SE446628B - Forfarande for framstellning av n-etylenetylendiamin - Google Patents

Description

446 628 2 av allt vatten och kvarvarande EDA ur den erhållna blandningen, och (h) fraktionsdestillerar den bildade reaktionsblandningen för eliminering av kvarvarande alifatiskt kolvätelösningsmedel och tillvaratagande av nämnda NEED.

Uttrycket "lämpligt alifatiskt kolvätelösningsmedel" definieras häri såsom ett alifatiskt kolvätelösningsmedel som är blandbart med NEED, icke blandbart med EDA och som bildar en azeotrop med vatten och/eller EDA under ungefär l28°C till ungefär l3l°C utan inklusion av väsentliga mängder NEED. Lämpliga alifatiska kolvätelösningsmedel omfattar n-heptan, isooktan, cyklohexan, n-hexan, metylcyklohexan, n-pentan och liknande, ehuru det lämpligaste alifatiska kolvätelösningsmedlet är n-heptan. Aro- matiska kolväten kan inte användas i stället för alifatiska kol- väten på grund av att de är blandbara med både EDA och NEED.

Enligt förfarandet omsättes etylendiamin såsom vattenfri vätska med en etylhalid enligt följande: H I C2H5X + HZN-CHZCHZ-Nflzíi-è CZHSN-CHZCHZNHZ + HX vari X är en halogenatom, såsom klor, brom, fluor eller jod, företrädesvis klor. Omsättningen utföres under omröring av reaktionsblandningen i ett lämpligt reaktionskärl vid ungefär -1o° till ungefär +lzo°c, företrädesvis vid ungefär 2s-7s°c, under en period av ungefär l-24 timmar, företrädesvis 2-6 timmar. Molförhållandet mellan EDA och använd etylhalid är ungefär l-20:l, företrädesvis ungefär 2-5:1. Den totala uppe- hâllstiden i reaktionskärlet är beroende av den använda tempera- 446 628 turen, varvid kortare uppehållstider användes tillsammans med högre temperaturer.

Efter fullbordande av reaktionen utspädes reaktionsblandningen med ungefär 0,2-30 viktprocent, företrädesvis ungefär 0,5-1,0 viktprocent, av ett lämpligt alifatiskt kolvätelösningsmedel, baserat på vikten av reaktionsblandningen. Uttrycket "lämpligt alifatiskt kolvätelösningsmedel“ har den ovan angivna betydelsen.

Den utspädda reaktionsblandningen upphettas därefter till kok- punkten genom en destillationskolonn för azeotrop fraktionerad avdestillation av den eventuellt kvarvarande EDA. EDA-destilla- tet kan eventuellt tillvaratagas och recirkuleras.

Lämpliga alifatiska kolvätelösningsmedel omfattar n-heptan, isooktan, cyklohexan, n-hexan, metylcyklohexan, n-pentan, och liknande, ehuru det lämpligaste alifatiska kolvätelös- ningsmedlet är n-heptan.

Reaktionsblandningen neutraliseras sedan genom att bringas i kontakt med minst 0,9 molekvivalent av ett lämpligt alkali- seringsmedel per mol av den använda alkylhaliden. Uttrycket "lämpligt alkaliseringsmedel" definieras häri såsom natrium- eller kaliumhydroxid, antingen separat eller i blandningar.

Det lämpligast alkaliseringsmedlet är en ungefär 50%-ig vatten- lösning av natriumhydroxid.

Den bildade alkalihalidfällningen avskiljes från den bildade uppslamningen med konventionella medel, såsom filtrering eller centrifugering, och tvättas med det alifatiska kolvätelösnings- medlet, företrädesvis med n-heptan.

De alifatiska kolvätelösningsmedelstvättvätskorna tillvara- tages och kombineras med den moderlut som erhållits vid sepa- ration av alkalihalidfällningen från den genom tillsats av alkaliseringsmedlet till reaktionsblandningen bildade uppslam- ningen. De kombinerade vätskorna fraktionsdestilleras azeotropt vid atmosfärstryck genom en packad kolonn, företrädesvis med recirkulering av heptandestillat till den översta delen av kolon- nen, tills det kvarvarande materialet är i huvudsak fritt från 446 628 EDA och vatten.

Den bildade, i huvudsak EDA-fria reaktionsblandningen, inne- hållande produkten NEED, högre alkylerade etylendiaminer, och det alifatiska kolvätelösningsmedlet, fraktionsdestilleras med användning av en fraktioneringskolonn, innehållande till- räckligt antal teoretiska bottnar för att separera det ali- fatiska kolvätelösningsmedlet från produkten NEED. Med använd- ning av exempelvis en kolonn innehållande 15 teoretiska bott- nar avdestillerar n-heptan såsom en förfraktion.med en kokpunkt av ungefär 98-l0O°C. Den erhållna förfraktionen av kolväte- lösningsmedlet kan recirkuleras till andra steg av förfarandet, såsom utspädning av reaktionsblandningen eller azeotropdestilla- tion av EDA eller vatten ur reaktionsblandningen.

