RO112612B1 - Procedeu de obținere a ν,ν,ν',νtetraacetiletilendiâminei stabilizate - Google Patents

Abstract

Invenția se referă la un procedeu de obținere a Ν,Ν,Ν',Ν'-tetraacetiletilendiaminei, protejată împotriva degradării, utilizată împreună cu un compus peroxigenat în compozițiile de detergenți cu capacitate superioară de albire și dezinfectare. Ν,Ν.Ν',Ν'-tetraacetiletilendiamina se obține prin acetilarea etilendiaminei cu acid acetic și apoi a intermediarului care nu s-a separat cu anhidrida acetică în prezența unui compus care formează amestecuri azeotrope, cu apă și acidul acetic, rezultate din reacție, facilitând îndepărtarea acestora din amestecul de reacție. Protejarea cristalelor de N,N.N',N'-tetraacetiletilendiamina cu acid citric, ca urmare a spălării lor pe filtru cu o soluție apoasă de acid citric și uscării, conferă detergenților care le conțin stabilitate superioară la depozitare.

Description

Invenția se referă la un procedeu de obținere a Ν,Ν,Ν’,Ν'-tetraacetiletilendiaminei, protejate împotriva degradării, utilizată împreună cu un compus peroxigenat în compozițiile de detergenți, cu capacitate superioară de albire și dezinfectare.

Este cunoscută prepararea Ν,Ν,Ν’,Ν’-tetraacetiletilendiaminei printr-un procedeu “multiciclic” din etilendiamină. In primul ciclu, etilendiamina reacționează cu acidul acetic în exces, se îndepărtează apa și excesul de acid acetic, prin distilare simplă și la vid. Se continuă acetilarea cu anhidrida acetică în exces mare (raport molar 7:1 față de etilendiamina) la temperatura de reflux. Acidul acetic se îndepărtează prin distilare, apoi masa de reacție se răcește, cristalele se filtrează și se spală cu anhidrida acetică. Filtratul se utilizează la ciclul următor. Al doilea ciclu se conduce similar cu primul, utilizând însă o cantitate mai mică de etilendiamina și filtratul de la primul ciclu în loc de anhidrida acetică. In al treilea ciclu, se repetă procedeul din al doilea ciclu cu o cantitate mai mică de etilendiamină. Randamentul global al celor trei cicluri ajunge la 86%.

Deși randamentul total este satisfăcător, procedeul e greu de transpus într-o instalație industrială, iar vehicularea unui exces mare de anhidridă acetică îl face neproductiv (GB 2078716).

De asemenea, este cunoscută obținerea N, N, Ν’, N’-tetraacetiletilendiaminei în două etape. In prima etapă, etilendiamina se acetilează cu acid acetic la

125...180°C și apa rezultată se îndepărtează prin distilare la vid. N,N’diacetiletilendiamina se acetilează în continuare cu anhidrida acetică la un raport molar de 1:6 și o temperatură de 145°C. Acidul acetic rezultat din reacție se îndepărtează prin distilare. Distilatul care constă din acid acetic și anhidridă acetică se fracționează prin rectificare, iar fracția cu anhidridă acetică se reintroduce în reactor. După un timp de reacție de 10 h, lichidul rezultat se concentrează și prin răcire și filtrare se separă cristalele de Ν,Ν,Ν’,Ν’-tetraacetil2 etilendiamină cu un randament de 96%.

Deși randamentul este foarte bun, procedeul nu este productiv, necesitând menținerea masei de reacție la 145°C, un timp îndelungat de minimum 10 h (GB 2106903)

La utilizarea Ν,Ν,Ν’,N’-tetraacetiletilendiaminei în compozițiile de detergenți granulați, apar probleme legate de stabilitatea în timp, deoarece în prezența umidității și la pH-ul ușor alcalin dat de ingredienții detergentului reacționează cu derivatul peroxigenat (perborat, percarbonat), degradându-se reciproc.

Sunt cunoscute numeroase metode de protejare a cristalelor de Ν,Ν,Ν’,Ν’tetraacetiletilendiamină.

Conform unui astfel de procedeu, N, N, N’, N’-tetraacetiletilendiamina suspendată în apă se amestecă cu un agent de granulare de tipul carboximetilcelulozei sare de sodiu, apoi se granulează.

Deși detergentul conținând acest tip de granule, prezintă stabilitate superioară la depozitare față de un detergent conținândN, N, N’, N’-tetraacetiletilendiamina și carboximetilceluloză sare de sodiu, amestecate uscat, introducerea unei faze suplimentare de granulare conduce la o soluție neeconomică (DE 3843195).

Este de asemenea cunoscută o metodă de protejare a cristalelor de N, N, N’, N'-tetraacetiletilendiamină prin amestecare cu cristale de acid citric într-un amestecător orizontal și granulare prin pulverizare cu o soluție de poliacrilat de sodiu și uscare într-un utilaj adecvat.

