專利名稱：從水溶液中分離胺的方法
技術領域：
本發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分離，而無需借助添加劑。該涉及在不同壓力下操作的兩個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頁及往后各頁。
實際上獲得的是胺水溶液，從該水溶液中必須以無水形式分離胺。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水形式從水溶液中分離。當衡量胺在其中用作堿的方法的經濟價值時，從含鹽分的水溶液中回收純凈胺是個重要的因素。在這種方法中，必須將胺從在反應過程中所形成的它們的銨鹽的水溶液中回收。
本發明的目的是提供一種從所述胺的水溶液中以基本無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蒸餾胺的水溶液而從水溶液中分離該胺的方法而實現，此時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塔中蒸餾，其中a)將第二個塔中的壓力設定為比第一個塔中的壓力值高至少0.5巴，b)將胺水溶液作為側料流供入第一個塔中，并在塔的基部除去水和沸點高于該胺的沸點溫度的組分或非揮發性的組分，
c)在第一個塔的頂部回收胺與水的混合物，并將其作為側料流通入第二個塔中，d)在第二個塔的頂部回收水與胺的共沸物，并將其再循環到第一個塔中，以及e)在第二個塔的基部取出經提純的胺。
在本發明方法的優選實施方案中，氣化第一個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高于該胺的沸點溫度的組分或非揮發性的組分，以及從第一個塔的上部除去沸點低于該胺的沸點溫度的高度揮發性組分。將第一個塔中的壓力值例如設定為10毫巴-10巴，通常為0.1-3巴。特別優選在第一個塔中使用大氣壓的操作模式。
在本發明的優選實施方案中，將第二個塔中的壓力設定為比第一個塔中的壓力值高至少1巴。在本發明的特別優選實施方案中，將第二個塔中的壓力設定為比第一個塔高至少6巴。用于蒸餾的壓力和其它條件(例如換熱介質如冷卻水、鹽水或蒸汽的溫度，塔的直徑和兩個塔之間的返回物流的量)優選使得在工藝工程和經濟性方面獲得分離胺的最佳方案。
根據本發明，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明方法中以基本無水的形式分離。從水溶液中分離的胺的水含量例如是10-200ppm，優選20-60ppm。在本發明方法中，所用胺優選是N，N-二甲基異丙基胺、甲基正丁基胺或正丁基胺。特別優選使用N，N-二甲基異丙基胺。
這類胺例如以基本無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，并形成氯化鈉。然后可利用本發明方法將該混合物連續蒸餾，以基本無水的形式分離N，N-二甲基異丙基胺。
可使用仍舊含有雜質如低沸點成分或中和鹽如氯化鈉的胺的水溶液通過二壓法進行蒸餾，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料流連續供入在大氣壓下操作的第一個塔中。例如可將該側料流供入該塔的中央。該塔具有包括塔板，優選篩板的分離裝置。該塔的理論塔板數例如是5-15，優選8-12。待蒸餾的且供入第一個塔中的胺水溶液的溫度可為20-80℃，優選45-60℃。蒸餾必需的能量可借助位于該塔的基部的蒸發器來提供給體系或者另外通過引入蒸汽來提供給體系。優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塊物質。第一個塔的底部物流含有水和沸點高于該胺的沸點溫度的組分或非揮發性的組分，如中和鹽。連續回收包含胺與水的混合物(例如95重量％胺和5重量％水)的來自第一個塔的塔頂物并將其作為側料流通入例如第二個塔的上半部，該第二個塔中的壓力例如為7巴。同樣連續地在第二個塔的底部分離出幾乎無水的胺。在第二個塔的頂部，連續回收水與胺的共沸物(例如89重量％胺和11重量％水)，并將其例如再循環到第一個塔的上半部。可任選將高度揮發性組分從第一個塔的上部排出。可將基本無水的胺例如再用于由羧酰氯合成烷基烯酮二聚體中。
第一個塔中的回流比例如是0.5-3，優選0.5-2，而第二個塔中的回流比例如為1-4，優選1-2。
實施例將由長鏈羧酰氯(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定為11，加熱至50℃，并將其作為側料流連續供入具有25個篩板且在大氣壓下操作的塔中。通過向該塔的下部區域連續引入溫度為約150℃的新鮮蒸汽而進行加熱。蒸汽速率為胺溶液供入第一個塔中的速率的約20％。從第一個塔的基部排出水，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塔中和作為側進料料流連續通入第二個塔的上半部，該塔在7巴(絕對)的壓力下操作且具有30個篩板。
在第一個塔的富集區，設有側口，通過該側口可連續排出比水更具揮發性的雜質。
第二個塔的底部借助蒸發器來加熱。在第二個塔的底部，連續回收含有約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。第二個塔中的回流比為1.5。將在第二個塔的頂部形成的共沸物作為側料流連續供入第一個塔中，供入點位于計量加入N，N-二甲基異丙基胺水溶液的點以上。將第二個塔的冷凝器脫氣送入在標準壓力下操作的第一個塔的富集區中。
權利要求
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塔中蒸餾，條件是a)將第二個塔中的壓力設定為比第一個塔中的壓力值高至少0.5巴，b)將胺水溶液作為側料流供入第一個塔中，并在塔的基部除去水和沸點高于該胺的沸點溫度的組分或非揮發性的組分，c)在第一個塔的頂部回收胺與水的混合物，并將其作為側料流通入第二個塔中，d)在第二個塔的頂部回收水與胺的共沸物，并將其再循環到第一個塔中，以及a)e)在第二個塔的基部取出經提純的胺。
2.如權利要求1所要求的方法，其中在第一個塔中，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高于該胺的沸點溫度的組分或非揮發性的組分，以及在第一個塔的上部除去沸點低于該胺的沸點溫度的高度揮發性組分。
3.如權利要求1或2所要求的方法，其中第一個塔中的壓力值設定為10毫巴-10巴。
4.如權利要求1-3中任一項所要求的方法，其中第一個塔中的壓力設定為大氣壓。
5.如權利要求1-4中任一項所要求的方法，其中第二個塔中的壓力值設定為比第一個塔高至少6巴。
6.如權利要求1-4中任一項所要求的方法，其中第二個塔中的壓力值設定為比第一個塔高至少1巴。
7.如權利要求1-6中任一項所要求的方法，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.如權利要求1-7中任一項所要求的方法，其中為了所述連續蒸餾，使用通過利用堿將胺從銨鹽水溶液中釋放出來而獲得的胺的水溶液。
9.如權利要求1-8中任一項所要求的方法，其中所用胺為N，N-二甲基異丙基胺。
10.如權利要求1-9中任一項所要求的方法，其中所用分離裝置為塔板。
11.如權利要求1-10中任一項所要求的方法，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塔中蒸餾，條件是a)將第二個塔中的壓力設定為比第一個塔中的壓力值高至少0.5巴，b)將胺水溶液作為側料流供入第一個塔中，并在塔的基部除去水和沸點高于該胺的沸點溫度的組分或非揮發性的組分，c)在第一個塔的頂部回收胺與水的混合物，并將其作為側料流通入第二個塔中，d)在第二個塔的頂部回收水與胺的共沸物，并將其再循環到第一個塔中，以及e)在第二個塔的基部取出經提純的胺。
文檔編號C07C211/08GK1585741SQ02822683
公開日2005年2月23日 申請日期2002年11月12日 優先權日2001年11月16日
發明者K·貝克, T·弗羅因德, B·格貝爾 申請人:巴斯福股份公司