DE19962455A1 - Preparation of pure triethylenediamine solution and crystals, useful as catalyst for polyurethane foam production, comprises vaporization, passing vapor into liquid solvent and crystallization from solution - Google Patents
Preparation of pure triethylenediamine solution and crystals, useful as catalyst for polyurethane foam production, comprises vaporization, passing vapor into liquid solvent and crystallization from solutionInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reinem Triethylendiamin (= TEDA = DABCO® = 1,4-Diazabi cyclo-[2,2,2]-octan) und Lösungen hiervon.The present invention relates to a method of manufacture of pure triethylenediamine (= TEDA = DABCO® = 1,4-diazabi cyclo- [2,2,2] -octane) and solutions thereof.
Triethylendiamin (TEDA), das unter Normalbedingungen ein Fest stoff ist, ist ein bedeutender Katalysator für die Herstellung von Polyurethanschäumen.Triethylenediamine (TEDA), which is a solid under normal conditions is an important catalyst for manufacturing of polyurethane foams.
Für diese und andere Einsatzgebiete ist ein reines, möglichst ge ruchloses und reinweißes TEDA mit einer möglichst geringen Ver färbung, z. B. mit einer möglichst kleinen APHA-Farbzahl (DIN-ISO 6271), das diese Eigenschaften auch über längere Lagerzeiten (von z. B. 6, 12 oder mehr Monaten) beibehält, erwünscht.For these and other areas of application, a pure, if possible ge nefarious and pure white TEDA with the lowest possible ver coloring, e.g. B. with the smallest possible APHA color number (DIN-ISO 6271), which has these properties even over longer storage times (from z. B. 6, 12 or more months) is desired.
Zur Herstellung und Reinigung von TEDA sind verschiedene Verfah ren bekannt:There are various methods of manufacturing and cleaning TEDA ren known:
DT-A-24 42 929 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von TEDA durch Abspaltung von Glykol aus N,N'-Di(hydroxyethyl)piperazin in Gegenwart von Al2O3 als Katalysator.DT-A-24 42 929 relates to a process for the production of TEDA by splitting off glycol from N, N'-di (hydroxyethyl) piperazine in the presence of Al 2 O 3 as a catalyst.
US-A-3,297,701 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Di azabicyclo-[2,2,2]-octanen durch Umsetzung entsprechender Hydroxyethyl- oder Aminoethyl-piperazine bei erhöhter Temperatur in Gegenwart von Metallphosphaten, wie z. B. Calciumphosphat.US-A-3,297,701 discloses a method for making Di azabicyclo [2,2,2] octanes by reacting the appropriate Hydroxyethyl or aminoethyl piperazines at elevated temperature in the presence of metal phosphates, such as. B. Calcium phosphate.
DE-A-36 34 258 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Diazabicyclo-[2,2,2]-octanen durch Umsetzung entsprechender Hydroxyethyl- oder Aminoethyl-piperazine in Gegenwart von Zirko niumphosphaten.DE-A-36 34 258 describes a process for the production of Diazabicyclo [2,2,2] octanes by reacting the appropriate Hydroxyethyl or aminoethyl piperazine in the presence of zircon nium phosphates.
DE-A-17 45 627 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von TEDA und Piperazin durch Umsetzung eines Ethylendiamins an einem sauren Kieselsäure-Tonerde-Katalysator bei erhöhter Temperatur und Gewinnung des TEDAs durch Destillation und/oder Kristallisa tion.DE-A-17 45 627 relates to a method for producing TEDA and piperazine by reacting an ethylene diamine on one acidic silica-alumina catalyst at elevated temperature and recovery of the TEDA by distillation and / or crystallization tion.
DE-A-37 18 395 beschreibt die Herstellung von TEDA durch Umset zung eines acyclischen Hydroxyethyl-ethylenpolyamins und/oder cyclischen Hydroxyethyl-ethylenpolyamins in Gegenwart eines phosphorhaltigen Titandioxid- oder Zirkoniumdioxid-Katalysators. DE-A-37 18 395 describes the production of TEDA by conversion tion of an acyclic hydroxyethyl-ethylene polyamine and / or cyclic hydroxyethyl-ethylene polyamine in the presence of a phosphorus-containing titanium dioxide or zirconium dioxide catalyst.
EP-A-111 928 beschreibt die Verwendung von bestimmten Phosphatka talysatoren, wie z. B. Mono- oder Pyrophosphate des Magnesiums, Calciums, Bariums oder Aluminiums, bei organischen Kondensations reaktionen, wie z. B. der Umsetzung von N-(2-Hydroxy ethyl)-piperazin zu TEDA.EP-A-111 928 describes the use of certain phosphate caes catalysts, such as B. mono- or pyrophosphates of magnesium, Calcium, barium or aluminum, in the case of organic condensation reactions such as B. the conversion of N- (2-hydroxy ethyl) piperazine to TEDA.
EP-A-382 055 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von TEDA, wobei man 1,2-Diaminoethan und 0 bis 200 Mol-% Piperazin an Al-, B-, Ga- und/oder Fe-silikatzeolithen bei erhöhter Temperatur um setzt.EP-A-382 055 discloses a method for producing TEDA, being 1,2-diaminoethane and 0 to 200 mol% piperazine of Al-, B-, Ga- and / or Fe-silicate zeolites at elevated temperature puts.
