DE2455678B2

DE2455678B2 - Verfahren zur Herstellung von Tetramethyläthylendiamin

Info

Publication number: DE2455678B2
Application number: DE2455678A
Authority: DE
Inventors: Knut Dr. 5000 Koeln Hammerstroem; Georg Dr. 5090 Leverkusen Spielberger
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1974-11-25
Filing date: 1974-11-25
Publication date: 1978-09-14
Also published as: DK528475A; FR2291968A1; GB1469615A; IE42182L; DE2455678A1; NL7513688A; JPS5837303B2; US4053516A; IT1052355B; LU73854A1; FR2291968B1; IE42182B1; BE835862A; JPS5175006A; DE2455678C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tetramethyläthylendiamin.

Es ist bekannt, Tetramethyläthylendiamin in einem diskontinuierlichen Verfahren durch Umsetzung von 1,2-Dichloräthan mit einem Überschuß an wasserfreiem Dimethylamin herzustellen (DE-PS 6 76 331).

Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von Tetramethyläthylendiamin durch Umsetzung von 1,2-Dichloräthan mit einem Überschuß an Dimethylamin bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in Gegenwart von Wasser gefunden, bei dem man das Verfahren kontinuierlich durchführt und nach Abtrennen und Zurückführen der Hauptmenge des Dimethylamins aus dem alkalischen Reaktionsprodukt dieses mit Hilfe einer Kolonne in ein aus Tetramethyläthylendiamin und Wasser bestehendes Sumpfprodukt, einem aus Dimethylamin, Wasser und Tetramethyläthylendiamin bestehendes Kopfprodukt trennt, dieses in einem Kondensator in eine aus Dimethylamin, Wasser und Tetramethyläthylendiamin bestehende flüssige Phase, die als Rücklauf in die Kolonne gegeben wird und in eine im wesentlichen Dimethylamin enthaltende dampfförmige Phase trennt, diese mit Wasser behandelt und die erhaltene wäßrige Dimethylaminlösung wieder in die Umsetzung zurückführt

Die Herstellung des Tetramethyläthylendiamins nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann so durchgeführt werden, daß man Dimethylamin und Äthylenchlorid in Gegenwart von Wasser bei Temperaturen von 130 bis 200⁰C, bevorzugt von 150 bis 180⁰C, und Drücken von 80 bis 120 bar, bevorzugt von 90 bis 100 bar, umsetzt Vorteilhafterweise erwärmt man vor der Reaktion das eingesetzte Dimethylamin und das Wasser auf 140 bis 16O⁰C, vorzugsweise 145 bis 155⁰C, und leitet es zur Mischung mit dem Äthylenchlorid in eine Mischkammer.

Im allgemeinen wird das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart von 600 bis 800 kg, vorzugsweise 650 bis 750 kg, Wasser bezogen auf 800 bis 1000 kg, vorzugsweise 850 bis 950 kg, Dimethylamin und 150 bis 350 kg, vorzugsweise 200 bis 300 kg, Äthylenchlorid in

einer Stunde umgesetzt.

Das Reaktionsprodukt besteht im wesentlichen aus Tetramethyläthylendiamin, nicht umgesetztem Dimethylamin, Wasser und geringfügigen Verunreinigungen. Die Amine liegen teilweise als Hydrochloride vor.

Nach Beendigung der Reaktion wird das Reaktionsprodukt beispielsweise in einer Kolonne entspannt, in die außerdem 20 bis 1001, vorzugsweise 40 bis 801, konzentrierte wäßrige Alkalihydroxid-Lösung, beispielsweise Natronlauge, eingegeben werden.

