EP2935203A1 - Continuous method for separating salts in the production of dimethylacetamide - Google Patents

Continuous method for separating salts in the production of dimethylacetamide

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EP2935203A1
EP2935203A1 EP13815464.6A EP13815464A EP2935203A1 EP 2935203 A1 EP2935203 A1 EP 2935203A1 EP 13815464 A EP13815464 A EP 13815464A EP 2935203 A1 EP2935203 A1 EP 2935203A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
solid
evaporation
product mixture
forced circulation
dimethylacetamide
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13815464.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ortmund Lang
Norbert Asprion
Axel Binder
Bernd Metzen
Christof Wilhelm Wigbers
Petr Kubanek
Thomas STEINHILBER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to EP13815464.6A priority Critical patent/EP2935203A1/en
Publication of EP2935203A1 publication Critical patent/EP2935203A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C231/00—Preparation of carboxylic acid amides
    • C07C231/22—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C231/24—Separation; Purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C231/00—Preparation of carboxylic acid amides
    • C07C231/02—Preparation of carboxylic acid amides from carboxylic acids or from esters, anhydrides, or halides thereof by reaction with ammonia or amines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/06—Flash distillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/42—Regulation; Control

Definitions

  • the invention relates to a continuous process for the separation of salts in the production of dimethylacetamide.
  • DMAC Dimethylacetamide
  • polar solvent especially for polymers and gases, as a paint stripper, extractant and crystallization aid. Due to its high boiling temperature, DMAC is used in the coatings industry for special coating materials based on polymers, in particular polyamides and polyurethanes. DMAC is also used for the production of fibers and films and as a reaction medium. When spandex® fibers are spun, DMAC can be used as an auxiliary and subsequently at least partially recovered.
  • WO 2006/061 159 A1 discloses a continuous process for the preparation of N, N-dimethylacetamide (DMAC) by continuous reaction of methyl acetate (MeOAc) with dimethylamine (DMA) in the presence of a basic catalyst.
  • DMAC N, N-dimethylacetamide
  • the catalyst is homogeneous and / or suspended in the reaction mixture.
  • poly-THF polytetrahydrofuran
  • by-products may also be present. These by-products may in particular be tetrahydrofuran (THF) and / or dimethyl ether.
  • the liquid reaction product of the process can be expanded for further work-up in a distillation column.
  • the basic catalyst contained in the reaction effluent is neutralized. This is done by adding in particular water, an aqueous or anhydrous protic acid, in particular sulfuric acid, methanesulfonic acid, carboxylic acid, phosphoric acid and the like.
  • a disadvantage of this method is the incrustations that increase with increasing operating time, in particular crystallization fouling and caking, especially on heated walls, which results in lower heat transfer performance, as well as blockages of pipelines and ultimately a time- and material-intensive replacement of System elements result.
  • the Exchange of system elements requires maintenance downtime with production downtime and a high cost of materials and the associated costs.
  • Another disadvantage is the cleaning and processing of the replaced system elements.
  • time-consuming cleaning produces saline wastewater, which may in particular also contain residual amounts of DMAC, which, in addition to a discontinuous accumulation of highly concentrated wastewater in a wastewater treatment plant, can lead to further problems.
  • the object is achieved by a continuous process for discharging a solid, salt-containing phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates from the product mixture of the preparation of ⁇ , ⁇ -dimethylacetamide (DMAC) by reacting methyl acetate (MeOAc) with dimethylamine (DMA) in the presence a catalyst comprising ⁇ , ⁇ -dimethylacetamide (DMAC), methyl acetate (MeOAc), dimethylamine (DMA) and a catalyst with the following process steps: level-controlled feeding of the product mixture as feed stream into an evaporation vessel of a forced circulation evaporator, wherein the forced circulation evaporator in the flow direction at least an evaporation tank, a pump, a first heat exchanger and a return line into the evaporation tank as a forced circulation evaporation circuit, wherein the return line has a throttle element and arranged downstream in the flow direction an inlet piece, wherein on the level-controlled Zuf the
  • Solid / liquid phase of the discharged partial stream comprising the solid, saline phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates in at least one separating apparatus in a solid, saline phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates and a liquid phase,
  • Level-controlled feeding of the product mixture in the sense of the present invention is understood to mean feeding of the product mixture into the evaporation container, which is regulated as a function of a predetermined level in the evaporation container. As long as the level in the evaporation tank is below the predetermined level, in particular product mixture is supplied until reaching the predetermined level.
  • a forced circulation evaporator is understood to mean a circulation evaporator which in particular uses a pump in order to force the product mixture containing volatile components to flow through the circulation evaporator.
  • the evaporation vessel, the pump, the first heat exchanger and the return line into the evaporation vessel form the forced circulation evaporation circulation.
  • a return line is understood to mean a line which in the forced circulation evaporation cycle leads back in the direction of flow from the first heat exchanger into the evaporation container.
  • the return line may in particular be a pipe, a hose.
  • Throttle element in the sense of the present invention is understood to mean any device which generates a pressure difference in the return line upstream of the throttle element in the flow direction, the pressure in the return line in the flow direction upstream of the throttle element being higher than the pressure downstream of the throttle element Throttling element, so that takes place in the flow direction after the throttle element, a pressure relief.
  • An introduction piece in the sense of the present invention is understood to mean any device via which volatile components of the product mixture obtained after flash evaporation, optionally unevaporated components of the product mixture in a liquid phase and a solid, salt-containing phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates via the return line the evaporation tank to be initiated.
  • the inlet piece may in particular be a pipe piece, a nozzle, a hose.
  • the recirculation of components of the product mixture from the forced circulation evaporation circuit into the evaporation container is understood in the context of the present invention as recycling of the volatile components of the product mixture obtained after flash evaporation.
  • the recycling can be carried out in particular after the throttle element in the return line through the inlet.
  • Recirculation of the liquid phase obtained after the solid / liquid run means in the context of the present invention the recycling of the liquid phase obtained after the solid / liquid separation into the evaporation vessel.
  • a return of components in the evaporation tank basically also affects the level of the evaporation tank.
  • a predetermined filling level is understood to mean a predetermined filling level in the evaporation container.
  • the predetermined level is influenced in particular by the feeding of the product mixture, the removal of the vapor phase and the discharge of a partial flow.
  • the specification of the Grestand level is determined by the distance between the level surface of the level and the Einleit ceremoniess.
  • the level surface is understood at the level in the evaporation vessel.
  • the level surface may in particular be the outer surface of a liquid phase, a foam phase at the level in the evaporation tank.
  • Under separation apparatus in the context of the present invention is basically any device for the separation of liquid and solid phases to understand.
  • the separation can be carried out in particular by means of filtration, in particular cake-forming filtration, candle filtration, membrane filtration, ultrafiltration, surface filtration, depth filtration, centrifugal, sieving, sedimentation in Erdgravitations- or centrifugal field.
  • a continuous process is advantageous in which the product mixture in the return line in the flow direction downstream of the throttle element has flow velocities in a range of 0.5 to 4 m / s. Flow rates of 1 to 3 m / s are preferred, more preferably in the range of 1.5 to 2.5 m / s.
  • the product mixture in the return line after the throttle element in the continuous process to a temperature in the range of 50 to 300 ° C. Preference is given to temperatures in the range from 80 to 250 ° C., particularly preferably in the range from 100 to 250 ° C.
  • the product mixture leaving the inlet has a flow with a Reynolds number of greater than 10 4 .
  • the product mixture containing N, N-dimethylacetamide (DMAC) in the return line in the flow direction downstream of the throttle element has a pressure-temperature ratio such that ⁇ , ⁇ -dimethylacetamide (DMAC) is in the vapor phase.
  • the discharged vapor phase is distilled by cooling in at least one second heat exchanger to give ⁇ , ⁇ -dimethylacetamide (DMAC).
  • the throttling element is a pressure-maintaining member, a valve, a control valve, a spool, an orifice, a ring orifice, a nozzle, a flap, a pipe constriction, a bore and a combination thereof.
  • the throttle element is adjusted in a continuous process so that a differential pressure in the flow direction in a region upstream of the throttle element to a region downstream of the throttle element is preferably greater than 0.1 bar.
  • the evaporation for the separation of salt in the evaporation vessel has a pressure in the range of 0.01 to 5 bar, particularly preferably in the range of 0.1 to 2 bar.
  • the vapor phase removed from the evaporation vessel preferably has a proportion in the continuous process of from 30 to 99% by weight of N, N-dimethylacetamide (DMAC), based on the total weight of the feed stream.
  • DMAC N, N-dimethylacetamide
  • the process is preferably carried out continuously and has in particular an average residence time of the desired product in the range from 1 to 60 minutes, particularly preferably in the range from 30 to 60 minutes.
  • the flash evaporation of the continuous process comprises a plurality of evaporators arranged in series, in parallel, or in combinations thereof.
  • the evaporation comprises a plurality of forced circulation evaporators, which are arranged in series connection, in parallel connection or in a combination thereof.
  • the interconnection of the forced circulation evaporator may comprise, for example, two to twelve, preferably two to ten and in particular two, three, four, five or six identical or different forced circulation evaporators.
  • the forced circulation evaporators can each be operated with or without feedback.
  • the discharge from a forced circulation evaporator may also be at least partially conducted into an upstream forced circulation evaporator.
  • the flash evaporation takes place in one stage or in several successive stages, for example in two, three, four, five or six stages connected in series.
  • the solid-liquid separation in the continuous process is a filtration, in particular a cake-forming filtration, a candle filtration, a membrane filtration, an ultrafiltration, a surface filtration, a depth filtration, a centrifugal process, a sieving process, a sedimentation method in the earth gravity and / or centrifugal field and Combinations thereof.
  • the solid-liquid separation in the continuous process is continuous or discontinuous.
  • the catalyst in the continuous process is a basic catalyst, an alkali metal hydroxide, alkaline earth metal hydroxide, alkali metal alcoholate, alkaline earth metal alcoholate, alkali metal carbonate, alkaline earth metal carbonate, alkali metal hydrogencarbonate, alkaline earth metal bicarbonate, an amine, especially a tertiary amine, and combinations thereof and the alkali metal Li, Na, K, Rb, Cs and combinations thereof.
  • the evaporation in the continuous process has a specific Thompson inhabitbelastung in the range of 1 - 100 kW / m 2 , based on the transferred heat output and the evaporator surface of the evaporator.
  • the heat exchanger is heated by means of heating steam or heat transfer medium.
  • the method according to the invention has the following advantages: No or reduced deposits on the walls of the evaporation tank.
  • the evaporation vessel is heated from the outside, and there is heating of the walls of the evaporation vessel and the direct transfer of heat energy from the walls to the product mixture in the evaporation vessel.
  • deposits on the wall surfaces, which are in contact with the product mixture are formed by phase transitions.
  • a heating of the product mixture takes place in the first heat exchanger and thus outside of the evaporation tank.
  • the subsequent flash evaporation of the heated product mixture then takes place according to the invention in the flow direction downstream of the throttle element, ie only when the heated product mixture is returned to the evaporation tank.
  • the continuous process according to the invention has no direct heat energy transfer from the heated walls of the evaporation vessel to the product mixture and no or only minor deposits form on the wall surfaces of the evaporation vessel, which are in contact with the product mixture.
