SK712001A3 - Spôsob výroby kombinovaných trialkanolamínov - Google Patents

Abstract

Spôsob výroby kombinovaných trialkanolamínov všeobecného vzorca (I), kde R, je 2-hydroxyetyl, R2 je 2-hydroxypropyl a R3 je etoxypropanol-2 alebo propoxyetanol-2, podľa typu východiskových surovín, v inertnej atmosfére pri teplote 30 až 150 °C a tlaku 0,15 až 0,6 MPa, reakciou alkylénoxidu s dialkanolamínom alebo zmesou dialkanolamínu a trialkanolamínu.

Description

Vynález sa týka spôsobu výroby kombinovaných trialkanolamínov so zlepšenými vlastnosťami, predovšetkým vyšším modifikačným účinkom napr.pri aplikácii v cementárskom priemysle a nižšou teplotou tuhnutia v porovnaní s klasickými di- a trialkanolamínmi.

Doterajší stav techniky

Je známe, že príprava alkanolamínov, najmä etanolamínov, propanolamínov a izopropanolamínov sa uskutočňuje reakciou amoniaku alebo amínov s alkylénoxidom vo vodných roztokoch pri teplotách 40 až 150° C, pričom obsah mono až triizomérov závisí hlavne od mólového pomeru amoniaku a alkylénoxidu, pričom tlak sa volí tak, aby reakcia prebiehala v kvapalnej fáze (GB 760 215 (1951)). Alkanolamíny možno pripraviť reakciou alkylénoxidov s 2 a 3 atómami uhlíka s nadbytkom vodného roztoku amoniaku pri teplotách 50 až 200° C a tlaku do 10 MPa za prídavku látok ako napr.: síran amónny, chlorid amónny alebo dusičnan amónny ( USA pat. 3, 151 166 (1964)). V ďalšom zo známych postupov sa vychádza z bezvodého kvapalného amoniaku alebo bezvodých primárnych alebo sekundárnych amínov s počtom uhlíkov 1 až 3 a alkylénoxidu s 2 a 3 atómami uhlíka pri teplote 100 až 200°C a tlaku 5 až 15 MPa v prítomnosti vody ako katalyzátora v množstve 2 až 5 % hmôt. pri mólovom pomere 3 až 20 : 1 ( ZSSR pat. 682 508 (1979) ). V inom postupe je za podobných podmienok použitý kationaktívny komponent, napr. katex KU-2-8 v množstve rádovo jednotky % hmôt., pričom produkt obsahuje hlavne trialkanolamín (ZSSR pat. 791 738 (1980 )). Podľa USA patentu 4 605 769 možno prípravu alkanolamínov alebo alkylaminoalkoholov uskutočniť tiež v prítomnosti solí kyseliny fluórsulfónovej v množstve 1 až 10 000 ppm všeobecného vzorca RSO3H, kde R je alkylová alebo aiylová skupina, obsahujúca najmenej jeden fluór. Mólový pomer amínu alebo amoniaku ku alkylénoxidu môže byť 10 : 1 až 1:10. Kontinuálny proces výroby alkanolamínov s vysokým výťažkom monoalkanolamínov, min. 65 % hmôt., sa podľa USA pat. 4 847 418 (1989) uskutočňuje kontinuálne reakciou C2 a C4 alkylénoxidov s amoniakom v mólovom pomere 1:15 až 1:30 pri teplote okolo 200 °C a tlaku 17 až 24 MPa.

Nevýhodou týchto postupov je skutočnosť, že sa pripravia alkanolamíny s rovnakými reťazcami viazanými na dusíku, pričom sú orientované na maximálny výťažok mono-, alebo di-, alebo trialkanolamínu s potlačením tvorby zostávajúcich dvoch homológov.

Podstata vynálezu

Podľa tohto vynálezu sa výroba kombinovaných trialkanolamínov diskontinuálnym postupom uskutočňuje tak, že reakcia alkylénoxidov s dialkanolamínom alebo zmesou dia trialkanolamínu prebieha v inertnej atmosfére pri teplotách 30 až 150 °C za mierne zvýšeného tlaku 0,15 až 0,6 MPa. Výsledný produkt je definovaný všeobecným vzorcom kde Ri je 2-hydroxyetyl, R₂ je 2-hydroxypropyl a Raje etoxypropanol-2 alebo propoxyetanol2 podľa typu východiskových surovín.

