蒸餾法分離高純度三亞乙基二胺(teda)的製作方法

2023-09-16 18:40:40

專利名稱：蒸餾法分離高純度三亞乙基二胺(teda)的製作方法
技術領域：
本發明涉及通過蒸餾分離三亞乙基二胺(＝TEDA＝DABCO＝1，4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷)及其溶液的改進了的方法。
在通常情況下為固體的TEDA是生產聚氨酯泡沫的重要催化劑。
為了這種以及別的用途，希望得到無變色(例如具有很低的APHA顏色指數(DIN-ISO 6271))的、純淨的、基本上無臭的、純白色的並且甚至在較長時間(例如6個月、12個月或更長時間)的儲存之後仍能保持這些性質的TEDA。
已知許多製備和純化TEDA的方法。DE-A 19962455描述了一種製備TEDA的方法，其中TEDA被氣化並將氣體TEDA通入液體溶劑中。
DE-A 10100943公開了一種製備TDEA的方法，其中，特別地，溶劑和稀釋劑具有特定的性質。
DE-A 19933850公開了一種純化TEDA的方法，其中TEDA被分餾並隨後被通入液體溶劑中。
在TEDA的工業製備中，經常將TEDA從粗TEDA中在分批蒸餾設備中或在兩個或更多個連續操作的蒸餾設備中而被分離出來。這種方法被描述於例如DE-A 19933850(第3頁第3-43行)。
在初步除去低沸點物質之後副組分依然存在，但是，高沸點物質在在常規蒸餾過程中進行的純蒸餾中部分分解，並可能引起對TEDA的產品質量有不利的影響的不希望的副產品。因此，為克服已指出的缺點並達到通常的高產品質量在例如顏色、顏色穩定性、氣味和產品純度方面的要求，需要大量的加工工程支出。
本發明的目的是找到一種用於純化粗TEDA的改進了的方法，從而使便宜和簡單地分離高質量的高純度TEDA成為可能。
我們已經發現，這一目的可以通過蒸餾提純三亞乙基二胺(TEDA)的方法來達到。其中，分餾在隔板蒸餾塔中進行。
隔板塔是通常已知的蒸餾塔，並且在文獻中有著詳盡的論述。它們具有能防止塔的各部分中的液體和蒸氣的橫向混合的縱向隔板。隔板通常包括一塊金屬平板，並且將蒸餾塔從其中間區域縱向分成流入段和排出段。在本發明中，將待分餾的混合物(即粗TEDA)餵入隔板塔的流入段，而產物(即純TEDA)以氣體或液體的形式由排出段取出。
在現在的原料體系的情況下，本領域的技術人員並未考慮使用隔離塔，因為，如前所述，分解過程會生成對產品質量有負面影響的不希望的副產物。由於這種原因，因為通常需要高質量的TEDA，在這一原料體系情況下，看起來僅有兩級蒸餾才可能是成功的。對於隔板塔，可以預期在這方面會有更多的缺點產生。但是，已經發現，使用本發明的方法可以用簡單而又經濟的方法得到高純度TEDA。
在本發明的方法中，隔板一般安裝在塔的縱方向上，從而形成塔上結合區域和/或塔下結合區域，流入段和排出段。在優選的實施方案中，隔板一直延續到塔的底部從而僅在塔的上部形成結合區。高沸點物質或副組分分解產生的低沸點物質以僅在進料點所處的塔的較低部分向上輸送為有利。這避免了這些低沸點物質的經由側排出口的排出。
本方法一般連續實施。
隔板塔優選裝有兩個底部汽化器和位於塔頂的一個冷凝器。
在本發明的方法中，在底部汽化器及其相關的管道系統中的停留時間有利地被限制在1到15分鐘，優選1到5分鐘。這樣，儘管存在副組分及高沸點物的分解，仍能在排出段得到所需的高品質TEDA。