Efter eliminering av förfraktionen av kolvätelösningsmedel klaras reaktionsblandningen för eliminering av eventuellt närvarande olösta substanser och destillationen av den klarade lösningen fortsättes för bildning av NEED (kokpunkt 130-l3l°C) med en renhetsgrad högre än 99 % och i ett utbyte av ungefär 62-65 %, teoretiskt baserat på mängden tillförd etylhalid.

Det bör inses att nämnda förfarande även kan utföras konti- nuerligt med användning av lämpliga kärl, såsom reaktorer med kontinuerligt flöde, separationskärl, destillationskolonner och liknande.

Uppfinningen åskådliggöres närmare medelst följande exempel, vari de angivna temperaturerna avser Celsius-grader. Såvida icke annat anges hänför sig samtliga delar till vikten. Ren- hetsgraden av produkten uttryckes i procent, bestämd genom ângfaskromatografering (VPC). 446 628 Exempel l.

I ett glasmantlat reaktionskärl nedföres 848 delar etylendiamin (98 %) och därefter 331 delar flytande etylklorid, tillförd genom ett dropporgan med en sådan hastighet att reaktionsbland- ningen upprätthålles vid 45-550. Blandningen omröres 2 timmar och 9l delar heptan tillsättes. Överskottet etylendiamin avdestilleras azeotropt genom en packad kolonn med recirkulering av heptandestillatet till den övre delen av kolonnen. Totalt 492 delar etylendiamin tillvaratages ur destillatet under re- cirkuleringen. Reaktionsblandningen neutraliseras med 402 delar natriumhydroxid i 50%-ig lösning, kyld till rumstemperatur, och centrifugeras för eliminering av natriumklorid-biprodukt.

Saltkakan tvättas med 70 delar heptan och tvättvätskan kombineras med moderluten i ett glasmantlat kärl. Vatten avdestilleras azeotropt från de kombinerade vätskorna genom en packad kolonn med recirkulering av den destillerade heptanen till den övre delen av kolonnen. När allt vattnet avlägsnats, fraktionsdestille- ras heptanen genom den packade kolonnen för bildning av en åter- stod, innehållande 273 delar N-etyletylendiamin. Denna återstod reserveras för efterföljande kombination med återstoderna från exempel 8-lO.

Exempel 2.

I ett glasmantlat reaktionskärl nedföres 492 delar från exempel 7 tillvaratagen etylendiamin och 375 delar färsk etylendiamin (98 %). Denna blandning försättes med 331 delar etylklorid med en sådan hastighet att reaktionsblandningen upprätthålles vid 55-650. Blandningen omröres 2 timmar och 45 delar till- varatagen heptan från exempel 7 tillsättes. Överskottet etylen- diamin avdestilleras azeotropt genom en packad kolonn med re- cirkulering av heptandestillatet till den övre delen av kolonnen.

Totalt 50l delar etylendiamin tillvaratages ur destillatet för recirkulering. Reaktionsblandningen neutraliseras med 407 delar natriumhydroxid i 50%-ig lösning, kyles till rumstemperatur och centrifugeras för eliminering av natriumklorid-biprodukten.

Saltkakan tvättas med 78 delar heptan och tvättvätskan kombineras med moderluten i ett glasmantlat kärl. Vatten avdestilleras azeotropt från de kombinerade vätskorna genom en packad kolonn 446 628 - a med recirkulering av den destillerade heptanen till den övre delen av kolonnen. När allt vatten avlägsnats, fraktionsdestílle- å ras heptanen genom den packade kolonnen för bildning av en åter- stod, innehållande 288 delar N-etyletylendiamin. Denna återstod II reserveras för efterföljande kombination med återstoderna från exempel 7, 9 och 10.

Exempel 3.

I ett glasmantlat reaktionskärl nedföres 501 delar tillvara- tagen etylendiamin från exempel 8 och 396 delar färsk etylen- diamin (98 %). Denna blandning försättes med 331 delar etyl- klorid med en sådan hastighet att reaktionsblandningen upprätt- hålles vid 65-759. Blandningen omröres 2 timmar och 28 delar tillvaratagen heptan från exempel 8 tillsättes. Överskottet etylendiamin avdestilleras azeotropt genom en packad kolonn med recirkulering av heptandestillatet till den övre delen av kolonnen. Totalt 504 delar etylendiamin tillvaratages ur destillatet för recirkulering. Reaktionsblandningen neutrali- seras med 409 delar natriumhydroxid i 50%-ig lösning, kyles till rumstemperatur och centrifugeras för eliminering av natriumklorid-biprodukten. Saltkakan tvättas med 82 delar heptan och tvättvätskan kombineras med moderluten i'ett glas- mantlat kärl. Vatten avdestilleras azeotröpt från de kombine- rade vätskorna genom en packad kolonn med recirkulering av den destillerade heptanen till den övre delen av kolonnen.

