用于从氨基己腈和/或六亚甲基二胺中除去四氢氮杂的顺序蒸馏方法

摘要

一种用于从氨基己腈或六亚甲基二胺中通过顺序蒸馏除去四氢氮杂,其中从二次蒸馏得到的塔顶馏出物与新鲜的、四氢氮杂和氨基己腈或六亚甲基二胺的进入混合物合并。

说明书

四氢氮杂(THA)是一种在己二腈(ADM)加氢得到氨基己腈(ACN)和六亚甲基二胺(HMD)时形成的杂质。

THA是一种不希望有的杂质，因为它造成耐纶6和耐纶66聚合物的支化和带色。THA可以在强碱，例如氢氧化钠存在下用蒸馏从ACN和HMD中除去。认为强碱催化THA与ACN或HMD的反应形成含THA的高沸点低聚物，该低聚物通过蒸馏ACN或HMD塔顶馏出物和留下含THA高沸点低聚物作蒸馏残液很容易地从ACN和/或HMD中被除去。参见美国专利5,192,399。

按美国专利5,192,399，被THA沾污的ACN或HMD可以与苛性碱水溶液一起加入蒸馏装置(单级闪蒸器)中。THA含量显著降低的产物ACN或HMD从塔顶馏出物得到，含THA的低聚物以残液从蒸馏器中除去。可以采用单、多级蒸馏柱，但它不是必须的。

上述这种蒸馏方法能达到的最大ACN收率仅约为85％。虽然不很清楚严谨的化学理论对这种收率界限的说明，还是可以认为当ACN从THA/ACN混合物中蒸馏时，THA/ACN低聚物断链，使更多的THA进入塔顶馏出物中，因此沾污ACN或HMD产物。于是，企图回收更多ACN和/或HMD必然导致ACN或HMD产物中THA含量增高。

最好应有一种从ACN和/或HMD中除去THA来生产ACN和/或HMD，而收率高于约85％亦能保持低THA含量的方法。

附图由一张说明本发明的方法的方框图组成。

本发明是一种用于从选自氨基己腈和六亚甲基二胺组成的组的化合物和四氢氮杂的混合物中分离选自氨基己腈和六亚甲基二胺组成的组的化合物的方法，所述方法包括：

(1)在苛性碱化合物存在下，蒸馏包含(i)选自六亚甲基二胺和氨基己腈组成的组的化合物和(ii)四氢氮杂的进料，形成(a)包含进料中该化合物主要部分和小部分四氢氮杂的一次蒸馏物和(b)包含进料中残余的四氢氮杂的一次塔底液；

(2)蒸馏一次塔底液形成二次蒸馏物和二次塔底液；

(3)将二次蒸馏物与该化合物和四氢氮杂合并，形成步骤(1)的进料；和

(4)收集一次蒸馏物，它包括该化合物和小部分的四氢氮杂。

其中一次蒸馏物对进料的质量流量比为0.5和0.95之间，二次蒸馏物对一次塔底液的质量流量比为0.5和0.95之间。

本发明可使被回收的氨基己腈或六亚甲基二胺中THA含量低并有高达约98％的收率。

本发明至少利用两个蒸馏单元以从含THA的ACN或HMD物质中生产ACN和/或HMD产物。

参见图1，将含ACN(和/或HMD)和THA的进入物流1与二次蒸馏物9和苛性碱化合物2混合，以生成ACN(和/或HMD)、THA和苛性碱化合物的进料3。将进料3加入蒸馏装置4中，在其中生产含ACN(和/或HMD)，THA显著降低的一次蒸馏物5。也生产高THA含量的一次塔底液6，将塔底液6加入蒸馏装置7中。在蒸馏装置7中，一次塔底液6被分离成二次塔底液8(高THA)和二次蒸馏物9，后者被循环并与进入物流1相混合。以类似的构型可以采用其它的蒸馏单元。

已发现当一次塔底液6再在蒸馏装置7中蒸馏时，二次蒸馏物9有着比一次蒸馏物5更高的THA含量，而这种二次蒸馏物9适用来与进入物料1掺混送入蒸馏装置4中。这种两单元蒸馏使低含量THA的ACN和/或HMD产物(一次蒸馏物)回收率增加超过在一单元蒸馏中能达到的回收率。含THA很高的ACN和/或HMD物质可以需要多于两个蒸馏单元以生成低THA高收率的ACN和/或HMD产物。

已发现在一次蒸馏物5中的THA量主要取决于蒸馏产物5与进料3的质量流量比，以及取决于二次蒸馏物9与一次塔底液6的质量流量比。随这些比值增加，在一次蒸馏物5中存在的THA量提高。在这些比值的界限等于1.0时，无THA除去，一次蒸馏物5的THA含量与进料相同。当这些比值降到1.0以下，在一次蒸馏物5中THA的量减少。最好是0.5和0.95之间的比值，而更好是0.7和0.9之间比值。质量流量比可通过调节输入蒸馏装置4和蒸馏装置7的热量加以控制。

在进料3中的苛性碱化合物浓度也是一个重要变量。适合的苛性碱化合物包括各种碱，例如碱金属氢氧化物、一些碱土金属氢氧化物、四烷基铵氢氧化物、碱金属醇盐和碱土金属醇盐、具体的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钡、四丁基铵氢氧化物、甲醇钠、乙醇钠和叔丁醇钾。已发现低于10ppm苛性碱化合物，不能有效地除去THA，而高于2500ppm苛性碱化合物会产生形成有机固体的二级反应。在进料中优选的苛性碱化合物浓度是在10ppm以上，但低于1000ppm，而更优选的范围是100ppm和300ppm之间。高浓度的苛性碱化合物造成下述讨厌的问题：