Über Kopf der Kolonne kann bei 8 bis 20 bar, vorzugsweise 9 bis 13 bar, Dimethylamin abgenommen und teilweise wieder in die Umsetzung zurückgeführt werden. Durch weitere Zugabe von konzentrierter wäßriger Alkalihydroxyd-Lösung zum Sumpfprodukt der Kolonne werden die Amine vollständig freigesetzt

In einer weiteren Kolonne kann bei Normaldruck eine Auftrennung in ein aus Wasser und Tetramethyläthylendiamin bestehendes Sumpfprodukt und ein aus Dimethylamin, Wasser und Tetramethyläthylendiamin bestehendes Dampfgemisch (Kopfprodukt) erfolgen. Im Kondensator kann anschließend die Zerlegung des Dampfgemisches in eine Flüssigphase (gesättigte Dimethylaminlösung in Wasser und Tetramethyläthylendiamin) und eine Dampfphase (nichtkondensiertes Dimethylamin) vorgenommen werden. Die Flüssigphase kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren als Rücklauf auf die Kolonne gegeben werden, während der nichtkondensierte Dampfstrom in einem weiteren Verfahrensschritt mit Wasser behandelt und das Dimethylamin als wäßrige Lösung in die Umsetzung zurückgeführt wird.

Die Behandlung mit Wasser kann durch Einleiten des dampfförmigen Dimethylamins in Wasser, beispielsweise in einem Absorptionssystem, erfolgen.

Die Reinigung des Tetramethyläthylendiamins, das im Sumpfprodukt der Kolonne enthalten ist, kann in einer weiteren Kolonne erfolgen. Mit Hilfe dieser Kolonne erhält man das Tetramethyläthylendiamin über Kopf bei 95° C als 68%iges Azeotrop mit Wasser. Der Sumpf der Kolonne enthält im wesentlichen den größten Teil des zur Reaktion eingesetzten Wassers.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sei anhand der Abbildung beispielsweise erläutert.

Das Äthylenchlorid 1, das Wasser 2 und das Dimethylamin 3 werden in die Mischkammer 4 und dann in den Reaktor 5 geleitet. Nach Beendigung der Reaktion entspannt man das Reaktionsprodukt über die Zuleitung 7 in eine Druckkolonne 8, in die außerdem konzentrierte wäßrige Alkalihydroxid-Lösung 6 gegeben wird. Über Kopf der Kolonne wird Dimethylamin entnommen und über die Vorlage 9 teilweise als Rücklauf in die Kolonne 8 und teilweise in die Umsetzung 3 zurückgeführt.

Das Sumpfprodukt der Kolonne 8 wird in den Behälter 10 geleitet, wo durch Zugabe von konzentrierter wäßriger Alkalihydroxyd-Lösung U die Amine vollständig freigestezt werden. Über 13 wird das bei der Freisetzung der Amine entstehende Alkalichlorid abgetrennt.

Das aus 10 dampfförmig entweichende Tetramethyläthylendiamin, Dimethylamin und Wasser werden über das Brüdenrohr 12 in die Kolonne 14 geführt Das bei der Auftrennung in der Kolonne 14 erhaltene, im wesentlichen aus Dimethylamin bestehende Abgas 17 wird in einem nachgeschalteten Absorptionssystem 18 durch Wasser geleitet Das Dimethylamin, das von dem

Wasser aufgenommen wird, wird den Ausgangsverbindungen zugemischt 2. Die nicht absorbierten Nebenprodukte werden über 19 abgetrennt.

Das aus Dimethylamin, Wasser und Tetramethyläthylendiamin bestehende Kondensat 16 wird ils Rücklauf in die Kolonne 14 gegeben.

Das Sumpfprodukt der Kolonne 14 wird in eine weitere Kolonne 20 geleitet und aufgetrennt Als Kopfprodukt 21 erhält man ein Azeotrop aus Tetramethyläthylendiamin und Wasser. Der Sumpf 22 enthält im wesentlichen nur Wasser.

Da bekannt ist, daß bei der Herstellung von Polyaminen (z. B. Äthylendiamin) harzartige Polymerisate auftreten (japanische Patentveröffentlichungen 6 315/1965 und 23 924/1968), die eine Fortsetzung der Reaktion unmöglich machen, waren erhebliche Schwierigkeiten für das erfindungsgemäße Verfahren zu erwarten.

Es ist daher überraschend, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Übertragung der diskontinuierlichen Herstellung von Tetramethyläthylendiamin auf die kontinuierliche Herstellung mit Rückführung des nicht umgesetzten Dimethylamine möglich ist, da mit der Rückführung zwangsläufig Reaktionsprodukte mitgeführt werden, die zur Bildung einer teerartigen Masse führen.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß eine Rückführung des Dimethylamine ohne Bildung einer teerartigen Masse ermöglicht wird. Dies hat zur Folge, daß sich das Verfahren störungsfrei, kosten- und energiesparend durchführen läßt.

