DE2501981A1

DE2501981A1 - Verfahren zur herstellung von diaethylaminoaethoxyaethanol

Info

Publication number: DE2501981A1
Application number: DE19752501981
Authority: DE
Inventors: Knut Dr Hammerstroem; Georg Dr Spielberger
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1975-01-18
Filing date: 1975-01-18
Publication date: 1976-07-22
Also published as: DE2501981B2

Description

Verfahren zur Herstellung von Diäthylaminoäthoxyäthanol Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Diäthylaminoäthoxyäthanol.
Es ist aus Journal of the American Chemical Society, Band 55, Seiten 1066 bis 1069 bekannt, Diäthylaminoäthoxyäthanol durch Umsetzung von Diäthylaminoäthanol mit Athylenoxid herzustellen.
Setzt man jedoch äquivalente Mengen Diäthylaminoäthanol und Äthylenoxid um, so erhält man neben dem gewünschten Reaktionsprodukt große Mengen höher äthoxylierten Diäthylaminoäthanols, während ein Großteil des Diäthylaminoäthanols nicht umgesetzt wird.
Nach eigenen Versuchen wird auch in Gegenwart von Wasser kein wesentlich anderes Ergebnis erhalten. Das Problem, Diäthylaminoäthoxyäthanol durch Umsetzung von Diäthylaminoäthanol mit Äthylenoxid in technischem Maßstab herzustellen, ist also bislang noch nicht gelöst.
Es wurde nun gefunden, daß man Diäthylaminoäthoxyäthanol in guter Ausbeute erhält, wenn man Äthylenoxid in Gegenwart von Wasser mit einem oerschuß Diäthylamincätlianol um ' setzt.
Die den erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegende chemische Reaktion sei durch nachstehendes Formelschema erläutert: Im allgemeinen verwendet man einen Überschuß von wenigstens 2 Mol Diäthylaminoäthanol äe Mol Äthylenoxid, bevorzugt von 2 bis 10 Mol und insbesondere zwischen 3 und 6 Mol. Ein größerer Überschuß Diäthylaminoäthanol kann verwendet werden, bringt jedoch im allgemeinen keinen weiteren Vorteil.
Die Gegenwart von Wasser ist erfindungswesentlich, die Menge des Wassers ist jedoch nicht so kritisch. Im allgemeinen verwendet man etwa 5 bis 25 Mol Wasser je Mol Äthylenoxid, bevorzugt 6 bis 20 Mol, insbesondere 7 bis 12 Mol.
Im allgemeinen wird das erfindungsgemäße Verfahren bei erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck durchgeführt. Dabei beträgt der Temperaturbereich etwa 80 bis 18OOC, bevorzugt 130 bis 180°C und insbesondere zwischen 140 und 160°C.
Zwar kann das erfindungsgemäße Verfahren bereits bei Normaldruck durchgeführt werden, jedoch wird vorzugsweise im Druckbereich zwischen 30 und 200 bar, insbesondere zwischen 90 und 110 bar gearbeitet.
Besonders vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchgeführt. Dabei kann beispielsweise eine Apparatur verwendet werden, wie sie in Figur 1 schematisch dargestellt ist. Durch eine Pumpvorrichtung (P) wird ein Gemisch von Diäthylaminoäthanol und Wasser über einen Vorerwärmer (V) in eine Mischkammer (A) gepumpt; ebenso wird Äthylenoxid direkt in die Mischkammer (A) eingeleitet und mit dem vorerwärmten Gemisch von Diäthylaminoäthanol und Wasser gemischt. Anschließend gelangt das Reaktionsgemisch durch ein Reaktionsrohr (B), in dem der gewählte Reaktionsdruck und die gewählte Reaktionstemperatur aufrecht erhalten werden. Aus dem Reaktionsrohr (B) arird das Reaktionsgemisch in eine Normaldruckkolonne (C) entspannt, aus der über Kopf ein bei etwa 960C siedendes Azeotrop aus Diäthylaminoäthanol und Wasser abgenommen und über einen Zwischenbehälter (D) in die Mischkammer (A) zurückgeführt wird. Der Sumpf der Kolonne (C) wird in einer Destillierkolonne (y) aufgetrennt. Am Kopf der Kolonne (y) wird überschüssiges Diäthylaminoäthanol abgezogen, das der Mischkammer (A) zugeführt wird. Der Sumpf der Kolonne (F) enthält das rohe Diäthylaminoäthoxyäthanol und wird in einer Vorlage (I) gesammelt und anschließend entweder chargenweise oder kontinuierlich durch Destillation weiter gereinigt.
