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Technisches Gebiet auf
das sich die Erfindung bezieht
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Gewinnung von N-Vinyl-2-pyrrolidon. N-Vinyl-2-pyrrolidon ist eine
nützliche
Verbindung als Ausgangs-Monomer zur Herstellung von Poly-N-vinyl-2-pyrrolidon
mit einer großen
Anwendbarkeit auf den Gebieten der Medizin als Nahrungsmittelzusätze, für Pflegeprodukte
u.ä.
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Stand der Technik
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N-Vinyl-2-pyrrolidon wird industriell
nach dem Reppe-Verfahren hergestellt, bei dem 2-Pyrrolidon und Acetylen
in flüssiger
Phase unter Druck in Gegenwart eines Alkali-Katalysators umgesetzt
werden. Bei dem Reppe-Verfahren treten jedoch verschiedene Probleme
auf, z.B. besteht die Gefahr, daß Acetylen unter hohen Drucken
zur Explosion führt,
die Herstellungsstufe für
den Katalysator kompliziert ist, um eine Verringerung der Ausbeute
zu vermeiden, und daß die
Kontrolle der 2-Pyrrolidon-Umwandlung kompliziert ist.
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Daher ist ein Herstellungsverfahren
für N-Vinyl-2-pyrrolidon
erwünscht,
bei dem Acetylen nicht als Ausgangsmaterial verwendet wird, und
es sind z.B. verschiedene Verfahren versucht worden, unter Anwendung
von N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon als Ausgangsmaterial, das in
guter Ausbeute durch Umsetzung von γ-Butyrolacton mit Monoethanolarnin
erhalten wird.
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Z.B. wurde ein Verfahren vorgeschlagen,
umfassend die Dehydrochlorierung von N-(2-Chlorethyl)-2-pyrrolidon,
das erhalten worden ist durch Umsetzung von N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon mit Octinylchlorid
(
US-PS 2 775 599 ),
ein Verfahren, umfassend das Entfernen von Essigsäure von
dem Essigsäure-ester-Zwischenprodukt,
das erhalten worden ist durch Umsetzung von N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon
mit Essigsäureanhydrid,
usw. Da jedoch diese über
Zwischenprodukte verlaufenden Verfahren Probleme aufweisen, indem
Hilfs-Ausgangsmaterialien, die N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon äquivalent
sind, erforderlich sind, und darüber
hinaus die Herstellung von Zwischenprodukten einen großen Teil
kostet, und eine große
Menge an Nebenprodukten, von dem Hilfs-Ausgangsmaterial gebildet
wird, kann nicht gesackt werden, daß diese Herstellungsverfahren
vom industriellen Standpunkt aus günstig sind.
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So wird zur Lösung dieser Problem in der
JP-OS 8-141402 ein Verfahren zur Herstellung von N-Vinyl-2-pyrrolidon
durch intramolekulare Dehydratisierung von N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon
in der Dampfphase in Gegenwart eines Katalysators angegeben. Bei
dem Herstellungsverfahren ist das Ausgangsmaterial N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon
leicht zu erhalten und billig, da es in guter Ausbeute durch Umsetzung
von γ-Butyrolacton
mit Monoethanolamin erhalten wird. Ferner wird bei dem Herstellungsverfahren
kein anderes Ausgangsmaterial als N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon
benötigt,
und darüber
hinaus kann die Reaktionsselektivität erhöht werden, etwa durch entsprechende
Auswahl der Art des Katalysators und der Reaktionsbedingungen.
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Das bei der Reaktion des Herstellungsverfahrens
gebildete Kondensat ist eine gemischte Flüssigkeit mit einer komplizierten
Zusammensetzung, umfassend das gewünschte Produkt N-vinyl-2-pyrrolidon,
als ein Nebenprodukt Wasser, 2-Pyrrolidon als Zersetzungsprodukt
von N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon und das nicht umgesetzte Ausgangsmaterial
N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon usw., aber es findet sich in der
offiziellen Veröffentlichung
kein Hinweis auf ein Verfahren zur Gewinnung von N-Vinyl-2-pyrrolidon mit hoher
Reinheit aus der gemischten Flüssigkeit.
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Durch die Erfindung zu
lösendes
Problem
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Es ist bekannt, daß N-Vinyl-2-pyrrolidon
radikalisch polymerisiert oder thermisch durch Erhitzen zersetzt
und in Gegenwart von Wasser hydrolysiert werden kann. Daher tritt,
wenn N-Vinyl-2-pyrrolidon durch Destillation aus dem bei dem in
der offiziellen Veröffentlichung
beschrieben Reaktion gebildeten Kondenstat usw. gewonnen wird, das
Problem auf, daß abhängig von
den Destillations-Bedingungen, z.B. der Prozentsatz an gewonnenem
N-Vinyl-2-pyrrolidon durch thermische Polymerisation oder thermische
Zersetzung verringert wird oder sich Polymere in der Vorrichtung
ansammeln und zu apparativen Problemen führen.
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So liegt das Ziel der Erfindung darin,
die soweit bekannten Probleme zu lösen, nämlich ein Verfahren zur Gewinnung
von N-Vinyl-2-pyrrolidon zu entwickeln, das es ermöglicht,
chemisch instabiles N-Vinyl-2-pyrrolidon wirksam und gleichförmig mit
hoher Reinheit durch kontinuierliche Destillation aus einer gemischten Flüssigkeit,
mit einer komplizierten Destillations-Zusamensetzung, enthaltend
N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon
und Wasser, zu gewinnen.
