JP4597472B2 - アミン含有混合物を分別する方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、1種以上のアミン、水、低沸点物を含有し、かる高沸点物を含有する又は含有しない混合物を分別する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
水素の存在下での、アンモニア、1級又は2級アミンとアルコールとの又はアルデヒドとの反応で、製造される反応生成物は、特に水であり、これは屡々形成される生成物アミンとアミン/水共沸混合物を形成する。加えて、この生成物混合物は、アミン/水共沸混合物の沸点よりも低い沸点を有する低沸点物(low-boilers)、例えば未反応のアンモニア又は出発アミン及び生成物アミンの沸点よりも高い沸点を有する高沸点物(high-boilers)、例えば高分子量の副産物を含有する。
【0003】
GB1102370は、エチレンジアミン/水混合物の抽出蒸留の方法を記載しており、ここでは、第1蒸留塔中でエチレン/水粗製混合物を蒸発させ、上行性蒸気を向流で水酸化ナトリウム水溶液と接触させている。第1塔の塔頂で、低-水分エチレンジアミン/水混合物(これは、共沸点より上のアミン濃度を有する)が得られ、この混合物は第2塔中で単純精留により更に蒸留される。第2塔の塔頂で純粋なエチレンジアミンが得られ、第2塔の塔底でエチレンジアミン/水混合物が得られ、これは、粗製混合物と一緒にされ、抽出蒸留に戻されている。
【0004】
DE-A2902302は、エチルアミン混合物を分離する方法を記載しており、ここでは、ジエチルアミン-、トリエチルアミン-、エタノール-、水及びおそらくモノエチルアミン-含有混合物が、水及び水-不混和性溶媒で抽出されて水相及び水-不混和性相が得られている。これら二つの相は分離され、かつ蒸留により更に後処理されている。使用される水-不混和性溶媒は、n-ブタン、n-ヘキサン及びクメンである。
【0005】
DE-A2723474は、水-、モノエチルアミン-、ジエチルアミン-及びトリエチルアミン-含有混合物を分別するための方法を記載しており、ここでは、モノエチルアミン及びジエチルアミン及びトリエチルアミンの本質的に無水の混合物が蒸留により分離除去され、かつ蒸留により、モノエチルアミンとジエチルアミンとの無水混合物からモノエチルアミンが分離除去されている。
【0006】
EP-A0881211は、無水の2-アミノ-1-メトキシプロパンの製法を記載しており、ここでは、抽出工程で、2-アミノ-1-メトキシプロパン-含有水性反応混合物を水酸化ナトリウム溶液と混合して、水酸化ナトリウム含有水相及び1-アミノ-1-メトキシプロパン含有相を形成させ、この水相を分離除去し、かつ1蒸留工程で2-アミノ-1-メトキシプロパン含有相を蒸留させ、先ず水と2-アミノ-1-メトキシプロパンとの共沸混合物を製造し、これを抽出工程に戻し、次いで、無水の2-アミノ-1-メトキシプロパンを製造している。
【0007】
【特許文献1】
GB1102370
【特許文献2】
DE-A2902302
【特許文献3】
DE-A2723474
【特許文献4】
EP-A0881211
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の1課題は、多くの種々異なる粗製アミン混合物に好適である、アミン合成からの水含有粗製アミン混合物を分別するための、改良された方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この課題は、次の工程(i)〜(iv)より成る、1種以上のアミン、水、低沸点物及び高沸点物を含有するアミン含有混合物を分別する方法により達成されることを発見した:
(i)蒸留によりアミン含有混合物から低沸点物を分離除去する、