Vorerwärmer (V) und Reaktionsrohr (B) können vorteilhaft gemeinsam in einem Wärmebad angeordnet sein, wobei die überschüssige Reaktionswärme, die vom Reaktionsrohr (B) abgegeben wird-, durch das Wärmeübertragungsmittel den Vorerhitzer (V) heizt und nur in geeigneter Weise für konstante Temperatur des Wärmeübertragungsmittels gesorgt werden muß, um die Reaktionstemperatur im Reaktionsrohr (B) konstant zu halten.
Wasser wird beim Anfahren in ausreichender Menge in dem Zwischenbehälter (D) vorgelegt; es wird während der Reaktion nicht verbraucht und als Azeotrop mit Diäthylaminoäthanol im Kreis gefahren. Geringe Verluste durch die Nebenreaktion von Äthylenoxid mit Wasser zu Äthylenglykol können sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich durch Zugabe in den Zwischenbehälter (D) ergänzt werden.
Diäthylaminoäthanol wird aus dem Lagertank (L) in die Vorlage (G) eingespeist und mit dem im Kreis gefahrenen überschüssigen Diäthylaminoäthanol der Mischkammer (A) zugeführt.
Dabei ist die vorstehend beschriebene apparative Ausgestaltung nur beispielhaft, selbstverständlich kann sie entsprechend dem Stand der Technik abgewandelt werden.
Dabei ist es auch möglich, Wasser und Diäthylaminoäthanol jeweils getrennt der Mischkammer zuzuführen.
Obwohl die Reaktion zwischen Diäthylaminoäthanol und Äthylenoxid schwach exotherm ist, ist es im allgemeinen zweckmäßig, zur Einhaltung der gewählten Reaktionstemperatur eine oder mehrere Reaktionskomponenten auf die gewählte Reaktionstemperatur vorzuwärmen, um die gewählte Reaktionstemperatur einzuhalten.
Diäthylaminoäthoxyäthanol ist ein bekanntes, handelsübliches Produkt.
Anlage zum Schreiben en das Deutsche Patentamt von 2.12.1975 P 25 01 981.2-42 - Le A 16 233 Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel) 468 g (4,o Mol) Diäthylaminoäthanol werden In einem Kolben vorgelegt, der dann evakuiert und auf 70 C aufgeheizt wurde. Während 13,5 Stunde wurden 176 g (4,0 Mol) Äthylenoxid unter Normaldruk eirgeleitet. Ärfangs erfolgte die Aufnahme von Äthylenoxid unter starker Wärmeentwicklung sehr schnell, so daß die Temperatur des Reaktionsgemisches ohne weitere Wärmezufuhr bis auf 97 0C anstieg. Im weiteren Verlauf wurde die Äthylenoxid-Aufnaii:ne langsamer und die Temperatur des Reakticnsgemisckes fiel ab, so daß weitere Wärmezufuhr notwendig wurde, um das Reaktion gemisch in Temperaturbereich zwischen 50 und 80 0C zu halten.
Nach Ablauf der 13,5 Stunden wurde das Reaktionsgemisch über eine 80 cm-Silbermantel-Kolonne mit einer Rücklaufverhältnis von 5 : 1 frakticniert destilliert. Neben Vor- und Zwischen säulen wurden in der Hauptsache erhalten: 220 g Diäthylaminoäthanol 125,2 g Diäthylaminoäthoxyäthanol 50 g Diäthylaminodiäthoxyäthanol sowie 137 g höher äthoxyliertes Diäthylaminoäthanol.
Die analytische Auswertung aller erhaltenen Fraktionen ergab 1,94 Mol (48,5 %) nicht umgesetztes Diäthylaminoäthanol 0,78 Mol (19,4 %) Diäthylaminoäthoxyäthanol 0,39 Mol (9,8 %) Diäthylaminodiäthoxyäthanol Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel) In einem Kolben wurden 585 g (5,0 Mol) Diäthylaminoäthanol und 117 g (6,5 Mol) Wasser vorgelegt und der Kolben evakuiert anschließend wurde unter Rühren schwach erwärmt und ab 33°C Äthylenoxid eingeleitet. Infolge der auftretenden starken Erwärmung stieg die Temperatur bis zu 90 0C ohne weitere Wärmezufuhr an. Innerhalb von etwa 3 Stunden wurden 220 g Äthylenoxid (5,0 Mol) aufgenommen; darauf wurde die Zufuhr von Äthylenoxid abgebrochen und noch etwa 1/2 Stunde nachgerührt.
Insgesamt bewegte sich die Temperatur des Reaktionsgemisches während des Versuchs etwa im Temperaturbereich zwischen 50 und 0 75 c.
Anschließend wurde das Reaktionsgemisch unter vermindertem Druck über eine 80 cm-Silbermantel-Kolonne mit einem Rücklaufverhältnis von 3 : 1 fraktioniert destilliert. Dabei wurden neben Vor- und Zwischenläufen 332 g (56,5 %) nicht umgesetztes Diäthylaminoäthanol zurückerhalten; die Ausbeute an Diäthylaminoäthoxyäthanol betrug 165 g (20,5 % der Theorie), während 251 g höher äthoxyliertes Diäthylaminoäthanol erhalten wurde.