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Maßnahmen
zur Lösung
des Problems
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung
wurden intensive Untersuchungen durchgeführt, um ein Verfahren zur Gewinnung
von N-Vinyl-2-pyrrolidon zu entwickeln, und als Ergebnis hat es
sich gezeigt, daß bei der
Gewinnung von N-Vinyl-2-pyrrolidon durch kontinuierliches Destillieren
einer gemischten Flüssigkeit,
enthaltend N-Vinyl-2-pyrrolidon,
N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon, Verbindungen mit einem höheren Siedepunkt als
N-Vinyl-2-pyrrolidon und Wasser, die thermische Polymerisation und
thermisehe Zersetzung von N-Vinyl-2-pyrrolidon gehemmt und N-Vinyl-2-pyrrolidon
wirksam und gleichförmig
und mit hoher Reinheit gewonnen werden kann durch Steuern der Temperatur
der Bodenflüssigkeit
der Destillationskolonne.
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So liefert die vorliegende Erfindung
ein Verfahren zur Gewinnung von N-Vinyl-2-pyrrolidon durch kontinuierliches Destillieren
einer gemischten Flüssigkeit,
enthaltend N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon,
Verbindungen mit einem höheren
Siedepunkt als N-Vinyl-2-pyrrolidon und Wasser, unter Anwendung
einer Destillationskolonne, wobei die Verbesserung darin besteht,
daß die
Destillation so durchgeführt
wird, daß die
Temperatur der Bodenflüssigkeit
der Destillationskolonne auf 180°C
oder weniger kontrolliert wird, damit Wasser abdestilliert und andererseits
der Bodenprodukt, umfassend N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon
und die Verbindungen mit einem höheren
Siedepunkt als N-Vinyl-2-pyrrolidon, abgezogen wird.
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Es ist bevorzugt, das von der Destillationskolonne
(der ersten Destillationskolonne) abgezogenen Bodenprodukt kontinuierlich
mit Hilfe einer zweiten Destillationskolonne zu destillieren, um
N-Vinyl-2-pyrrolidon abzudestillieren, und andererseits den Bodenprodukt,
umfassend N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon und die Verbindungen mit
einem höheren
Siedepunkt als N-Vinyl-2-pyrrolidon, abzuziehen.
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Es ist bevorzugt, die zweite Destillationskolonne
so zu betreiben, daß die
Temperatur der Bodenflüssigkeit
auf 230°C
oder darunter kontrolliert, wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders
geeignet, wenn die in die Destillation eingespeiste Flüssigkeit,
d.h. die gemischte Flüssigkeit,
enthaltend N-Vinyl-2-pyrrolidon,
N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon, die Verbindungen mit einem höheren Siedepunkt
als N-Vinyl-2-pyrrolidon und Wasser, eine Flüssigkeit ist, die erhalten
worden ist durch Sammeln des Dampfphasen-Dehydratisierungsproduktes
von N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon
unter Kühlen.
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Art der Durchführung der
Erfindung
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Die Flüssigkeit, die bei dem erfindungsgemäßen Gewinnungsverahren
von N-Vinyl-2-pyrrolidon
der Destillation unterworfen wird, ist eine gemischte Flüssigkeit,
enthaltend N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon,
die Verbindungen mit einem höheren
Siedepunkt als N-Vinyl-2-pyrrolidon und Wasser, wie oben beschrieben.
Eine solche gemischte Flüssigkeit
kann z.B. leicht erhalten werden bei dem in der JP-OS 8-141402 angegebenen
Verfahren o.ä.
Besonders wird eine Flüssigkeit
erwähnt,
die erhalten worden ist durch Sammeln eines N-vinyl-2-pyrrolidon
enthaltenden Produktes, das erhalten worden ist durch intramolekulares Dehydratisieren
von N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon
in der Dampfphase in Gegenwart eines Katalysators, es findet aber
keine spezielle Beschränkung
darauf statt.
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Als Verbindungen mit einem höheren Siedepunkt
als N-Vinyl-2-pyrrolidon können
neben 2-Pyrrolidon speziell teerartige Substanzen wie das Dimer
von N-Vinyl-2-pyrrolidon,
erwähnt
werden, es findet aber keine spezielle Beschränkung darauf statt.
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Wenn die gemischte Flüssigkeit,
enthaltend N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon, Verbindungen
mit einem höheren
Siedepunkt als N-Vinyl-2-pyrrolidon
und Wasser, in der ersten Destillationskolonne kontinuierlich destilliert
wird ist es günstig,
wenn die Temperatur der Bodenflüssigkeit
180°C oder
weniger, vorzugsweise 165°C
oder weniger beträgt.
In dieser Vorrichtung destilliert Wasser ab und wird entfernt und
N-Vinyl-2-pyrrolidon wird als Bodenprodukt abgezogen. Wenn die Temperatur
der Bodenflüssigkeit
180°C übersteigt,
wird eine thermische Polymerisation oder thermische Zersetzung von
N-Vinyl-2-pyrrolidon, das in der Bodenflüssigkeit enthalten ist, beschleunigt
und die prozentuale Gewinnung von N-Vinyl-2-pyrrolidon wird verringert.
Das Ziel (der Erfindung) kann z.B. erreicht werden, indem die erste
Destillationskolonne unter einem vermindertem Druck von 2,66 × 104 Pa (200 mm Hg) oder weniger, vorzugsweise
1,99 × 104 Pa (150 mm Hg) oder weniger, betrieben
wird, ob wohl der Wert des verminderten Druckes auch von der Zusammensetzung der
zu de stillierenden gemischten Flüssigkeit abhängt.
