällt sind, ein Polymer unter Verwendung dieser Substanzen
als Keime wächst und schließlich in der Ansammlung eines unlöslichen
und unschmelzbaren Polymeren resultiert. Ein solches Phänomen ist ins
besondere signifikant beim Materialzufuhreinlaß, wo diese in Aceton un
löslichen Komponenten kontinuierlich zugeführt werden. Folglich ist es
gemäß der vorliegenden Erfindung notwendig, in Aceton unlösliche Kom
ponenten aus dem rohen N-Vinylformamid so weit als möglich vor der kon
tinuierlichen Reinigung durch Destillation zu entfernen, wodurch der Ge
halt an hochmolekulargewichtigen Komponenten in dem rohen N-Vinyl
formamid auf 400 ppm oder weniger, vorzugsweise 200 ppm oder weniger,
weiter vorzugsweise 50 ppm oder weniger reduziert wird.
Die Situation ändert sich jedoch, wenn ein rohes N-Vinylformamid
mit einem hohen Formamidgehalt als Ausgangsmaterial verwendet wird.
Da Formamid eine hohe Löslichkeit selbst für solche in Aceton unlöslichen
Komponenten aufweist, neigen unlösliche Substanzen nicht zur Ausfäl
lung, sondern werden einfach in den Kolonnenboden weitergetragen, so
daß ein solches Problem kaum realisiert wird. Der Einfluß von in Aceton
unlöslichen Komponenten ist besonders bedeutend, wenn der Formamid
gehalt des rohen N-Vinylformamids 10% oder weniger beträgt. Das rohe N-
Vinylformamid enthält gewöhnlicherweise Formamid als dessen Material,
Jedoch ist es bevorzugt, den Formamidgehalt unter dem Gesichtspunkt
des Materialeinheitserfordernisses so weit als möglich zu verringern, vor
zugsweise auf 5% oder weniger. Bei Verwendung eines solchen rohen N-Vi
nylformamids kommt es häufig zum Auftreten einer thermischen Polyme
risation in einer Fraktionierkolonne, wenn es in Aceton unlösliche Kompo
nenten enthält.
Ohne Beschränkung hierauf kann das folgende Verfahren zur Entfer
nung der oben beschriebenen, in Aceton unlöslichen Komponenten aus
dem rohen N-Vinylformamid verwendet werden. Da beispielsweise in Ace
ton unlösliche Komponenten im allgemeinen hohe Molekulargewichte und
keinen Dampfdruck aufweisen, ist es möglich, diese in einfacher Weise von
N-Vinylformamid durch Verdampfung abzutrennen. In diesem Falle sollte
die Vorrichtung zur Verwendung bei der Verdampfung derart beschaffen
sein, daß sie kein Problem verursacht, wie Verstopfung und dergleichen,
hinsichtlich Polymeren, die vorausgehend in dem Material enthalten sind
oder während eines Einheitsbetriebs gebildet werden, so daß daher ein
Dünnfilmverdampfer für diesen Zweck besonders bevorzugt ist.
Ein solcher Dünnfilmverdampfer eignet sich zur Verwendung bei der
Trennung durch Verdampfung einer Substanz, beispielsweise N-Vinylfor
mamid, welche keine so hohe Wärmestabilität aufweist, aus einer ge
mischten Lösung. Die Struktur unterliegt keiner besonderen Beschrän
kung, und es können im Handel erhältliche Vorrichtungen eingesetzt wer
den, wie ein Dünnfilmverdampfer vom Rotationstyp, ein Fall-Dünnfilm
verdampfer vom Plattentyp, ein Fall-Dünnfilmverdampfer vom Röhrentyp,
ein Dünnfilmverdampfer vom Wischertyp, ein Dünnfilmverdampfer vom
Zentrifugationstyp und dergleichen. Unter diesen ist ein Verdampfer be
vorzugt, bei dem Dünnfilme mechanisch gebildet werden, wie ein Dünn
filmverdampfer von Rotationstyp, Wischertyp oder Zentrifugationstyp.
Der Betrieb des Dünnfilmverdampfers kann unter einem verringerten
Druck von im allgemeinen 0,1 bis 3 kPa, vorzugsweise 0,3 bis 2 kPa, bei ei
ner Dampftemperatur von im allgemeinen 70 bis 150°C, vorzugsweise 80
bis 130°C, und während einer durchschnittlichen Flüssigverweilzeit von
im allgemeinen 30 Sekunden bis 10 Minuten, vorzugsweise 1 bis 5 Minu
ten, durchgeführt werden. Durch Durchführen der Dünnfilmverdampfung
unter diesen Bedingungen werden im allgemeinen 80% oder mehr, vor
zugsweise 85% oder mehr der N-Vinylformamid enthaltenden Lösung als
verdampfte Fraktion gewonnen. Andererseits werden die verbleibenden
unverdampften Komponenten, nämlich die restlichen hochsiedenden
Komponenten, aus dem System entfernt, ohne diese in den Dünnfilmver
dampfer rückzuführen.
Alternativ kann, da die in Aceton unlöslichen Komponenten nicht
nur in Aceton, sondern ebenso in Methanol und dergleichen unlöslich
sind, das rohe N-Vinylformamid, welches keine in Aceton unlöslichen
Komponenten enthält, erhalten werden durch Zugabe eines solchen
schlechten Lösungsmittels hierzu, um die Ausfällung und Abtrennung
dieser Komponenten zu bewirken und danach Verdampfung des Lösungs
mittels.
Da N-Vinylformamid gegenüber thermischen Änderungen extrem
empfindlich ist, neigen die in Aceton unlöslichen Komponenten selbst
nach ihrer Entfernung zur erneuten Bildung, so daß es notwendig ist, spe
zielle Vorsicht walten zu lassen, nicht nur wenn die ein rohes N-Vinylfor
mamid enthaltende Dampffraktion, welche mittels eines Dünnfilmver
dampfers gewonnen wurde, gekühlt und kondensieren gelassen wird, son
dern ebenso, wenn ein rohes N-Vinylformamid gereinigt wird durch Ein
speisung in eine Fraktionierkolonne, jedoch nicht unmittelbar sondern
nach einer vorübergehenden Lagerung.