EP-A-842 935 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von TEDA durch Umsetzung einer Aminverbindung, wie Monoethanolamin, an einem Katalysator zu einem Produkt enthaltend TEDA und Piperazin und anschließende Umsetzung dieses Produkts mit einer ethylieren den Verbindung, die zumindest ein N und/oder O-Atom enthält, in Gegenwart eines formselektiven Zeolithkatalysators.EP-A-842 935 describes a process for the production of TEDA by reacting an amine compound such as monoethanolamine a catalyst to a product containing TEDA and piperazine and then reacting this product with an ethylate the compound containing at least one N and / or O atom in Presence of a shape selective zeolite catalyst.
US-A-5,741,906 betrifft die Herstellung von TEDA durch Umsetzung einer Aminverbindung, wie Monoethanolamin, an einem Zeolithkata lysator vom Pentasil-Typ.US-A-5,741,906 relates to the preparation of TEDA by reaction an amine compound such as monoethanolamine on a zeolite catalyst Pentasil-type analyzer.
Die bekannten Verfahren zur TEDA-Herstellung führen zur Bildung roher Umsetzungsprodukte, die neben TEDA noch Wasser, Nebenpro dukte, wie z. B. Piperazin und hochmolekulare Polymerisate, sowie ein gegebenenfalls bei der Umsetzung eingesetztes Lösungsmittel enthalten. TEDA wird aus diesen Gemischen gewöhnlich durch dis kontinuierliche oder kontinuierliche Destillation oder Rektifikation abgetrennt und meist in einem anschließenden Schritt durch Kristallisation oder Umkristallisation gereinigt.The known processes for TEDA production lead to formation raw conversion products which, in addition to TEDA, also contain water, ancillary pro ducts, such as B. piperazine and high molecular weight polymers, as well a solvent optionally used in the reaction contain. TEDA is usually derived from these mixtures by dis continuous or continuous distillation or Rectification separated and usually in a subsequent Purified step by crystallization or recrystallization.
TEDA ist aufgrund seiner Eigenschaften [hygroskopisch, tempera turempfindlich, Siedepunkt (174°C bei Normaldruck) und Schmelz punkt (158-160°C) liegen dicht beieinander] schwierig und nur unter entsprechendem technischem Aufwand zu handhaben, ohne dass eine Verschlechterung der Qualität des TEDAs bezüglich Farbe, Farbstabilität (unerwünschte Zunahme der Farbzahl, z. B. gemessen als APHA-Farbzahl, über die Lagerzeit), Geruch (unerwünschter Ge ruch nach cyclischen gesättigten 5-Ring-N-Heterocyclen oder ande ren cyclischen gesättigten 6-Ring-N-Heterocyclen und/oder aroma tischen 5- oder 6-Ring-N-Heterocyclen) und Reinheit auftritt.TEDA is due to its properties [hygroscopic, tempera Sensitive to temperature, boiling point (174 ° C at normal pressure) and melting point (158-160 ° C) are close together] difficult and only to handle with appropriate technical effort, without a deterioration in the quality of the TEDA in terms of color, Color stability (undesirable increase in color number, e.g. measured as APHA color number, over the storage time), odor (undesirable Ge odor of cyclic saturated 5-ring N-heterocycles or others ren cyclic saturated 6-ring N-heterocycles and / or aroma table 5- or 6-ring N-heterocycles) and purity occurs.
Das nach den bekannten Verfahren nach einer Destillation oder Rektifikation erhaltene TEDA und hieraus hergestellte Lösungen ist/sind aufgrund der Farbe (z. B. gemessen als APHA-Farbzahl), Farbstabilität und/oder des Geruches meist nicht marktfähig und nur eine weitere Reinigungsstufe, wie eine technisch aufwendige Kristallisation oder Umkristallisation, kann die TEDA-Qualität verbessern.According to the known method after a distillation or TEDA obtained in rectification and solutions made therefrom is / are due to the color (e.g. measured as APHA color number), Color stability and / or the odor mostly not marketable and just one more cleaning stage, like a technically complex one Crystallization or recrystallization, can be the TEDA quality to enhance.
Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, alternative Verfahren aufzufinden, die TEDA in verbesserter Qualität bereitstellen.There has therefore been no lack of attempts to find alternative methods find that TEDA provide in improved quality.
DT-A-26 11 069 betrifft die Gewinnung von TEDA, wobei man dem ro hen TEDA Propylenglykol zusetzt und anschließend fraktionierend destilliert.DT-A-26 11 069 relates to the extraction of TEDA, whereby the ro hen TEDA adds propylene glycol and then fractionates distilled.
DE-A-28 49 993 offenbart ein Verfahren zur Abtrennung und Gewin nung von TEDA, wobei man dem rohen TEDA Wasser zusetzt und an schließend destilliert.DE-A-28 49 993 discloses a method of separation and recovery tion of TEDA, adding water to the raw TEDA and starting it finally distilled.
JP-A-49 048 609 beansprucht ein Verfahren zur Reinigung von Piperazin und/oder TEDA durch fraktionierte Destillation einer Mischung enthaltend Piperazin und/oder TEDA, umfassend die Schritte Auflösen der Piperazin- und/oder TEDA-Destillate in Was ser oder einem organischen Lösungsmittel, wobei das Lösungsmittel flüssig oder gasförmig vorliegen kann, und Sammeln der Lösungen der Destillate. Mit diesem Verfahren soll anmeldungsgemäß die Aufgabe gelöst werden, Verstopfungen durch Feststoffe in der De stillationsapparatur zu verhindern. Die Beschreibung, die schema tische Darstellung der Destillationsapparatur und die Beispiele in dieser Patentanmeldung lehren, dass hierzu das Piperazin oder das TEDA am Kopf der Destillationskolonne in einem Kondensator zunächst verflüssigt und erst danach in dem Lösungsmittel aufge löst wird.JP-A-49 048 609 claims a method for purifying Piperazine and / or TEDA by fractional distillation of a Mixture containing piperazine and / or TEDA, comprising the Steps Dissolve the piperazine and / or TEDA distillates in what ser or an organic solvent, the solvent may be liquid or gaseous, and collecting the solutions of the distillates. With this method, according to the application, the Task to be solved, blockages by solids in the De to prevent breastfeeding equipment. The description, the schema Table representation of the distillation apparatus and the examples teach in this patent application that this is the piperazine or the TEDA at the top of the distillation column in a condenser first liquefied and only then dissolved in the solvent is resolved.