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Es ist bevorzugt, den Bodenprodukt
der ersten Destillationskolonne in einer anderen Destillationskolonne
(zweite Destillationskolonne) kontinuierlich zu destillieren. Bei
dieser Gelegenheit ist es günstig,
daß die Temperatur
der Bodenflüssigkeit
der zweiten Destillationskolonne 230°C oder weniger, vorzugsweise
210°C oder
weniger beträgt.
Wenn die Temperatur der Bodenflüssigkeit
230°C übersteigt,
nehmen die Gefahren zu, wie eine Verringerung der prozentualen Ausbeute
aufgrund einer thermi schen Polymerisation und thermischen Zersetzung
von N-Vinyl-2-pyrrolidon, eine Verringerung des Böenwirkungsgrades
oder ein Verstopfen der Kolonne aufgrund von anhaftendem Polymer.
Um diese Gefahren zu vermeiden, beträgt der bei 230°C oder weniger
angewandte Druck üblicherweise
1,33 × 104 Pa (100 mm Hg) oder weniger, vorzugsweise
0,66 × 104 Pa (50 mm Hg) oder weniger, obwohl der
Druck variabel ist, abhängig
von der Zusammensetzung der zu destillierenden Flüssigkeit.
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Die nach der Erfindung angewandten
Destillationskolonnen sind in ihrer Art nicht besonders beschränkt, aber
es ist günstig,
Fraktionierkolonnen wie Bödenkolonnen
oder Füllkörperkolonnen,
anzuwenden. Die Zahl der Böden
der Kolonne kann entsprechend, in Übereinstimmung mit der Zusammensetzung
der Destillationsflüssigkeit
und dem Rücklaufverhältnis, gewählt werden,
aber sie liegt allgemein in der Größenordnung einer theoretischen
Bödenzahl
von 3 bis 30.
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Das erfindungsgemäße Verfahren der kontinuierlichen
Gewinnung von N-Vinyl-2-pyrrolidon
aus einer gemischten Flüssigkeit,
enthaltend N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon, Verbindungen
mit einem höheren
Siedepunkt als N-Vinyl-2-pyrrolidon
und Wasser wird in seinen bevorzugten Ausführungeformen wie folgt beschrieben.
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1 der
beiliegenden Zeichnungen ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel
von Destillationsvorrichtungen zeigt, die zur Gewinnung von N-Vinyl-2-pyrrolidon
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
geeignet sind.
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Die Destillationsvorrichtung besteht
aus einem Behälter
1; einer mehrstufigen kontinuierlichen Destillationskolonne (erste
Destillationskolonne) 2, einem Destillationsbehälter 3, einem Kondensationskühler 4,
einer mehrstufigen kontinuierlichen Destillationskolonne (zweite
Destillationskolonne) 5, einem Destillationsbehälter 6 einem
Kondensationskühler 7 usw.
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Eine vorbestimmte Menge der gemischten
Flüssigkeit
wird konstant in dem Behälter 1 gelagert.
Der Behälter 1 ist über die
Leitung 9 mit dem Bereich der mittleren Böden der
Destillationskolonne 2 verbunden und über die Leitung 8 mit
einer Vorrichtung zur Herstellung von N-Vinyl-2-pyrrolidon oder
einem Behälter
für eine
gemischte Flüssigkeit
(nicht gezeigt) verbunden. Der in der Beschreibung angegebene „Bereich
der mittleren Böden" bedeutet mittlere
Böden unter
Ausschluß des
obersten Bodens und des untersten Bodens in einer Destillationskolonne.
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Eine gemischte Flüssigkeit, die für die Destillation
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
angewandt wird, wird kontinuierlich aus der Vorrichtung zur Herstellung
von
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N-Vinyl-2-pyrrolidon oder einem Behälter zum
Einspeisen der gemischten Flüssigkeit
in den Behälter 1 eingespeist.
Die gemischte Flüssigkeit
wird kontinuierlich aus dem Behälter 1 über die
Leitung 9 in den Bereich der mittleren Böden der
kontinuierlichen Destillationskolonne 2 geleitet.
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Die kontinuierliche Destillationskolonne 2 ist über die
Leitung 9 mit dem Behälter 1 verbunden
und der Kopfbereich der Kolonne ist über die Leitung 10 mit
einem Kondensationsbehälter 3 und
dem Kondensationskühler 4 verbunden.
Eine Leitung 13 ist im Bodenbereich der kontinuierlichen
Destillationskolonne 2 angeordnet, um das Bodenprodukt
abzuziehen, und mit dem Bereich der mittleren Böden der kontinuierlichen Destillationskolonne 5.
Ferner ist eine Leitung 12 von dem Kondensationsbehälter 3 mit
der Nähe
des Kopfbereichs der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 verbunden.
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Die gemischte Flüssigkeit wird kontinuierlich über die
Leitung 9 aus dem Behälter 1 in
den Bereich der mittleren Böden
der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 geleitet. Wasser
wird kontinuierlich abdestilliert. Andererseits wird eine Lösung, enthaltend
N-Vinyl-2-pyrrolidon,
N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon und Verbindungen mit einem höheren Siedepunkt
als N-Vinyl-2-pyrrolidon als Bodenprodukt abgezogen. Ein Teil des Wassers
als Kondensat in dem Kondensationsbehälter 3 wird über die
Leitung 12 als zurücklaufende
Flüssigkeit
in die Nähe
des Kopfbereichs der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 zurückgeführt.