Beispiel 3 In einer Apparatur entsprechend Figur 1 besteht das Reaktionsrohr (B) aus einem Bündel von 18 Rohren von 7 m Länge und 2,4 cm Durchmesser und der Vorerhitzer (V) aus einem Bündel von 6 Rohren gleicher Abmessung, die durch entsprechende Verbindungsstücke jeweils zu einem Rohr hintereinandergeschaltet sind und sich in einem gemeinsamen Heizmantel befanden, in dem durch zwangsweise umgewälztes heißes Wasser eine Temperatur von i5OOC aufrecht erhalten wird.
Zu Beginn der Reaktion werden im Zwischenbehälter (D) 1000 kg Wasser vorgelegt. In die Mischkammer (A) wird pro Stunde ein im Vorerhitzer (V) auf etwa 13000 erwärmtes Gemisch aus 1170 kg Diäthylaminoäthanol und 755 kg Wasser gepumpt. Dieses Gemisch besteht zu Beginn der Reaktion aus reinem Wasser und reinem Diäthylaminoäthanol, während im Verlauf der Durchführung anstelle des reinen Wassers das bei etwa 960C siedende Azeotrop aus 74 Gewichtsprozent Wasser und 26 Gewichtsprozent Diäthylaminoäthanol tritt und dementsprechend die aus dem Zwischenbehälter (D) und der Vorlage (G) in die Mischkammer (A) gepumpten Ströme auf vorstehendes Verhältnis Wasser und Diäthylaminoäthanol einreguliert werden.
Dazu werden 150 kg Äthylenoxid von Raumtemperatur je Stunde zudosiert. Das erhaltene Gemisch wird anschließend durch das Reaktionsrohr (B) geleitet, in dem ein Druck von 100 bar und eine Temperatur von 1500C aufrecht erhalten werden.
Aus dem Reaktionsrohr wird das Reaktionsgemisch in eine Normaldruckkolonne (C) entspannt, aus der über Kopf bei etwa 960C das Azeotrop aus Diäthylaminoäthanol und Wasser abgezogen wird, das über den Zwischenbehälter (D) wie erwähnt in die Mischkammer (A) zurückgeführt wird.
Der Sumpf der Kolonne (C) wird auf einer weiteren Destillierkolonne (?) aufgetrennt. Am Kopf dieser Kolonne wird das überschüssige Diäthylaminoäthanol abgezogen, das über die Vorlage (G) erneut wie erwähnt der Mischkammer (A) zugeführt wird, wobei das verbrauchte Diäthylaminoäthanol aus dem Lagertank (L) ergänzt wird.
Das Sumpfprodukt der Kolonne (S) wird in einer Vorlage (I) gesammelt und enthält das rohe Diäthylaminoäthoxyäthanol.
Durch Destillation des während 37 Stunden Betriebszeit erhaltenen Rohprodukts erhält man 11500 kg (74 % der Theorie) Diäthylaminoäthoxyäthanol von 96 %-iger Reinheit.
Die Ausbeute ist auf den Einsatz an Äthylenoxid bezogen; an Nebenprodukten werden Äthylenglykol, Di- und Triäthylglykol sowie höhere Homologe erhalten; das rohe Reaktionsprodukt enthält weiterhin etwa 10 bis 15 % nicht umgesetztes Ausgangsmaterial.

Claims

waientansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Diäthylaminoäthoxyäthanol, dadurch gekennzeichnet, daß man Äthylenoxid in Gegenwart von Wasser mit einem Überschuß Diäthylaminoäthanol umsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man je Mol ^.thylenoxid wenigstens 2 Mol Diäthylaminoäthanol verwendet.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch geReLnzeichnet, daß der tberschuB Diäthylaminoäthanol 2 bis 10, bevorzugt 3 bis 6 Mol je Mol Äthylenoyftd beträgt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in Gegenwart von 5 bis 25 Mol Wasser je Mol Äthylenoxid arbeitet.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man in Gegenwart von 6 bis 20 Mol, insbesondere 7 bis 1 Mol Wasser je Mol Äthylenoxid arbeitet

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man im Temperaturbereich von 80 bis 18000 arbeitet.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man im Temperaturbereich von 130 bis 1800C, bevorzugt zwischen 140 und i60C arbeitet.

8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man im Druckbereich zwischen und 30 und 200 bar, bevorzugt zwischen 90 und 110 bar arbeitet.

9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung kontinuierlich durchführt.