När allt vatten avlägsnats, fraktionsdestilleras heptanen genom den packade kolonnen för bildning av en återstod, inne- hållande 310 delar N-etyletylendiamin. Denna återstod reserve- ras för efterföljande kombination med återstoderna från exempel 7, 8 och 10.

Exempel 4 I ett glasmantlat reaktionskärl nedföres 504 delar från exempel 9 tillvaratagen etylendiamin och 388 delar färsk etylendiamin (98 %). Denna blandning försättes med 331 delar etylklorid med en sådan hastighet att reaktionsblandningen upprätthålles y vid 55-650. Blandningen omröres 2 timmar och 30 delar tillvara- tagen heptan från exempel 9 tillsättes. Överskottet etylendiamin avdestilleras azeotropt genom en packad kolonn med recirkulering 446 628 av heptandestillatet till den övre delen av kolonnen. Totalt 523 delar etylendiamin tillvaratages ur destillatet för recirku- lering. Reaktionsblandningen neutraliseras med 409 delar nat- riumhydroxid i 50%-ig lösning, kyles till rumstemperatur och centrifugeras för eliminering av natriumklorid-biprodukt.

Saltkakan tvättas med 91 delar heptan och tvättvätskan kombi- neras med moderluten i ett glasmantlat kärl. Vatten avdestille- ras azeotropt från de kombinerade vätskorna genom en packad kolonn med recirkulering av den destillerade heptanen till den övre delen av kolonnen. När allt vatten avlägsnats, fraktions- destilleras heptanen genom den packade kolonnen för bildning av en återstod, innehållande 317 delar N-etyletylendiamin, som kombineras med återstoderna från exempel 7, 8 och 9. Det er- hållna materialet fraktionsdestilleras genom en packad kolonn vid atmosfärstryck för bildning av ll2O delar N-etyletylendi- amin med kokpunkten 129-131? utbytet är 61,9 t, räknat på den använda etylkloriden.

Claims (7)

1. 446 ezg PATENTKRAV l. Förfarande för framställning av N-etyletylendiamin med en renhetsgrad av ca. 99 %, vid vilket förfarande man (a) omsätter etylhalogenid med etylendiamin vid ett molför- hållande mellan etylendiamin och etylhalogenid av l-20:l och vid en temperatur mellan -l0°C och +l20°C under vattenfria betingelser för bildande av en alkyleringsreaktionsblandning och (b) försätter reaktionsblandníngen med 0,20-30 vikt-% av ett lämpligt alifatiskt kolvätelösningsmedel, beräknat på vikten av reaktionsblandningen, k ä n n e t e c k n a t därav, att man (c) fraktionsdestillerar reaktionsblandningen för avlägsnande av etylendiamín som en azeotrop blandning med det alifa- tiska kolvätelösningsmedlet, (d) neutraliserar den erhållna blandningen genom att bringa densamma i kontakt med minst 0,9 molekvivalenter av en lämplig bas per en mol etylhalogenid för bildande av en suspension av en alkalihalogenidfällning, (e) separerar alkalihalogenidfällníngen från suspensionen och tillvaratager den bildade moderlösningen, (f) tvättar den separerade alkalihalogeniden med ett alifa- tiskt kolvätelösningsmedel, (g) fraktionsdestillerar kombinationen av den från steg (e) erhållna moderlösningen och den från steg (f) tillvara- tagna alifatiska kolvätetvättvätskan för avlägsnande av praktiskt taget allt vatten och återstående etylendiamin, och (h) fraktionsdestillerar den erhållna blandningen för avlägs- nande av det återstående alífatiska kolvätelösningsmedlet och för tillvaratagande av N-etylendiamin.

2. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det alifatiska kolvätet är n-heptan.

3. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k ~ n a t därav, att steg (a) utföres vid en temperatur av 25-75°C. ' 446 628

4. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k - n a t därav, att i steg (a) användes ett molförhållande mellan etylendiamin och etylhalogenid av 2-5:1.

5. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det alifatiska kolvätet i steg (b) till- sättes i en mängd av 0,5-1,0 %, beräknat på vikten av reak- tíonsblandningen.

6. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k - n a t därav, att n-heptanen i steg (b) tillsättes i en mängd av 0,5-1,0 %, beräknat på vikten av reaktionsblandningen.

7. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k - n a t därav, att basen i steg (d) utgöres av en 50 %ig vattenlösning av natriümhydroxid.