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Der Kondensationskühler 4 ist
an einer vorbestimmten Stelle der Leitung 10 angeordnet
und Gas, das von der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 abdestilliert
(Destillat) wird dort kondensiert und verflüssigt.
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Der Kondensationsbehälter 3 ist über die
Leitung 10 mit dem Kopfbereich der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 und
dem Kondensationskühler 4 verbunden.
Eine Leitung 11 und die Leitung 12 sind im Bodenbereich
des Kondensationsbehälters 3 in
einer solchen Stellung angeordnet, die ein Abziehen des Destillats
ermöglicht.
Die Leitung 11 dient zum Abziehen des Destillats und die
Leitung 12 ist mit der Nähe des Kopfbereichs der kontinuierlichen
Destillationskolonne 2 verbunden.
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Wasser als Destillat von der kontinuierlichen
Destillationskolonne 2 wird kontinuierlich in den Kondensationsbehälter 3 geleitet.
Ein Teil des kondensierten Wassers wird kontinuierlich aus dem Kondensationsbehälter 3 in
die Nähe
des Kopfbereichs der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 zurückgeführt. Wasser
wird über
die Leitung 1
1 vom Boden des Kondensationsbehälters 3 abgezogen.
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Die kontinuierliche Destillationskolonne 5 ist
eine Fraktionierkolonne für
N-Vinyl-2-pyrrolidon.
Der Bereich der mittleren Böden
der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 ist über die
Leitung 13 mit dem Bodenbereich der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 verbunden,
und der. Kopfbereich der Kolonne ist über die Leitung 14 und
den Kondensationskühler 7 mit
dem Kondensationsbehälter 6 verbunden.
Eine Leitung 17 zum Abziehen des Bodenproduktes befindet
sich im Bodenbereich der kontinuierlichen Destillationskolonne 5.
Ferner ist eine Leitung 16 von dem Kondensationsbehälter 6 mit
der Nähe
des Kopfbereichs der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 verbunden.
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Das Bodenprodukt der kontinuierlichen
Destillationskolonne 2 wird kontinuierlich über die
Leitung 13 in den Bereich der mittleren Böden der
kontinuierlichen Destillationskolonne 5 geleitet. In der
kontinuierlichen Destillationskolonne 5 wird N-Vinyl-2-pyrrolidon abdestilliert
und eine Flüssigkeit,
enthaltend N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon und Verbindungen mit
einem höheren
Siedepunkt als N-Vinyl-2-pyrrolidon wird als Bodenprodukt abgezogen.
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Der Kondensationskühler 7 ist
an einer vorbestimmten Stelle der Leitung 14 angeordnet
und Gas, das von der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 abdestilliert
(Destillat} wird dort kondensiert, um flüssiges N-Vinyl-2-pyrrolidon
zu erhalten.
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Der Kondensationsbehälter 6 ist über die
Leitung 14 und den Kondensationskühler 7 mit der Nähe des Kopfbereichs
der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 verbunden.
Eine Leitung 15 und die Leitung 16 sind im Bodenbereich
des Kondensationsbehälters 6 in
einer solchen Stellung angeordnet, die ein Abziehen des Destillats
ermöglicht.
Die Leitung 15 dient zum Abziehen des Destillats und die
Leitung 16 ist mit der Nähe des Kopfbereichs der kontinuierlichen
Destillationskolonne 5 verbunden.
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N-Vinyl-2-pyrrolidon als das Destillat
von der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 wird kontinuierlich in
den Kondensationsbehälter 6 geleitet.
Ein Teil des kondensierten N-Vinyl-2-pyrrolidons wird kontinuierlich aus
dem Kondensationsbehälter 6 in
die Nähe
des Kopfbereichs der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 zurückgeführt. N-Vinyl-2-pyrrolidon
wird entsprechend über
die Leitung 15 vom Boden des Kondensationsbehälters 6 abgezogen.
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Neben den verschiedenen oben erwähnten Apparaturen
sind verschiedene zusätzliche
Apparaturen, die für
die Destillation benötigt
werden, z. B. Wärmeaustauscher,
Pumpen, Behälter
für Zwischenprodukte
usw. in der Destillationsvorrichtung enthalten, obwohl sie nicht
gezeigt sind.
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Wenn das erfindungsgemäße Verfahren
unter Anwendung einer so aufgebauten Destillationsvorrichtung durchgeführt wird,
wird zunächst
eine gemischten Flüssigkeit,
enthaltend N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon,
Verbindungen mit einem höheren
Siedepunkt als N-Vinyl-2-pyrrolidon und Wasser, kontinuierlich in
den Behälter 1 und
ebenfalls kontinuierlich aus dem Behälter 1 in den Bereich
der mittleren Böden
der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 geleitet. Die
in die kontinuierliche Destillationskolonne 2 geleitete
gemischte Flüssigkeit
wird kontinuierlich destilliert und Wasser wird vom Kopf der Kolonne
abdestilliert, und eine Flüssigkeit,
enthaltend N-Vinyl-2-pyrrolidon,
N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon und Verbindungen mit einem höheren Siedepunkt
als N-Vinyl-2-pyrrolidon, wird vom Boden als Bodenprodukt abgezogen.
Bei dieser Arbeitsweise ist es günstig,
wenn die Temperatur der Bodenflüssigkeit
der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 180°C oder weniger, vorzugsweise
165°C oder
weniger beträgt.
Wenn die Temperatur der Bodenflüssigkeit
180°C übersteigt,
wird eine thermische Polymerisation oder thermische Zersetzung von
N-Vinyl-2-pyrrolidon in der Bodenflüssigkeit beschleunigt und die
prozentuale Gewinnung von N-Vinyl-2-pyrrolidon wird verringert.