Alkylénoxidy majú počet uhlíkov 2 a 3. Zmes di- a trialkanolamínu je charakterizovaná mólovým zlomkom dialkanolamínu 0,99 až 0,15. Alkylénoxid a alkanolamín sú v pomere 1,25 : 1 až 2,1 : 1 v závislosti na mólovom zlomku dialkanolamínu v zmesi s trialkanolamínom.

Výhodou postupu podľa vynálezu je možnosť prípravy trialkanolamínov s rozličnými reťazcami viazanými na dusíku v závislosti od typu a mólového pomeru východiskových surovín. Kombinované trialkanolamíny s naviazanými rôznymi reťazcami majú v porovnaní s klasickým trietanolamínom alebo triizopropanolamínom výrazne vyšší modifikačný účinok, napr. pri aplikácii v cementárskom priemysle. V neposlednom rade výhodou postupu podľa vynálezu je možnosť prípravy trialkanolamínov so zníženou teplotou tuhnutia, čo má priaznivý vplyv na manipuláciu a prepravu produktu.

Na prípravu kombinovaných trialkanolamínov podľa tohto vynálezu sú z dialkanolamínov vhodné predovšetkým dietanolamín a diizopropanolamín ako aj zmesi dietanolamínu s trietanolamínom a diizopropanolamínu s triizopropanolamínom, charakterizované mólovým zlomkom dialkanolamínu v rozmedzí 0,99 až 0,15. Do úvahy prichádza tiež použitie monoalkanolamínu resp. zmesi všetkých troch homológov, avšak takýto produkt polyadície obsahuje pestrú zmes oligomérov. Z alkylénoxidov sú na prípravu trialkanolamínov najvhodnejšie etylénoxid a propylénoxid. Je zrejmé, že pre alkanolamín na báze etylénoxidu sa ako alkylénoxid použije propylénoxid a pre alkanolamín na báze propylénoxidu sa ako alkylénoxid použije etylénoxid, čím sa dosiahne tvorba trialkanolamínu s rozličnými reťazcami Rj, R₂ a R3.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Do autoklávu o obsahu 2500 cm³ sa nasadí 1000 g dietanolamínu a po vyhriatí na teplotu 75°C sa za chladenia nadávkuje 1100 g propylénoxidu takou rýchlosťou, aby sa reakčná teplota udržiavala v rozmedzí 75 ± 3 °C, tlak neprekročil 0,35 MPa (mólový pomer amínu : propylénoxidu je 1 : 2). Reakčná doba je 2,5 hodiny. Po ukončení reakcie sa reakčná zmes nechá doreagovať 2 hodiny pri teplote 74 až 78 °C a následne odplyní od voľného nezreagovaného propylénoxidu za vákua 20 kPa prúdom dusíka počas 1 hodiny. Získa sa kombinovaný trialkanolamín, kde Rj je 2-hydroxyetyl, R₂ je 2-hydroxypropyl a R3 je etoxypropanol -2. Trialkanolamín má hydroxylové číslo 767,0 mg KOH/g, obsah primárnych OH skupín 35,1 % relatívnych, alkalitu 257,7 mg KOH/g, viskozitu pri 25 °C 711 mPas a teplotu tuhnutia -3,5 °C.