Wenn ein allgemeines, organisches Material unter Verwendung eines
Dünnfilmverdampfers verdampft wird, wird die verdampfte Fraktion in
den meisten Fällen durch Kühlung gewonnen, um diese auf einmal als
kondensierte Lösung zu erhalten. Im Falle von N-Vinylformamid ist es je
doch notwendig, Vorsicht walten zu lassen, aufgrund der Neigung zur er
neuten Bildung von in Aceton unlöslichen Komponenten, wenn die Gas-
Flüssigkeit-Kontaktzeit während der Kondensation lang wird. Ebenso ist
es bei der Einspeisung der kondesierten Lösung in eine Fraktionierkolon
ne, um ein übliches, organisches Material zu fraktionieren, im allgemei
nen bevorzugt, ein vorausgehendes Erwärmen vor dessen Einspeisung in
die Fraktionierkolonne durchzuführen, um die thermische Belastung in
nerhalb der Fraktionierkolonne auf einen möglichst geringen Wert herab
zusetzen. Ein solches Verfahren ist jedoch nicht bevorzugt im Falle von N-
Vinylformamid, da die erneute Bildung von in Aceton unlöslichen Kompo
nenten signifikant wird, wenn die Erwärmung übermäßig ist, so daß daher
die Erwärmungstemperatur, falls erforderlich, auf im allgemeinen 50°C
oder weniger, vorzugsweise 40°C oder weniger, begrenzt werden sollte.
Ebenso ist es zur Einspeisung eines rohen N-Vinylformamids in eine
Fraktionierkolonne durch Vermeidung der Bildung von in Aceton unlösli
chen Komponenten bevorzugt, ein Verfahren anzuwenden, bei dem das ro
he N-Vinylformamid in einen Dünnfilmverdampfer eingespeist wird, um
eine unverdampfte Fraktion zu entfernen, während gleichzeitig die ver
dampfte Fraktion, welche N-Vinylformamid enthält, in die Fraktionierko
lonne ohne Bewirken einer Kondensation eingespeist wird. In diesem Fall
ist es bevorzugt, im allgemeinen 90% oder mehr, vorzugsweise im wesentli
chen den gesamten Teil der verdampften Fraktion in einem Dampfzustand
in die Fraktionierkolonne ohne Kondensation einzuspeisen. Um dies zu er
reichen, ist es notwendig, die Temperatur der Leitung zwischen dem Dünn
filmverdampfer und der Fraktionierkolonne ausreichend hoch zu halten,
um Kondensation zu vermeiden.
Gemäß der Erfindung wird die Reinigung von N-Vinylformamid, von
welchem in Aceton unlösliche Komponenten entfernt worden sind, durch
kontinuierliche Destillation unter Verwendung einer Fraktionierkolonne
durchgeführt, wobei als Ergebnis hochreines N-Vinylformamid mit einer
Reinheit von im allgemeinen 97 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 98 Gew.-
% oder mehr, erhalten wird. Die Struktur der Kolonne ist die gleiche wie im
Falle üblicher Fraktionierkolonnen, welche beispielsweise solche vom
Füllkörpertyp oder Bodenkolonnentyp umfassen. Der Einspeisungseinlaß
für das rohe N-Vinylformamid ist auf einem unteren Niveau der Fraktio
nierkolonne angeordnet, im allgemeinen in einer 1/5- bis 4/5-Position
vom Kolonnenboden. Ohne einer besonderen Beschränkung zu unterlie
gen, kann die Destillation unter industriell durchführbaren Betriebsbedi
gungen durchgeführt werden, mit im allgemeinen einer theoretischen Bo
denzahl der Kolonne von 3 bis 30, vorzugsweise 5 bis 20, im allgemeinen
0, 1 bis 3 kPa, vorzugsweise 0,3 bis 2 kPa als Kopfdruck der Fraktionierko
lonne, im allgemeinen 50 bis 100°C, vorzugsweise 70 bis 95°C als korre
spondierende Kolonnenkopftemperatur, und im allgemeinen 80 bis 120°C,
vorzugsweise 85 bis 100°C als Kolonnenbodentemperatur. Hinsichtlich
der Menge des vom Kolonnenkopf abzudestillierenden N-Vinylformamids
sollte diese auf vorzugsweise 90 Gew.-% oder weniger der N-Vinylforma
midfraktion in dem rohen N-Vinylformamid, welches in die Fraktionierko
lonne eingeführt wird, festgesetzt werden. Um eine 90 Gew.-% überschrei
tende Menge zu erzielen, ist es notwendig, die Kolonnentemperatur zu er
höhen, was die Zersetzung von N-Vinylformamid beschleunigt und daher
nicht bevorzugt ist. In diesem Zusammenhang wird der Ausdruck "Kolon
nenkopf" hierin in einem breiten Sinne verwendet und umfaßt den Kolon
nenkopf selbst sowie dessen Umgebungsbereich. In anderen Worten, ist es
möglich, ein Verfahren anzuwenden, bei welchem Spurenmengen an nie
drig siedenden Verunreinigungen vom Kolonnenkopf entfernt werden und
eine, eine große Menge N-Vinylformamid enthaltende Fraktion von einem
Umgebungsbereich des Kolonnenkopfes abdestilliert wird.
Weiterhin kann bei dem erfindungsgemäßen Reinigungssystem ein
Stabilisierungsmittel, welches zur Vermeidung der thermischen Polymeri
sation des N-Vinylformamids wirksam ist, verwendet werden, wenn das ro
he N-Vinylformamid in die Fraktionierkolonne oder den Dünnfilmver
dampfer eingespeist wird. Beispiele des wirksamen Stabilisierungsmittels
umfassen Chinone, alkalimodifizierte Chinone, phenolische Verbindun
gen, aromatische Aminverbindungen, Thioharnstoffverbindungen und
dergleichen, wobei diese Verbindungen in einer Menge von im allgemeinen
50 bis 10.000 ppm, vorzugsweise 100 bis 5.000 ppm zugesetzt werden kön
nen.