Nachteilig an diesen Verfahren ist, dass sie das TEDA nicht in der erwünschten Qualität liefern.The disadvantage of this method is that it does not include the TEDA in deliver the desired quality.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein verbes sertes, effizientes und wirtschaftliches Verfahren zur Herstel lung von reinem Triethylendiamin (TEDA) und Lösungen hiervon auf zufinden, das TEDA und TEDA-Lösungen mit verbesserter Qualität bezüglich Farbe, Farbstabilität, Geruch und Reinheit liefert.The present invention was based on the object of a verbes sert, efficient and economical process for the manufacture development of pure triethylenediamine (TEDA) and solutions thereof to find the TEDA and TEDA solutions with improved quality in terms of color, color stability, odor and purity.
Demgemäß wurde ein Verfahren zur Herstellung einer Lösung von reinem Triethylendiamin (TEDA) gefunden, welches dadurch gekenn zeichnet ist, dass man TEDA verdampft und das dampfförmige TEDA in ein flüssiges Lösungsmittel einleitet. Durch anschließende Auskristallisation des TEDAs aus der so erhaltenen Lösung wird reines TEDA mit der aufgabengemäß verbesserten Qualität erhalten. Accordingly, a method for preparing a solution of pure triethylenediamine (TEDA) found, which is thereby identified The drawing is that TEDA is vaporized and the vaporous TEDA introduced into a liquid solvent. By subsequent Crystallization of the TEDA from the solution thus obtained pure TEDA with the improved quality according to the task.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren, wobei die Einleitung des dampfförmigen TEDAs in ein flüssiges Lösungsmittel im Folgenden auch TEDA-Quench genannt wird, wird die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten, die zur Qualitätsminderung führen, entscheidend verringert. Der flüssige Aggregatzustand des TEDAs am Ausgang der Verdampfungs- oder Destillationsapparatur wird erfindungsgemäß vermieden, die bei Destillationen übliche Verflüssigung des De stillats findet nicht statt.By the method according to the invention, wherein the initiation of the vaporous TEDAs into a liquid solvent below Also called TEDA quench, the formation of undesirable By-products that lead to a reduction in quality are decisive decreased. The liquid state of aggregation of the TEDA at the outlet of the Evaporation or distillation apparatus is according to the invention avoided the liquefaction of the De, which is common in distillations stillats does not take place.
Als Lösungsmittel für diesen TEDA-Quench eignen sich besonders cyclische oder acyclische (= aliphatische) Kohlenwasserstoffe (insbesondere verzweigte oder unverzweigte Alkane oder Alkangemi sche, wie z. B. n-Pentan, iso-Pentan, Cyclopentan, Hexan, Cyclo hexan, Heptan, Octan, Petrolether), chlorierte aliphatische Kohlenwasserstoffe (insbesondere chlorierte Alkane, wie z. B. Dichlormethan, Trichlormethan, Dichlorethan, Trichlorethan), aro matische Kohlenwasserstoffe (wie z. B. Benzol, Toluol, Xylole), chlorierte aromatische Kohlenwasserstoffe (wie z. B. Chlor benzol), Alkohole (wie z. B. Methanol, Ethanol, Ethylenglykol, 1,4-Butandiol, und Polyetheralkohole, insbesondere Polyalkylen glykole, wie Diethylenglykol, Dipropylenglykol), Ketone (ins besondere aliphatische Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Diethylketon), aliphatische Carbonsäureester (wie z. B. Essig säuremethylester, Essigsäureethylester), aliphatische Nitrile (wie z. B. Acetonitril, Propionitril), Ether (wie z. B. Dioxan, THF, Diethylether, Ethylenglykoldimethylether) und deren Gemi sche.Particularly suitable solvents for this TEDA quench are cyclic or acyclic (= aliphatic) hydrocarbons (especially branched or unbranched alkanes or alkane mixtures Sche, such as B. n-pentane, iso-pentane, cyclopentane, hexane, cyclo hexane, heptane, octane, petroleum ether), chlorinated aliphatic Hydrocarbons (especially chlorinated alkanes, such as Dichloromethane, trichloromethane, dichloroethane, trichloroethane), aro matic hydrocarbons (such as benzene, toluene, xylenes), chlorinated aromatic hydrocarbons (such as chlorine benzene), alcohols (such as methanol, ethanol, ethylene glycol, 1,4-butanediol, and polyether alcohols, especially polyalkylene glycols such as diethylene glycol, dipropylene glycol), ketones (ins special aliphatic ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, Diethyl ketone), aliphatic carboxylic acid esters (such as vinegar acid methyl ester, ethyl acetate), aliphatic nitriles (such as acetonitrile, propionitrile), ethers (such as e.g. dioxane, THF, diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether) and their Gemi sch.