Es ist günstig,
wenn die Destillation in der ersten Destillationskolonne 2 unter
einem vermindertem Druck von 2,66 × 104 Pa
(200 mm Hg) oder weniger, vorzugsweise 1,99 × 104 Pa
(150 mm Hg) oder weniger, durchgeführt wird.
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Dann wird das Destillat (Wasser)
aus der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 in dem
Kondensationskühler 4 kondensiert
und kontinuierlich in den Kondensationsbehälter 3 geleitet. Dieses Destillat
(Wasser) wird kontinuierlich über
die Leitung 12 in die Nähe
des Kopfbereichs der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 zurückgeführt und
gleichzeitig entsprechend über
die Leitung 11 von dem Bodenbereich des Kondensationsbehälters 3 abgezogen.
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Andere Destillationsbedingungen in
der kontinuierlichen Destillationskolonne 2, z.B. die Anzahl
von Kolonnenböden,
das Rücklaufverhältnis usw.
sind nicht besonders begrenzt.
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Das Bodenprodukt aus der kontinuierlichen
Destillationskolonne 2. wird kontinuierlich über die
Leitung 13 in den Bereich der mittleren Böden der
kontinuierlichen Destillationskolonne 5 geleitet. Das eingeleitete
Bodenprodukt wird kontinuierlich destilliert und N-Vinyl-2-pyrrolidon
wird vom Kopf der Kolonne abdestilliert und das verbliebene N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon
und die Verbindungen mit einem höheren
Siedepunkt als N-Vinyl-2-pyrrolidon werden als Bodenprodukt vom
Boden abgezogen. Bei der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 sollte
die Temperatur der Bodenflüssigkeit
auf 230°C
oder weniger, vorzugsweise 210°C
oder weniger kontrolliert werden. Durch Kontrollieren der Temperatur
der Bodenflüssigkeit
auf 230°C
oder weniger wird eine thermischen Zersetzung von N-Vinyl-2-pyrrolidon
in der Destillationskolonne gehemmt. Es ist bevorzugt, daß die Destillation
in der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 unter einem
verminderten Druck von 1,33 × 104 Pa (100 mm Hg) oder weniger, vorzugsweise
0,66 × 104 Pa (50 mm Hg) oder weniger, durchgeführt wird.
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Das Destillat (N-Vinyl-2-pyrrolidon)
aus der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 wird in
dem Kondensationskühler 7 kondensiert
und kontinuierlich in den Kondensalionsbehälter 6 geleitet. Dieses
Destillat (N-Vinyl-2-pyrrolidon) wird kontinuierlich über die
Leitung 16 in die Nähe
des Kopfbereichs der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 zurückgeführt und
gleichzeitig entsprechend über
die Leitung 1
5 von dem Bodenbereich des Kondensatonsbehälters 6 abgezogen.
So kann durch Zurückführen eines
Teils des N-Vinyl-2-pyrrolidons von dem Kondensationsbehälter 6 in
die kontinuierliche Destillationskolonne 5 die Wirkung
einer Rücklauf-Reaktion
erreicht werden. Andere Destillationsbedingungen in der kontinuierlichen
Destillationskolonne 5, z.B. die Anzahl von Kolonnenböden, das
Rücklaufverhältnis usw.
sind nicht besonders begrenzt.
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Durch Durchführen der oben angegebenen Destillationsoperationen
ist es möglich,
N-Vinyl-2-pyrrolidon kontinuierlich und gleichförmig und mit hoher Reinheit
aus der gemischten Flüssigkeit
enthaltend N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon,
Verbindungen mit einem höheren
Siedepunkt als N-Vinyl-2-pyrrolidon und Wasser, zu gewinnen, ohne
daß eine
thermische Polymerisation oder thermische Zersetzung von N-Vinyl-2-pyrrolidon
stattfindet. Außerdem
kann N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon leicht gewonnen werden durch
weiteres Destillieren des Bodenproduktes aus der kontinuierlichen
Destillationskolonne 5 und das gewonnene N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon
wird zurückgeführt, z.B.
in die Vorrichtung zur Herstellung von N-Vinyl-2-pyrrolidon usw.
Es braucht nicht gesagt zu werden, daß die bei der Gewinnung van
N-Vinyl-2-pyrrolidon
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
angewandten kontinuierlichen Destillationskoionnen nicht auf den
in 1 gezeigten Aufbau
beschränkt
sind.
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Beispiel
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Die Erfindung wird unten speziell
entsprechend den Beispielen beschrieben, aber die Erfindung soll darauf
in keiner Weise beschränkt
sein.
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Beispiel 1
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N-Vinyl-2-pyrrolidon wurde kontinuierlich
mit Hilfe der in 1 angegebenen
Vorrichtung gewonnen.
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Als kontinuierliche Destillationskolonne 2 wurde
ein Glasrohr mit einem Innendurchmesser von 35 mm, in das eine Suluzer-Packung
aus korrosionsbeständigem
Stahl mit einem Durchmesser von 35 mm als Packung in den Anreicherungsabschnitten
in 4 Elementen und in dem Abstreifabschnitt in 6 Elementen gepackt
worden war. Als kontinuierliche Destillationskolonne 5 wurde
ein Glasrohr mit einem Innendurchmesser von 50 mm, in das eine Suluzer-Packung
aus korrosionsbeständigem
Stahl mit einem Durchmesser von 50 mm als Packung in den Anreicherungsabschnitten
in 7 Elementen und in dem Abstreifabschnitt in 7 Elementen gepackt
worden war. Die Temperaturen der Kondensate in den Kondensationsbehältern 3 und 6 wurden
auf 10°C
gehalten.