Alkalimodifizierte Produkte von Chinonen sind besonders bevorzugt
als Stablisierungsmittel, wobei Beispiele der Chinolinverbindungen Ben
zochinone, wie p-Benzochinon und o-Benzochinon, Naphthochinone und
Anthrachinone umfassen. Alkalimodifizierte Produkte dieser Chinone
können hergestellt werden durch Auflösung von Chinonen in einem Lö
sungsmittel, welches das Produkt in einfacher Weise durch Destillation
von N-Vinylformamid abtrennen kann, wie etwa Methanol, Ethanol, Was
ser, Toluol, Benzol oder dergleichen, oder direktes Auflösen in N-Vinylfor
mamid bis zu einer Konzentration von im allgemeinen 5 bis 150 mg/l, Zu
geben eines Alkalis, wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcar
bonat, Natriumbicarbonat oder dergleichen, zu der resultierenden Lösung
und danach Rühren der Mischung bei Raumtemperatur oder unter Erwär
mung. Die Zugabemenge des Alkali kann etwa 10-4 bis 10-2 Mol pro Liter
betragen. Chinone wirken im allgemeinen als Polymerisationsinhibitor,
Jedoch sind deren alkalimodifizierte Produkte nicht flüchtig. Daher kön
nen sie in einfacher Weise von N-Vinylformamid durch kontinuierliche De
stillation abgetrennt werden.
Das folgende Verfahren ist bevorzugt als spezielle Ausführungsform
für die industrielle Durchführung der vorliegenden Erfindung. Das heißt,
ein Verfahren zum kontinuierlichen Reinigen eines rohen N-Vinylforma
mids, umfassend die Schritte:
- (1) Einspeisen eines rohen N-Vinylformamids in einen Dünnfilmver dampfer, um eine unverdampfte Fraktion aus dem System zu entfernen, und Einspeisen einer N-Vinylformamid enthaltenden, verdampften Frak tion in eine Fraktionierkolonne;
- (2) Abdestillieren des gereinigten N-Vinylformamids vom Kolonnen kopf und Abziehen der N-Vinylformamid enthaltenden Bodenflüssigkeit vom Kolonnenboden; und
- (3) Rückführen der Bodenflüssigkeit in den Dünnfilmverdampfer, um eine unverdampfte Fraktion von dem System abzutrennen, und Einspei sen der N-Vinylformamid enthaltenden, verdampften Fraktion in die oben beschriebene Fraktionierkolonne.
Da gemäß diesem Verfahren die verdampfte Fraktion erneut durch
Rückführen der Bodenflüssigkeit in den Dünnfilmverdampfer destilliert
wird, um hochreines N-Vinylformamid durch Reinigen des rohen N-Vinyl
formamids zu erzielen, sammeln sich in Aceton unlösliche Komponenten
kaum innerhalb der Fraktionierkolonne an und die Ausbeute an gereinig
tem N-Vinylformamid kann beträchtlich gesteigert werden, so daß dieses
Verfahren ausgeprägt wirksam ist bei der Reinigung von N-Vinylformamid
in einem industriellen Maßstab. Es ist relativ einfach, die Menge von in
Aceton unlöslichen Komponenten in dem rohen N-Vinylformamid auf ei
nem Wert von 400 ppm oder weniger zu halten, indem bei diesem Verfahren
ein Dünnfilmverdampfer angewandt wird.
Die Betriebsbedingungen des Dünnfilmverdampfers und der Fraktio
nierkolonne bei diesem Verfahren sind wie oben beschrieben, jedoch kann
der Kolonnenboden bei einer Temperatur gehalten werden, welche niedri
ger ist als im Falle einer üblichen, kontinuierlichen Destillation von N-Vi
nylformamid, und zwar um einen Faktor von etwa 5 bis 10°C, gewöhnlich
bei 100°C oder weniger, so daß ein stabiler Destillationsbetrieb durchge
führt werden kann. Im allgemeinen werden 40 bis 90%, vorzugsweise 50
bis 80% der N-Vinylcarbonsäureamidkomponente in dem rohen N-Vinyl
formamid, welches in die Fraktionierkolonne eingespeist wird, vom Kolon
nenkopf abdestilliert. Wenn das Destillationsverhältnis von N-Vinylfor
mamid in der Fraktionierkolonne zu gering ist, wird das Volumen der Bo
denflüssigkeit der Fraktionierkolonne, wenn das Destillat erneut über den
Dünnfilmverdampfer in die Fraktionierkolonne eingespeist wird, so groß,
daß es notwendig ist, die Kapazitäten des Dünnfilmverdampfers und der
Fraktionierkolonne durch Ausdehnen der Größen zu erhöhen, was unter
industriellem Gesichtspunkt nicht vorteilhaft ist. Wenn andererseits das
Destillationsverhältnis an N-Vinylformamid in der Fraktionierkolonne zu
hoch ist, wird das Volumen der Bodenflüssigkeit der Fraktionierkolonne
so gering, daß deren Verweilzeit am Kolonnenboden lang wird und die An
sammlung hochsiedender, basischer Verunreinigungen am Kolonnenbo
den signifikant wird, so daß die Effekte gemäß der Erfindung nicht in aus
reichender Weise erhalten werden können. Hierbei sind die basischen Ver
unreinigungen eine Mischung aus Ammoniak, Picolin, Ethylpicolin und
anderen verschiedenen basischen Substanzen mit unbekannten Struktu
ren.
Obwohl die Reinheit des N-Vinylformamids aus dem Destillat wahl
weise in Abhängigkeit der beabsichtigten Reinheit eingestellt werden
kann, kann hochreines N-Vinylformamid mit einer Reinheit von im allge
meinen 97 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 98 Gew.-% oder mehr, in sta
biler Weise erhalten werden. Hinsichtlich der Zusammensetzung der Bo
denflüssigkeit der Fraktionierkolonne wird der N-Vinylformamidgehalt im
allgemeinen 50 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 60 Gew.-% oder mehr, der
Bodenflüssigkeit, da das Destillationsverhältnis von N-Vinylformamid
vom Kolonnenkopf im allgemeinen bei 90% oder weniger gemäß der vorlie
genden Erfindung reguliert wird.
Gemäß der Erfindung wird als nächstes die N-Vinylformamid enthal
tende Bodenflüssigkeit kontinuierlich von der Kolonne abgezogen. Die so
abgezogene Flüssigkeit wird in einen Dünnfilmverdampfer eingespeist, wo
eine unverdampfte Fraktion aus dem System entfernt wird, und die N-Vi
nylformamid enthaltende, verdampfte Fraktion wird gewonnen und erneut
über deren Einspeisungsleitung in die oben beschriebene Fraktionierko
lonne eingespeist. Das Verhältnis von Bodenflüssigkeit, welche von der
Kolonne abgezogen und in den Dünnfilmverdampfer eingespeist wird, ist
vorzugsweise so hoch wie möglich und beträgt im allgemeinen 50% oder
mehr, vorzugsweise 80% oder mehr, weiter vorzugsweise 90% oder mehr.