Zur erfindungsgemäßen Herstellung einer Lösung von reinem TEDA, die z. B. als Katalysatorlösung bei der Polyurethanschaumherstel lung verwendet werden kann, wird als Lösungsmittel für den TEDA- Quench bevorzugt ein Alkohol (z. B. Ethylenglykol, 1,4-Butandiol, Dipropylenglykol) eingesetzt. Die Farbzahl einer so erhaltenen 33 gew.-%igen TEDA-Lösung in Dipropylenglykol beträgt kleiner 150 APHA, insbesondere kleiner 100 APHA.For the production of a solution of pure TEDA according to the invention, the z. B. as a catalyst solution in the polyurethane foam manufacture can be used as a solvent for the TEDA Quench prefers an alcohol (e.g. ethylene glycol, 1,4-butanediol, Dipropylene glycol) is used. The color number of a 33 obtained in this way % by weight TEDA solution in dipropylene glycol is less than 150 APHA, especially less than 100 APHA.
Zur erfindungsgemäßen Herstellung von reinem (kristallinem) TEDA wird als Lösungsmittel für den TEDA-Quench bevorzugt ein alipha tischer Kohlenwasserstoff, insbesondere ein gesättigter aliphati scher Kohlenwasserstoff mit 5 bis 8 C-Atomen (wie z. B. Pentan, Hexan, Heptan) verwendet. Die Kristallisation des reinen TEDAs aus der erfindungsgemäß hergestellten TEDA-Lösung kann nach den dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Die durch eine nach folgende mehrstufige, oder bevorzugt einstufige, Kristallisation erhaltenen TEDA-Kristalle sind hochrein (Reinheit von im allge meinen mindestens 99,5 Gew.-%, insbesondere mindestens 99,9 Gew.-%) und die Farbzahl einer 33gew.-%igen Lösung in Dipropylenglykol beträgt kleiner 50, insbesondere kleiner 30, APHA.For the production of pure (crystalline) TEDA according to the invention the preferred solvent for the TEDA quench is an alipha table hydrocarbon, especially a saturated aliphatic hydrocarbons with 5 to 8 carbon atoms (such as pentane, Hexane, heptane). The crystallization of the pure TEDA from the TEDA solution prepared according to the invention can after methods known to those skilled in the art are carried out. The by one after following multi-stage, or preferably single-stage, crystallization TEDA crystals obtained are highly pure (purity of in general mean at least 99.5% by weight, in particular at least 99.9 Wt .-%) and the color number of a 33 wt .-% solution in Dipropylene glycol is less than 50, in particular less than 30, APHA.
Die erfindungsgemäße Einleitung des dampfförmigen TEDAs in das flüssige Lösungsmittel erfolgt in einem Quenchapparat, z. B. bevorzugt in einem Fallfilmkondensator (Dünnschicht-, Rieselfilm- oder Fallstromkondensator) oder in einem Düsenapparat. Dabei kann das dampfförmige TEDA im Gleich- oder im Gegenstrom mit dem flüs sigen Lösungsmittel geführt werden. Vorteilhaft ist die Einlei tung des dampfförmigen TEDAs von oben in den Quenchapparat. Wei terhin vorteilhaft ist die tangentiale Zufuhr des flüssigen Lösungsmittels am Kopf des Fallfilmkondensators oder die Zufuhr des flüssigen Lösungsmittels durch eine oder mehrere Düsen um eine vollständige Benetzung der Innenwand des Quenchapparates zu erreichen.The introduction according to the invention of the vaporous TEDA into the liquid solvent is carried out in a quenching apparatus, e.g. B. preferably in a falling film capacitor (thin film, trickle film or downdraft condenser) or in a nozzle apparatus. Here can the vaporous TEDA in cocurrent or countercurrent with the flues Sigen solvents are performed. The singularity is advantageous processing of the vaporous TEDA from above into the quenching apparatus. White The tangential supply of the liquid is furthermore advantageous Solvent at the top of the falling film condenser or the feed of the liquid solvent through one or more nozzles complete wetting of the inner wall of the quenching apparatus reach.
Das Lösungsmittel kann im einmaligen Durchlauf oder als Kreis lauflösung eingesetzt werden.The solvent can be used in a single pass or as a cycle running solution can be used.
Die Menge des verwendeten Lösungsmittels ist nicht erfindungs wesentlich und wird nach Zweckmäßigkeitsgesichtspunkten ausge wählt. Im allgemeinen wird so verfahren, dass, je nach Art des Lösungsmittels, Lösungen mit einem TEDA-Gehalt von ca. 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 40 Gew.-%, erhalten werden.The amount of solvent used is not fiction essential and is based on expediency considerations chooses. The general procedure is that, depending on the type of Solvent, solutions with a TEDA content of approx. 1 to 50 % By weight, preferably 20 to 40% by weight, can be obtained.
Im allgemeinen wird die Temperatur im TEDA-Quench durch Temperie rung des eingesetzten Lösungsmittels und/oder des Quenchapparates auf 20 bis 100°C, bevorzugt 30 bis 60°C, eingestellt.In general, the temperature in the TEDA quench is determined by Temperie tion of the solvent used and / or the quenching apparatus set to 20 to 100 ° C, preferably 30 to 60 ° C.
Der Absolutdruck im TEDA-Quench beträgt im allgemeinen 0,5 bis 1,5 bar.The absolute pressure in the TEDA quench is generally 0.5 to 1.5 bar.
Durch die partielle Verdampfung des eingesetzten Lösungsmittels infolge der Wärmezufuhr des dampfförmigen TEDAs ist der Gasraum im Quenchapparat mit Lösungsmitteldampf gesättigt. Dadurch wird die Desublimation des dampfförmigen TEDAs und die dadurch beding ten Verstopfungsprobleme durch Feststoffablagerung in den Aus tragsleitungen deutlich reduziert oder völlig verhindert.Due to the partial evaporation of the solvent used the gas space is due to the supply of heat from the vaporous TEDA saturated with solvent vapor in the quenching apparatus. This will the desublimation of the vaporous TEDA and the resulting clogging problems due to solid deposits in the off Significantly reduced or completely prevented support lines.
