專利名稱：從水溶液中分離胺的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用精餾均相共沸的二元混合物的二壓法通過連續(xù)蒸餾胺的水溶液而從水溶液中分離該胺的方法。
相互完全溶解且形成其組成取決于壓力的共沸物的兩種液體可通過蒸餾來(lái)分離，而無(wú)需借助添加劑。該涉及在不同壓力下操作的兩個(gè)塔中精餾液體共混物的分離方法稱作二壓法，參見Klaus Sattler，“Thermische Trennverfahren，Grundlagen，Auslegung，Apparate”，第2版，Verlag Chemie，Weinheim，New York，Basel，Cambridge，Tolyo，1995，第147頁(yè)及往后各頁(yè)。
實(shí)際上獲得的是胺水溶液，從該水溶液中必須以無(wú)水形式分離胺。由于胺與水形成共沸物，因此通過蒸餾不能容易地將它們以無(wú)水形式從水溶液中分離。當(dāng)衡量胺在其中用作堿的方法的經(jīng)濟(jì)價(jià)值時(shí)，從含鹽分的水溶液中回收純凈胺是個(gè)重要的因素。在這種方法中，必須將胺從在反應(yīng)過程中所形成的它們的銨鹽的水溶液中回收。
本發(fā)明的目的是提供一種從所述胺的水溶液中以基本無(wú)水的形式分離胺的方法。
所述目的通過一種利用精餾均相共沸的二元混合物的二壓法通過連續(xù)蒸餾胺的水溶液而從水溶液中分離該胺的方法而實(shí)現(xiàn)，此時(shí)與水形成其組成取決于壓力的共沸物的胺的水溶液在壓力不同的兩個(gè)塔中蒸餾，其中a)將第二個(gè)塔中的壓力設(shè)定為比第一個(gè)塔中的壓力值高至少0.5巴，b)將胺水溶液作為側(cè)料流供入第一個(gè)塔中，并在塔的基部除去水和沸點(diǎn)高于該胺的沸點(diǎn)溫度的組分或非揮發(fā)性的組分，
c)在第一個(gè)塔的頂部回收胺與水的混合物，并將其作為側(cè)料流通入第二個(gè)塔中，d)在第二個(gè)塔的頂部回收水與胺的共沸物，并將其再循環(huán)到第一個(gè)塔中，以及e)在第二個(gè)塔的基部取出經(jīng)提純的胺。
在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案中，氣化第一個(gè)塔中的共沸物所需的能量通過將蒸汽引入該塔的下部的方式引入，從該塔的基部除去水和沸點(diǎn)高于該胺的沸點(diǎn)溫度的組分或非揮發(fā)性的組分，以及從第一個(gè)塔的上部除去沸點(diǎn)低于該胺的沸點(diǎn)溫度的高度揮發(fā)性組分。將第一個(gè)塔中的壓力值例如設(shè)定為10毫巴-10巴，通常為0.1-3巴。特別優(yōu)選在第一個(gè)塔中使用大氣壓的操作模式。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，將第二個(gè)塔中的壓力設(shè)定為比第一個(gè)塔中的壓力值高至少1巴。在本發(fā)明的特別優(yōu)選實(shí)施方案中，將第二個(gè)塔中的壓力設(shè)定為比第一個(gè)塔高至少6巴。用于蒸餾的壓力和其它條件(例如換熱介質(zhì)如冷卻水、鹽水或蒸汽的溫度，塔的直徑和兩個(gè)塔之間的返回物流的量)優(yōu)選使得在工藝工程和經(jīng)濟(jì)性方面獲得分離胺的最佳方案。
根據(jù)本發(fā)明，與水形成其組成取決于壓力的共沸物的所有胺都可在本發(fā)明方法中以基本無(wú)水的形式分離。從水溶液中分離的胺的水含量例如是10-200ppm，優(yōu)選20-60ppm。在本發(fā)明方法中，所用胺優(yōu)選是N，N-二甲基異丙基胺、甲基正丁基胺或正丁基胺。特別優(yōu)選使用N，N-二甲基異丙基胺。
這類胺例如以基本無(wú)水的形式用于制備例如烷基烯酮二聚體的方法中。分離所得銨鹽并用堿的水溶液處理，以從相應(yīng)的銨鹽中釋放胺。合適的堿例如是氫氧化鈉溶液、鉀堿液、氫氧化鈣和氫氧化鋇。