(ii)蒸留によりアミン含有混合物から高沸点物を分離除去する、
(iii)水酸化ナトリウム溶液を用いてアミン含有混合物を抽出して、水酸化ナトリウムを含有する水性の第1相及びアミンを含有する水-有機性の第2相を製造する、
(iv)水-有機性の第2相を蒸留させ、本質的に無水のアミン及びアミン/水共沸混合物を製造し、このアミン/水共沸混合物を抽出工程(iii)に戻す。
【0010】
意外にも、抽出工程(iv)を実施する前の高沸点物の分離除去は、抽出器中の不所望な固体の形成を避ける。本発明の方法は連続的に実施するのが有利である。
【0011】
本発明の方法は、蒸留工程(iv)で先ずアミン/水共沸混合物を製造し、次いで本質的に無水のアミンを製造するような方法で実施することができる。「アミン」は、複数のアミンの混合物をも意味する。
【0012】
有利な1実施態様において、蒸留工程(iv)で、アミン/水共沸混合物が、蒸留塔の濃縮部で側流取出物として製造され、抽出工程(iii)に戻され、かつ本質的に無水のアミンは、蒸留塔のストリッピング部で側流取出物として製造され、更なる高沸点物は塔頂取出物として製造され、更なる高沸点物含有アミンは塔底相取出物として製造される。
【0013】
塔底相取出物として製造された更なる高沸点物含有アミンを、工程(ii)に戻すのが有利である。
【0014】
工程(iv)で製造された本質的に無水のアミンを、引き続く蒸留工程(v)で、更に分別することができる。
【0015】
更に有利な1実施態様では、蒸留工程(iv)で塔の濃縮部中で側流取出物としてアミン/水共沸混合物を製造し、かつ抽出工程(iii)に戻し、更なる低沸点物を、塔頂取出物として製造し、本質的に無水のアミンを塔底相取出物として製造する。
【0016】
引き続く蒸留工程(v)で、工程(iv)で製造された本質的に無水のアミンを更に分別することができる。
【0017】
工程(iv)での蒸留塔からの塔頂取出物としての低沸点物フラクシヨンの除去は、連続的方法でのアミン/水共沸混合物を抽出工程(iii)に戻すことによる低沸点物の集積を避ける。
【0018】
出発混合物が2種以上のアミンを含有し、これらが水と共に非常に類似の沸点を有する共沸混合物を形成する場合には、純粋なアミンを製造するために、下流の蒸留工程(v)が要求される。この例は、その沸点が10℃を越えずに異なっている共沸混合物である。
【0019】
以下に、本発明の2つの実施態様をより詳細に記載する。
【0020】
図1との関連で、分別されるべきアミン製造の反応生産物を流入物流1として低沸点物除去塔aに供給する。低沸点物は、例えば未反応の出発物質アミンである。この低沸点物除去塔は、一般に1〜40バール(絶対)、好ましくは10〜30バール(絶対)の圧力及び一般に-20〜300℃、好ましくは30〜250℃の温度で操作される。理論棚板の数は、一般に3〜80、好ましくは10〜30である。
【0021】
低沸点物塔の塔頂で、大部分の低沸点物が塔頂取出物流2として得られ、これは、このアミン合成にリサイクルさせることができる。塔底相取出物流3を、理論棚板一般に3〜80、好ましくは10〜30を有する高沸点物除去塔bに供給し、一般に0.15〜40バール(絶対)、好ましくは1〜5バール(絶対)の圧力及び一般に−20〜300℃、好ましくは30〜250℃の温度で蒸留させる。塔底相取出物流4として、高沸点物が製造され、これはこのプロセスから放出される。高沸点物は、例えば所望の生成物アミンよりも高い分子量を有する副産物である。塔頂取出物流5として、なお痕跡量の低沸点物及び高沸点物を含有するアミン/水共沸混合物が製造される。高沸点物除去の結果として、下流の抽出器c中では固体形成が起こらない。
【0022】