  • a foam layer may initially form on the surface of the surface due to the phase transition of the liquid phase of the product mixture to the adjacent atmosphere in the evaporation vessel.
  • the recycling of the components of the product mixture obtained after flash evaporation into the evaporation tank is carried out according to the invention such that it takes place at least partially in the area of the level surface.
  • a pipeline which is partially above the level surface and partially located directly at or below the level surface, be arranged.
  • the phase transition between the liquid phase of the product mixture to the adjacent atmosphere in the evaporation tank is continuously disturbed and at least a part of the level surface is in motion, for example, so that foaming is disturbed and / or prevented.
  • foaming as a precursor to crust formation, encrustation and / or cake formation is prevented, the crust can no longer form on the surface surface.
  • the inventive method can be operated continuously and there are no production stoppages due to crust formation at the level surface required.
  • the feed stream is enriched with the liquid phase obtained after the solid / liquid run.
  • the cleaning of the evaporation tank is inevitable because, as already stated above, due to the process, deposits, caking and encrustations form on the walls of the evaporation tank.
  • the tendency to deposit can be actively influenced as described above.
  • the heating of the product mixture takes place outside of the evaporation vessel in a first heat exchanger, whereby no direct heat transfer, for example, from heated walls of the evaporation vessel takes place on the product mixture, which is on the wall surfaces, which are in contact with the product mixture, no and / or only minor Form deposits by phase transitions.
  • the amount of depositable salts in the process of the invention can be actively influenced by removal of partial streams from the product mixture of the evaporation vessel and separation of the solid in a separation process.
  • inventive possibility of combining these two influencing possibilities is particularly advantageous for a continuous, trouble-free and economical process management with high throughput rates.
  • FIG. 1 shows a schematic overview of the method according to the invention. The following reference symbols are used:
  • FIG. 1 The schematic overview in Figure 1 with a forced circulation evaporator, a downstream distillation column and a solid-liquid separation apparatus T shows a preferred embodiment of the method according to the invention.
  • the continuous process is fed via a feed stream 1.
  • a fill level N with a level surface O is formed in an evaporation vessel V of the forced circulation evaporator.
  • the forced circulation evaporator has downstream of the evaporation tank V, a pump P, a first heat exchanger W1 and a return pipe R into the evaporation tank V as a forced circulation evaporation circuit.
  • a stream of the product mixture is discharged on the bottom side and supplied to the first heat exchanger W1 with the pump P.
  • the product mixture is heated in the first heat exchanger W1 and returned to the evaporation vessel V via the return line R and an inlet piece E arranged at the end in the flow direction.
  • the pumping of the product mixture in the flow direction through the first heat exchanger W1 against the throttle element D builds up a pressure in the first heat exchanger W1, which pressure can be regulated in particular via the throttle element D.
  • a flash evaporation of volatile Components of the product mixture in the flow direction downstream of the throttle element D, there is a flash evaporation of volatile Components of the product mixture to form a vapor phase F containing ⁇ , ⁇ -dimethylacetamide (DMAC) and precipitation of a solid, salt-containing phase instead.
  • the volatile components of the product mixture obtained after flash evaporation, optionally unevaporated components of the product mixture in a liquid phase and a solid, salt-containing phase are recycled through the return line R via the inlet E into the evaporation vessel.
  • the vapor phase F is removed from the evaporation vessel V as discharge stream 2 and condensed in a second heat exchanger W2.
  • the solid, saline-containing phase in the evaporation vessel V is concentrated.
  • a partial stream 3 is discharged from the evaporation vessel V and fed to the solid-liquid separation apparatus T, such as a filter chute.
  • the liquid phase obtained is returned to the evaporation, in particular to the evaporation vessel V.
  • a preferred plant for carrying out the method according to the invention may comprise a plurality of forced circulation flash evaporators, which are arranged in a cascade connection.
  • the forced circulation expansion evaporators are arranged such that a residue of a first forced circulation vent evaporator is passed into a second forced circulation flash evaporator and the second forced circulation flash evaporator is passed to a third forced circulation flash evaporator, which is further continued with a further number of forced circulation flash evaporators.
  • the vapors from the upstream evaporator stage are used to heat the downstream evaporator stage.
  • the vapors can also be fed to a distillation column.
  • the product mixture when the product mixture is heated in the first heat exchanger W1, there is no formation of vapor bubbles. As a result, a failure and the caking of tendency to encrustation solids on heated walls can be avoided.
  • the vapor bubble formation takes place in the flow direction only after the throttle element D, in particular a pressure-holding valve instead.
  • a separation in the separation apparatus T according to the usual methods, in particular with candle filters.
  • an open filter fabric of Teflon with an air passage of 150 L / dm 2 / min can be preferably used. If the filter cake resistance is too high, the feed is interrupted and the filter cake is further purified by blowing nitrogen or steam away from organic residues before either discarding the filter cake or dissolving the salt with water and feeding it to a wastewater treatment plant.
  • An advantage of using steam for dry blowing is the ability to condense the resulting vapor with the organics.
  • the resulting water could then be used for catalyst decomposition and allows a return of the organics.
  • the electricity would have to be disposed of via a torch.
  • the effluent evaporated from the solid and partially or totally condensed discharge is worked up by distillation under the usual distillation conditions, e.g. in one or more columns interconnected.
  • the pilot plant included a forced circulation evaporator, a downstream distillation column and a solid-liquid separation apparatus.
  • an evaporation tank V In the circulation of the forced circulation evaporator, an evaporation tank V, a centrifugal pump P, a first heat exchanger W1 and a return line R were arranged in the flow direction of the evaporation vessel V.
  • As feed stream 1 a product mixture was fed level-controlled into the evaporation vessel V.
  • the product mixture was prepared according to WO 2006/061 159 A1, consisting of 15% by weight of methanol, 3% by weight of dimethylamine, 6% by weight of methyl acetate, 75% by weight of DMAC and about 1% by weight of sodium methoxide ,
  • the product mixture based on the feed stream 1, continuously added 1 wt .-% of water to neutralize sodium methoxide and the product mixture level-controlled fed to the evaporation vessel V to form a level level N in the evaporation vessel with a level surface O.
  • the product mixture was pumped by a centrifugal pump P in the first heat exchanger W1 and heated to a temperature in the range of 120 ° C to 150 ° C.
  • the heating of the first heat exchanger W1 was carried out by means of a heat transfer oil.
  • the specific heating surface load was 20 kW / m 2 .
  • a pressure was built up in the first heat exchanger W1.
  • This pressure in the heat exchanger was with the throttle element, in particular a control valve in the outlet region of the heat exchanger W1 regulated and adjusted so that during the temperature control of the product mixture no vapor bubble formation and no evaporation took place in the heat exchanger W1.
  • the throttle element D has been set so that a differential pressure between the pressure within the heat exchanger and the pressure in the flow direction downstream of the throttle element D in a range of 0.1 to 0.5 bar, the pressure decreases in the flow direction after the throttle element ,
  • the pressure in the evaporation tank was in the range of 0.5 to 1.2 bar.
  • the vapor phase F comprises in particular also components of the product mixture and may, for example, about 15% by weight of methanol, about 3% by weight of dimethylamine, about 6% by weight of methyl acetate, about 75% by weight of DMAC, 1% water, based on the total weight of the product mixture.
  • the volatile components of the product mixture obtained after the flash evaporation, optionally unevaporated components of the product mixture in a liquid phase and a solid, salt-containing phase were recycled through the return line R via the inlet E into the evaporation vessel.
  • the flow velocity in the return line R in the flow direction downstream of the throttle element D was 2 m / s.
  • the introducing piece was set to end in a range of 30 cm immediately above to 20 cm below the level surface O of the level N of the evaporation tank.
  • the vapor phase was discharged from the evaporation vessel V as the discharge stream 2 and condensed in the second heat exchanger W2. Through the evaporation process and the removal of the vapor phase, the solid salt-containing phase in the evaporation vessel V was concentrated.
  • a partial stream 3 was discharged from the evaporation vessel V at a controlled level and fed to a solid-liquid separating apparatus T designed as a filter. After the separation of the solid from the liquid, the liquid was returned to the evaporation, in particular to the evaporation vessel V.

Abstract

The invention relates to a continuous method for separating out a solid, saline phase containing alkaline and/or alkaline earth acetates from the product mixture of the production of N,N-dimethylacetamide (DMAc) by reacting methyl acetate (MeOAc) with dimethylamine (DMA) in the presence of a catalyst containing N,N-dimethylacetamide (DMAc), methyl acetate (MeOAc), dimethylamine (DMA) and a catalyst, with the following method steps: level-regulated feeding of the product mix as a feed flow into an evaporation container of a forced circulation reboiler; flash evaporation of volatile components of the product mix in the forced circulation reboiler with the formation of a vapour phase containing N,N-dimethylacetamide (DMAc) and precipitation of a solid, saline phase containing alkaline or alkaline earth acetates; feed back of the volatile components of the product mixture obtained after flash evaporation; discharging an N,N-dimethylacetamide (DMAC) containing a vapour phase from the evaporator container as a discharge flow; concentration of the solid, saline phase containing alkaline or alkaline earth acetates in the forced circulation reboiling circuit of the forced circulation reboiler; separation of a partial flow comprising the solid, saline phase containing alkaline and/or alkaline earth acetates from the forced circulation reboiling circuit of the forced circulation reboiler; solid/liquid separation of the separated partial flow in at least one separator into a solid, saline phase containing alkaline and/or alkaline earth acetates and a liquid phase; and feeding of the liquid phase obtained after the solid/liquid separation back into the forced circulation reboiling circuit as a feedback flow. The method is characterized in that the volatile components of the product mix obtained after flash evaporation and the solid, saline phase containing alkaline and/or alkaline earth acetates are fed back into the evaporation container through an infeed which ends in a range from 30 cm above the level surface to 20 cm below the level surface of the fill level of the evaporation container.

Description

Kontinuierliches Verfahren zur Abtrennung von Salzen bei der Herstellung von Dime- thylacetamid  Continuous process for the separation of salts in the preparation of dimethylacetamide
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Abtrennung von Salzen bei der Herstellung von Dimethylacetamid. The invention relates to a continuous process for the separation of salts in the production of dimethylacetamide.
Dimethylacetamid (DMAC) findet Anwendung als polares Lösungsmittel, insbesondere für Polymere und Gase, als Abbeizmittel, Extraktionsmittel und Kristallisationshilfsmittel. In der Lackindustrie wird DMAC wegen seiner hohen Siedetemperatur für spezielle Be- schichtungsstoffe auf der Bindemittelbasis von Polymeren, insbesondere Polyamiden und Polyurethanen, eingesetzt. DMAC findet weiterhin Verwendung zur Herstellung von Fasern und Folien und als Reaktionsmedium. Beim Verspinnen von Spandex®-Fasern kann DMAC als Hilfsstoff eingesetzt und anschließend auch wenigstens teilweise zurückgewonnen werden. Dimethylacetamide (DMAC) is used as a polar solvent, especially for polymers and gases, as a paint stripper, extractant and crystallization aid. Due to its high boiling temperature, DMAC is used in the coatings industry for special coating materials based on polymers, in particular polyamides and polyurethanes. DMAC is also used for the production of fibers and films and as a reaction medium. When spandex® fibers are spun, DMAC can be used as an auxiliary and subsequently at least partially recovered.