Das im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte und zu verdamp fende TEDA kann nach den bekannten Verfahren, z. B. durch Umset zung von Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Ethylen diamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Piperazin, N-(2-Hydroxyethyl)-piperazin, N,N'-Bis(2-Hydroxyethyl)-piperazin, N-(2-Aminoethyl)-piperazin, N,N'-Bis(2-Aminoethyl)-piperazin, Morpholin oder Mischungen hiervon an einem Katalysator [z. B. Me tallpyrophosphate, Metallphosphate (wie Erdalkalimonohydrogen phosphat), Zeolithe, Zirkoniumphosphate, Al2O3, SiO2, phosphorhal tiges TiO2 oder ZrO2] bei erhöhter Temperatur (im allgemeinen 250 bis 450°C) erhalten werden. Üblicherweise beträgt hierbei der Druck 0,1 bis 50, insbesondere 0,1 bis 5, bar. Optional kann die Umsetzung in Gegenwart eines inerten polaren aprotischen Lösungs mittels (z. B. N-Alkylpyrrolidon (wie N-Methylpyrrolidon), Dioxan, THF, Dialkylformamid (wie Dimethylformamid), Dialkylace tamid (wie Dimethylacetamid)) und eines inerten Trägergases (z. B. N2 oder Ar) durchgeführt werden.The TEDA used in the process according to the invention and to be evaporated can be prepared by known methods, e.g. B. by implementation of monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, ethylene diamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, piperazine, N- (2-hydroxyethyl) piperazine, N, N'-bis (2-hydroxyethyl) piperazine, N- (2- Aminoethyl) piperazine, N, N'-bis (2-aminoethyl) piperazine, morpholine or mixtures thereof on a catalyst [e.g. B. Me tallpyrophosphate, metal phosphates (such as alkaline earth monohydrogen phosphate), zeolites, zirconium phosphates, Al 2 O 3 , SiO 2 , phosphorus-term TiO 2 or ZrO 2 ] at elevated temperature (generally 250 to 450 ° C). The pressure here is usually from 0.1 to 50, in particular from 0.1 to 5, bar. Optionally, the reaction can be carried out in the presence of an inert polar aprotic solution (e.g. N-alkylpyrrolidone (such as N-methylpyrrolidone), dioxane, THF, dialkylformamide (such as dimethylformamide), dialkylformamide (such as dimethylacetamide)) and an inert carrier gas (e.g. B. N 2 or Ar).
Das so erhaltene TEDA kann durch Destillation und/oder Kristalli sation gereinigt werden.The TEDA obtained in this way can by distillation and / or crystallization can be cleaned.
Derartige Verfahren sind z. B. beschrieben in DT-A-24 42 929, US-A-3,297,701, DE-A-36 34 258, DE-A-17 45 627, DE-A-37 18 395, EP-A-111 928, EP-A-382 055, EP-A-842 935, EP-A-842 936, EP-A-831 096, EP-A-952 152 und US-A-5,741,906.Such methods are e.g. B. described in DT-A-24 42 929, US-A-3,297,701, DE-A-36 34 258, DE-A-17 45 627, DE-A-37 18 395, EP-A-111 928, EP-A-382 055, EP-A-842 935, EP-A-842 936, EP-A-831 096, EP-A-952 152 and US-A-5,741,906.
Die Verdampfung des im erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangs produkt verwendeten TEDAs, das die Qualitätsanforderungen bezüg lich Farbe, Farbstabilität, Geruch und/oder Reinheit nicht er füllt, kann nach den dem Fachmann geläufigen Verfahren und Bedin gungen erfolgen, z. B. in einer Destillationsapparatur, wobei das TEDA oder ein Gemisch enthaltend das TEDA (rohes TEDA) vorgelegt wird. Bevorzugt wird das dampfförmige TEDA am Kopf oder in einem Seitenabzug einer Destillationskolonne erhalten. Das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete dampfförmige TEDA besitzt im allgemeinen eine Reinheit von größer 90 Gew.-%, bevorzugt grö ßer 95 Gew.-%, insbesondere größer 97 Gew.-%.The evaporation of the starting point in the process according to the invention product used TEDAs, which relate to the quality requirements Lich color, color stability, smell and / or purity not he fills, can according to the methods and conditions familiar to the person skilled in the art operations take place, z. B. in a distillation apparatus, the TEDA or a mixture containing the TEDA (raw TEDA) submitted will. The vaporous TEDA is preferred at the top or in one Received side draw of a distillation column. The im Process according to the invention used has vaporous TEDA generally a purity of greater than 90% by weight, preferably greater than or equal to ßer 95 wt .-%, in particular greater than 97 wt .-%.