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Die kontinuierliche Destillationskolonne 2 arbeitete
unter einem verminderten Druck von 1,33 × 104 Pa (100
mm Hg) oder weniger, zur Kontrolle der Menge an Kondensat, das von
dem Kondensationsbehälter 3 so in
die kontinuierliche Destillationskolonne 2 zurücklief,
daß das
Rücklaufverhältnis 0,5
sein konnte. Die kontinuierliche De- stillationskolonne 5 arbeitete
unter einem verminderten Druck von 1,33 × 104 Pa
(100 mm Hg) oder weniger, zur Kontrolle der Menge an Kondensat,
das von dem Kondensationsbehälter
6 so in die kontinuierliche Destillationskolonne 5 zurücklief.
daß das
Rücklaufverhältnis 1 sein
konnte.
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Die Menge der pro Zeiteinheit aus
dem Behälter 1 in
die kontinuierliche Destillationskolonne 2 eingespeisten
gemischten Flüssigkeit
(im folgenden als Einspeisgeschwindigkeit bezeichnet), die Menge
des pro Zeiteinheit aus der kontinuierlichen Destillationskoionne 2 abdestillierten
Destillats (im folgenden als Destillationsgeschwindigkeit bezeichnet),
die Menge des pro Zeiteinheit aus der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 abgezogenen
Bodenproduktes (im folgenden als Abzugsgeschwindigkeit bezeichnet),
die Einspeisgeschwindigkeit des Bodenproduktes in die kontinuierliche
Destillationskoionne 5, die Destillationsgeschwindigkeit
des Destillats aus der kontinuierli- chen Destillationskolonne 5 und
die Abzugsgeschwindigkeit des Bodenproduktes aus der kontinuierlichen
Destillationskolonne 5 sind zusammen mit den Zusammensetzungen
der jeweiligen Flüssigkeiten
in Tabelle 1 angegeben. In Tabelle 1 bedeuten „NVP", „2-Py", „HEP" und „hoch siedende
Verbindungen" N-Vinyl-2-pyrrolidon,
2-Pyrrolidon, N(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon bzw. andere Verbindungen
als N-Vinyl-2-pyrrolidon mit einem höheren Siedepunkt als N-Vinyl-2-pyrrolidon
. Die Temperaturen am Kopf der Kolonne und die Temperaturen der
Bodenflüssigkeit
der kontinuierlichen Destillationskolonnen 2 und 5 sind in Tabelle
2 angegeben.
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Aus den in Tabelle 1 angegebenen
Werten geht hervor, daß in
der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 Wasser aus
der gemischten Flüssigkeit
abdestilliert und andererseits die restlichen Komponenten als Bodenprodukt
abgezogen werden. Ferner ist ersichtlich, daß in der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 die
gewünschte
Verbindung N-Vinyl-2-pyrrolidon abdestilliert.
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So ist zu erkennen, daß N-Vinyl-2-pyrrolidon
durch das erfindungsgemäße Verfahren
kontinuierlich gewonnen wird.
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Ferner betrug das Verhältnis der
Menge an N-Vinyl-2-pyrrolidon, das als Bodenprodukt aus der kontinuierlichen
Destillationskolonne 2 abgezogen wurde, zu der Menge an
N-Vinyl-2-pyrrolidon, das in die kontinuierliche Destillationskolonne 2 eingespeist,
wurde, d.h. die prozentuale Gewinnung von N-Vinyl-2-pyrrolidon, in
der kontinuierlichen Destillationskolonne 2, 98 Gew.%.
Das Verhältnis
der Destillationsmenge an N-Vinyl-2pyrrolidon aus der kontinuierlichen
Destillationskolonne 5 zu der in die kontinuierliche Destillationskolonne 5 eingespeisten
Menge an N-Vinyl-2-pyrrolidon, d.h. die prozentuale Gewinnung von
N-Vinyl-2-pyrrolidon, in der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 betrug
98 Gew.%. Daher betrug das Verhältnis
der Destillationsmenge an N-Vinyl-2-pyrrolidon aus der kontinuierlichen
Destillationskolonne 5 zu der in die kontinuierliche Destillationskolonne 2 eingespeisten
Menge an N-Vinyl-2-pyrrolidon, d.h. die prozen tuale Gewinnung von
N-Vinyl-2-pyrrolidon 96 Gew.%. Und die Reinheit des gewonnenen N-Vinyl-2-pyrrolidons
betrug 99,9 Gew.%.
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Beispiel 2
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N-Vinyl-2-pyrrolidon wurde kontinuierlich
mit Hilfe der in 1 angegebenen
Vorrichtung gewonnen. Der Aufbau der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 und
der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 waren die gleichen
wie in Beispiel 1 und die Temperaturen der Kondensate in den Kondensationsbehältern 3 und 6 wurden
auf 10°C
gehalten.
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Die kontinuierliche Destillationskolonne 2 arbeitete
unter einem verminderten Druck von 1,33 × 104 Pa (100
mm Hg) oder weniger, zur Kontrolle der Menge an Kondensat, das von
dem Kondensationsbehälter 3 so in
die kontinuierliche Destillationskolohne 2 zurücklief,
daß das
Rücklaufverhältnis 1 sein
konnte. D e kontinuierliche Destillationskolonne 5 arbeitete
unter einem verminderten Druck von 1,33 × 104 Pa
(100 mm Hg) oder weniger, zur Kontrolle der Menge an Kondensat,
das von dem Kondensationsbehälter 6 so
in die kontinuierliche Destillationskolonne 5 zurücklief,
daß das
Rücklaufverhältnis 1,5 sein
konnte.