Aus der WO 2006/061 159 A1 ist ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von N,N- Dimethylacetamid (DMAC) durch kontinuierliche Umsetzung von Methylacetat (MeOAc) mit Dimethylamin (DMA) in Gegenwart eines basischen Katalysators bekannt. WO 2006/061 159 A1 discloses a continuous process for the preparation of N, N-dimethylacetamide (DMAC) by continuous reaction of methyl acetate (MeOAc) with dimethylamine (DMA) in the presence of a basic catalyst.
Der Katalysator liegt im Reaktionsgemisch homogen und/oder suspendiert vor. Bei einer Verwendung von methanolischer MeOAC-Lösung, wie sie bei der Herstellung von Poly- tetrahydrofuran (Poly-THF) anfällt, können auch Nebenprodukte enthalten sein. Diese Nebenprodukte können insbesondere Tetrahydrofuran (THF) und/oder Dimethylether sein. Der flüssige Reaktionsaustrag des Verfahrens kann zur weiteren Aufarbeitung in einer Destillationskolonne entspannt werden.  The catalyst is homogeneous and / or suspended in the reaction mixture. When using methanolic MeOAC solution, as obtained in the production of polytetrahydrofuran (poly-THF), by-products may also be present. These by-products may in particular be tetrahydrofuran (THF) and / or dimethyl ether. The liquid reaction product of the process can be expanded for further work-up in a distillation column.
Vorzugsweise wird der im Reaktionsaustrag enthaltene basische Katalysator neutralisiert. Dies erfolgt durch Zugabe insbesondere von Wasser, einer wässrigen oder wasserfreien Protonensäure, insbesondere Schwefelsäure, Methansulfonsäure, Carbonsäu- re, Phosphorsäure und dergleichen.  Preferably, the basic catalyst contained in the reaction effluent is neutralized. This is done by adding in particular water, an aqueous or anhydrous protic acid, in particular sulfuric acid, methanesulfonic acid, carboxylic acid, phosphoric acid and the like.
Bekannt aus der WO 2006/061 159 A1 ist eine Abtrennung von Salzen aus dem Reaktionsaustrag durch Verdampfen. Known from WO 2006/061 159 A1 is a separation of salts from the reaction product by evaporation.
Von Nachteil ist bei diesem Verfahren die mit zunehmender Betriebsdauer anwachsen- den Verkrustungen, insbesondere Kristallisationsfouling und Anbackungen, insbesondere an beheizten Wandungen, was eine geringere Wärmeübertragungsleistung zur Folge hat, sowie auch zu Verstopfungen von Rohrleitungen führt und letztendlich dann einen zeit- und materialintensiven Austausch von Systemelementen zur Folge hat. Der Aus- tausch der Systemelemente bedingt Wartungsstillstände mit Produktionsausfallzeiten sowie einen hohen Materialaufwand und die jeweilig damit verbundenen Kosten. A disadvantage of this method is the incrustations that increase with increasing operating time, in particular crystallization fouling and caking, especially on heated walls, which results in lower heat transfer performance, as well as blockages of pipelines and ultimately a time- and material-intensive replacement of System elements result. The Exchange of system elements requires maintenance downtime with production downtime and a high cost of materials and the associated costs.
Ein weiterer Nachteil ist die Reinigung und Aufbereitung der ausgetauschten Systemelemente. Bei der zeitaufwendigen Reinigung entstehen zudem salzhaltige Abwasser, welche insbesondere auch Restmengen an DMAC enthalten können, was zusätzlich zu einem diskontinuierlichen Anfall hochkonzentrierten Abwassers in einer Abwasserreinigungsanlage, zu weiteren Probleme führen kann. Another disadvantage is the cleaning and processing of the replaced system elements. In addition, time-consuming cleaning produces saline wastewater, which may in particular also contain residual amounts of DMAC, which, in addition to a discontinuous accumulation of highly concentrated wastewater in a wastewater treatment plant, can lead to further problems.
Es war daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Verfügung zu stel- len, welches die obigen Nachteile überwindet. It was therefore an object of the invention to provide an improved method which overcomes the above disadvantages.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein kontinuierliches Verfahren zur Ausschleusung einer festen, salzhaltigen Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkaliacetate aus dem Produktgemisch der Herstellung von Ν,Ν-Dimethylacetamid (DMAC) durch Umsetzung von Methylacetat (MeOAc) mit Dimethylamin (DMA) in Gegenwart eines Katalysators, enthaltend Ν,Ν-Dimethylacetamid (DMAC), Methylacetat (MeOAc), Dimethylamin (DMA) und einen Katalysator mit den folgenden Verfahrensschritten: niveaugeregeltes Zuführen des Produktgemisches als Feedstrom in einen Verdamp- fungsbehälter eines Zwangsumlaufverdampfers, wobei der Zwangsumlaufverdampfer in Strömungsrichtung wenigstens einen Verdampfungsbehälter, eine Pumpe, einen ersten Wärmetauscher und eine Rückführleitung in den Verdampfungsbehälter als einen Zwangsumlaufverdampfungskreislauf aufweist, wobei die Rückführleitung ein Drosselelement und in Strömungsrichtung endseitig angeordnet ein Einleitstück aufweist, wobei über die niveaugeregelte Zuführung des Produktgemisches ein vorgegebenes Füllstandniveau im Verdampfungsbehälter geregelt wird, wobei das Produktgemisch bei dem vorgegebenen Füllstandniveau des Verdampfungsbehälters eine Niveauoberfläche aufweist, Entspannungsverdampfen von flüchtigen Komponenten des Produktgemisches im Zwangsumlaufverdampfer unter Ausbilden einer Dampfphase enthaltend N,N- Dimethylacetamid (DMAC) und Ausfällen einer festen, salzhaltigen Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkaliacetate, Rückführen der nach dem Entspannungsverdampfen erhaltenen flüchtigen Komponenten des Produktgemisches, gegebenenfalls unverdampfter Komponenten des Produktgemisches in einer flüssigen Phase und der festen, salzhaltigen Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkaliacetate über die Rückführleitung in den Verdampfungsbehälter, Abführen einer Dampfphase enthaltend Ν,Ν-Dimethylacetamid (DMAC) aus dem Verdampfungsbehälter als Abführstrom, Aufkonzentrieren der festen, salzhaltigen Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkali- acetate im Zwangsumlaufverdampfungskreislauf des Zwangsumlaufverdampfers, The object is achieved by a continuous process for discharging a solid, salt-containing phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates from the product mixture of the preparation of Ν, Ν-dimethylacetamide (DMAC) by reacting methyl acetate (MeOAc) with dimethylamine (DMA) in the presence a catalyst comprising Ν, Ν-dimethylacetamide (DMAC), methyl acetate (MeOAc), dimethylamine (DMA) and a catalyst with the following process steps: level-controlled feeding of the product mixture as feed stream into an evaporation vessel of a forced circulation evaporator, wherein the forced circulation evaporator in the flow direction at least an evaporation tank, a pump, a first heat exchanger and a return line into the evaporation tank as a forced circulation evaporation circuit, wherein the return line has a throttle element and arranged downstream in the flow direction an inlet piece, wherein on the level-controlled Zuf the product mixture has a level surface at the predetermined level of the evaporation container, flash evaporation of volatile components of the product mixture in the forced circulation evaporator to form a vapor phase containing N, N-dimethylacetamide (DMAC) and precipitation of a solid, salt-containing phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates, recirculation of the volatile components of the product mixture obtained after the flash evaporation, optionally unvaporized components of the product mixture in a liquid phase and the solid salt-containing phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates via the return line into the evaporation tank, Removing a vapor phase comprising Ν, Ν-dimethylacetamide (DMAC) from the evaporation vessel as a discharge stream, concentrating the solid, salt-containing phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates in the forced circulation evaporation circuit of the forced circulation evaporator,
Ausschleusen eines Teilstroms umfassend die feste, salzhaltige Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkaliacetate aus dem Zwangsumlaufverdampfungskreislauf des Zwangsumlaufverdampfers, Discharging a substream comprising the solid, saline phase containing alkali and / or alkaline earth acetates from the forced circulation evaporative circulation of the forced circulation evaporator,
Fest/Flüssig-T rennen des ausgeschleusten Teilstroms umfassend die feste, salzhaltige Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkaliacetate in wenigstens einem Trennapparat in eine feste, salzhaltige Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkaliacetate und eine flüs- sige Phase, Solid / liquid phase of the discharged partial stream comprising the solid, saline phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates in at least one separating apparatus in a solid, saline phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates and a liquid phase,
Rückführen der nach dem Fest/Flüssig-T rennen erhaltenen flüssigen Phase in den Zwangsumlaufverdampfungskreislauf als Rückführstrom, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass das Rückführen der nach dem Entspannungs- verdampfen erhaltenen flüchtigen Komponenten des Produktgemisches und der festen, salzhaltigen Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkaliacetate in den Verdampfungsbehälter über ein Einleitstück erfolgt, das in einem Bereich von 30 cm oberhalb der Niveauoberfläche bis 20 cm unterhalb der Niveauoberfläche des Füllstandniveaus des Verdampfungsbehälters endet. Recycling the liquid phase obtained after the solid / liquid run into the forced circulation evaporation cycle as a recycle stream, characterized in that the recirculation of the volatile components of the product mixture obtained after the flash evaporation and the solid, salt-containing phase containing alkali metal and / or Alkaline earth acetates in the evaporation vessel via an inlet piece, which ends in a range of 30 cm above the surface level to 20 cm below the level surface of the level of the evaporation tank.
Unter niveaugeregeltes Zuführen des Produktgemisches im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein Zuführen des Produktgemisches in den Verdampfungsbehälter verstanden, welches abhängig von einem vorgegebenen Niveau im Verdampfungsbehälter ge- regelt wird. Solange das Niveau in dem Verdampfungsbehälter unterhalb des vorgegebenen Niveaus ist, wird bis zum Erreichen des vorgegebenen Niveaus insbesondere Produktgemisch zugeführt. Level-controlled feeding of the product mixture in the sense of the present invention is understood to mean feeding of the product mixture into the evaporation container, which is regulated as a function of a predetermined level in the evaporation container. As long as the level in the evaporation tank is below the predetermined level, in particular product mixture is supplied until reaching the predetermined level.
Unter einem Feedstrom im Sinne der vorliegenden Erfindung ist grundsätzlich ein beliebiger Zufuhrstrom, welcher das Verfahren insbesondere mit Ausgangsrohstoff(en) versorgt, zu verstehen. Unter einem Zwangsumlaufverdampfer im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein Umlaufverdampfer verstanden, der insbesondere eine Pumpe benutzt, um das Produktgemisch enthaltend flüchtige Komponenten zur Durchströmung durch den Umlaufverdampfer zu zwingen. Zur Durchströmung bilden in Strömungsrichtung der Verdamp- fungsbehalter, die Pumpe, der erste Wärmetauscher und die Rückführleitung in den Verdampfungsbehälter den Zwangsumlaufverdampfungskreislauf. In principle, any feed stream which supplies the process in particular with starting raw material (s) is to be understood as a feed stream in the sense of the present invention. For the purposes of the present invention, a forced circulation evaporator is understood to mean a circulation evaporator which in particular uses a pump in order to force the product mixture containing volatile components to flow through the circulation evaporator. For the flow through, the evaporation vessel, the pump, the first heat exchanger and the return line into the evaporation vessel form the forced circulation evaporation circulation.