塔頂取出物流5を共沸混合物除去塔dの側流取出物流9と一緒にして、抽出器cに供給する。この抽出器cは、一段又は多段のデザインあってよい。一段抽出塔cは、例えば単一ミキサー-セットラー(mixer-settler)抽出器である。多段抽出器cは、例えば抽出塔又は抽出器カスケードである。好適な抽出塔は、例えば、充填塔(packed columns)、篩板塔、カスケード塔、脈動塔(pulsed columns)、回転塔及び遠心塔である。抽出器カスケードは、例えば、複数の直列連結ミキサー-セットラー抽出器であり、これは、場所節約方式で抽出塔又はボックス抽出器として構成されていてもよい。この抽出器cは、多段の、特に好ましくは一般に理論棚板1〜25、好ましくは4〜10を有する向流抽出塔であるのが有利である。これらは一般に、抽出混合物の全ての成分がそれらの沸点を下回って存在するような圧力で操作される。温度は、この抽出混合物のいずれの成分もその沸点を越えて存在しないように、かつ、加えて、双方の相の粘度がこの2相の分散が問題なく可能であるような粘度に達するように選択されている。この温度は、一般に5〜200℃、好ましくは20〜70℃、例えば40〜50℃である。水酸化ナトリウム溶液を流入物流6として添加する。一般に、この水酸化ナトリウム溶液の濃度は、1〜75質量%、好ましくは25〜50質量%である。相分離の後に、水酸化ナトリウム含有水相をこの方法から排出物流7として放出させる。
【0023】
アミンを含有する水-有機性相を流8として共沸混合物分離塔dに供給する。この共沸混合物分離塔は、一般に理論棚板3〜80、好ましくは10〜30を有し、一般に1〜40バール、好ましくは2〜8バールの圧力で、かつ−20〜300℃、好ましくは50〜120℃の温度で操作される。この塔の濃縮部中で、アミン/水共沸混合物が側流取出物流9として得られ、これは高沸点物除去の塔頂取出物流5と一緒にされる。更なる低沸点物が塔頂取出物流10として得られる。塔底相取出物流11として無水のアミンが得られ、これはなお痕跡量の高沸点物を含有していることがありうる。この塔底相取出物流11を、蒸留塔e中で更に蒸留することができ、塔頂取出物流12として純粋なアミンが得られ、かつ他の高沸点物が塔底相取出物流13として得られる。
【0024】
図2との関連で、前記方法の変法が記載されている。この場合には、無水のアミンは共沸混合物分離塔から塔底相取出物流として取り出されず、側流取出物流12として取り出される。塔底相取出物流11として、高沸点物の高い含分を有するアミンが取り出され、低沸点物除去の塔底相取出物流3と一緒にされて、高沸点物除去にリサイクルされる。塔底相取出物流11は、流11及び12の合計の0.1〜20質量%であるのが有利である。
【0025】
側流取出物流12は、下流の精製蒸留塔中で更に分別することができる。このことは、2種以上のアミンが出発混合物中に存在し、これらが水と共に、非常に類似の沸点を有する共沸混合物を形成する場合に、純粋なアミンを製造するために必要である。このような混合物の例は、N-メチルモルホリン/N-エチルモルホリン/水、ピロリジン/N-メチルピロリジン/水及びピペリジン/N-メチルピペリジン/水である。
【0026】
本発明の方法により分別されるべき出発混合物は、その組成において多大に変動することができ、一般に、生成物アミン1モル当たり低沸点物0〜9モル、好ましくは0〜3モル、水1〜10モル、好ましくは1〜4モル及び出発混合物の全成分の合計に対して2〜20質量%の高沸点物を含有する。
【0027】
本発明の方法により分別されるべき出発混合物の例は、次のものである:
− 水素の存在下でのジメチルアミンとプロピオンアルデヒドとからの又はジメチルアミンとプロパノールとからのジメチルプロピルアミンの製造時に製造される生成物混合物。これは、低沸点物として、未反応のジメチルアミン及びこれから不均化反応で形成されるモノメチルアミン及びトリメチルアミンを含有していてよい。この製造をプロピオンアルデヒドから出発する場合には、出発混合物は、高沸点物として化合物2-メチルペンテ-2-エンアルデヒド、2-メチルバレルアルデヒド、ジメチル-(2-メチルペンテ-2-エニル)アミン及びジメチル(2-メチルペンチル)アミンから成っていてよく、これらは、2分子のプロピオンアルデヒドの反応及び引き続くアミノ化及び/又は水素化により形成されている。