Der Dünnfilmverdampfer, in welchen die abgezogene Bodenflüssig
keit eingespeist wird, unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und es
können der gleiche Typ und die Betriebsbedingungen des oben beschriebe
nen Dünnfilmverdampfers, welcher bei der Erzielung eines rohen N-Vinyl
formamids durch Entfernung hochsiedender Komponenten aus der Lö
sung der thermischen Zersetzungsreaktion verwendet wird, eingesetzt
werden. Ebenso kann die vom Kolonnenboden abgezogene Flüssigkeit in
den oben beschriebenen Dünnfilmverdampfer rückgeführt werden, wobei
ein solches Verfahren besonders bevorzugt ist, da ein einziger Dünnfilm
verdampfer in wirksamer Weise eingesetzt werden kann. In dem Dünnfilm
verdampfer wird eine unverdampfte Fraktion aus dem System entfernt
und die N-Vinylformamid enthaltende, verdampfte Fraktion gewonnen,
und die verdampfte Fraktion so, wie sie ist, oder nach Kondensation zu ei
ner Flüssigkeit wird in die oben beschriebene Fraktionierkolonne über de
ren Einspeisungseinlaß rückgeführt. Das oben beschriebene, erfindungs
gemäße Verfahren beinhaltet den kontinuierlichen Betrieb sowohl der De
stillation durch die Fraktionierkolonne und der Verdampfungsabtren
nung durch den Dünnfilmverdampfer und kombiniert beide dieser Be
handlungen.
In dem Dünnfilmverdampfer wird eine unverdampfte Fraktion aus
dem System entfernt und die verdampfte Fraktion über deren Einspei
sungseinlaß in die oben beschriebene Fraktionierkolonne rückgeführt, so
daß hochreines N-Vinylformamid abdestilliert und mit einer hohen Aus
beute gewonnen werden kann, selbst wenn die Ausbeute an N-Vinylforma
mid bei der Präzisionsdestillation durch die Fraktionierkolonne nicht so
hoch ist. Da die Verweilzeit der Bodenflüssigkeit in der Fraktionierkolonne
im umgekehrten Verhältnis zum Verdampfungsverhältnis des Destillats
steht, ist es notwendig, das Verdampfungsverhältnis von N-Vinylforma
mid bei einem Verfahren, bei dem N-Vinylformamid einfach destilliert
wird, auf einem extrem niedrigen Wert zu regulieren, um eine Zersetzung
von N-Vinylformamid am Boden der Fraktionierkolonne zu vermeiden. Ge
mäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch die Zersetzung von N-Vinylfor
mamid am Boden der Fraktionierkolonne gering, so daß hochreines N-Vi
nylformamid mit einer hohen Ausbeute gewonnen werden kann.
Die oben erwähnte US-A-4,814,505 beschreibt, daß bei der Destilla
tion eines rohen N-Vinylformamids mit einer Fraktionierkolonne in Ge
genwart einer großen Menge an Formamid die Bodenflüssigkeit mit einer
Pumpe über einen Dünnfilmverdampfer zirkuliert wird. Dies ist ein Ver
fahren, das üblicherweise bei der allgemeinen Destillation verwendet
wird, um die Bodenflüssigkeit wirksam zu erwärmen, worin die abgezoge
ne Bodenflüssigkeit, welche Formamid als eine Hauptkomponente ent
hält, mittels eines Dünnfilmverdampfers erwärmt wird und die unver
dampfte Fraktion als solche in den Kolonnenboden rückgeführt wird, je
doch wird ebenso die andere durch Wärme verdampfte Fraktion in den Ko
lonnenboden rückgeführt. Das heißt, bei diesem Verfahren wird der Dünn
filmverdampfer als Reboiler eingesetzt. Folglich unterscheidet sich dieses
herkömmliche Verfahren von dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem
eine N-Vinylformamid als Hauptkomponente enthaltende Bodenflüssig
keit vom Kolonnenboden abgezogen und in einen Dünnfilmverdampfer
eingespeist wird, und nur die verdampfte Fraktion gewonnen und in die
Fraktionierkolonne zusammen mit einem rohen N-Vinylformamid einge
speist wird.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden
Beispiele näher erläutert. In den folgenden Beispiele beziehen sich alle "%"
und "ppm" auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist.
Bei den Beispielen wurden in Aceton unlösliche Komponenten in N-
Vinylformamid durch folgendes Verfahren analysiert.
Bei Raumtemperatur (25°C) wurde eine 50 g-Portion jeder N-Vinyl
formamidprobe mit 250 g Aceton vermischt und das resultierende Präzipi
tat durch Filtration unter Verwendung eines 0,5 µm Teflonfilters gesam
melt. Dieses wurde bei 60°C unter verringertem Druck getrocknet, bis ein
konstantes Gewicht erreicht war. Es wurde das Gewicht gemessen, um den
Gehalt der hochmolekulargewichtigen Komponenten (Einheit ppm) gemäß
der Formel (Trockengewicht unlöslicher Substanzen/50) x 10⁶ zu berech
nen.
Aus einer Lösung einer thermischen Zersetzungsreaktion von N-(α-
Methoxyethyl)formamid wurde der größte Teil Methanol unter verringer
tem Druck abdestilliert, wobei ein rohes N-Vinylformamid (N-Vinylforma
mid 92%; Formamid 4%; weitere organische Substanzen 4%) erhalten wur
de. Das so erhaltene rohe N-Vinylformamid enthielt 1000 ppm in Aceton
unlösliche Komponenten. Dieses wurde unter Verwendung eines Dünn
filmverdampfers bei einer Dampftemperatur von 70°C und unter einem
verringerten Druck von 0,4 kPa verdampft. Der resultierende Dampf wur
de als solcher in eine Fraktionierkolonne ohne Kondensation des Dampfes
zu bewirken, eingespeist, über ein Einspeisungsrohr, dessen Außenober
fläche unter Verwendung einer Heizeinrichtung erwärmt und bei 100°C
gehalten wurde, wobei 50 Stunden eine kontinuierliche Destillation unter
den folgenden Bedingungen durchgeführt wurde. Nach Vervollständigung
der Destillation konnte keine Bildung unlöslicher Polymerer in der Kolon
ne festgestellt werden.