Unter einer Rückführleitung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine Leitung verstanden, welche in dem Zwangsumlaufverdampfungskreislauf in Strömungsrichtung von dem ersten Wärmetauscher in den Verdampfungsbehälter zurückführt. Die Rückführleitung kann insbesondere ein Rohr, ein Schlauch sein. In the context of the present invention, a return line is understood to mean a line which in the forced circulation evaporation cycle leads back in the direction of flow from the first heat exchanger into the evaporation container. The return line may in particular be a pipe, a hose.
Unter Drosselelement im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine beliebige Vorrichtung verstanden, welche eine Druckdifferenz in der Rückführleitung in Strömungsrich- tung vor zu nach dem Drosselelement erzeugt, wobei der Druck in der Rückführleitung in Strömungsrichtung vor dem Drosselelement höher ist als der Druck in Strömungsrichtung nach dem Drosselelement, so dass in Strömungsrichtung nach dem Drosselelement eine Druckentspannung stattfindet. Unter Einleitstück im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine beliebige Vorrichtung verstanden, über welche nach dem Entspannungsverdampfen erhaltene flüchtige Komponenten des Produktgemisches, gegebenenfalls unverdampfte Komponenten des Produktgemisches in einer flüssigen Phase und einer festen, salzhaltigen Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkaliacetate über die Rückführleitung in den Verdampfungsbehälter eingeleitet werden. Das Einleitstück kann insbesondere ein Rohrstück, eine Düse, ein Schlauch sein. Throttle element in the sense of the present invention is understood to mean any device which generates a pressure difference in the return line upstream of the throttle element in the flow direction, the pressure in the return line in the flow direction upstream of the throttle element being higher than the pressure downstream of the throttle element Throttling element, so that takes place in the flow direction after the throttle element, a pressure relief. An introduction piece in the sense of the present invention is understood to mean any device via which volatile components of the product mixture obtained after flash evaporation, optionally unevaporated components of the product mixture in a liquid phase and a solid, salt-containing phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates via the return line the evaporation tank to be initiated. The inlet piece may in particular be a pipe piece, a nozzle, a hose.
Unter Rückführen der nach dem Entspannungsverdampfen erhaltenen flüchtigen Komponenten des Produktgemisches wird im Sinne der vorliegenden Erfindung die Rückfüh- rung von Komponenten des Produktgemisches aus dem Zwangsumlaufverdampfungs- kreislauf in den Verdampfungsbehälter verstanden. Das Rückführen kann insbesondere nach dem Drosselelement in der Rückführleitung durch das Einleitstück erfolgen. The recirculation of components of the product mixture from the forced circulation evaporation circuit into the evaporation container is understood in the context of the present invention as recycling of the volatile components of the product mixture obtained after flash evaporation. The recycling can be carried out in particular after the throttle element in the return line through the inlet.
Unter Rückführen der nach dem Fest/Flüssig-T rennen erhaltenen flüssigen Phase wird im Sinne der vorliegenden Erfindung die Rückführung der nach dem Fest/Flüssig- Trennen erhaltenen flüssigen Phase in den Verdampfungsbehälter verstanden. Eine Rückführung von Komponenten in den Verdampfungsbehälter beeinflusst grundsätzlich auch das Füllstandsniveau des Verdampfungsbehälters. Unter vorgegebenes Füllstandniveau im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine vorgegebene Füllstandhöhe im Verdampfungsbehälter verstanden. Der vorgegebene Füllstand wird insbesondere durch das Zuführen des Produktgemisches, das Abführen der Dampfphase und das Ausschleusen eines Teilstroms beeinflusst. Die Vorgabe des Füll- Standniveaus ist bestimmt durch den Abstand zwischen der Niveauoberfläche des Füllstandniveaus und des Einleitstücks. Recirculation of the liquid phase obtained after the solid / liquid run means in the context of the present invention the recycling of the liquid phase obtained after the solid / liquid separation into the evaporation vessel. A return of components in the evaporation tank basically also affects the level of the evaporation tank. In the context of the present invention, a predetermined filling level is understood to mean a predetermined filling level in the evaporation container. The predetermined level is influenced in particular by the feeding of the product mixture, the removal of the vapor phase and the discharge of a partial flow. The specification of the Füllstand level is determined by the distance between the level surface of the level and the Einleitstücks.
Unter Niveauoberfläche im Sinne der vorliegenden Erfindung wird die Niveauoberfläche an der Füllstandhöhe im Verdampfungsbehälter verstanden. Die Niveauoberfläche kann insbesondere die äußere Oberfläche einer flüssigen Phase, einer Schaumphase an der Füllstandhöhe im Verdampfungsbehälter sein. Under level surface in the context of the present invention, the level surface is understood at the level in the evaporation vessel. The level surface may in particular be the outer surface of a liquid phase, a foam phase at the level in the evaporation tank.
Unter Trennapparat im Sinne der vorliegenden Erfindung ist grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung zur Trennung von flüssigen und festen Phasen zu verstehen. Die Trennung kann insbesondere mittels Filtration, insbesondere kuchenbildende Filtration, Kerzenfiltration, Membranfiltration, Ultrafiltration, Oberflächenfiltration, Tiefenfiltration, Zentrifugalverfahren, Siebverfahren, Sedimentationsverfahren im Erdgravitations- oder Zentrifugalfeld erfolgen. Vorteilhaft ist ein kontinuierliches Verfahren, bei dem das Produktgemisch in der Rückführleitung in Strömungsrichtung nach dem Drosselelement Strömungsgeschwindigkeiten in einem Bereich von 0,5 bis 4 m/s aufweist. Bevorzugt sind Strömungsgeschwindigkeiten von 1 - 3 m/s, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,5 - 2,5 m/s. Vorzugsweise weist das Produktgemisch in der Rückführleitung nach dem Drosselelement im kontinuierlichen Verfahren eine Temperatur im Bereich von 50 bis 300 °C auf. Bevorzugt sind Temperaturen im Bereich von 80 - 250 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 100 - 250 °C. Vorzugsweise hat im kontinuierlichen Verfahren das aus dem Einleitstück austretende Produktgemisch eine Strömung mit einer Reynoldszahl von größer als 104. Under separation apparatus in the context of the present invention is basically any device for the separation of liquid and solid phases to understand. The separation can be carried out in particular by means of filtration, in particular cake-forming filtration, candle filtration, membrane filtration, ultrafiltration, surface filtration, depth filtration, centrifugal, sieving, sedimentation in Erdgravitations- or centrifugal field. A continuous process is advantageous in which the product mixture in the return line in the flow direction downstream of the throttle element has flow velocities in a range of 0.5 to 4 m / s. Flow rates of 1 to 3 m / s are preferred, more preferably in the range of 1.5 to 2.5 m / s. Preferably, the product mixture in the return line after the throttle element in the continuous process to a temperature in the range of 50 to 300 ° C. Preference is given to temperatures in the range from 80 to 250 ° C., particularly preferably in the range from 100 to 250 ° C. Preferably, in the continuous process, the product mixture leaving the inlet has a flow with a Reynolds number of greater than 10 4 .
Vorzugsweise weist im kontinuierlichen Verfahren das Produktgemisch enthaltend N,N- Dimethylacetamid (DMAC) in der Rückführleitung in Strömungsrichtung nach dem Dros- selelement ein Druck-Temperatur-Verhältnis auf, dass Ν,Ν-Dimethylacetamid (DMAC) in der Dampfphase vorliegt. Preferably, in the continuous process, the product mixture containing N, N-dimethylacetamide (DMAC) in the return line in the flow direction downstream of the throttle element has a pressure-temperature ratio such that Ν, Ν-dimethylacetamide (DMAC) is in the vapor phase.
Vorzugsweise wird die abgeführte Dampfphase durch Abkühlen in wenigstens einem zweiten Wärmetauscher destilliert unter Erhalt von Ν,Ν-Dimethylacetamid (DMAC). Vorzugsweise ist das Drosselelement im kontinuierlichen Verfahren ein Druckhalteorgan, ein Ventil, ein Regelventil, ein Schieber, eine Blende, eine Ringblende, eine Düse, eine Klappe, eine Rohrverengung, eine Bohrung sowie eine Kombination hiervon. Preferably, the discharged vapor phase is distilled by cooling in at least one second heat exchanger to give Ν, Ν-dimethylacetamide (DMAC). Preferably, in the continuous process, the throttling element is a pressure-maintaining member, a valve, a control valve, a spool, an orifice, a ring orifice, a nozzle, a flap, a pipe constriction, a bore and a combination thereof.
Vorzugsweise ist das Drosselelement im kontinuierlichen Verfahren so eingestellt, dass ein Differenzdruck in Strömungsrichtung in einem Bereich vor dem Drosselelement zu einem Bereich nach dem Drosselelement vorzugsweise größer als 0,1 bar ist. Vorzugsweise weist die Verdampfung zur Abtrennung von Salz im Verdampfungsbehälter einen Druck im Bereich von 0,01 - 5 bar, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 - 2 bar auf. Preferably, the throttle element is adjusted in a continuous process so that a differential pressure in the flow direction in a region upstream of the throttle element to a region downstream of the throttle element is preferably greater than 0.1 bar. Preferably, the evaporation for the separation of salt in the evaporation vessel has a pressure in the range of 0.01 to 5 bar, particularly preferably in the range of 0.1 to 2 bar.
Vorzugsweise weist die aus dem Verdampfungsbehälter abgeführte Dampfphase im kontinuierlichen Verfahren einen Anteil im Bereich von 30 bis 99 Gew-% N,N- Dimethylacetamid (DMAC), bezogen auf das Gesamtgewicht des Feedstromes, auf. The vapor phase removed from the evaporation vessel preferably has a proportion in the continuous process of from 30 to 99% by weight of N, N-dimethylacetamide (DMAC), based on the total weight of the feed stream.
Bevorzugt sind Verfahren, bei welchen 50 - 99 %, besonders bevorzugt 90 - 99 %, bezogen auf das Gesamtgewicht des Feedstromes, verdampft werden. Schwerflüchtige Verbindungen sowie Salz verbleiben im Rückstand. Preference is given to processes in which 50-99%, particularly preferably 90-99%, based on the total weight of the feed stream, are evaporated. Heavy volatile compounds and salt remain in the residue.
Vorzugsweise wird das Verfahren kontinuierlich durchgeführt und weist insbesondere eine mittlere Verweilzeit des Wertproduktes im Bereich von 1 - 60 Minuten, besonders bevorzugt im Bereich von 30 - 60 Minuten auf. The process is preferably carried out continuously and has in particular an average residence time of the desired product in the range from 1 to 60 minutes, particularly preferably in the range from 30 to 60 minutes.