Die Zeitdauer zwischen Anfall des im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten dampfförmigen TEDAs und TEDA-Quench beträgt vorteil hafterweise 10 Sekunden.The time between the occurrence of the in the method according to the invention Vaporous TEDAs and TEDA quench used are advantageous ten seconds.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt ausführen:According to a preferred embodiment, this can be carry out the method according to the invention as follows:
Eine Mischung enthaltend das zu verdampfende TEDA, die z. B. in einem kontinuierlichen Verfahren durch Umsetzung von N-(2-Hydroxyethyl)-piperazin in einem Gasphasenreaktor bei 320 bis 420°C und 0,5 bis 1,5 bar in Gegenwart eines polaren aprotischen Lösungsmittels (z. B.: N-Alkylpyrrolidon (wie N-Me thylpyrrolidon), Dioxan, THF, Dialkylformamid (wie Dimethylform amid), Dialkylacetamid (wie Dimethylacetamid)), eines Trägergases (z. B. N2 oder Ar) und eines Erdalkalimonohydrogenphosphats als Katalysator erhalten wurde, wird in eine Destillationsapparatur mit einer Destillationskolonne mit z. B. ca. 30 theoretischen Stufen geleitet. Hier werden Leichtsieder (wie z. B. Wasser, Piperazin, N-Ethylpiperazin) bei einer Kopftemperatur von 100°C bis 120°C und einem Druck von im allgemeinen 500 mbar bis 1,5 bar über Kopf abgetrennt.A mixture containing the TEDA to be evaporated, the z. B. in a continuous process by reacting N- (2-hydroxyethyl) piperazine in a gas phase reactor at 320 to 420 ° C and 0.5 to 1.5 bar in the presence of a polar aprotic solvent (e.g .: N- Alkylpyrrolidone (such as N-methylpyrrolidone), dioxane, THF, dialkylformamide (such as dimethylformamide), dialkyl acetamide (such as dimethylacetamide)), a carrier gas (e.g. N 2 or Ar) and an alkaline earth monohydrogen phosphate as a catalyst is obtained in a Distillation apparatus with a distillation column with z. B. passed about 30 theoretical stages. Here, low boilers (such as, for example, water, piperazine, N-ethylpiperazine) are separated off overhead at a head temperature of 100 ° C. to 120 ° C. and a pressure of generally 500 mbar to 1.5 bar.
Der Sumpfablauf wird in eine weitere Destillationskolonne mit z. B. ca. 25 theoretischen Stufen gepumpt. Bei einem Druck von im allgemeinen 500 mbar bis 1,5 bar wird in dieser Kolonne das gege benenfalls bei der Synthese von TEDA verwendete Lösungsmittel aus dem Seitenabzug abgetrennt und optional wieder zurück zum Synthesereaktor gefahren und die Schwersieder werden über den Sumpfablauf ausgeschleust. Am Kopf der Kolonne wird TEDA mit einer Reinheit von größer 95 Gew.-%, insbesondere größer 97 Gew.-%, über einen Teilkondensator dampfförmig abgezogen und in einem Fallfilmkondensator in einem Lösungsmittel (z. B. Pentan, Dipropylenglykol) bei einer Temperatur von im allgemeinen 30 bis 100°C, bevorzugt 30 bis 60°C, direkt schockartig abgekühlt und gleichzeitig gelöst (TEDA-Quench).The bottom drain is in a further distillation column with z. B. pumped about 25 theoretical stages. When printing im generally 500 mbar to 1.5 bar in this column the Gege if necessary, solvents used in the synthesis of TEDA separated from the side trigger and optionally back to the Synthesis reactor driven and the high boilers are over the Sump drain discharged. At the top of the column, TEDA is displayed a purity of greater than 95% by weight, in particular greater than 97 Wt .-%, withdrawn in vapor form via a partial condenser and in a falling film capacitor in a solvent (e.g. pentane, Dipropylene glycol) at a temperature of generally 30 to 100 ° C, preferably 30 to 60 ° C, cooled immediately and in a shock dissolved at the same time (TEDA quench).
Die Versuche wurden in einem mit elektrischen Heizbändern beheiz ten 4 l (Katalysatorvolumen) Salzbadreaktor (Rohrbündel aus 7 Rohren, Innendurchmesser 21 mm, Länge 2 m) aus rostfreiem Stahl durchgeführt. Die Rohrleitungen für den Reaktorfeed, Reaktoraus trag und den Destillationsteil waren zum Teil als Doppelmantel rohre ausgeführt und ölbeheizt. Die Anlagenteile waren schutzbe heizt und wurden durch Einsatz verschiedener Heizkreisläufe an die jeweils erforderliche Temperatur individuell angepaßt.The experiments were heated in one with electric heating bands th 4 l (catalyst volume) salt bath reactor (tube bundle from 7 Pipes, inner diameter 21 mm, length 2 m) made of stainless steel carried out. The pipes for the reactor feed, reactor out Trag and the distillation part were partly as a double jacket pipes executed and oil-heated. The system parts were protected heats and were started by using different heating circuits individually adjusted to the required temperature.
Als Katalysator wurde CaHPO4 in Form von Tabletten (Durchmesser ca. 3 mm, Höhe ca. 3 mm) verwendet (Katalysatorschüttung).CaHPO 4 in the form of tablets (diameter approx. 3 mm, height approx. 3 mm) was used as the catalyst (catalyst bed).
Der Katalysator wurde wie folgt hergestellt:The catalyst was prepared as follows:
CaHPO4 × 2 H2O wurde 16 h bei ca. 250°C in einem mit einer Ent lüftungseinrichtung ausgestatteten Trockenschrank getempert. An schließend wurde dem erhaltenen Pulver 2 Gew.-% Graphit zuge mischt und die erhaltene Pulvermischung bei 270 bar mit Hilfe einer Strangpresse zu Tabletten verpresst.CaHPO 4 × 2 H 2 O was tempered for 16 h at approx. 250 ° C. in a drying cabinet equipped with a ventilation device. Then 2% by weight of graphite was added to the powder obtained and the powder mixture obtained was pressed into tablets at 270 bar with the aid of an extruder.