Príklad 2

Do autoklávu o obsahu 2500 cm³ sa nasadí 540 g dietanolamínu a 760 g trietanolamínu (mólový zlomok dietanolamínu je 0,5) a po vyhriatí na reakčnú teplotu 75 až 80 °C sa za chladenia nadávkuje 900 g propylénoxidu v priebehu 3 hodín (mólový pomer amínov : propylénoxidu je 1 : 1,5). Po doreagovaní 2 hodiny pri teplote 78 °C je obsah voľného propylénoxidu 0,024 % hmôt., následným odplynením za vákua 15 kPa a teplote 80 °C počas 1 hodiny klesne jeho obsah na 15 ppm. Získa sa zmes kombinovaných

alkanolamínov, kde Rj je 2-hydroxyetyl, R2 je 2-hydroxyetyl alebo 2-hydroxypropyl a R₃ je etoxypropanol 2. Trialkanolamín má hydroxylové číslo 758,5 mg KOH/g, obsah primárnych OH skupín 50,2 % relatívnych, viskozitu pri 25 °C 755,5 mPas, alkalitu 253,9 mg KOH/g a teplotu tuhnutia -6,1 °C.

Príklad 3 j

Do autoklávu o obsahu 2500 cm sa nasadí 640 g diizopropanolamínu a 612 g triizopropanolamínu (mólový zlomok diizopropanolamínu je 0,6), obsah sa vyhreje na teplotu 65°C a nadávkuje sa 60 g etylénoxidu v priebehu 0,5 hodiny, bez chladenia, čím teplota postupne vystúpi na 120 °C. Druhá fáza etoxylácie prebieha pri teplote 125 až 130 °C s 80 g etylénoxidu zdávkovaného v priebehu 1 hodiny a tlaku max. 0,25 MPa. Reakčná zmes sa nechá doreagovať 1 ho- dinu pri teplote 125 °C, čím obsah voľného etylénoxidu poklesne na 20 ppm. Získa sa kombinovaný trialkanolamín, kde Ri je 2-hydroxyetyl alebo 2hydroxypropyl, R2 je 2-hydroxypropyl a R3 je propoxyetanol-2. Alkanolamín má hydroxylové číslo 727,5 mg KOH/g, alkalitu 240 mg KOH/g, viskozitu pri 25°C 635 mPas a teplotu tuhnutia -3,3°C.

Príklad 4

Postupom podľa príkladu 3 sa trialkanolamín pripraví reakciou 1330 g diizopropanolamínu a 880 g etylénoxidu vo dvoch stupňoch pri teplotách 65 až 70 °C a 125 až 130 °C v priebehu 2 ho- dín. Kombinovaný trialkanolamín je definovaný tak, že R| je 2-hydroxyetyl, R2 je 2-hydroypropyl a R₃ je propoxyetanol-2 s hydroxylovým číslom 770 mg KOH/g, alkalitou 252 mg KOH/g, viskozitou pri 25 °C 605 mPas a teplotou tuhnutia -3,5 °C.

Claims (5)

1. Spôsob výroby kombinovaných trialkanolamínov reakciou alkylénoxidu s dialkanolamínom alebo zmesou dialkanolamínu a trialkanolamínu v inertnej atmosfére pri teplote 30 až 150 °C a tlaku 0,15 až 0,6 MPa^ vyznačujúci sa tým, že výsledný produkt je definovaný všeobecným vzorcom /^R1 N __ R₂ r₃ kde Ri je 2-hydroxyetyl, R₂ je 2-hydroxypropyl a Raje etoxypropanol-2 alebo propoxyetanol-2, podľa typu východiskových surovín.

2. Spôsob výroby podľa bodu 1, vyznačujúci sa tým, že zmes dialkanolamínu a trialkanolamínu je charakterizovaná mólovým zlomkom dialkanolamínu 0,99 až 0,15.

3. Spôsob výroby podľa bodu 1 a 2 vyznačujúci sa tým, že alkylénoxid má počet uhlíkov C ₂ a C 3 a je v mólovom pomere ku alkanolamínu alebo zmesi alkanolamínov 1,25 : 1 až 2,1:1.

4. Spôsob výroby podľa bodu 1, 2 a 3 vyznačujúci sa tým, že ako alkylénoxid sa použije propylénoxid a ako dialkanolamín a trialkanolamín dietanolamín a trietanolamín.

5. Spôsob výroby podľa bodu 1, 2 a 3 vyznačujúci sa tým, že ako alkylénoxid sa použije etylénoxid a ako dialkanolamín a trialkanolamín sa použije diizopropanolamín a triizopropanolamín.