Deși stabilitatea la depozitare a unui detergent, care conține aceste granule, este foarte bună, utilizarea unor utilaje specifice de granulare și a doi compuși de protecție face procedeul neeconomic (DE 3826092)

Problema tehnică, pe care o rezolvă invenția, este utilizarea unui anumit tip de compus inert, același pentru ambele etape ale reacției, rapoartele sale față de ceilalți reactanți, precum și operațiile și mijloacele tehnice, necesare pentru micșorarea timpului de reacție și a excesului de reactanți la sinteza Ν,Ν, Ν', N’-tetraacetiletilendiaminei, în condițiile realizării

RO 112612 Bl unui produs de puritate și randamente superioare și de asemenea un anumit tip de substanță și operațiile tehnice pentru protejarea cristalelor de Ν,Ν,Ν',Ν’tetraacetiletilendiamină, în vederea utilizării lor în detergenți cu stabilitate superioară, în condiții de depozitare.

Invenția înlătură dezavantajele mai sus menționate, prin aceea că Ν,Ν,Ν’,Ν’tetraacetiletilendiamina nu se separă ca intermediar de reacție, acidul acetic este în raport stoiechiometric față de etilendiamina, anhidridă acetică se utilizează în rapoarte molare de 3...6 față de etilendiamina, iar drept compus organic inert se folosește în proporție de 80... 120% în greutate față de etilendiamina, un lichid astfel ales, încât formează cu apa de reacție rezultată în prima etapă, respectiv cu acidul acetic obținut în a doua etapă amestecuri azeotrope, facilitând îndepărtarea acestora din amestecul de reacție, stabilizarea produsului final realizându-se prin protejarea cristalelor de Ν,Ν,Ν',Ν’-tetraacetiletilendiamină cu acid citric, ca urmare a spălării lor pe filtru cu o soluție apoasă de acid citric 40... 60% urmată de uscare. In calitate de compus organic inert, care formează amestecuri azeotrope cu apa și acidul acetic, se utilizează o-xilenul, m-xilenul, p-xilenul, amestecul de xileni cunoscut sub denumirea de xilen tehnic, etilbenzenul sau clorbenzenul. Se poate înlocui compusul organic inert și acidul, acetic proaspăt cu recuperate de la faza de acetilare cu anhidridă acetică, anhidrida acetică proaspătă cu cea recuperată de la filtrarea și spălarea cu anhidridă acetică a cristalelor de Ν,Ν,Ν',Ν'tetraacetiletilendiamină de la șarje anterioare și respectiv soluția apoasă proaspătă de acid citric 40...60% cu soluție recuperată de la spălarea respectivă a cristalelor de Ν,Ν,Ν’,Ν’-tetraacetiletilendiamină de la șarje anterioare.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- utilizează în ambele etape ale reacției un compus care formând amestecuri azeotrope cu produsele de reacție, facilitează eliminarea acestora din mediu și deplasarea favorabilă a echilibrului de reacție, conducând la scurtarea timpului de reacție și la mărirea randamentului;

- asigură simplificarea procedeului, nefiind necesară separarea Ν,Ν,Ν’,Ν’tetraacetiletilendiaminei ca intermediar de reacție;

- asigură reducerea consumurilor . de energie și materii prime, prin vehicularea unui exces mai mic de anhidridă acetică;

- elimină subprodusele de reacție prin reciclare în etapele următoare;

- elimină granularea produsului de sinteză, respectiv utilajele și operațiile aferente, stabilizarea acestuia realizându-se prin spălare pe filtru;

- prin utilizarea cristalelor astfel protejate se obțin detergenți cu stabilitate superioară la depozitare.

Se dau, în continuare, trei exemple de realizare a invenției.

Exemplul 1. Intr-un vas de 1 I prevăzut cu sistem de agitare, pâlnie picurare și condensator, echipat cu un dispozitiv de separare a azeotropului heterogen, se introduc 240 g acid acetic glacial și 100 g σ-xilen. Se pornește agitarea și se introduc prin picurare 120 g etilendiamină. Exotermicitatea reacției încălzește masa la temperatura de reacție, începe să distile azeotrop apa-xilen care se separă în dispozitivul cu care este prevăzută instalația, apa fiind îndepărtată, iar o-xilenul reîntors în vasul de reacție.

Distilarea se continuă prin încălzirea exterioară a vasului până nu se mai separă apa. In final, rezultă 73 g distilat constituit în principal din apă. Ν,Ν,Ν’,Ν'-tetraacetiletilendiamină în xilen, se utilizează ca atare în etapa următoare.