因此，例如將氫氧化鈉水溶液加入N，N-二甲基異丙基銨鹽酸鹽的水溶液中，該氫氧化鈉水溶液的濃度應(yīng)使得銨鹽水溶液的pH為至少11。通過該方法，N，N-二甲基異丙基胺從銨鹽溶液中釋放出來(lái)，并形成氯化鈉。然后可利用本發(fā)明方法將該混合物連續(xù)蒸餾，以基本無(wú)水的形式分離N，N-二甲基異丙基胺。
可使用仍舊含有雜質(zhì)如低沸點(diǎn)成分或中和鹽如氯化鈉的胺的水溶液通過二壓法進(jìn)行蒸餾，將與水形成其組成取決于壓力的共沸物的胺的含有中和鹽的水溶液作為側(cè)料流連續(xù)供入在大氣壓下操作的第一個(gè)塔中。例如可將該側(cè)料流供入該塔的中央。該塔具有包括塔板，優(yōu)選篩板的分離裝置。該塔的理論塔板數(shù)例如是5-15，優(yōu)選8-12。待蒸餾的且供入第一個(gè)塔中的胺水溶液的溫度可為20-80℃，優(yōu)選45-60℃。蒸餾必需的能量可借助位于該塔的基部的蒸發(fā)器來(lái)提供給體系或者另外通過引入蒸汽來(lái)提供給體系。優(yōu)選向該塔中直接引入蒸汽，例如在該塔下端引入。這避免在該塔中形成結(jié)塊物質(zhì)。第一個(gè)塔的底部物流含有水和沸點(diǎn)高于該胺的沸點(diǎn)溫度的組分或非揮發(fā)性的組分，如中和鹽。連續(xù)回收包含胺與水的混合物(例如95重量％胺和5重量％水)的來(lái)自第一個(gè)塔的塔頂物并將其作為側(cè)料流通入例如第二個(gè)塔的上半部，該第二個(gè)塔中的壓力例如為7巴。同樣連續(xù)地在第二個(gè)塔的底部分離出幾乎無(wú)水的胺。在第二個(gè)塔的頂部，連續(xù)回收水與胺的共沸物(例如89重量％胺和11重量％水)，并將其例如再循環(huán)到第一個(gè)塔的上半部?？扇芜x將高度揮發(fā)性組分從第一個(gè)塔的上部排出?？蓪⒒緹o(wú)水的胺例如再用于由羧酰氯合成烷基烯酮二聚體中。
第一個(gè)塔中的回流比例如是0.5-3，優(yōu)選0.5-2，而第二個(gè)塔中的回流比例如為1-4，優(yōu)選1-2。
實(shí)施例將由長(zhǎng)鏈羧酰氯(例如硬脂酰氯)和N，N-二甲基異丙基胺制備烷基烯酮二聚體的過程中所形成的二甲基異丙基銨鹽酸鹽的約50重量％濃度水溶液的pH通過添加25重量％濃度的氫氧化鈉水溶液而設(shè)定為11，加熱至50℃，并將其作為側(cè)料流連續(xù)供入具有25個(gè)篩板且在大氣壓下操作的塔中。通過向該塔的下部區(qū)域連續(xù)引入溫度為約150℃的新鮮蒸汽而進(jìn)行加熱。蒸汽速率為胺溶液供入第一個(gè)塔中的速率的約20％。從第一個(gè)塔的基部排出水，中和鹽如氯化鈉、過量氫氧化鈉溶液和約10ppm N，N-二甲基異丙基胺。在該塔的頂部，形成具有幾乎共沸組成的混合物(95重量％N，N-二甲基異丙基胺和5重量％水)。將冷凝的蒸汽以大約等分的料流分別返回第一個(gè)塔中和作為側(cè)進(jìn)料料流連續(xù)通入第二個(gè)塔的上半部，該塔在7巴(絕對(duì))的壓力下操作且具有30個(gè)篩板。
在第一個(gè)塔的富集區(qū)，設(shè)有側(cè)口，通過該側(cè)口可連續(xù)排出比水更具揮發(fā)性的雜質(zhì)。
第二個(gè)塔的底部借助蒸發(fā)器來(lái)加熱。在第二個(gè)塔的底部，連續(xù)回收含有約40ppm水的純凈N，N-二甲基異丙基胺。可將它直接再用于例如由羧酰氯合成烷基烯酮二聚體中。
在第二個(gè)塔的頂部，獲得含有89重量％N，N-二甲基異丙基胺和11重量％水的共沸物。第二個(gè)塔中的回流比為1.5。將在第二個(gè)塔的頂部形成的共沸物作為側(cè)料流連續(xù)供入第一個(gè)塔中，供入點(diǎn)位于計(jì)量加入N，N-二甲基異丙基胺水溶液的點(diǎn)以上。將第二個(gè)塔的冷凝器脫氣送入在標(biāo)準(zhǔn)壓力下操作的第一個(gè)塔的富集區(qū)中。
權(quán)利要求