Vorzugsweise umfasst das Entspannungsverdampfen des kontinuierlichen Verfahrens mehrere Verdampfungsapparate, die in Reihenschaltung, in Parallelschaltung, oder in Kombinationen hiervon angeordnet sind. In einer geeigneten Ausgestaltung umfasst die Verdampfung mehrere Zwangsumlaufverdampfer, die in Reihenschaltung, in Parallelschaltung oder in einer Kombination hiervon angeordnet sind. Die Verschaltung der Zwangsumlaufverdampfer kann beispielsweise zwei bis zwölf, bevorzugt zwei bis zehn und insbesondere zwei, drei, vier, fünf oder sechs gleiche oder verschiedene Zwangsumlaufverdampfer umfassen. Die Zwangsumlaufverdampfer können jeweils mit oder ohne Rückführung betrieben werden. Der Austrag aus einem Zwangsumlaufverdampfer kann auch zumindest teilweise in einen stromaufwärts gelegenen Zwangsumlaufverdampfer geführt werden. Vorzugsweise findet die Entspannungsverdampfung einstufig oder in mehreren hintereinander geschalteten Stufen, beispielsweise in zwei, drei, vier, fünf oder sechs hintereinander geschalteten Stufen, statt. Die Fest-Flüssig-T rennung im kontinuierlichen Verfahren ist eine Filtration, insbesondere eine kuchenbildende Filtration, eine Kerzenfiltration, eine Membranfiltration, eine Ultrafiltration, eine Oberflächenfiltration, eine Tiefenfiltration, ein Zentrifugalverfahren, ein Siebverfahren, ein Sedimentationsverfahren im Erdgravitations- und/oder Zentrifugalfeld sowie Kombinationen hiervon. Preferably, the flash evaporation of the continuous process comprises a plurality of evaporators arranged in series, in parallel, or in combinations thereof. In a suitable embodiment, the evaporation comprises a plurality of forced circulation evaporators, which are arranged in series connection, in parallel connection or in a combination thereof. The interconnection of the forced circulation evaporator may comprise, for example, two to twelve, preferably two to ten and in particular two, three, four, five or six identical or different forced circulation evaporators. The forced circulation evaporators can each be operated with or without feedback. The discharge from a forced circulation evaporator may also be at least partially conducted into an upstream forced circulation evaporator. Preferably, the flash evaporation takes place in one stage or in several successive stages, for example in two, three, four, five or six stages connected in series. The solid-liquid separation in the continuous process is a filtration, in particular a cake-forming filtration, a candle filtration, a membrane filtration, an ultrafiltration, a surface filtration, a depth filtration, a centrifugal process, a sieving process, a sedimentation method in the earth gravity and / or centrifugal field and Combinations thereof.
Die Fest-Flüssig-T rennung im kontinuierlichen Verfahren ist kontinuierlich oder diskontinuierlich. The solid-liquid separation in the continuous process is continuous or discontinuous.
Der Katalysator im kontinuierlichen Verfahren ist ein basischer Katalysator, ein Alkalime- tallhydroxid, Erdalkalimetallhydroxid, Alkalimetallalkoholat, Erdalkalimetallalkoholat, Al- kalimetallcarbonat, Erdalkalimetallcarbonat, Alkalimetallhydrogencarbonat, Erdalkalime- tallhydrogencarbonat, ein Amin, insbesondere ein tertiäres Amin ist, sowie Kombinationen hiervon und das Alkalimetall Li, Na, K, Rb, Cs sowie Kombinationen hiervon. Die Verdampfung im kontinuierlichen Verfahren weist eine spezifische Heizflächenbelastung im Bereich von 1 - 100 kW/m2 auf, bezogen auf die übertragenen Wärmeleistung und die Verdampferoberfläche des Verdampfers. The catalyst in the continuous process is a basic catalyst, an alkali metal hydroxide, alkaline earth metal hydroxide, alkali metal alcoholate, alkaline earth metal alcoholate, alkali metal carbonate, alkaline earth metal carbonate, alkali metal hydrogencarbonate, alkaline earth metal bicarbonate, an amine, especially a tertiary amine, and combinations thereof and the alkali metal Li, Na, K, Rb, Cs and combinations thereof. The evaporation in the continuous process has a specific Heizflächenbelastung in the range of 1 - 100 kW / m 2 , based on the transferred heat output and the evaporator surface of the evaporator.
Bevorzugt ist eine Heizflächenbelastung im Bereich von 10 - 80 kW/m2, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 20 - 40 kW/m2. A heating surface load in the range of 10 to 80 kW / m 2 , very particularly preferably in the range of 20 to 40 kW / m 2 , is preferred.
Bevorzugt wird der Wärmetauscher mittels Heizdampf oder Wärmeträgermedium beheizt. Preferably, the heat exchanger is heated by means of heating steam or heat transfer medium.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Vorteile auf: - Keine oder reduzierte Ablagerungen an den Wandungen des Verdampfungsbehälters. The method according to the invention has the following advantages: No or reduced deposits on the walls of the evaporation tank.
Bei konventionellen Verfahren wird der Verdampfungsbehälter beispielsweise von außen beheizt und es findet eine Erhitzung der Wandungen des Verdampfungsbehälters und die direkte Übertragung der Wärmeenergie von den Wandungen auf das Produktgemisch in dem Verdampfungsbehälter statt. Mit der direkten Wärmeübertragung von den erhitzten Wandungen des Verdampfungsbehälters auf das Produktgemisch bilden sich an den Wandungsflächen, welche in Kontakt mit dem Produktgemisch stehen Ablagerungen durch Phasenübergänge. Im Gegensatz hierzu findet erfindungsgemäß eine Erhitzung des Produktgemisches in dem ersten Wärmetauscher statt und somit außerhalb des Verdampfungsbehälters. Die anschließende Entspannungsverdampfung des erhitzten Produktgemisches findet dann erfindungsgemäß in Strömungsrichtung nach dem Drosselelement, d.h. erst bei der Rückführung des erhitzten Produktgemisches in den Verdampfungsbehälter statt. Somit weist das erfindungsgemäße kontinuierliche Verfahren keine direkte Wärmeenergieübertragung von den erhitzten Wandungen des Verdampfungsbehälters auf das Produktgemisch auf und es bilden sich an den Wandungsflächen des Verdampfungsbehälters, welche in Kontakt stehen mit dem Produktgemisch keine oder nur geringfügige Ablagerungen aus. In conventional methods, for example, the evaporation vessel is heated from the outside, and there is heating of the walls of the evaporation vessel and the direct transfer of heat energy from the walls to the product mixture in the evaporation vessel. With the direct transfer of heat from the heated walls of the evaporation vessel to the product mixture, deposits on the wall surfaces, which are in contact with the product mixture, are formed by phase transitions. In contrast For this purpose, according to the invention, a heating of the product mixture takes place in the first heat exchanger and thus outside of the evaporation tank. The subsequent flash evaporation of the heated product mixture then takes place according to the invention in the flow direction downstream of the throttle element, ie only when the heated product mixture is returned to the evaporation tank. Thus, the continuous process according to the invention has no direct heat energy transfer from the heated walls of the evaporation vessel to the product mixture and no or only minor deposits form on the wall surfaces of the evaporation vessel, which are in contact with the product mixture.
Keine oder eine verringerte Ausbildung einer Schaumschicht und/oder Kruste an der Niveauoberfläche in dem Verdampfungsbehälter. No or reduced formation of a foam layer and / or crust at the level surface in the evaporation vessel.
Bei konventionellen Verfahren kann sich an der Niveauoberfläche zunächst eine Schaumschicht ausbilden, bedingt durch den Phasenübergang der flüssigen Phase des Produktgemisches zu der angrenzenden Atmosphäre in dem Verdampfungsbehälter. Damit dies nicht passiert, wird die Rückführung der nach der Entspannungsverdampfung erhaltenen Komponenten des Produktgemisches in den Verdampfungsbehälter erfindungsgemäß derart ausgeführt, dass diese wenigstens teilweise im Bereich der Niveauoberfläche erfolgt. Beispielsweise kann hierzu einer Rohrleitung, welche sich teilweise über der Niveauoberfläche und teilweise direkt an oder unterhalb der Niveauoberfläche befindet, angeordnet sein. Hierdurch wird der Phasenübergang zwischen der flüssigen Phase des Produktgemisches zu der angrenzenden Atmosphäre in dem Verdampfungsbehälter kontinuierlich gestört und wenigstens ein Teil der Niveauoberfläche ist beispielsweise in Bewegung, so dass eine Schaumbildung gestört und/oder unterbunden wird. Wird die Schaumbildung, als Vorstufe einer Krustenbildung, einer Verkrustung und/oder Kuchenbildung verhindert, so kann sich an der Niveauoberfläche auch keine Kruste mehr ausbilden. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich betrieben werden und es sind keine Produktionsstillstände aufgrund von Krustenbildung an der Niveauoberfläche erforderlich.  In conventional processes, a foam layer may initially form on the surface of the surface due to the phase transition of the liquid phase of the product mixture to the adjacent atmosphere in the evaporation vessel. In order for this not to happen, the recycling of the components of the product mixture obtained after flash evaporation into the evaporation tank is carried out according to the invention such that it takes place at least partially in the area of the level surface. For example, for this purpose, a pipeline, which is partially above the level surface and partially located directly at or below the level surface, be arranged. As a result, the phase transition between the liquid phase of the product mixture to the adjacent atmosphere in the evaporation tank is continuously disturbed and at least a part of the level surface is in motion, for example, so that foaming is disturbed and / or prevented. If foaming, as a precursor to crust formation, encrustation and / or cake formation is prevented, the crust can no longer form on the surface surface. Thus, the inventive method can be operated continuously and there are no production stoppages due to crust formation at the level surface required.
Bei einer Reinigung des Verdampfungsbehälters fällt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kein hoch konzentriertes, salzhaltiges Abwasser an. In a cleaning of the evaporation vessel falls in the inventive method no highly concentrated, saline wastewater.
Bei konventionellen Verfahren werden Ablagerungen, Anbackungen und Verkrustungen eines Verdampfungsbehälters mit einem Lösungsmittel, wie beispielsweise Wasser, gelöst. Hierdurch fallen bei der Reinigung der Verdampfungsbehälter hochkonzentrierte, salzhaltige Abwasser an. Im Gegensatz hierzu wird bei dem er- findungsgemäßen Verfahren wenigstens ein Teil des Produktgemisches mit hohem Salzgehalt aus dem Verdampfungsbehälter ausgeschleust und mit einem Trennapparat der Feststoff von der Flüssigkeit getrennt. Die abgetrennte Flüssigkeit wird als zweiter Rückstrom wieder dem Verdampfungsbehälter zugeführt und der Feststoff kann aus dem Prozess entsorgt werden, beispielsweise als Abfall.In conventional processes, deposits, caking and encrustation of an evaporation vessel are dissolved with a solvent such as water. As a result, during the cleaning of the evaporation tank highly concentrated, saline wastewater. In contrast, in the case of the inventive method, at least part of the product mixture with a high salt content discharged from the evaporation vessel and separated with a separating apparatus, the solid from the liquid. The separated liquid is fed back to the evaporation tank as a second return flow and the solid can be disposed of from the process, for example as waste.
Somit muss bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kein hoch konzentriertes, salzhaltiges Abwasser entsorgt werden. Thus, in the method according to the invention no highly concentrated, saline wastewater must be disposed of.