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Die Einspeisgeschwindigkeit und die
Abzugsgeschwindigkeit in jeder der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 und
der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 sind zusammen
mit der Zusammensetzung jeder Flüssigkeit
in Tabelle 3 angegeben und die Temperaturen am Kopf der Kolonne
und die Temperaturen der Bodenflüssigkeit
der kontinuierlichen Destillationskolonnen 2 und 5 sind in Tabelle
4 angegeben.
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Aus den in Tabelle 3 angegebenen
Werten geht hervor, daß in
der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 Wasser aus
der gemischten Flüssigkeit
abdestilliert und andererseits die restlichen Komponenten als Bodenprodukt
abgezogen werden. Ferner ist ersichtlich, daß in der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 das gesamte
N-Vinyl-2-pyrrolidon
in der gemischten Flüssigkeit
abdestillierte.
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So ist zu erkennen, daß N-Vinyl-2-pyrrolidon
durch das erfindungsgemäße Verfahren
kontinuierlich gewonnen wird.
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Ferner betrug das Verhältnis der
Menge an N-Vinyl-2-pyrrolidon, das als Bodenprodukt aus der kontinuierlichen
Destillationskolonne 2 abgezogen wurde, zu der Men- ge
an N-Vinyl-2-pyrrolidon, das in die kontinuierliche Destillationskolonne 2 eingespeist
wurde, d.h. die prozentuale Gewinnung von N-Vinyl-2-pyrrolidon, in
der kontinuierlichen Destillationskolonne 2, 97 Gew.%.
Das Verhältnis
der Destillationsmenge an N-Vinyl-2pyrrolidon aus der kontinuierlichen
Destillationskolonne 5 zu der in die kontinuierliche Destillationskolonne 5 eingespeisten
Menge an N-Vinyl-2-pyrrolidon, d.h. die prozentuale Gewinnung von
N-Vinyl-2-pyrrolidon, in der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 betrug
98 Gew.%. Daher betrug das Verhältnis
der Destillationsmenge an N-Vinyl-2-pyrrolidon aus der kontinuierlichen
Destillationskolonne 5 zu der in die kontinuierliche Destillationskolonne 2 eingespeisten
Menge an N-Vinyl-2-pyrroidon, d.h. die prozentuale Gewinnung von
N-Vinyl-2-pyrrolidon 95 Gew.%. Und die Reinheit des gewonnenen N-Vinyl-2-pyrrolidons
betrug 99,9 Gew.%.
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Vergleichsbeispiel 1
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N-Vinyl-2-pyrrolidon wurde kontinuierlich
mit Hilfe der in Fig. 1 angegebenen Vorrichtung gewonnen. Der Aufbau
der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 und der kontinuierlichen
Destillationskolonne 5 waren die gleichen wie in Beispiel 1 und
die Temperaturen der Kondensate in den Kondensationsbehältern 3 und 6 wurden
auf 10°C
gehalten.
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Die kontinuierliche Destillationskolonne 2 arbeitete
unter einem verminderten Druck von 3,33 × 104 Pa (250
mm Hg) oder weniger, zur Kontrolle der Menge an Kondensat, das von
dem Kondensationsbehälter 3 so in
die kontinuierliche Destillationsko lonne 2 zurücklief,
daß das
Rücklaufverhältnis 0,5 sein
konnte. Die kontinuierliche Destillationskoionne 5 arbeitete
unter einem verminderten Druck von 1,33 × 104 Pa (100 mm Hg) oder weniger,
zur Kontrolle der Menge an Kondensat, das von dem Kondensationsbehälter 6 so
in die kontinuierliche Destillationskolonne 5 zurücklief.
daß das
Rücklaufverhältnis 1 sein
konnte.
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Die Einspeisgeschwindigkeit und die
Abzugsgeschwindigkeit in jeder der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 und
der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 sind zusammen
mit der Zusammensetzung jeder Flüssigkeit
in Tabelle 5 angegeben und die d: Temperaturen am Kopf der Kolonne
und die Temperaturen der Bodenflüssigkeit
der kontinuierlichen Destillationskolonnen 2 und 5 sind
in Tabelle 6 angegeben.
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Aus den in Tabelle 5 angegebenen
Werten geht hervor, daß in
der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 Wasser aus
der gemischten Flüssigkeit
abdestilliert und andererseits die restlichen Komponenten als Bodenprodukt
abgezogen werden. Ferner ist ersichtlich, daß in der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 das gesamte
N-Vinyl-2-pyrrolidon
in der gemischten Flüssigkeit
abdestillierte.
-
Jedoch betrug das Verhältnis der
Menge an N-Vinyl-2-pyrrolidon, das als Bodenprodukt aus der kontinuierlichen
Destillationskolonne 2 abgezogen wurde, zu der Menge an
N-Vinyl-2-pyrrolidon, das in die kontinuierliche Destillationskolonne 2 eingespeist wurde,
d.h. die prozentuale Gewinnung von N-Vinyl-2-pyrrolidon, in der
kontinuierlichen Destillationskolonne 2, 90 Gew.%. Das
Verhältnis
der Destillationsmenge an N-Vinyl-2-pyrrolidon aus der kontinuierlichen
Destillationskolonne 5 zu der in die kontinuierliche Destillationskolonne 5 eingespeisten
Menge an N-Vinyl-2-pyrrolidon, d.h. die prozen- tuale Gewinnung
von N-Vinyl-2-pyrrolidon, in der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 betrug
98 Gew.%. Daher betrug das Verhältnis
der Destillationsmenge an N-Vinyl-2-pyrrolidon aus der kontinuierlichen
Destillationskolonne 5 zu der in die kontinuierliche Destillationskolonne
2 eingespeisten Menge an N-Vinyl-2-pyrrolidon, d.h. die prozentuale
Gewinnung von N-Vinyl-2-pyrrolidon 88 Gew.%.