Da das nicht umgesetzte Dimethylamin wieder in die Umsetzung zurückgeführt wird, und nur das Reaktionswasser als Abfallprodukt anfällt, treten keine Abwasser- und Umweltprobleme auf.

Beispiel

In einer Stunde werden 900 kg Dimethylamin und 700 kg Wasser auf 150⁰C erwärmt und in die Mischkammer 4 gegeben. Dazu werden 250 kg/Stunde Äthylenchlorid gemischt Das Reaktionsgemisch wird durch einen Reaktor 5 geleitet, wo bei 100 bar und 180°C die Umsetzung stattfindet

Nach der Reaktion wird das Reaktionsprodukt in eine Druckkolonne 8 auf 10 bar entspannt, in die zusätzlich etwa 601 50%ige Natronlauge 6 eingespeist werden. Überschüssiges Dimethylamin wird über Kopf 9 abgenommen und zurückgeführt In einem nachgeschalteten Reaktor 10 gibt man zum Sumpf produkt der Druckkolonne 8 weitere Natronlauge, um die Amine aus den Hydrochloriden restlos freizusetzen. Das Freisetzen der Amine mit der Natronlauge erfolgt bei 125⁰C. An dieser Stelle auskristallisierendes Kochsalz wird kontinuierlich abgetrennt, während Tetramethyläthylendiamin, Dimethylamin und Wasser über ein Brüdenrohr 12 dampfförmig zu einer Normaldruckkolonne 14 geführt werden.

In dieser Kolonne 14 erfolgt die Zerlegung in ein dimethylaminarmes Wasser/Tetramethyläthylendiamin-Gemisch (Sumpfprodukt, Kp: 95 bis 96° C) und in ein Dimethylamin-übersättigtes Wasser/Tetramethyläthylendiamin-Gemisch (Kopfprodukt, Kp: 60 bis 75° C). Das Kopfkondensat wird wieder als Rücklauf 16 auf die Kolonne gegeben. Das Dimethylamin, das im Kondensator nicht kondensiert, wird zusammen mit den Verunreinigungen zu einem Absorptionssystem geführt (17), in dem das Dimethylamin mit Wasser behandelt und zum Eingang der Reaktionsstrecke 2 zurückgeführt wird. Die Verunreinigungen werden nicht absorbiert und werden am Kopf des Absorbers abgetrennt 19. Das dimethylarme Sumpfprodukt wird in einer weiteren Normaldruckkolonne 20 aufgetrennt Als Kopfdestillat erhält man ein 68%iges Azeotrop von Tetramethyläthylendiamin und Wasser 21. Der Sumpf dieser Kolonne enthält den Hauptteil des bei der Reaktion verwendeten Wassers, aber kein Tetramethyläthylendiamin 22. Die Ausbeute beträgt 82% der theoretischen Ausbeute.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Tetramethyläthylendiamin durch Umsetzung von 1,2-Dichloräthan mit einem Überschuß an Dimethylamin bei erhöhtet Temperatur und erhöhtem Druck in Gegenwart von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verfahren kontinuierlich durchfahrt und nach Abtrennen und Zurückführen der Hauptmenge des Dimethylamins aus dem alkalischen Reaktionsprodukt dieses mit Hilfe einer Kolonne in ein aus Tetramethyläthylendiamin und Wasser bestehendes Sumpfprodukt, einem aus Dimethylamin, Wasser und Tetramethyläthylendiamin bestehendes Kopfprodukt trennt, dieses in einem Kondensator in eine aus Dimethylamin, Wasser und Tetramethyläthylendiamin bestehende flüssige Phase, die als Rücklauf in die Kolonne gegeben wird und in eine im wesentlichen Dimethylamin enthaltende dampfförmige Phase trennt, diese mit Wasser behandelt und die erhaltene wäßrige Dimethylaminlösung wieder in die Umsetzung zurückführt