Mit der Rückführung der nach dem Fest-/Flüssig-T rennen erhaltenen flüssigen Phase in den Verdampfungsbehälter wird eine Rückgewinnung von Wertprodukt und dessen Einspeisung zu dem Feedstrom des Verdampfungsbehälters erreicht. Somit wird im Unterschied zu konventionellen Verfahren der Feedstrom mit der nach dem Fest-/Flüssig-T rennen erhaltenen flüssigen Phase angereichert. Hierdurch können Einsparungen bei dem Feedstrom umgesetzt werden. With the return of the liquid phase obtained after the solid / liquid run into the evaporation vessel, a recovery of desired product and its feed to the feed stream of the evaporation vessel is achieved. Thus, in contrast to conventional methods, the feed stream is enriched with the liquid phase obtained after the solid / liquid run. As a result, savings in the feed stream can be implemented.
In konventionellen Verfahren ist die Reinigung des Verdampfungsbehälters unumgänglich, da sich, wie bereits zuvor ausgeführt verfahrensbedingt Ablagerungen, Anbackungen und Verkrustungen an den Wandungen des Verdampfungsbehälters bilden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen kann die Ablagerungsneigung wie zuvor beschrieben, aktiv beeinflusst werden. Einerseits findet die Erhitzung des Produktgemisches außerhalb des Verdampfungsbehälters in einem ersten Wärmetauscher statt, wodurch keine direkte Wärmeübertragung beispielsweise von beheizten Wandungen des Verdampfungsbehälters auf den Produktgemisch erfolgt, wodurch sich an den Wandungsflächen, welche in Kontakt mit dem Produktgemisch stehen, keine und/oder nur geringfügige Ablagerungen durch Phasenübergänge ausbilden können. Andererseits kann die Menge an ablagerungsfähigen Salzen in dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Ausschleusung von Teilströmen aus dem Produktgemisch des Verdampfungsbehälters und Abtrennung des Feststoffs in einem Trennappart aktiv beeinflusst werden. Gerade die erfindungsgemäße Möglichkeit der Kombination dieser beiden Beeinflussungsmöglichkeiten ist für eine kontinuierliche, störungsfreie und wirtschaftliche Verfahrensführung mit hohen Durchsatzraten besonders vorteilhaft. In conventional methods, the cleaning of the evaporation tank is inevitable because, as already stated above, due to the process, deposits, caking and encrustations form on the walls of the evaporation tank. By contrast, in the method according to the invention, the tendency to deposit can be actively influenced as described above. On the one hand, the heating of the product mixture takes place outside of the evaporation vessel in a first heat exchanger, whereby no direct heat transfer, for example, from heated walls of the evaporation vessel takes place on the product mixture, which is on the wall surfaces, which are in contact with the product mixture, no and / or only minor Form deposits by phase transitions. On the other hand, the amount of depositable salts in the process of the invention can be actively influenced by removal of partial streams from the product mixture of the evaporation vessel and separation of the solid in a separation process. Especially the inventive possibility of combining these two influencing possibilities is particularly advantageous for a continuous, trouble-free and economical process management with high throughput rates.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels sowie einer Zeich- nung näher erläutert. The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment and a drawing.
Figur 1 zeigt eine schematische Übersichtdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es werden folgende Bezugszeichen verwendet: FIG. 1 shows a schematic overview of the method according to the invention. The following reference symbols are used:
D Drosselelement D throttle element
E Einleitstück E introducer
F Dampfphase  F vapor phase
N Füllstandniveau  N level level
0 Niveauoberfläche  0 level surface
P Pumpe P pump
R Rückführleitung R return line
T Trennapparat T separation apparatus
V Verdampfungsbehälter V evaporation tank
W1 erster Wärmetauscher W1 first heat exchanger
W2 zweiter Wärmetauscher W2 second heat exchanger
1 Feedstrom 1 feed stream
2 Abführstrom  2 discharge stream
3 Teilstrom  3 partial flow
4 Rückführstrom  4 return current
Die schematische Übersichtdarstellung in Figur 1 mit einem Zwangsumlaufverdampfer, einer nachgeschalteten Destillationskolonne und einem fest-flüssig-Trennapparat T zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das kontinuierliche Verfahren wird über einen Feedstrom 1 gespeist. Mit der niveaugeregelten Zufuhr eines Produktgemisches als Feedstrom 1 bildet sich in einem Verdampfungsbehälter V des Zwangsumlaufverdampfers ein Füllstandniveau N mit einer Niveauoberfläche O aus. Der Zwangsumlaufverdampfer weist in Strömungsrichtung nach dem Verdampfungsbehälter V, eine Pumpe P, einen ersten Wärmetauscher W1 und eine Rückführleitung R in den Verdampfungsbehälter V als einen Zwangsumlaufverdampfungskreislauf auf. Aus dem Verdampfungsbehälter V wird bodenseitig ein Strom des Produktgemisches abgeführt und mit der Pumpe P dem ersten Wärmetauscher W1 zugeführt. Das Produktgemisch wird in dem ersten Wärmetauscher W1 erhitzt und über die Rückführleitung R und ein in Strömungsrichtung endseitig angeordnetes Einleitstück E in den Verdampfungsbehälter V zurückgeführt. Das Pumpen des Produktgemisches in Strömungsrichtung durch den ersten Wärmetauscher W1 gegen das Drosselelement D baut in dem ersten Wärmetauscher W1 einen Druck auf, welcher insbesondere über das Drosselelement D geregelt werden kann. In dem Zwangsumlaufverdampfungskreislauf findet in Strömungsrichtung nach dem Drosselelement D ein Entspannungsverdampfen von flüchtigen Komponenten des Produktgemisches unter Ausbilden einer Dampfphase F enthaltend Ν,Ν-Dimethylacetamid (DMAC) und Ausfällen einer festen, salzhaltigen Phase statt. Die nach dem Entspannungsverdampfen erhaltenen flüchtigen Komponenten des Produktgemisches, gegebenenfalls unverdampfte Komponenten des Produktgemisches in einer flüssigen Phase und einer festen, salzhaltigen Phase werden durch die Rückführleitung R über das Einleitstück E in den Verdampfungsbehälter zurückgeführt. Die Dampfphase F wird aus dem Verdampfungsbehälter V als Abführstrom 2 abgeführt und in einem zweiten Wärmetauscher W2 kondensiert. Durch den Verdampfungsvorgang und das Abführen der Dampfphase wird die feste, salzhaltige Phase im Verdampfungsbehälter V aufkonzentriert. Bei einem aufkonzentrierten Salzgehalt des Produktgemisches im Verdampfungsbehälter V wird ein Teilstrom 3 aus dem Verdampfungsbehälter V ausgeschleust und dem fest-flüssig-Trennapparat T, wie beispielsweise einer Filternutsche zugeführt. Nach der Abtrennung des Feststoffs von der Flüssigkeit in dem fest-flüssig- Trennapparat T wird erhaltene flüssige Phase wieder der Verdampfung, insbesondere dem Verdampfungsbehälter V zugeführt. The schematic overview in Figure 1 with a forced circulation evaporator, a downstream distillation column and a solid-liquid separation apparatus T shows a preferred embodiment of the method according to the invention. The continuous process is fed via a feed stream 1. With the level-controlled supply of a product mixture as feed stream 1, a fill level N with a level surface O is formed in an evaporation vessel V of the forced circulation evaporator. The forced circulation evaporator has downstream of the evaporation tank V, a pump P, a first heat exchanger W1 and a return pipe R into the evaporation tank V as a forced circulation evaporation circuit. From the evaporation tank V, a stream of the product mixture is discharged on the bottom side and supplied to the first heat exchanger W1 with the pump P. The product mixture is heated in the first heat exchanger W1 and returned to the evaporation vessel V via the return line R and an inlet piece E arranged at the end in the flow direction. The pumping of the product mixture in the flow direction through the first heat exchanger W1 against the throttle element D builds up a pressure in the first heat exchanger W1, which pressure can be regulated in particular via the throttle element D. In the forced circulation evaporating circuit, in the flow direction downstream of the throttle element D, there is a flash evaporation of volatile Components of the product mixture to form a vapor phase F containing Ν, Ν-dimethylacetamide (DMAC) and precipitation of a solid, salt-containing phase instead. The volatile components of the product mixture obtained after flash evaporation, optionally unevaporated components of the product mixture in a liquid phase and a solid, salt-containing phase are recycled through the return line R via the inlet E into the evaporation vessel. The vapor phase F is removed from the evaporation vessel V as discharge stream 2 and condensed in a second heat exchanger W2. By the evaporation process and the removal of the vapor phase, the solid, saline-containing phase in the evaporation vessel V is concentrated. In a concentrated salt content of the product mixture in the evaporation vessel V, a partial stream 3 is discharged from the evaporation vessel V and fed to the solid-liquid separation apparatus T, such as a filter chute. After the separation of the solid from the liquid in the solid-liquid separation apparatus T, the liquid phase obtained is returned to the evaporation, in particular to the evaporation vessel V.
Eine bevorzugte Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mehrere Zwangsumlaufentspannungsverdampfer aufweisen, welche in einer Kaskadenschaltung angeordnet sind. In einer Kaskadenschaltung sind die Zwangsumlaufentspan- nungsverdampfer so angeordnet, dass ein Rückstand eines ersten Zwangsumlaufent- spannungsverdampfers in einen zweiten Zwangsumlaufentspannungsverdampfer und der Rückstand des zweiten Zwangsumlaufentspannungsverdampfers in einen dritten Zwangsumlaufentspannungsverdampfer geleitet wird, was mit einer weiteren Anzahl von Zwangsumlaufentspannungsverdampfer weiter fortgeführt wird. Bei mehreren Verdamp- ferstufen werden die Brüden aus der vorgeschalteten Verdampferstufe zur Heizung der nachgeschalteten Verdampferstufe verwendet. Vorzugsweise können die Brüden auch einer Destillationskolonne zugeführt werden. A preferred plant for carrying out the method according to the invention may comprise a plurality of forced circulation flash evaporators, which are arranged in a cascade connection. In a cascade connection, the forced circulation expansion evaporators are arranged such that a residue of a first forced circulation vent evaporator is passed into a second forced circulation flash evaporator and the second forced circulation flash evaporator is passed to a third forced circulation flash evaporator, which is further continued with a further number of forced circulation flash evaporators. With several evaporator stages, the vapors from the upstream evaporator stage are used to heat the downstream evaporator stage. Preferably, the vapors can also be fed to a distillation column.
Vorzugsweise erfolgt bei der Erhitzung des Produktgemisches in dem ersten Wärmetau- scher W1 keine Dampfblasenbildung. Hierdurch kann ein Ausfall und das Anbacken von zur Ankrustung neigenden Feststoffen an beheizten Wänden vermieden werden. Die Dampfblasenbildung findet in Strömungsrichtung erst nach dem Drosselelement D, insbesondere einem Druckhalteventil, statt. Vorzugsweise erfolgt eine Trennung im Trennapparat T nach den üblichen Verfahren, insbesondere mit Kerzenfiltern. Hierbei kann vorzugsweise ein offenes Filtergewebe aus Teflon mit einem Luftdurchlass von 150 L/dm2/min verwendet werden. Wird der Filterkuchenwiderstand zu hoch, so wird die Zufuhr unterbrochen und der Filterkuchen durch Ausblasen mit Stickstoff oder Dampf von organischen Resten weiter bereinigt, bevor der Filterkuchen entweder entsorgt oder das Salz mit Wasser gelöst und einer Kläranlage zugeführt wird. Preferably, when the product mixture is heated in the first heat exchanger W1, there is no formation of vapor bubbles. As a result, a failure and the caking of tendency to encrustation solids on heated walls can be avoided. The vapor bubble formation takes place in the flow direction only after the throttle element D, in particular a pressure-holding valve instead. Preferably, a separation in the separation apparatus T according to the usual methods, in particular with candle filters. In this case, an open filter fabric of Teflon with an air passage of 150 L / dm 2 / min can be preferably used. If the filter cake resistance is too high, the feed is interrupted and the filter cake is further purified by blowing nitrogen or steam away from organic residues before either discarding the filter cake or dissolving the salt with water and feeding it to a wastewater treatment plant.