在一個優選的方法方案中，在隔離板上端的液體反流到塔的流入段和排出段的比例被調整到1∶1-5的範圍內，優選比例為1∶1.4-2。這可通過收集隔板上端的液體並將其通過使用調整或設置設備並按上述比例引入塔的流入段和排出段的方法來達到。這樣確保了較低的能量消耗。
本發明的方法優選在塔頂壓力0.5到5巴、優選0.5到1.5巴下實施。
優選在塔的上部結合區提供溫度調整，其中測量點位置位於最高理論塔板下方，優選在從頂部數起第三個理論塔板中，該溫度調整利用餾出物流量、回流比或優選地利用反流量作為設置參數。這確保了塔的穩定運行，從而使可得到的產品純度得到更進一步改進。
在另一方法方案中，溫度調整由進料區的塔下部提供，其中測量點位於最底部理論塔板上方，優選在從底部數起第二個理論塔板上，該溫度調整利用底部排出量作為設置參數，這可以作為在塔上部中的溫度調整的附加措施使用，也可以作為塔上部中的溫度調整的替代措施使用。這種附加的措施可以獲得塔的穩定運行的進一步的改進。
另外，作為附加的或替代的措施，利用側排出口的排出量作為設置參數進行的液面調整可以在塔的底部在流入段或排出段提供。
本發明的方法中所使用的隔板塔具有約20到70個理論塔板，優選30到50理論塔板。
粗TEDA的進料口優選位於在第5和第30理論塔板之間的理論塔板上，優選在第10到第20理論塔板之間的理論塔板上。
純TEDA的側排出口優選位於在第2和第20理論塔板之間，優選在第3和第20理論塔板之間。
優選將隔板安裝在塔中的塔的底部到從底部數起第30理論塔板之間，特別優選安裝在塔的底部到第20理論塔板之間。在一個優選的實施方案中，隔板被安裝在中央。
分離活性內件原則上不受限制。優選有序填充物或塔盤。
下面藉助圖和實例闡明本法明。

圖1是使用隔板塔提純TEDA的流程圖。
圖中顯示，隔板塔(1)具有隔板(10)，把隔板塔分為塔上部結合區(11)、帶有濃縮區為(12)和分離區為(14)的流入段(12)、(14)、帶有分離區(15)和排出段(13)和濃縮區(15)的排出段(13)、(15)。粗TEDA通過在塔段(12)和(14)之間的進料管線(2)進入隔板塔。純TEDA通過位於塔段13和15之間的側排出口(3)排出，優選以氣體形式排出。在塔頂得到的蒸氣料流通過管線(16)傳到冷凝器(9)(其可能附有後冷卻器)，在此蒸氣被部分冷凝並分成反流物料流(17)和餾出物料流(4)。源自冷凝器(9)的未冷凝餾分包含低沸點雜質，並以氣體形式經管線(22)排出。在塔的流入和排出部分的下端，液體通過管線(18)、(20)被傳輸到汽化器(7)、(8)，部分氣化並通過管線(19)、(21)循環至塔中。高沸點雜質經管線(5)、(6)排出。汽化器(7)、(8)可被配置為自然對流汽化器或強制循環汽化器，在後一種情況下，需要額外的液體料流循環泵。為避免不希望的分解產物，特別優選使用下降膜汽化器或薄膜蒸發器代替強制循環汽化器，因為使用這種結構可以得到較短的駐留時間。為減少液體在氣化系統中的駐留時間，以不將液面控制安裝在塔的下端而將其安裝在液體管線(18)、(20)之中為有利。
本發明的方法使以簡單，經濟和有效的方法將純三亞乙基二胺及其溶液分離成為可能。利用這一方法製備出了在顏色，顏色穩定性，氣味及純度方面高質量的產品TEDA。
實施例1將溫度為167℃的280kg/h的粗TEDA液流送入共有30個理論塔板的隔板塔1的第8理論塔板上。粗TEDA的組成為