1.一種利用精餾均相共沸的二元混合物的二壓法通過連續(xù)蒸餾胺的水溶液而從水溶液中分離該胺的方法，其中與水形成其組成取決于壓力的共沸物的胺的水溶液在壓力不同的兩個(gè)塔中蒸餾，條件是a)將第二個(gè)塔中的壓力設(shè)定為比第一個(gè)塔中的壓力值高至少0.5巴，b)將胺水溶液作為側(cè)料流供入第一個(gè)塔中，并在塔的基部除去水和沸點(diǎn)高于該胺的沸點(diǎn)溫度的組分或非揮發(fā)性的組分，c)在第一個(gè)塔的頂部回收胺與水的混合物，并將其作為側(cè)料流通入第二個(gè)塔中，d)在第二個(gè)塔的頂部回收水與胺的共沸物，并將其再循環(huán)到第一個(gè)塔中，以及a)e)在第二個(gè)塔的基部取出經(jīng)提純的胺。
2.如權(quán)利要求1所要求的方法，其中在第一個(gè)塔中，氣化共沸物所需的能量通過將蒸汽引入該塔的下部的方式引入，在該塔的底部除去水和沸點(diǎn)高于該胺的沸點(diǎn)溫度的組分或非揮發(fā)性的組分，以及在第一個(gè)塔的上部除去沸點(diǎn)低于該胺的沸點(diǎn)溫度的高度揮發(fā)性組分。
3.如權(quán)利要求1或2所要求的方法，其中第一個(gè)塔中的壓力值設(shè)定為10毫巴-10巴。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所要求的方法，其中第一個(gè)塔中的壓力設(shè)定為大氣壓。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所要求的方法，其中第二個(gè)塔中的壓力值設(shè)定為比第一個(gè)塔高至少6巴。
6.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所要求的方法，其中第二個(gè)塔中的壓力值設(shè)定為比第一個(gè)塔高至少1巴。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所要求的方法，其中所用胺為N，N-二甲基異丙基胺、甲基正丁基胺或正丁基胺。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所要求的方法，其中為了所述連續(xù)蒸餾，使用通過利用堿將胺從銨鹽水溶液中釋放出來(lái)而獲得的胺的水溶液。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所要求的方法，其中所用胺為N，N-二甲基異丙基胺。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所要求的方法，其中所用分離裝置為塔板。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所要求的方法，其中所用分離裝置為篩板。
全文摘要
一種利用精餾均相共沸的二元混合物的二壓法通過連續(xù)蒸餾胺的水溶液從水溶液中分離該胺的方法，其中與水形成其組成取決于壓力的共沸物的胺的水溶液在壓力不同的兩個(gè)塔中蒸餾，條件是a)將第二個(gè)塔中的壓力設(shè)定為比第一個(gè)塔中的壓力值高至少0.5巴，b)將胺水溶液作為側(cè)料流供入第一個(gè)塔中，并在塔的基部除去水和沸點(diǎn)高于該胺的沸點(diǎn)溫度的組分或非揮發(fā)性的組分，c)在第一個(gè)塔的頂部回收胺與水的混合物，并將其作為側(cè)料流通入第二個(gè)塔中，d)在第二個(gè)塔的頂部回收水與胺的共沸物，并將其再循環(huán)到第一個(gè)塔中，以及e)在第二個(gè)塔的基部取出經(jīng)提純的胺。
文檔編號(hào)C07C211/08GK1585741SQ02822683
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2002年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月16日
發(fā)明者K·貝克, T·弗羅因德, B·格貝爾 申請(qǐng)人:巴斯福股份公司