Das Einsatzgut von 1600 g/h sowie 150 Nl/h (Nl = Normliter = auf Normalbedingungen umgerechnetes Volumen) Stickstoff wurden bei Normaldruck in den auf 380°C beheizten Salzbadreaktor geleitet (Katalysatorbelastung: 0,4 kg Einsatzgut pro l Kat. (Schütt volumen) und pro h)).The input material of 1600 g / h and 150 Nl / h (Nl = standard liters = on Normal conditions converted volume) nitrogen were at Normal pressure passed into the heated to 380 ° C salt bath reactor (Catalyst loading: 0.4 kg feed per l cat volume) and per h)).
Das Einsatzgut hatte folgende Zusammensetzung (Angaben in
Gew.-%):
The feed had the following composition (data in% by weight):
Das dampfförmige Reaktionsprodukt wurde in einem Quench mit Kreislaufflüssigkeit, die aus zuvor erhaltenem flüssigem Reakti onsprodukt bestand (siehe unten), bei 60°C kondensiert (= Reakti onsautrags-Quench).The vaporous reaction product was in a quench with Circulation fluid obtained from previously obtained fluid reacti onsprodukt (see below), condensed at 60 ° C (= Reakti on request quench).
Die Analyse des Kondensats ergab folgende Zusammensetzung (Anga
ben in Gew.-%):
The analysis of the condensate showed the following composition (data in% by weight):
Die nicht kondensierten Anteile wurden nach einem Gas/Flüssig-Ab scheider über eine Kühlfalle und eine anschließende Waschflasche abgeleitet.The non-condensed fractions were after a gas / liquid Ab separator via a cold trap and a subsequent wash bottle derived.
Ein Teil des flüssigen Reaktionsproduktes wurde gekühlt und als Flüssigkeitskreislauf (für den Reaktionsaustrags-Quench) verwendet, ein anderer Teil wurde kontinuierlich über eine Pumpe in eine Destillationskolonne (K 1) gepumpt. Die Glaskolonne mit einem Durchmesser von 50 mm war mit 60 Glockenböden ausgerüstet. Das Rücklaufverhältnis betrug etwa 1,4 : 1. Die Leichtsieder (Wasser, Piperazin, Ethylpiperazin) wurden bei Normaldruck und einer Kopftemperatur von 116°C am Kopf der Kolonne flüssig abge zogen.A portion of the liquid reaction product was cooled and used as Liquid circuit (for the reaction discharge quench) used, another part was continuously pumped pumped into a distillation column (K 1). The glass column with a diameter of 50 mm was equipped with 60 bubble cap trays. The reflux ratio was about 1.4: 1. The low boilers (Water, piperazine, ethylpiperazine) were at normal pressure and a head temperature of 116 ° C at the top of the column liquid abge pulled.
Die Analyse der Leichtsiederfraktion ergab folgende Zusammen
setzung (Angaben in Gew.-%):
The analysis of the low boiler fraction showed the following composition (data in% by weight):
Der Sumpfablauf der Destillationskolonne wurde bei 184°C konti
nuierlich in eine nachfolgende Destillationskolonne K 2 gepumpt.
Die Glaskolonne K 2 mit einem Durchmesser von 50 mm war mit 50
Glockenböden ausgerüstet. Das Rücklaufverhältnis betrug etwa 10 : 1.
Das Lösungsmittel N-Methylpyrrolidon wurde bei einer
Temperatur von 208°C aus einem Seitenabzug oberhalb des 1. Gloc
kenbodens abgezogen und wieder zum Reaktor geleitet, die Schwer
sieder wurden bei 225°C über den Kolonnensumpf ausgeschleust. Am
Kopf der Kolonne wurde TEDA dampfförmig abgezogen und bei ca. 30°C
im flüssigen Lösungsmittel Pentan (Mischung aus 80 Gew.-% n-
Pentan und 20 Gew.-% iso-Pentan) schockartig abgekühlt und
gleichzeitig gelöst (= TEDA-Quench). Für den TEDA-Quench wurde
ein Fallfilmkondensator (Rieselfilm- oder Fallstromkondensator)
eingesetzt, bei dem dampfförmiges TEDA von oben eingeleitet
wurde. Die Pentanzufuhr erfolgte tangential am Kopf des Fallfilm
kondensators. Die resultierende Lösung hatte folgende Zusammen
setzung (Angaben in Gew.-%):
The bottom effluent from the distillation column was pumped continuously at 184 ° C. into a subsequent distillation column K 2. The glass column K 2 with a diameter of 50 mm was equipped with 50 bubble-cap trays. The reflux ratio was about 10: 1. The solvent N-methylpyrrolidone was drawn off at a temperature of 208 ° C from a side take-off above the 1st Gloc bottom and returned to the reactor, the high boilers were discharged at 225 ° C via the bottom of the column. At the top of the column, TEDA was withdrawn in vapor form and at about 30 ° C. in the liquid solvent pentane (mixture of 80% by weight of n-pentane and 20% by weight of iso-pentane) cooled and dissolved at the same time (= TEDA quench ). For the TEDA quench, a falling film condenser (falling film or falling flow condenser) was used, in which vaporous TEDA was introduced from above. The pentane was supplied tangentially at the top of the falling film capacitor. The resulting solution had the following composition (data in% by weight):
Nach der Abtrennung von Pentan durch Kühlungskristallisation bei 0°C unter Stickstoff wurde TEDA in einer Reinheit von mindestens 99,5 Gew.-% erhalten.After the separation of pentane by cooling crystallization at 0 ° C under nitrogen was TEDA in a purity of at least 99.5% by weight obtained.