Vorteilhaft bei der Verwendung von Dampf zum Trockenblasen ist die Möglichkeit, den anfallenden Dampf mit der Organik zu kondensieren. Das anfallende Wasser könnte dann zur Katalysatorzersetzung verwendet werden und ermöglicht eine Rückführung der Organik. Bei der Verwendung von Stickstoff müsste der Strom über eine Fackel entsorgt werden. An advantage of using steam for dry blowing is the ability to condense the resulting vapor with the organics. The resulting water could then be used for catalyst decomposition and allows a return of the organics. When using nitrogen, the electricity would have to be disposed of via a torch.
Der vom Feststoff abgedampfte und partiell- oder totalkondensierte Austrag wird destilla- tiv unter den üblichen Destillationsbedingungen aufgearbeitet, z.B. in einer oder mehreren miteinander verschalteten Kolonnen. Ausführungsbeispiel  The effluent evaporated from the solid and partially or totally condensed discharge is worked up by distillation under the usual distillation conditions, e.g. in one or more columns interconnected. embodiment
Die Versuchsanlage umfasste einen Zwangsumlaufverdampfer, eine nachgeschaltete Destillationskolonne und einen fest-flüssig-Trennapparat. Im Kreislauf des Zwangsumlaufverdampfers waren in Strömungsrichtung ein Verdampfungsbehälter V, eine Kreisel- pumpe P, ein erster Wärmetauscher W1 und eine Rückführleitung R dem Verdampfungsbehälter V angeordnet. In der Rückführleitung R war nach dem ersten Wärmetauscher W1 ein Drosselelement D und in Strömungsrichtung endseitig ein Einleitstück E angeordnet. Als Feedstrom 1 wurde ein Produktgemisch niveaugeregelt in den Verdampfungsbehälter V zugeführt. Das Produktgemisch wurde gemäß WO 2006/061 159 A1 hergestellt, bestehend aus 15 Gew.-% Methanol, 3 Gew.-% Dimethylamin, 6 Gew.-% Methylacetat, 75 Gew.-% DMAC und ca. 1 Gew.-% Natriummethanolat. Dem Produktgemisch wurden, bezogen auf den Feedstrom 1 , kontinuierlich 1 Gew.-% Wasser zugesetzt, um Natriummethanolat zu neutralisieren und das Produktgemisch niveaugeregelt in den Verdampfungsbehälter V gefördert, um ein Füllstandniveau N im Verdampfungs- behälter mit einer Niveauoberfläche O auszubilden. Aus dem Verdampfungsbehälter V wurde das Produktgemisch mit einer Kreiselpumpe P in den ersten Wärmetauscher W1 gepumpt und auf eine Temperatur im Bereich von 120°C bis 150 °C erhitzt. Die Beheizung des ersten Wärmetauschers W1 erfolgte mittels eines Wärmeträgeröls. Die spezifische Heizflächenbelastung lag bei 20 kW/m2. The pilot plant included a forced circulation evaporator, a downstream distillation column and a solid-liquid separation apparatus. In the circulation of the forced circulation evaporator, an evaporation tank V, a centrifugal pump P, a first heat exchanger W1 and a return line R were arranged in the flow direction of the evaporation vessel V. In the return line R after the first heat exchanger W1 a throttle element D and in the flow direction end an inlet E was arranged. As feed stream 1, a product mixture was fed level-controlled into the evaporation vessel V. The product mixture was prepared according to WO 2006/061 159 A1, consisting of 15% by weight of methanol, 3% by weight of dimethylamine, 6% by weight of methyl acetate, 75% by weight of DMAC and about 1% by weight of sodium methoxide , The product mixture, based on the feed stream 1, continuously added 1 wt .-% of water to neutralize sodium methoxide and the product mixture level-controlled fed to the evaporation vessel V to form a level level N in the evaporation vessel with a level surface O. From the evaporation vessel V, the product mixture was pumped by a centrifugal pump P in the first heat exchanger W1 and heated to a temperature in the range of 120 ° C to 150 ° C. The heating of the first heat exchanger W1 was carried out by means of a heat transfer oil. The specific heating surface load was 20 kW / m 2 .
Durch das Pumpen des Produktgemisches durch den ersten Wärmetauscher W1 in Strömungsrichtung gegen das Drosselelement D wurde in dem ersten Wärmetauscher W1 ein Druck aufgebaut. Dieser Druck in dem Wärmetauscher wurde mit dem Drosselelement, insbesondere einem Regelventil im Auslaufbereich des Wärmetauschers W1 geregelt und so eingestellt, dass während der Temperierung des Produktgemisches keine Dampfblasenbildung und keine Verdampfung im Wärmetauscher W1 erfolgte. Das Drosselelement D wurde so eingestellt, dass ein Differenzdruck zwischen dem Druck innerhalb des Wärmetauschers und dem Druck in Strömungsrichtung nach dem Dros- selelement D in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 bar besteht, wobei der Druck in Strömungsrichtung nach dem Drosselelement abfällt. Der Druck im Verdampfungsbehälter lag im Bereich von0,5 bis 1 ,2 bar. In Strömungsrichtung nach dem Drosselelement wurden die flüchtigen Komponenten des Produktgemisches unter Ausbildung einer Dampfphase F, enthaltend Ν,Ν-Dimethylacetamid (DMAC) und Ausfällen einer festen, salzhal- tigen Phase, umfassend insbesondere Natriumacetat, entspannungsverdampft. Die Dampfphase F umfasst insbesondere auch Komponenten des Produktgemisches und kann beispielsweise ca. 15 Gew.-% Methanol, ca. 3 Gew.-% Dimethylamin, ca. 6 Gew.- % Methylacetat, ca. 75 Gew.-% DMAC, ca. 1 % Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht des Produktgemisches umfassen. Die nach dem Entspannungsverdampfen erhal- tenen flüchtigen Komponenten des Produktgemisches, gegebenenfalls unverdampfte Komponenten des Produktgemisches in einer flüssigen Phase und einer festen, salzhaltigen Phase wurden durch die Rückführleitung R über das Einleitstück E in den Verdampfungsbehälter zurück geführt. Die Strömungsgeschwindigkeit in der Rückführleitung R in Strömungsrichtung nach dem Drosselelement D betrug 2 m/s. Das Einleitstück wurde derart eingestellt, dass es in einem Bereich von 30 cm unmittelbar oberhalb bis 20 cm unterhalb der Niveauoberfläche O des Füllstandniveaus N des Verdampfungsbehälters endet. Die Dampfphase wurde aus dem Verdampfungsbehälter V als Abführstrom 2 abgeführt und in dem zweiten Wärmetauscher W2 kondensiert. Durch den Verdampfungsvorgang und das Abführen der Dampfphase wurde die feste, salzhaltige Pha- se im Verdampfungsbehälter V aufkonzentriert. Aufkonzentrationen bis zu einem Bereich von über 80 Gew.-% bevorzugt von über 50 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Produktgemisches sind möglich. Ab einer Salzkonzentration von größer 25 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Produktgemisches im Verdampfungsbehälter V wurde ein Teilstrom 3 niveaugeregelt aus dem Verdampfungsbehälter V ausge- schleust und einem als Filternutsche ausgestalteten fest-flüssig-Trennapparat T zugeführt. Nach der Abtrennung des Feststoffs von der Flüssigkeit wurde die Flüssigkeit wieder der Verdampfung, insbesondere dem Verdampfungsbehälter V zugeführt. By pumping the product mixture through the first heat exchanger W1 in the flow direction against the throttle element D, a pressure was built up in the first heat exchanger W1. This pressure in the heat exchanger was with the throttle element, in particular a control valve in the outlet region of the heat exchanger W1 regulated and adjusted so that during the temperature control of the product mixture no vapor bubble formation and no evaporation took place in the heat exchanger W1. The throttle element D has been set so that a differential pressure between the pressure within the heat exchanger and the pressure in the flow direction downstream of the throttle element D in a range of 0.1 to 0.5 bar, the pressure decreases in the flow direction after the throttle element , The pressure in the evaporation tank was in the range of 0.5 to 1.2 bar. In the flow direction downstream of the throttle element, the volatile components of the product mixture were flash evaporated to form a vapor phase F containing Ν, Ν-dimethylacetamide (DMAC) and precipitating a solid, salt-containing phase, in particular sodium acetate. The vapor phase F comprises in particular also components of the product mixture and may, for example, about 15% by weight of methanol, about 3% by weight of dimethylamine, about 6% by weight of methyl acetate, about 75% by weight of DMAC, 1% water, based on the total weight of the product mixture. The volatile components of the product mixture obtained after the flash evaporation, optionally unevaporated components of the product mixture in a liquid phase and a solid, salt-containing phase were recycled through the return line R via the inlet E into the evaporation vessel. The flow velocity in the return line R in the flow direction downstream of the throttle element D was 2 m / s. The introducing piece was set to end in a range of 30 cm immediately above to 20 cm below the level surface O of the level N of the evaporation tank. The vapor phase was discharged from the evaporation vessel V as the discharge stream 2 and condensed in the second heat exchanger W2. Through the evaporation process and the removal of the vapor phase, the solid salt-containing phase in the evaporation vessel V was concentrated. Concentrations up to a range of more than 80% by weight, preferably of more than 50% by weight, based on the total weight of the product mixture, are possible. From a salt concentration of greater than 25% by weight, based on the total weight of the product mixture in the evaporation vessel V, a partial stream 3 was discharged from the evaporation vessel V at a controlled level and fed to a solid-liquid separating apparatus T designed as a filter. After the separation of the solid from the liquid, the liquid was returned to the evaporation, in particular to the evaporation vessel V.
Während des dreiwöchigen, kontinuierlichen Versuchs wurden keine Feststoffablagerungen in den Rohrleitungen des ersten Wärmetauschers W1 festgestellt. Eine Reini- gung der Versuchsanlage während der Versuchsdauer war nicht notwendig. During the three-week continuous test, no solid deposits were found in the piping of the first heat exchanger W1. It was not necessary to clean the test facility during the trial period.