Eine durch Packen eines regulären Packungsmaterials (Sumitomo
Through The Labopacking) in eine Kolonne von 1 m Länge und 5 cm Durch
messer hergestellte Vorrichtung wurde als Fraktionierkolonne für die De
stillation (Fraktionierung) verwendet. Ein 1.000 ppm alkalimodifiziertes
Parabenzochinon als Wärmestabilisator enthaltendes, rohes N-Vinylfor
mamid wurde kontinuierlich in ein unteres Niveau der Kolonne einge
speist, um Destillation durchzuführen. Während der Destillation wurde
ein 0,5% des alkalimodifizierten Parabenzochinons als Wärmestabilisator
enthaltendes, rohes N-Vinylformamid kontinuierlich über den Kolonnen
kopf bei einem Verhältnis von 1.000 ppm zu dem rohen N-Vinylformamid,
welches durch das untere Niveau der Kolonne einzuspeisen ist, einge
speist, wobei 50% des in die Fraktionierkolonne eingespeisten N-Vinylfor
mamids vom Kolonnenkopf abdestilliert wurden. Unter diesen Bedingun
gen wurde N-Vinylformamid mit einer Reinheit von 99,5% kontinuierlich
vom Kolonnenkopf gewonnen.
Unter Verwendung eines Dünnfilmverdampfers wurde das 1.000
ppm in Aceton unlösliche Komponenten enthaltende, rohe N-Vinylforma
mid aus Beispiel 1 bei einer Dampftemperatur von 70°C und unter einem
verringerten Druck von 0,4 kPa verdampft und der resultierende Dampf
kondensiert, um 50 ppm in Aceton unlösliche Komponenten enthaltendes,
rohes N-Vinylformamid zu erhalten. Dieses Material wurde zur Durchfüh
rung einer kontinuierlichen Destillation während 50 Stunden unter Ver
wendung der Fraktionierkolonne unter den gleichen Bedingungen wie in
Beispiel 1 eingesetzt. Nach Vervollständigung der Destillation konnte die
Bildung unlöslicher Polymerer in der Kolonne überhaupt nicht festgestellt
werden.
Das 1.000 ppm in Aceton unlösliche Komponenten enthaltende, rohe
N-Vinylformamid aus Beispiel 1 wurde mit dem fünffachen Gewicht an
Aceton vermischt, und die dabei ausgefällten, in Aceton unlöslichen Kom
ponenten durch Filtration unter Verwendung eines 0,5 µm Teflonfilters
entfernt. Danach wurde Aceton unter verringertem Druck bei Raumtempe
ratur verdampft, um ein rohes N-Vinylformamid zu erhalten, das keine in
Aceton unlöslichen Komponenten enthält. Dieses wurde als Material ver
wendet, um während 50 Stunden eine kontinuierliche Destillation unter
Verwendung der Fraktionierkolonne unter den gleichen Bedingungen, wie
in Beispiel 1 durchzuführen. Nach Vervollständigung der Destillation
konnte die Bildung unlöslicher Polymerer in der Kolonne überhaupt nicht
festgestellt werden.
Unter Verwendung der Fraktionierkolonne wurde das 1.000 ppm in
Aceton unlösliche Komponenten enthaltende, rohe N-Vinylformamid aus
Beispiel 1 einer kontinuierlichen Destillation unter den gleichen Bedin
gungen wie in Beispiel 1 unterzogen. 20 Stunden nach Beginn der Destilla
tion wurde bereits die Bildung unlöslicher Polymerer beobachtet.
Unter Verwendung eines Dünnfilmverdampfers wurde das 1.000
ppm in Aceton unlösliche Komponenten enthaltende, rohe N-Vinylforma
mid aus Beispiel 1 bei einer Dampftemperatur von 70°C und einem verrin
gerten Druck von 0,4 kPa verdampft, und der resultierende Dampf wurde
kondensiert, um 50 ppm in Aceton unlösliche Komponenten enthaltendes,
rohes N-Vinylformamid zu erhalten. Die so kondensierte Lösung wurde
über eine Einspeisungsleitung, deren Außenseite auf 100°C erwärmt wor
den ist, in die Fraktionierkolonne eingespeist. Die Flüssigkeit am Einlaß
der Fraktionierkolonne enthielt 760 ppm in Aceton unlöslich Komponen
ten. Danach wurde während 50 Stunden eine kontinuierliche Destillation
unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt. 40 Stun
den nach Beginn der Destillation war die Bildung unlöslicher Polymerer zu
beobachten.
Ein Glasreaktor mit einer Kapazität von 0,5 Liter, der mit einem Rüh
rer und einer Temperaturreguliereinrichtung ausgerüstet war, wurde mit
30 g kristallinem N-(α-Hydroxyethyl)formamid (nachfolgend als "Hydroxy
form" bezeichnet) (73 Gew.-% Reinheit, 0,5 Gew.-% Formamidgehalt und
0,5 Gew.-% Kaliumbicarbonatgehalt) beschickt, das durch Umsetzung
von Formamid mit Acetaldehyd in Gegewart eines Kaliumbicarbonat-Ka
talysators erhalten worden ist. Es wurden 31,5 g Methanol (4 Mol pro Mol
der Hydroxyform) und 0,25 g Schwefelsäure (entspricht der Gesamtmenge
der Kaliumbicarbonat-Neutralisierungsmenge und 0,5 Mol-% der Menge
der Hydroxyform) zugegeben. Unter Rühren wurde eine Veretherungsre
aktion bei einer Temperatur von 25 bis 40°C während drei Stunden durch
geführt, bis die verbleibende Menge der Hydroxyform in dem
Reaktionssystem 8 Gew.-% erreichte; danach wurde die Lösung auf einen
pH von 7 durch Neutralisieren des Katalysators mit 20 gew.-%igem Natri
umhydroxid eingestellt. Danach wurden niedrig siedende Komponenten in
der Lösung unter einem verringerten Druck von 6,7 kPA abgedampft und
danach die Etherform durch Destillation unter einem verringerten Druck
von 0,4 kPa gewonnen.