Eine 33gew.-%ige Lösung des erhaltenen TEDAs in Dipropylenglykol (DPG) besaß eine APHA-Farbzahl von 28.A 33% strength by weight solution of the TEDA obtained in dipropylene glycol (DPG) had an APHA color number of 28.
Das erhaltene TEDA wies keinen Geruch nach cyclischen gesättigten 5-Ring-N-Heterocyclen oder anderen cyclischen gesättigten 6-Ring- N-Heterocyclen und/oder aromatischen 5- oder 6-Ring-N-Hetero cyclen auf.The obtained TEDA had no cyclic saturated odor 5-ring N-heterocycles or other cyclic saturated 6-ring N-heterocycles and / or aromatic 5- or 6-ring N-hetero cycle on.
Bei Durchführung des Versuchs wie in Beispiel 1 beschrieben, je doch unter Verwendung von Dipropylenglykol (DPG) anstelle von Pentan als Lösungsmittel für den TEDA-Quench und ohne anschließende Kristallisation des TEDAs aus dem Lösungsmittel wurde folgendes Ergebnis erhalten. When carrying out the experiment as described in Example 1, each but using dipropylene glycol (DPG) instead of Pentane as a solvent for the TEDA quench and without subsequent crystallization of the TEDA from the solvent the following result was obtained.
Zusammensetzung der TEDA/DPG-Lösung (Angaben in Gew.-%):
Composition of the TEDA / DPG solution (data in% by weight):
Diese TEDA/DPG-Lösung besaß eine APHA-Farbzahl von 140 und kann direkt als Katalysator bei der Herstellung von Polyurethanen ein gesetzt werden.This TEDA / DPG solution had an APHA color number of 140 and can directly as a catalyst in the production of polyurethanes be set.
Die erhaltene TEDA/DPG-Lösung wies keinen Geruch nach cyclischen gesättigten 5-Ring-N-Heterocyclen oder anderen cyclischen gesät tigten 6-Ring-N-Heterocyclen und/oder aromatischen 5- oder 6-Ring-N-Heterocyclen auf.The TEDA / DPG solution obtained had no cyclic odor saturated 5-ring N-heterocycles or other cyclic seeds saturated 6-ring N-heterocycles and / or aromatic 5- or 6-ring N-heterocycles.
Bei Durchführung des Versuchs wie in Beispiel 1 beschrieben, wo bei jedoch TEDA flüssig am Kopf der Glaskolonne K 2 abgezogen und kein TEDA-Quench durchgeführt wurde, wurde folgendes Ergebnis er halten.When carrying out the experiment as described in Example 1, where However, in the case of TEDA liquid drawn off at the top of the glass column K 2 and no TEDA quench was performed, the result was as follows keep.
Zusammensetzung des Destillats (Angaben in Gew.-%):
Composition of the distillate (data in% by weight):
Die Kondensation von TEDA in einem Kondensator nach konventionel ler Art und das Weiterleiten des flüssigen TEDAs bei den hierfür erforderlichen hohen Temperaturen (< 160°C), z. B. in die De stillationsvorlage, führt zu erheblichen thermischen Belastungen des TEDAs und zur Bildung unerwünschter Zersetzungsprodukte.The condensation of TEDA in a condenser according to conventional ler type and the forwarding of the liquid TEDA with this required high temperatures (<160 ° C), e.g. B. in the De Stillation template, leads to considerable thermal loads of the TEDA and to the formation of undesired decomposition products.
Das so gewonnene TEDA wies bezüglich seiner Farbe und seines Ge
ruches ungenügende Eigenschaften auf und war deshalb nicht markt
fähig:
APHA-Farbzahl einer 33gew.-%igen Lösung in Dipropylenglykol
(DPG): 1000,
Geruch nach cyclischen gesättigten 5-Ring-N-Heterocyclen oder an
deren cyclischen gesättigten 6-Ring-N-Heterocyclen und/oder aro
matischen 5- oder 6-Ring-N-Heterocyclen.The TEDA obtained in this way had insufficient properties in terms of color and smell and was therefore not marketable:
APHA color number of a 33% by weight solution in dipropylene glycol (DPG): 1000,
Smell of cyclic saturated 5-ring N-heterocycles or their cyclic saturated 6-ring N-heterocycles and / or aromatic 5- or 6-ring N-heterocycles.
Eine Schichtkristallisation des erhaltenen TEDAs als weitere Rei
nigungsstufe konnte die TEDA-Qualität bezüglich des Geruchs nicht
entscheidend verbessern:
APHA-Farbzahl einer 33gew.-%igen Lösung in Dipropylenglykol
(DPG): 130,
Geruch nach cyclischen gesättigten 5-Ring-N-Heterocyclen oder an
deren cyclischen gesättigten 6-Ring-N-Heterocyclen und/oder aro
matischen 5- oder 6-Ring-N-Heterocyclen.A layer crystallization of the TEDA obtained as a further purification stage could not significantly improve the TEDA quality with regard to the odor:
APHA color number of a 33% by weight solution in dipropylene glycol (DPG): 130,
Smell of cyclic saturated 5-ring N-heterocycles or their cyclic saturated 6-ring N-heterocycles and / or aromatic 5- or 6-ring N-heterocycles.
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US7186098B2 (en) | 2002-03-22 | 2007-03-06 | Oerlikon Leybold Vacuum Gmbh | Eccentric pump and method for operation of said pump |
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1999
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EP1223172A3 (en) * | 2001-01-10 | 2002-07-24 | Basf Aktiengesellschaft | Process for the production of pure triethylene diamine (TEDA) |
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8130 | Withdrawal |