水 0.1重量％低沸點物1.4重量％哌嗪34.0重量％乙基哌嗪0.9重量％TEDA58.2重量％氨乙基哌嗪 2.0重量％殘留物 3.4重量％隔板10從塔底延伸到第20理論塔板，側排出口位於第3理論塔板上。塔運行時頂部壓力1.2巴，底部壓力1.3巴。塔頂處的冷凝在154℃下進行。含低沸點物的流量4kg/h的氣體料流22從冷凝器9排出。100kg/h的子料流4從冷凝料流排出。高沸點雜質5、6分別在230℃和180℃下以19kg/h的量在塔底部排出。以181℃下的氣體的形式以157kg/h的流量在側排出口3得到所希望的產品TEDA，其分析結果為99.9重量％。
在隔板10的上端的液體在流入段和排出段之間的分配比是1∶1.5。
實施例2用流量500kg/h的粗TEDA重複實施例1。含低沸點物的流量5kg/h的氣體料流22從冷凝器9流出。180kg/h的子料流4從冷凝料流排出。高沸點雜質5、分別在230℃和180℃下以32kg/h從塔底部排出。以181℃下的氣體的形式以283kg/h的流量在側排出口3得到所希望的產品TEDA，其分析結果為99.9重量％。
在隔板10的上端的液體在流入段和排出段之間的分配比是1∶1.5。
實施例3溫度167℃、流量100kg/h的粗TEDA液體料流在共有24個理論塔板的隔離塔1的第4個理論塔板上加入。粗TEDA的組成如下水 0.1重量％低沸點物1.4重量％哌嗪50.0重量％乙基哌嗪0.9重量％TEDA42.2重量％氨乙基哌嗪 2.0重量％殘留物 3.4重量％隔板10從塔底延伸到第18理論塔板，側排出口位於第2理論塔板上。塔運行時頂部壓力1.2巴，底部壓力1.3巴。塔頂處的冷凝在154℃下進行。含低沸點物的流量4kg/h的氣體料流22從冷凝器9排出。50kg/h的子料流4從冷凝料流排出。高沸點雜質5、6分別在230℃和180℃下以19kg/h的量在塔底部排出。以181℃下的氣體的形式以37kg/h的流量在側排出口3得到所希望的產品TEDA，其分析結果為99.9重量％。
在隔板10的上端的液體在流入段和排出段之間的分配比是3∶1。
本發明的方法使以比常規2階段蒸餾方法節省20％的成本通過粗TEDA的蒸餾生產純的、附合所需要的規格的TEDA成為可能。
權利要求
1.通過蒸餾純化三亞乙基二胺(TEDA)的方法，其中分餾在隔板塔中進行。
2.根據權利要求1的方法，其中使用其內部隔板向下延伸到底部從而在塔的下部形成分離的室的隔板塔。
3.根據權利要求1或2的方法，其中在隔板塔上端反流到塔的流入和排出段的比被調整為1∶1到1∶5的範圍內。
4.根據權利要求1到3中任意一項的方法，其中在底部汽化器中的駐留時間被限制在1到15分鐘之間。
5.根據權利要求1到4中任意一項的方法，其中隔板塔在頂部壓力為約0.5到5巴下運行。
6.根據權利要求1到5中任意一項的方法，其中粗TEDA的進料點位於第5到第30理論塔板之間，並且純TEDA的側排出口位於第2到第20理論塔板之間。
7.根據權利要求1到6中任意一項的方法，其中隔板位於塔中央並位於塔底和第30塔板之間。
全文摘要
通過蒸餾純化三亞乙基二胺(TEDA)的方法，其中分餾在隔板塔中進行。
文檔編號B01D3/32GK1609107SQ200410037358
公開日2005年4月27日 申請日期2004年4月27日 優先權日2003年4月29日
發明者O·朗, B·魯姆普夫, M·弗勞恩克朗, M·博施, H·貝兒施, A·邁爾 申請人:巴斯福股份公司