DE10336003A1 - Production of ethylene amine compounds used e.g. as intermediates for pharmaceuticals comprises continuous reaction of ethylenediamine in presence of heterogeneous catalyst in reaction column - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ethylenaminen, insbesondere Diethylentriamin (DETA), Piperazin (PIP) und/oder Triethylentetramin (TETA), durch kontinuierliche Umsetzung von Ethylendiamin (EDA) in Gegenwart eines Heterogenkatalysators.The The present invention relates to a process for the preparation of Ethylene amines, especially diethylenetriamine (DETA), piperazine (PIP) and / or triethylenetetramine (TETA), by continuous reaction of ethylenediamine (EDA) in the presence of a heterogeneous catalyst.
Ethylenamine finden Verwendung als Lösungsmittel, Stabilisatoren, zur Synthese von Chelat-Bildnern, Kunstharzen, Arzneimitteln, Inhibitoren und grenzflächenaktiven Substanzen.ethyleneamines find use as solvent, Stabilizers, for the synthesis of chelating agents, synthetic resins, medicines, Inhibitors and surfactants Substances.
Insbesondere Diethylentriamin (Bis(2-aminoethyl)amin; DETA) findet Verwendung als Lösungsmittel für Farbstoffe und ist Ausgangsmaterial zur Herstellung von Ionenaustauschern, Schädlingsbekämpfungsmitteln, Antioxidantien, Korrosionsschutzmitteln, Komplexbildnern, Textilhilfsmitteln und Absorptionsmitteln für (saure) Gase.Especially Diethylenetriamine (bis (2-aminoethyl) amine; DETA) is used as a solvent for dyes and is starting material for the production of ion exchangers, Pesticides, Antioxidants, corrosion inhibitors, complexing agents, textile auxiliaries and absorbents for (acid) gases.
Das als Edukt benötigte Ethylendiamin (H2N-CH2-CH2-NH2; EDA) kann nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch Umsetzung von Monoethanolamin (MEOA) mit Ammoniak hergestellt werden.The ethylenediamine required as starting material (H 2 N-CH 2 -CH 2 -NH 2 ; EDA) can be prepared by known processes, for example by reacting monoethanolamine (MEOA) with ammonia.
Zur Herstellung von Ethylenaminen wie DETA sind in der Literatur zahlreiche Verfahren beschrieben.to Preparation of ethylene amines such as DETA are numerous in the literature Method described.
Nach dem Stand der Technik werden Ethylenamine wie DETA aus Monoethanolamin (MEOA) und Ammoniak meist in Festbettreaktoren hergestellt, wobei die Katalysatoren als Aktivkomponente z.B. Nickel, Kobalt, Kupfer oder Kombinationen davon enthalten. Trägermaterial kann beispielsweise Al2O3, SiO2 oder ZrO2 sein oder Kombinationen aus diesen und anderen Oxiden. Zur Aufrechterhaltung der Katalysatoraktivität ist es meist notwendig, geringe Mengen Wasserstoff (z.B. ca. 0,1 Gew.-% bezogen auf die Feedmenge) zuzuführen.In the prior art, ethylene amines such as DETA from monoethanolamine (MEOA) and ammonia are usually prepared in fixed bed reactors, wherein the catalysts contain as the active component, for example nickel, cobalt, copper or combinations thereof. Support material may be, for example, Al 2 O 3 , SiO 2 or ZrO 2 or combinations of these and other oxides. To maintain the catalyst activity, it is usually necessary to supply small amounts of hydrogen (eg about 0.1% by weight, based on the feed amount).
Als Hauptprodukt entsteht dabei EDA, als Nebenprodukte entstehen DETA, Piperazin (PIP) sowie höhere Ethylenamine, d.h. Ethylenamine mit einem Siedepunkt höher als DETA (bei gleichem Druck), und andere Verbindungen wie z.B. Aminoethylethanolamin (AEEA).When The main product is EDA, the by-products are DETA, Piperazine (PIP) as well as higher Ethylene amines, i. Ethyleneamines with a boiling point higher than DETA (at the same pressure), and other compounds such as e.g. aminoethylethanolamine (AEEA).