Die oben erhaltene Etherform wurde in ein nichtrostendes Stahlrohr
von 25 mm Durchmesser und 500 mm Länge, das mit einer Heizeinrich
tung ausgerüstet war, mit einer Rate von 2 g/min unter einem verringerten
Druck von 13,3 kPa eingespeist, während die Temperatur in dem Rohr bei
400°C gehalten wurde, und das austretende Gas wurde sofort konden
siert, um eine thermische Zersetzung zu bewirken, wodurch 23 g Destillat
(N-Vinylformamid 67 Gew.-%; Methanol 31 Gew.-%) gewonnen wurden.
Das so gewonnene Destillat wurde weiter bei einer Temperatur von
50°C und unter einem Druck von 6,7 kPa destilliert, um niedrig siedende
Komponenten, wie Methanol und dergleichen, zu entfernen, wobei ein ro
hes N-Vinylformamid für die Verwendung der Destillationsbehandlung er
halten wurde (N-Vinylformamid 88 Gew.-%; Formamid 5 Gew.-%; Ether
form 5 Gew.-%; hochsiedende Verunreinigungen 2 Gew.-%). Dieses rohe N-
Vinylformamid enthielt 1.500 ppm in Aceton unlösliche Verbindungen.
Getrennt hiervon wurde p-Benzochinon (para-Benzochinon) in
Methanol bis zu einer Endkonzentration von 5 Gew.-% gelöst und hierzu
Natriumhydroxid gegeben, um 20 mÄq/kg zu erhalten. Die resultierende
Lösung wurde bei 20°C während drei Stunden gerührt. Bei der Analyse der
so hergestellten Lösung mittels Flüssigchromatographie konnte p-Benzo
chinon nicht nachgewiesen werden (Nachweisgrenze 50 ppm), sondern es
war vollständig in ein alkalimodifiziertes Produkt umgewandelt.
Das so erhaltene alkalimodifizierte p-Benzochinon (entspricht 3.000
ppm als p-Benzochinon) wurde als Destillationsstabilisator dem oben be
schriebenen, rohen N-Vinylformamid zugegeben.
Unter Verwendung eines aus Glas bestehenden Dünnfilmverdamp
fers (50 mm Durchmesser der Wärmeübertragungsoberfläche und 200 mm
Höhe) wurde die so hergestellte rohe N-Vinylformamidprobe einer Destilla
tionsbehandlung unter einem Druck von 0,4 kPa bei einer Dampftempera
tur von 125°C und bei einer mittleren Flüssigverweilzeit von 5 Minuten un
terzogen.
Die unverdampfte Fraktion wurde aus dem System ohne Rückfüh
rung in den Dünnfilmverdampfer entfernt. Das Kondensat der verdampf
ten Fraktion (in Aceton unlösliche Komponenten 50 ppm) wurde als sol
ches ohne Erwärmung in eine Fraktionierkolonne (50 mm Durchmesser,
900 mm Höhe mit Through The Labopacking gepackt) eingespeist, um eine
Präzisionsdestillation unter einem Druck von 6,7 kPa bei einer Kolonnen
kopftemperatur von 70°C, einer Kolonnenbodentemperatur von 90°C, ei
ner theoretischen Bodenzahl von 15, einem Rückflußverhältnis von 4 und
einer Kolonnenbodenverweilzeit von 2,5 Stunden durchzuführen.
Hierbei wurde das oben beschriebene alkalimodifizierte Produkt von
p-Benzochinon kontinuierlich dem Kondensat zugesetzt, um eine Konzen
tration von 2.000 ppm als p-Benzochinon zu ergeben. Das Gewinnungs
verhältnis von N-Vinylformamid vom Kolonnenkopf bei der Präzisionsde
stillation betrug 70%, und es wurde gereinigtes N-Vinylformamid mit einer
Reinheit von 99 Gew.-% vom Kolonnenkopf erhalten. Ebenso wurde die Bo
denflüssigkeit mit dem oben beschriebenen, rohen N-Vinylformamid ver
einigt und in den oben beschriebenen Dünnfilmverdampfer aus Glas ein
gespeist.
Bei der Gewinnungsbehandlung von N-Vinylformamid wurde im we
sentlichen keine Zersetzung von N-Vinylformamid beobachtet, eine An
sammlung zersetzter Produkte und basischer Verunreinigungen am Ko
lonnenboden nicht festgestellt, und es wurde hochreines (99 Gew.-%) N-
Vinylformamid mit einer Gesamtausbeute von 93% gewonnen (die Grund
lage der Gesamtausbeute ist das rohe N-Vinylformamid).
Ein Fließschema, das die Beziehung unter stationärem Zustand des
obigen Reinigungsverfahrens wiedergibt, ist in Fig. 1 gezeigt. In Fig. 1 ste
hen "VFA" für N-Vinylformamid, "FA" für Formamid, "Etherform" für N-(α-
Methoxyethyl)formamid und "Base" für basische Verunreinigungen. Jede
Komponente wurde durch Flüssigchromatographie analysiert. Die Ge
samtmenge basischer Verunreinigungen wurde erhalten durch Neutrali
sationstitration mit einer wäßrigen 0,1 N Schwefelsäurelösung.
Um N-Vinylformamid mit einer Reinheit von 99 Gew.- % und einer Ge
samtausbeute von etwa 90% aus dem gleichen rohen N-Vinylformamid aus
Beispiel 4 zuerhalten, wurde das Verfahren von Beispiel 4 unter Verwen
dung des gleichen, aus Glas hergestellten Dünnfilmverdampfers und der
Fraktionierkolonne aus Beispiel 4 wiederholt, mit der Ausnahme, daß die
Bodenflüssigkeit der Fraktionierkolonne aus dem System entfernt wurde,
ohne sie in den Dünnfilmverdampfer rückzuführen. Zu diesem Zweck wur
de das Destillationsverhältnis von N-Vinylformamid auf etwa 93% erhöht,
wobei jedoch die Kolonnenbodenverweilzeit in der Fraktionierkolonne bei
der Präzisionsdestillation 10 Stunden überschritt, die Ansammlung zer
setzter Produkte und basischer Verunreinigungen am Kolonnenboden be
trächtlich war, und die Temperaturzunahme nicht aufhörte, wenn die Ko
lonnenbodentemperatur von 90 auf 110°C erhöht wurde, so daß kein kon
tinuierlicher Betrieb stattfand. Das Zersetzungsverhältnis von N-Vinyl
formamid bei der Anfangsstufe der Destillation betrug 5%.