【0028】
− 1,5-ペンタンジオールとアンモニアとからのピペリジンの製造時に製造される生成物混合物。この混合物は、低沸点物としての未反応のアンモニアを含有することができる。存在しうる高沸点物は、2-メチルペンタンジオール、ジピペリジニルペンタン及び2-メチルピペリジンである。
【0029】
− 1,5-ペンタンジオールとメチルアミンとからのN-メチルピペリジンの製造時に製造される生成物混合物。低沸点物として、前記の全てのメチルアミンが存在することができる。高沸点物は、例えば1,5-ペンタンジオールと1又は2分子のジメチルアミンとの反応生成物である。
【0030】
− ジエチレングリコールとアンモニアとからのモルホリンの製造時に得られる生成物混合物。低沸点物はアンモニアであり、高沸点物は例えばジモルホリノジグリコールである。
【0031】
− ジエチレングリコールとメチルアミンとからのN-メチルモルホリンの製造時に得られる生成物混合物。存在しうる低沸点物は前記の全てのメチルアミンである。高沸点物は、例えばジエチレングリコールと1又は2分子のジメチルアミンとの反応生成物である。
【0032】
− 1,4-ブタンジオールとアンモニアとからのピロリジンの製造時に得られる生成物混合物。低沸点物は、アンモニアであり、高沸点物は、例えば生成ピロリジンと未反応の1,4-ブタンジオールとの更なる反応により形成される生成物である。
【0033】
− 1,4-ブタンジオールとメチルアミンとからのN-メチルピロリジンの製造時に得られる生成物混合物。存在しうる低沸点物は、前記のメチルアミンの全てである。高沸点物は、例えば1,4-ブタンジオールと1又は2モルのジメチルアミンとの反応生成物である。
【0034】
【実施例】
下記の実施例につき、本発明をより詳細に記載する。
【0035】
例
アンモニア及びペンタンジオールからのピペリジンの合成時に得られる生成物混合物を、図1に記載の方法に従って処理する。出発混合物(流1)及び仕上げ時に生じる他の流の物質流速及び組成を、下記の表中に記載する。混合物を、理論棚板22を有する低沸点物除去塔中で、21バールで蒸留させる。この塔の塔頂からアンモニアが取り出される(流2)。塔底温度は204℃である。塔頂温度は46℃である。次いで、低沸点物塔の塔底相放出物(流3)を、理論棚板25を有する高沸点物除去塔中で、1バールで蒸留させる。この塔底から、原則的にジピペリジニルペンタン、2-メチルピペリジン及び2-メチルペンタンジオールより成る流(流4)を取り出す。この塔頂取出物(流5)は、水、ピペリジン及び2-メチルピペリジンより成る。塔底温度は176℃である。塔頂温度は95℃である。高沸点物除去塔の塔頂取出物流を共沸蒸留塔の側流取出物流(流9)と一緒にして、大気圧で作動し、理論棚板10を有する抽出塔に供給する。抽出を、大気圧で、抽出塔の塔頂から添加される50質量%濃度の水酸化ナトリウム溶液を用いて実施する。この塔底温度は、55℃である。塔頂温度は39℃である。有機相として、ピペリジン及び2-メチルピペリジンの低-水分混合物(これは2質量%の残留水含分を有する)をこの抽出塔の塔頂から取り出し(流8)、これを理論棚板18を有する共沸蒸留塔に供給する。これは大気圧で操作する。この塔底温度は113℃である。塔頂温度は95℃である。塔頂から第3番目の棚板のところから共沸混合物水/ピペリジン又は水/2-メチルピペリジン(流9)を側流取出物として取り出し、高沸点物除去の塔頂取出物流と一緒にする。