1.尾部管线的堵塞；

2.在尾部有机固体物形成；

3.增加泡沫或起泡；

4.增加从尾部消除回收ACN的困难；

5.增加组分和废弃物处理成本。

已发现苛性碱化合物必须在塔的底部加入蒸馏装置4中。在别处加入未发现有效作用。

已知在本方法中形成的低聚物产物是热不稳定的，如若超过存在于蒸馏中的温度它们将分解再形成THA。已发现低于150℃，一次蒸馏物5中的THA浓度基本是常数，但在这温度之上，一次蒸馏物中THA的量增加。高于150℃温度可以被采用，但随着温度再增加就愈来愈不太希望采用了。

一次塔液6在蒸馏装置4和二次塔底液8在蒸馏装置7中的保留时间是另一重要变量。因为蒸馏装置4和蒸馏装置7优选是单级闪蒸槽，它们基本上是返混式化学反应器，其中所产生的任何化学反应程度将随保留时间延长而增加。如前所述，在本方法中形成的低聚物是热不稳定的并在加热时分解再生成THA。这种分解再生成THA的程度随在一次蒸馏装置4和二次蒸馏装置7中保留时间的延长而增加。因此，最好保持保留时间切合实际的短。理想的保留时间是当温度保持在150℃时短于1小时。

本发明的方法可以用间歇或连续模式实施。

本发明通过下述非限定实例加以说明。

实例

对比实例-使用单个单元蒸馏，蒸馏物与进料的质量流量比对从ACN中除去THA的影响

将含745ppm THA的ACN和约200ppm氢氧化钠在132℃温度下在实验室蒸馏装置中连续地蒸馏。实验室蒸馏装置由用电热罩加热的1升圆底烧瓶、含5奥德肖塔板的2英寸直径真空夹套柱、水冷冷凝器和用以调节回流比的磁操作导流板头所组成。使用实验室容积式泵通过T型连接器将含745ppm的ACN连续地加入柱再沸器中。使用注射泵以10％水溶液将苛性碱加到T型连接器中。通过测量蒸馏物的流速调定蒸馏物与进料比，并调节进料速度到所要求的比值。从柱再沸器中取出清除的底残液以维持底残液在再沸器中恒定水平。以下述的蒸馏物与进料的质量流量比进行蒸馏。ACN产物为蒸馏的塔顶馏出物并对THA含量进行分析。比值    收率％    蒸馏物中THA ppm1.0     100          7450.9      90           320.8      80           200.7      70            8

这些数据清楚地表明蒸馏的ACN产物中的THA含量随蒸馏物与进料的质量流量比降低而减少。

实例一通过顺序蒸馏从ACN中除去THA  

本实例证明使用顺序蒸馏可能蒸馏得到高ACN产物收率、低THA含量的含THA的ACN产物。将含THA的ACN在工业规模的蒸馏装置中蒸馏以得到塔底液，收集塔底液。然后用实验室规模的蒸馏装置蒸馏所收集的塔底液。从这实验室规模的蒸馏装置中收集蒸馏物，而后将收集的蒸馏物与更多的最初的含THA的ACN掺混，再将这种掺混后的物质用实验室规模蒸馏装置进行二次蒸馏。使用实验室规模蒸馏装置二次蒸馏的蒸馏物是本发明的产物，并对ACN和THA进行分析。

实验室蒸馏装置由用电加热罩加热的1升圆底烧瓶、含10英寸高0.5英寸拉西环的2英寸直径夹套真空柱、水冷冷凝器和用以调节回流比的磁操作导流板头所组成。使用实验室容积式泵将各种进料物质连续地加到柱再沸器中。使用注射泵以10％水溶液加入苛性碱。由测定蒸馏物的流速调定蒸馏物与进料的比值，并调节进料速度以得到所要求的比值，从柱再沸器中取出清除的底液以维持底液在再沸器中恒定水平。

将含745ppm THA的ACN与10％苛性碱溶液以达到掺混后进料物流含ACN、300ppm苛性碱和约745ppm的THA的速度加入工业规模的蒸馏装置中。蒸馏物与进料的质量流量比是0.7。蒸馏装置的顶部操作于20mmHg压力和125℃温度下，收集高THA含量的底液用于顺序蒸馏中的下一级蒸馏。

将从上述工业规模蒸馏中收集的塔底液在未外加苛性碱下加到实验室规模的蒸馏装置中。蒸馏物与进料的质量流量比是0.90，蒸馏装置的顶部操作于10mmHg压力和110℃温度下，收集含990ppm THA的蒸馏物。将蒸馏物与新鲜的含745ppm THA的ACN(与加入工业规模蒸馏装置相同物质)和10％氢氧化钠溶液掺混，以达到进料物流含ACN和约200ppm氢氧化钠和830ppm THA。将这种物流加到蒸馏装置的再沸器中。蒸馏物与进料的质量流量比是0.8。蒸馏装置的顶部操作于20mmHg压力和125℃温度下，蒸馏的产物是ACN，它仅含20ppm THA。

以上方法得到THA含量20ppm的ACN总回收率97％。通过对比，如在对比实例中说明的，生产含20ppm THA的产物用单级蒸馏方法需要蒸馏物与进料比为0.8，它仅得到ACN回收率80％。