Claims

Patentansprüche  claims
1 . Kontinuierliches Verfahren zur Ausschleusung einer festen, salzhaltigen Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkaliacetate aus dem Produktgemisch der Herstellung von Ν,Ν-Dimethylacetamid (DMAC) durch Umsetzung von Methylacetat (MeOAc) mit Dimethylamin (DMA) in Gegenwart eines Katalysators, enthaltend N,N- Dimethylacetamid (DMAC), Methylacetat (MeOAc), Dimethylamin (DMA) und einen Katalysator mit den folgenden Verfahrensschritten: niveaugeregeltes Zuführen des Produktgemisches als Feedstrom (1 ) in einen Verdampfungsbehälter (V) eines Zwangsumlaufverdampfers, 1 . Continuous process for discharging a solid, salt-containing phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates from the product mixture of the preparation of Ν, Ν-dimethylacetamide (DMAC) by reacting methyl acetate (MeOAc) with dimethylamine (DMA) in the presence of a catalyst containing N, N-dimethylacetamide (DMAC), methyl acetate (MeOAc), dimethylamine (DMA) and a catalyst with the following process steps: level-controlled feeding of the product mixture as feed stream (1) into an evaporation vessel (V) of a forced circulation evaporator,
wobei Zwangsumlaufverdampfer in Strömungsrichtung wenigstens einen Verdampfungsbehälter (V), eine Pumpe (P), einen ersten Wärmetauscher (W1 ) und eine Rückführleitung (R) in den Verdampfungsbehälter (V) als einen Zwangsumlaufverdampfungskreislauf aufweist,  wherein forced circulation evaporator in the flow direction has at least one evaporation tank (V), a pump (P), a first heat exchanger (W1) and a return pipe (R) into the evaporation tank (V) as a forced circulation evaporation circuit,
wobei die Rückführleitung (R) ein Drosselelement (D) und in Strömungsrichtung endseitig angeordnet ein Einleitstück (E) aufweist,  wherein the return line (R) has a throttle element (D) and an inlet piece (E) arranged at the end in the flow direction,
wobei über die niveaugeregelte Zuführung des Produktgemisches ein vorgegebenes Füllstandniveau (N) im Verdampfungsbehälter (V) geregelt wird, wobei das Produktgemisch bei dem vorgegebenen Füllstandniveau (N) des Verdampfungsbehälters (V) eine Niveauoberfläche (O) aufweist,  wherein a predetermined fill level (N) in the evaporation vessel (V) is controlled by the level-controlled feed of the product mixture, the product mixture having a level surface (O) at the predetermined fill level (N) of the evaporation vessel (V),
Entspannungsverdampfen von flüchtigen Komponenten des Produktgemisches im Zwangsumlaufverdampfer unter Ausbilden einer Dampfphase (F) enthaltend Ν,Ν-Dimethylacetamid (DMAC) und Ausfällen einer festen, salzhaltigen Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkaliacetate, Flash evaporation of volatile components of the product mixture in the forced circulation evaporator to form a vapor phase (F) containing Ν, Ν-dimethylacetamide (DMAC) and precipitation of a solid, salt-containing phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates,
Rückführen der nach dem Entspannungsverdampfen in der Dampfphase erhaltenen flüchtigen Komponenten des Produktgemisches, gegebenenfalls unver- dampfter Komponenten des Produktgemisches in einer flüssigen Phase und der festen, salzhaltigen Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkaliacetate über die Rückführleitung (R) in den Verdampfungsbehälter (V), Recycling the volatile components of the product mixture obtained after flash evaporation in the vapor phase, optionally unboiled components of the product mixture in a liquid phase and the solid, salt-containing phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates via the return line (R) into the evaporation tank (V) .
Abführen einer Dampfphase (F) enthaltend Ν,Ν-Dimethylacetamid (DMAC) aus dem Verdampfungsbehälter (V) als Abführstrom (2), Removing a vapor phase (F) comprising Ν, Ν-dimethylacetamide (DMAC) from the evaporation vessel (V) as a discharge stream (2),
Aufkonzentrieren der festen, salzhaltigen Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkaliacetate im Zwangsumlaufverdampfungskreislauf des Zwangsumlaufverdampfers, Ausschleusen eines Teilstroms (3) umfassend die feste, salzhaltige Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkaliacetate aus dem Zwangsumlaufverdamp- fungskreislauf des Zwangsumlaufverdampfers, Concentrating the solid, salt-containing phase containing alkali and / or alkaline earth metal acetates in the forced circulation evaporative circulation of the forced circulation evaporator, Discharging a substream (3) comprising the solid saline phase containing alkali and / or alkaline earth metal acetates from the forced circulation evaporative circulation of the forced circulation evaporator,
Fest/Flüssig-T rennen des ausgeschleusten Teilstroms (3) umfassend die feste, salzhaltige Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkaliacetate in wenigstens einem Trennapparat (T) in eine feste, salzhaltige Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkaliacetate und eine flüssige Phase, Solid / liquid phase of the discharged partial stream (3) comprising the solid, saline phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates in at least one separation apparatus (T) in a solid, saline phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates and a liquid phase,
Rückführen der nach dem Fest/Flüssig-T rennen erhaltenen flüssigen Phase in den Zwangsumlaufverdampfungskreislauf als Rückführstrom (4), dadurch gekennzeichnet, dass Recycling the liquid phase obtained after the solid / liquid run to the forced circulation evaporation circuit as the recycle stream (4), characterized in that
das Rückführen der nach dem Entspannungsverdampfen erhaltenen flüchtigen Komponenten des Produktgemisches, gegebenenfalls unverdampfter Komponenten des Produktgemisches in einer flüssigen Phase und der festen, salzhaltigen Phase enthaltend Alkali- und/oder Erdalkaliacetate über die Rückführleitung (R) in den Verdampfungsbehälter (V) über ein Einleitstück (E) erfolgt, das in einem Bereich von 30 cm oberhalb der Niveauoberfläche (O) bis 20 cm unterhalb der Niveauoberfläche (O) des Füllstandniveaus (N) des Verdampfungsbehälters (V) endet. the recirculation of the volatile components of the product mixture, optionally unvaporized components of the product mixture in a liquid phase and the solid, salt-containing phase containing alkali metal and / or alkaline earth metal acetates via the return line (R) in the evaporation vessel (V) via a Einleitstück ( E) terminating in a range of 30 cm above the level surface (O) to 20 cm below the level surface (O) of the level (N) of the evaporation tank (V).
Kontinuierliches Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Produktgemisch in der Rückführleitung (R) in Strömungsrichtung nach dem Drosselelement (D) eine Strömungsgeschwindigkeit in einem Bereich von 0,5 bis 4 m/s aufweist. Continuous process according to claim 1, characterized in that the product mixture in the return line (R) in the flow direction after the throttle element (D) has a flow velocity in a range of 0.5 to 4 m / s.
Kontinuierliches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktgemisch in der Rückführleitung (R) nach dem Drosselelement (D) eine Temperatur im Bereich von 50 bis 300 °C aufweist. Continuous process according to one of claims 1 to 2, characterized in that the product mixture in the return line (R) after the throttle element (D) has a temperature in the range of 50 to 300 ° C.
Kontinuierliches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Einleitstück austretende Produktgemisch eine Strömung mit einer Reynoldszahl von größer als 104 aufweist. Continuous process according to one of claims 1 to 3, characterized in that the product mixture emerging from the inlet piece has a flow with a Reynolds number greater than 10 4 .
Kontinuierliches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktgemisch enthaltend Ν,Ν-Dimethylacetamid (DMAC) in der Rückführleitung (R) in Strömungsrichtung nach dem Drosselelement (D) ein Druck-Temperatur-Verhältnis aufweist, dass Ν,Ν-Dimethylacetamid (DMAC) in der Dampfphase (F) vorliegt. Continuous process according to one of claims 1 to 4, characterized in that the product mixture containing Ν, Ν-dimethylacetamide (DMAC) in the return line (R) in the flow direction after the throttle element (D) a Pressure-temperature ratio shows that Ν, Ν-dimethylacetamide (DMAC) in the vapor phase (F) is present.
Kontinuierliches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die abgeführte Dampfphase (F) durch Abkühlen in wenigstens einem zweiten Wärmetauscher (W2) destilliert wird unter Erhalt von N,N-Dimethylacetamid (DMAC). Continuous process according to one of claims 1 to 5, characterized gekenn characterized in that the discharged vapor phase (F) is distilled by cooling in at least a second heat exchanger (W2) to obtain N, N-dimethylacetamide (DMAC).
Kontinuierliches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Drosselelement ein Ventil, ein Schieber, eine Blende, eine Ringblende, eine Düse, eine Klappe, eine Rohrverengung, eine Bohrung sowie eine Kombination hiervon ist. Continuous process according to one of claims 1 to 6, characterized gekenn¬ that the throttling element is a valve, a slider, a diaphragm, a ring orifice, a nozzle, a flap, a pipe constriction, a bore and a combination thereof.
Kontinuierliches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Drosselelement so eingestellt ist, dass ein Differenzdruck in Continuous process according to one of claims 1 to 7, characterized gekenn¬ records that the throttle element is set so that a differential pressure in
Strömungsrichtung in einem Bereich vor dem Drosselelement zu einem Bereich nach dem Drosselelement vorzugsweise größer als 0,1 bar ist.  Flow direction in an area in front of the throttle element to a region after the throttle element is preferably greater than 0.1 bar.
Kontinuierliches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die abgeführte Dampfphase (F) aus dem Verdampfungsbehälter (V) einen Anteil im Bereich von 30 bis 99 Gew-% Ν,Ν-Dimethylacetamid (DMAC), bezogen auf das Gesamtgewicht des Feedstromes (1 ), aufweist. Continuous process according to one of claims 1 to 8, characterized gekenn¬ characterized in that the discharged vapor phase (F) from the evaporation vessel (V) has a proportion in the range of 30 to 99% by weight Ν, Ν-dimethylacetamide (DMAC), based on the total weight of the feed stream (1).
10. Kontinuierliches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Entspannungsverdampfen mehrere Verdampfungsapparate um- fasst, die in Reihenschaltung, in Parallelschaltung, oder in Kombinationen hiervon angeordnet sind. 10. A continuous process according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the flash evaporation comprises a plurality of evaporators arranged in series, in parallel, or combinations thereof.
1 1 . Kontinuierliches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Fest-Flüssig-T rennung (F) eine Filtration, insbesondere eine kuchenbildende Filtration, eine Kerzenfiltration, eine Membranfiltration, eine Ultrafiltration, eine Oberflächenfiltration, eine Tiefenfiltration, ein Zentrifugalverfahren, ein Siebverfahren, ein Sedimentationsverfahren im Erdgravitations- und/oder Zentrifugalfeld sowie Kombinationen hiervon umfasst. 1 1. Continuous process according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the solid-liquid separation (F) comprises filtration, in particular cake-forming filtration, candle filtration, membrane filtration, ultrafiltration, surface filtration, depth filtration Centrifugal method, a sieving method, a sedimentation in Erdgravitations- and / or centrifugal field and combinations thereof.
12. Kontinuierliches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fest-Flüssig-T rennung (F) kontinuierlich oder diskontinuierlich ist. 12. Continuous process according to one of claims 1 to 1 1, characterized in that the solid-liquid-T separation (F) is continuous or discontinuous.
13. Kontinuierliches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher (W1 ) eine spezifische Heizflächenbelastung im Bereich von 1 bis 100 kW/m2 aufweist. 13. Continuous process according to one of claims 1 to 12, characterized in that the first heat exchanger (W1) has a specific Heizflächenbelastung in the range of 1 to 100 kW / m 2 .
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