Fig. 2 zeigt die Beziehung unter stationärem Zustand des obigen Rei
nigungsverfahrens.
Es ist somit ersichtlich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung ein
Verfahren zur Reinigung von rohem N-Vinylformamid durch Destillation,
insbesondere durch kontinuierliche Destillation unter Verwendung einer
Fraktionierkolonne vorgesehen wurde, durch welches hochreines N-Vi
nylformamid in stabiler Weise mit hoher Ausbeute erhalten werden kann,
während eine Polymerisation in der Kolonne vermieden wird.
Insbesondere gemäß dem Verfahren nach Anspruch 11 und den
nachfolgenden Ansprüchen kann zusätzlich zu den oben genannten Effek
ten hochreines N-Vinylformamid kontinuierlich über einen langen Zei
traum mit hoher Ausbeute erhalten werden, ohne Ansammlung von Ver
unreinigung am Boden der Fraktionierkolonne, so daß dieses besonders
brauchbar ist als Verfahren zur Reinigung von N-Vinylformamid in einem
industriellen Maßstab.
Claims (19)
1. Verfahren zur Reinigung von N-Vinylformamid, umfassend:
Vorsehen eines rohen N-Vinylformamids mit einem Gehalt an in Ace ton unlöslichen Komponenten von nicht mehr als 400 ppm; und
kontinuierliches Einspeisen des rohen N-Vinylformamids in eine Fraktionierkolonne, um N-Vinylformamid mit hoher Reinheit zu erhalten.
Vorsehen eines rohen N-Vinylformamids mit einem Gehalt an in Ace ton unlöslichen Komponenten von nicht mehr als 400 ppm; und
kontinuierliches Einspeisen des rohen N-Vinylformamids in eine Fraktionierkolonne, um N-Vinylformamid mit hoher Reinheit zu erhalten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Vorsehens das
Einspeisen eines rohen N-Vinylformamids in einen Dünnfilmverdampfer
umfaßt, um eine unverdampfte Fraktion zu entfernen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Vorsehens weiter
hin das Einspeisen der verdampften, N-Vinylformamid enthaltenden
Fraktion in eine Fraktionierkolonne in einem Dampfzustand, ohne Kon
densation zu bewirken, umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Vorsehens das
Entfernen von in Aceton unlöslichen Komponenten aus dem rohen N-Vi
nylformamid mittels eines Fällungstrennverfahrens unter Verwendung ei
nes schlechten Lösungsmittels umfaßt.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche,
umfassend weiterhin das Abdestillieren von N-Vinylformamid von dem Ko
lonnenkopf der Fraktionierkolonne in einer Menge von nicht mehr als 90
Gew.-% der Menge der N-Vinylformamidfraktion in dem rohen N-Vinylfor
mamid, das in die Fraktionierkolonne eingespeist wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei das rohe N-Vinylformamid einen Gehalt an in Aceton unlöslichen
Komponenten von nicht mehr als 200 ppm aufweist.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die Destillation unter einem Druck am Fraktionierkolonnenkopf von
0,1 bis 3 kPa durchgeführt wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei das rohe N-Vinylformamid einen Formamidgehalt von 1 bis 10 Gew.-
% aufweist.
9. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei das rohe N-Vinylformamid eine Reinheit von nicht weniger als 80
Gew.-% aufweist.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei das gereinigte N-Vinylformamid eine Reinheit von nicht weniger als
97 Gew.-% aufweist.
11. Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung von N-Vinylformamid,
umfassend die Schritte:
Vorsehen eines rohen N-Vinylformamids;
Einspeisen des rohen N-Vinylformamids in einen Dünnfilmverdamp fer, um eine unverdampfte Fraktion aus dem System zu entfernen, und Einspeisen der verdampften, N-Vinylformamid enthaltenden Fraktion in eine Fraktionierkolonne;
Abdestillieren des gereinigten N-Vinylformamids aus dem Kolonnen kopf, und Abziehen einer N-Vinylformamid enthaltenden Bodenflüssigkeit aus dem Kolonnenboden; und
Zurückführen der Bodenflüssigkeit in den Dünnfilmverdampfer, um eine unverdampfte Fraktion aus dem System zu entfernen, und Einspeisen der verdampften Fraktion in die Fraktionierkolonne.
Vorsehen eines rohen N-Vinylformamids;
Einspeisen des rohen N-Vinylformamids in einen Dünnfilmverdamp fer, um eine unverdampfte Fraktion aus dem System zu entfernen, und Einspeisen der verdampften, N-Vinylformamid enthaltenden Fraktion in eine Fraktionierkolonne;
Abdestillieren des gereinigten N-Vinylformamids aus dem Kolonnen kopf, und Abziehen einer N-Vinylformamid enthaltenden Bodenflüssigkeit aus dem Kolonnenboden; und
Zurückführen der Bodenflüssigkeit in den Dünnfilmverdampfer, um eine unverdampfte Fraktion aus dem System zu entfernen, und Einspeisen der verdampften Fraktion in die Fraktionierkolonne.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Menge des vom Kolonnenkopf
abdestillierten, gereinigten N-Vinylformamids 40 bis 90 Gew.-% der Men
ge der N-Vinylformamidfraktion in der verdampften Fraktion beträgt, wel
che in die Fraktionierkolonne eingespeist wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 und/oder 12, wobei die Bodenflüssig
keit einen N-Vinylformamidgehalt von nicht weniger als 50 Gew.-% auf
weist.
14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 11-13, wobei die
Bodentemperatur der Fraktionierkolonne bei nicht mehr als 100°C gehal
ten wird.
15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 11-14, wobei die
Destillation unter einem Druck am Fraktionierkolonnenkopf von 0,1 bis 3
kPa durchgeführt wird.
16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 11-15, wobei das
rohe N-Vinylformamid einen Formamidgehalt von nicht weniger als 1 bis
10 Gew.-% aufweist.
17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 11-16, wobei das
gereinigte N-Vinylformamid eine Reinheit von nicht weniger als 97 Gew.-%
aufweist.
18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 11-17, wobei die
verdampfte Fraktion so reguliert wird, daß sie einen Gehalt an in Aceton
unlöslichen Komponenten von nicht mehr als 400 ppm aufweist.
19. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 11-18, wobei das
Einspeisen der verdampften Fraktion in einem Dampfzustand ohne Kon
densation zu bewirken, durchgeführt wird.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8-78672 | 1996-04-01 | ||
JP7867296 | 1996-04-01 | ||
JP27357096 | 1996-10-16 | ||
JP8-273570 | 1996-10-16 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19711925A1 true DE19711925A1 (de) | 1997-10-30 |
DE19711925B4 DE19711925B4 (de) | 2006-09-14 |
DE19711925B9 DE19711925B9 (de) | 2008-04-17 |
Family
ID=34702585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19711925A Expired - Lifetime DE19711925B9 (de) | 1996-04-01 | 1997-03-21 | Verfahren zur Reinigung von N-Vinylformamid |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5959148A (de) |
DE (1) | DE19711925B9 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1046416A2 (de) * | 1999-04-23 | 2000-10-25 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Verfahren zum Verhindern von Polymerisation in Dünnschichtverdampfern |
EP1048646A1 (de) * | 1996-05-10 | 2000-11-02 | Basf Aktiengesellschaft | Verfahren zur kontinuierlichen Destillation von thermolabilen Monomeren |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3330297A4 (de) * | 2015-07-31 | 2019-03-20 | Mitsubishi Chemical Corporation | Verfahren zur verwendung einer wässrigen polymerlösung mit vinylamineinheiten |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4578515A (en) * | 1981-11-05 | 1986-03-25 | Air Products And Chemicals, Inc. | Preparing N-vinylformamide |
DE3338488A1 (de) * | 1982-10-29 | 1984-05-03 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren zur gewinnung von temperaturempfindlichen produkten durch thermisch schonende destillation mittels eines mit einer destillationskolonne verbundenen duennschichtverdampfers und eine anordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
DE3603450A1 (de) * | 1986-02-05 | 1987-08-06 | Basf Ag | Verfahren zur reinigung von n-vinylformamid |
JPH03132868A (ja) * | 1989-10-19 | 1991-06-06 | Fuji Electric Co Ltd | 表読取り方法 |
JPH03190862A (ja) * | 1989-12-20 | 1991-08-20 | Nissan Chem Ind Ltd | アミド誘導体および農園芸用殺菌剤 |
JP3128902B2 (ja) * | 1991-12-02 | 2001-01-29 | 三菱化学株式会社 | N−ビニルホルムアミドの回収法 |
JP3412167B2 (ja) * | 1992-09-01 | 2003-06-03 | ダイヤニトリックス株式会社 | N−ビニルホルムアミド組成物 |
JPH0699374A (ja) * | 1992-09-18 | 1994-04-12 | Mitsubishi Electric Corp | 産業用ロボットの制御装置 |
JP3622264B2 (ja) * | 1994-05-30 | 2005-02-23 | ダイヤニトリックス株式会社 | N−ビニルアミドの安定化方法 |
-
1997
- 1997-03-21 DE DE19711925A patent/DE19711925B9/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-03-31 US US08/828,472 patent/US5959148A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1048646A1 (de) * | 1996-05-10 | 2000-11-02 | Basf Aktiengesellschaft | Verfahren zur kontinuierlichen Destillation von thermolabilen Monomeren |
EP1046416A2 (de) * | 1999-04-23 | 2000-10-25 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Verfahren zum Verhindern von Polymerisation in Dünnschichtverdampfern |
EP1046416A3 (de) * | 1999-04-23 | 2001-01-03 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Verfahren zum Verhindern von Polymerisation in Dünnschichtverdampfern |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19711925B9 (de) | 2008-04-17 |
US5959148A (en) | 1999-09-28 |
DE19711925B4 (de) | 2006-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1492755A1 (de) | (meth)acrylsaeurekristall und verfahren zur herstellung und aufreinigung von waessriger (meth)acrylsaeure | |
EP1323698A2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Trimethylolpropan | |
DE69929998T2 (de) | Verfahren zur herstellung von estern | |
DE2164767A1 (de) | ||
EP1066241B1 (de) | Verfahren zur herstellung von (meth)acrylsäure und (meth)acrylsäureestern | |
DE2447551B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Methylchlorid | |
EP2334631B1 (de) | Verfahren zur auftrennung von in einem produktgasgemisch einer partiellen heterogen katalysierten gasphasenoxidation einer c3-vorläuferverbinding der acrylsäure als hauptbestandteil enthaltener acrylsäure und als nebenprodukt enthaltenem glyoxal | |
EP2427421B1 (de) | Verfahren zur aufreinigung von monomeren | |
DE3037476A1 (de) | Verfahren zur trennung von resorcin und hydrochinon voneinander bzw. zur abtrennung und reinigung von hydrochinon aus verunreinigtem rohhydrochinon | |
DE1057086B (de) | Verfahren zur Herstellung von wasserfreiem Formaldehyd | |
EP0962444B1 (de) | Verfahren zur Aufarbeitung von rohem, flüssigem Vinylacetat | |
EP0365777B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von hochsiedenden Acrylaten bzw. Methacrylaten | |
DE19711925A1 (de) | Verfahren zur Reinigung von N-Vinylformamid | |
EP1385816B1 (de) | Verfahren zur reinigung eines organischen lösungsmittels zur absorption von maleinsäureanhydrid | |
DE2629860C2 (de) | Verfahren zur Gewinnung eines Diepoxids | |
DE19753377B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von ε-Caprolactam aus Extraktwasser der PA-6-Synthese | |
JP3314417B2 (ja) | N−ビニルホルムアミドの製造法 | |
WO2022157370A1 (de) | Kontinuierliches verfahren zur gewinnung von 2-ethylhexylacrylat | |
EP0080023B1 (de) | Verfahren zum kontinuierlichen Verestern von Methacrylsäure | |
DD150741A5 (de) | Verfahren zur herstellung von 2',6'-dialkyl-n-(alkoxymethyl)-2-chloracetaniliden | |
DE3336199A1 (de) | Veresterung phenolgruppenhaltiger carbonsaeuren | |
DE10306948A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von desodorisiertem N-Vinyl-2-Pyrrolidon | |
DE1768412C3 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Vinylacetat | |
EP0267488A1 (de) | Verfahren zur Herstellung monomerer Alpha-Cyanacrylate | |
DE2914342A1 (de) | Verfahren zur rueckgewinnung nicht umgesetzter olefinischer monomerverbindungen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8397 | Reprint of erroneous patent document | ||
8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
R071 | Expiry of right |