Intr-un vas de reacție cu capacitatea de 2 I, prevăzut cu sistem de agitare, termometru și coloana de rectificare echipată cu condensator și distribuitor de reflux se introduc 816 g anhidridă acetică. Se pornește agitarea și se introduce în porțiuni mici Ν,Ν,Ν’,Ν'-tetraacetiletilendiamină în xilen rezultată în etapa anterioară. Se încălzește masa de reacție la 14O...145°C și se menține la

116...117°C, temperatura din vârful coloa

RO 112612 Bl nei de rectificare. După circa 4 h, s-au separat 350 g distilat, constând în principal din acid acetic și σ-xilen. Masa de reacție se răcește, iar cristalele se filtrează și se spală cu anhidridă acetică, 5 acid acetic și în final cu o soluție apoasă de acid citric 50%, apoi se usucă. Rezultă 473 g cristale protejate cu acid citric având un conținut de 89% Ν,Ν,Ν’,Ν’tetraacetiletilendiamină. io

Randamentul reacțiilor este de

92%.

Exemplul 2. Se respectă procedeul descris în exemplul 1, înlocuind însă acidul acetic glacial și o-xilenul din prima etapă 15 cu distilatul rezultat de la rectificare, amestecat cu lichidul obținut de la spălarea cristalelor de l\l,N,N’,N’-tetraacetiletilendiamină cu acid acetic. De asemenea, se înlocuiește anhidrida acetică cu lichidul 20 rezultat de la filtrarea și spălarea cu anhidridă acetică a cristalelor de Ν,Ν,Ν’,Ν’tetraacetiletilendiamină, iar soluția apoasă de acid citric cu lichidul recuperat de la spălarea anterioară a cristalelor cu soluție 25 de acid citric. Evident, se completează necesarul de reactanți în conformitate cu exemplul 1. Rezultă 492 g cristale protejate cu acid citric, având un conținut de 88% Ν,Ν, Ν', N’-tetraacetiletilendiamină. 3o

Randamentul reacțiilor este 95%.

Exemplul 3. Se respectă procedeele descrise în exemplele 1 și 2, se înlocuiește o-xilenul cu m-xilen, p-xilen, amestec de xileni cunoscut sub denumirea 35 de xilen tehnic, etilbenzen sau clorbenzen.

Randamentele și puritățile sunt foarte apropiate de cele din exemplele 1

Claims (3)

1. Revendicări

   1. Procedeu de obținere a N, N,Ν', N’-tetraacetiletilendiaminei, prin reacția etilendiaminei cu acid acetic în 45 prezența unui compus organic inert, urmată de acetilarea Ν,Ν,Ν’,Ν’-tetraacetiletilendiaminei formate cu anhidridă

   B acetică, separarea și protejarea cristalelor de N, N, Ν’, N'-tetraacetiletilendiamină, caracterizat prin aceea că, acidul acetic reacționează în raport stoiechiometric cu etilendiamina după care, fără separare, Ν,Ν, Ν’, N’-tetraacetiletilendiamina se acetilează cu anhidrida acetică în rapoarte molare de 3...6 față de etilendiamina, iar drept compus organic inert, se folosește în proporție de 80... 120% în greutate față de etilendiamina, un lichid ales astfel, încât formează cu apa de reacție rezultată în prima etapă, respectiv cu acidul acetic obținut în a doua etapă amestecuri azeotrope, se facilitează îndepărtarea acestora din amestecul de reacție, stabilizarea produsului final se realizează prin protejarea cristalelor de Ν,Ν,Ν',N’tetraacetiletilendiamină cu acid citric, ca urmare a spălării lor pe filtru cu o soluție apoasă de acid citric 40...60%, urmată de uscare.
2. 2. Procedeu de obținere a N, N, Ν’, N’-tetraacetiletilendiaminei .conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, în calitate de compus organic inert, care formează amestecuri azeotrope cu apa și acidul acetic se utilizează o-xilenul, m-xilenul, p-xilenul, amestecul de xileni cunoscut sub denumirea de xilen tehnic, etilbenzenul sau clorbenzenul.
3. 3. Procedeu de obținere a N,N,N’,N'--tetraacetiletilendiaminei, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că se înlocuiește compusul organic inert și acidul acetic proaspăt cu recuperate de la faza de acetilare cu anhidridă acetică, anhidrida acetică proaspătă cu cea recuperată de la filtrarea și spălarea cu anhidrida acetică a cristalelor de Ν,Ν,Ν’,N’-tetraacetiletilendiamină de la șarje anterioare și respectiv soluția apoasă proaspătă de acid citric 40...60% cu soluție recuperată de la spălarea respectivă a cristalelor de Ν,Ν,Ν’,N’-tetraacetiletilendiamină de la șarje anterioare.

   Președintele comisiei de invenții: ing. Marin Elena Examinator: ing. Lapteș Elvine