共沸蒸留塔の塔底相取出物流(流11)を、大気圧で作動している精製蒸留塔に供給する。この精製蒸留塔の塔頂で、その主成分がピペリジンである生成物流(流12)が製造される。塔底で、主として2-メチルピペリジンより成る流(流13)が分離除去される。この塔底温度は123℃である。塔頂温度は109℃である。この方法は、抽出塔中での固体形成なしに、かつ低沸点物の集積なしに、40日間に渡り作動した。
【0036】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施する装置の1実施形を示す図。
【図2】本発明の方法を実施する装置のもう一つの実施形を示す図。
【符号の説明】
a 低沸点物除去塔
b 高沸点物除去塔
c 抽出塔
d 共沸混合物分離塔
e 蒸留塔
Claims (9)
- − ジメチルアミン及びプロピオンアルデヒド及び水素からのジメチルプロピルアミンの製造
− ジメチルアミンとプロパノールとからのジメチルプロピルアミンの製造
− 1,5-ペンタンジオールとアンモアとからのピペリジンの製造
− 1,5-ペンタンジオールとメチルアミンとからのN-メチルピペリジンの製造
− ジエチレングリコールとアンモニアとからのモルホリンの製造
− ジエチレングリコールとメチルアミンとからのN-メチルモルホリンの製造
− 1,4-ブタンジオールとアンモニアとからのピロリジンの製造及び
− 1,4-ブタンジオールとメチルアミンとからのN-メチルピロリジンの製造
の際に得られる生成物混合物より成る群から選択される、1種以上のアミン、水、低沸点物及び高沸点物を含有するアミン含有混合物を分別する方法において、工程(i)〜(iv):
(i)蒸留によりアミン含有混合物から低沸点物を分離除去する、
(ii)蒸留によりアミン含有混合物から高沸点物を分離除去する、
(iii)水酸化ナトリウム溶液を用いてアミン含有混合物を抽出して、水酸化ナトリウムを含有する水性の第1相及びアミンを含有する水-有機性の第2相を製造する、その際、抽出温度は5〜200℃であり、かつ水酸化ナトリウム溶液の濃度は1〜75質量%であり、
(iv)水-有機性の第2相を蒸留して、アミン/水共沸混合物および無水のアミンを製造し、かつこのアミン/水共沸混合物を抽出工程(iii)に戻す
より成ることを特徴とする、前記アミン含有混合物を分別する方法。 - 工程(iv)で、先ずアミン/水共沸混合物を製造し、次いで、無水のアミンを製造する、請求項1に記載の方法。
- 工程(iv)で、アミン/水共沸混合物を、塔の濃縮部分中の側流取出物として製造し、かつ抽出工程(iii)に戻し、無水のアミンを、蒸留塔のストリッピング部で側流取出物として製造し、更なる低沸点物を塔頂取出物として、かつ更なる高沸点物含有アミンを、塔底相取出物として製造する、請求項1に記載の方法。
- 工程(iv)で製造された更なる高沸点物含有アミンを、工程(ii)に戻す、請求項3に記載の方法。
- 工程(iv)で製造された無水のアミンを引き続く工程(v)で蒸留により更に分別させる、請求項3又は4に記載の方法。
- 工程(iv)で、アミン/水共沸混合物を、塔の濃縮部の側流取出物として製造し、かつ抽出工程(iii)に戻し、かつ更なる低沸点物を、塔頂取出物として製造し、無水のアミンを、塔底相取出物として製造する、請求項1に記載の方法。
- 工程(iv)で製造された無水のアミンを、引き続く工程(v)で更に分別する、請求項6に記載の方法。
- 抽出工程(iii)を多段で実施する、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。
- 蒸留工程(iv)を棚板3〜80を有する蒸留塔中で、1〜40バールの圧力及び−20〜300℃の温度で実施する、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
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