Und die Reinheit des gewonnenen N-Vinyl-2-pyrrolidons betrug 99,8
Gew.%.
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Vergleichsbeispiel 2
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N-Vinyl-2-pyrrolidon wurde kontinuierlich
mit Hilfe der in 1 angegebenen Vorrichtung
gewonnen. Der Aufbau der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 und
der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 waren die gleichen
wie in Beispiel 1 und die Temperaturen der Kondensate in
den Kondensationsbehältern 3 und 6 wurden
auf 10°C
gehalten.
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Die kontinuierliche Destillationskolonne 2 arbeitete
unter einem verminderten Druck von 1,33 × 104 Pa (250
mm Hg) oder weniger, zur Kontrolle der Menge an Kondensat, das von
dem Kondensationsbehälter 3 so in
die kontinuierliche Destillationskolonne 2 zurücklief,
daß das
Rücklaufverhältnis 0,5 sein
konnte. Die kontinuierliche Destillationskolonne arbeitete unter
einem verminderten Druck von 1,46 × 104 Pa
(110 mm Hg) oder weniger, zur Kontrolle der Menge an Kondensat,
das von dem Kondensationsbehälter 6 so
in die kontinuierliche Destillationskolonne 5 zurücklief.
daß das
Rücklaufverhältnis 1 sein
konnte.
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Die Einspeisgeschwindigkeit und die
Abzugsgeschwindigkeit in jeder der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 und
der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 sind zusammen
mit der Zusammensetzung jeder Flüssigkeit
in Tabelle 7 angegeben und die Temperaturen am Kopf der Kolonne
und die Temperaturen der Bodenflüssigkeit
der kontinuierlichen Destillationskolonnen 2 und 5 sind
in Tabelle 8 angegeben.
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Aus den in Tabelle 7 angegebenen
Werten geht hervor; daß in
der kontinuierlichen Destillationskolonne 2 Wasser aus
der gemischten Flüssigkeit
abdestilliert und , andererseits die restlichen Komponenten als Bodenprodukt
abgezogen werden. Ferner ist ersichtlich, daß in der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 das gesamte
N-Vinyl-2-pyrrolidon
in der gemischten Flüssigkeit
abdestillierte.
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Jedoch betrug das Verhältnis der
Menge an N-Vinyl-2-pyrrolidon, das als Bodenprodukt aus der kontinuierlichen
Destillationskolonne 2 abgezogen wurde, zu der Menge an
N-Vinyl-2-pyrrolidon, das in die kontinuierliche Destillationskolonne 2 eingespeist
wurde, d.h. die prozentuale Gewinnung von N-Vinyl-2-pyrrolidon, in
der kontinuierlichen Destillationskolonne 2, 98 Gew.%.
Das Verhältnis
der Destillationsmenge an N-Vinyl-2pyrrolidon aus der kontinuierlichen
Destillationskolonne 5 zu der in die kontinuierliche Destillationskolonne 5 eingespeisten
Menge an N-Vinyl-2-pyrrolidon, d.h. die prozentuale Gewinnung von
N-Vinyl-2-pyrrolidon, in der kontinuierlichen Destillationskolonne 5 betrug
89 Gew.%. Daher betrug das Verhältnis
der Destillationsmenge an N-Vinyl-2-pyrrolidon aus der kontinuierlichen
Destillationskolonne 5 zu der in die kontinuierliche Destillationskolonne 2 eingespeisten
Menge an N-Vinyl-2-pyrrolidon, d.h. die prozentuale Gewinnung von
N-Vinyl-2-pyrrolidon 87 Gew.%. Und die Reinheit des gewonnerten
N-Vinyl-2-pyrrolidons betrug 99,8 Gew.%.
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Wie aus einem Vergleich der obigen
Beispiele und der Vergleichsbeispiele hervorgeht, ist es durch Befolgen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
möglich,
eine thermische Polymerisation oder thermische Zersetzung von N-Vinyl-2-pyrrolidon
zu vermeiden und es ist möglich,
N-Vinyl-2-pyrrolidon effektiv und stetig und mit hoher Reinheit
zu gewinnen.
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Wirkung der Erfindung
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Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Gewinnungsverfahrens
wird die Wirkung erzielt, daß N-Vinyl-2-pyrrolidon
kontinuierlich, effektiv und stetig gewonnen werden kann, während eine
thermische Polymerisation oder thermische Zersetzung von chemisch
instabilem N-Vinyl-2-pyrrolidon aus der gemischten Flüssigkeit
mit einer komplizierten Zusammensetzung, enthaltend N-Vinyl-2-pyrrolidon,
N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon,
Verbindungen mit einem höheren
Siedepunkt als N-Vinyl-2-pyrrolidon und Wasser, z.B. einer Flüssigkeit, die
erhalten worden ist durch eine Dehydratisierungs-Reaktion von N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon
in der Dampfphase, gehemmt werden kann.