Da insbesondere DETA neben dem Hauptprodukt EDA in größeren Mengen am Markt nachgefragt wird, ist es wünschenswert, die Selektivität von DETA im Vergleich zu der in einfachem Durchgang im Festbettreaktor erhaltenen Selektivität zu erhöhen. Die Selektivität von EDA und DETA kann in gewissen Grenzen durch das molare Verhältnis von Ammoniak zu MEOA gesteuert werden. Ein hoher Ammoniak-Überschuss begünstigt, insbesondere bei geringem MEOA-Umsatz, die Bildung von EDA. Bei geringerem Ammoniak-Überschuss und größerem MEOA-Umsatz wird die Selektivität von DETA, aber auch der übrigen Nebenprodukte erhöht.There in particular DETA in addition to the main product EDA in larger quantities In the market, it is desirable to have the selectivity of DETA compared to that obtained in a single pass in the fixed bed reactor selectivity to increase. The selectivity of EDA and DETA can, within certain limits, by the molar ratio of ammonia controlled to MEOA. A high ammonia excess favors, especially at low MEOA turnover, the formation of EDA. At lower Excess ammonia and higher MEOA sales becomes the selectivity from DETA, but also the rest By-products increased.
Es ist auch möglich EDA nach Aufkonzentrierung des Reaktionsaustrags teilweise in den Reaktor zurückzufahren, um die DETA-Selektivität zu erhöhen. Die Bildung der übrigen Nebenprodukte, insbesondere AEEA, kann jedoch dadurch nicht vermieden werden.It is possible, too EDA after concentration of the reaction in some cases in the To drive back the reactor about the DETA selectivity to increase. The formation of the rest By-products, especially AEEA, however, can not be avoided become.
In der EP-A2-197 611 (Union Carbide Corp.) wird ein Verfahren zur Herstellung von Polyalkylenpolyaminen durch Einsatz von zwei hintereinander geschaltenen Reaktoren beschrieben.In EP-A2-197 611 (Union Carbide Corp.) discloses a method of preparation of polyalkylenepolyamines by using two consecutively switched Reactors described.
Im ersten Reaktor erfolgt die Aminierung von MEOA mit Ammoniak an Übergangsmetallkatalysatoren (Ni, Re, Träger).in the The first reactor is the amination of MEOA with ammonia to transition metal catalysts (Ni, Re, carrier).
Der Reaktoraustrag wird über einen zweiten Reaktor, der ebenfalls mit einem Übergangsmetallkatalysator oder mit einem Phosphatkatalysator beladen ist, geschickt.Of the Reactor discharge is over a second reactor, also containing a transition metal catalyst or loaded with a phosphate catalyst, sent.
Zur Steuerung der Produktverteilung und Erhöhung der Selektivität bezüglich der linearen Ethylenamine wird vor dem zweiten Reaktor Ethylendiamin, das aus der Aufarbeitung des Reaktionsaustrags des zweiten Reaktors stammt und auch MEOA und H2O enthält, zugefahren.To control the product distribution and increase the selectivity with respect to the linear ethylene amines, ethylene diamine, which originates from the work-up of the reaction effluent of the second reactor and also contains MEOA and H 2 O, is fed in before the second reactor.
Nachteil dieses Verfahrens ist, dass AEEA bevorzugt zu Piperazin und nicht zu DETA weiterreagiert und durch Umsetzung von EDA mit MEOA zusätzliche Mengen an AEEA gebildet werden.disadvantage This method is that AEEA is preferred to piperazine and not reacted to DETA and by reacting EDA with MEOA additional Amounts of AEEA are formed.
Die
Synthese von DETA kann nach bekannten Verfahren auch durch Umsetzung
von EDA in einem Festbettreaktor erfolgen, wobei als Nebenprodukt
hauptsächlich
PIP entsteht (vgl. z.B.
Bei einem Umsatz von z.B. etwa 30 % kann eine DETA-Selektivität von ca. 70 % erreicht werden. Bei Verwendung von reinem EDA als Edukt entsteht kein AEEA als Nebenprodukt. Die Bildung höherer Ethylenamine wird durch die Teilumsatz-Fahrweise weitgehend vermieden.at a turnover of e.g. about 30% can have a DETA selectivity of about 70% can be achieved. When using pure EDA as starting material no AEEA as a by-product. The formation of higher ethyleneamines is by the partial sales procedure largely avoided.
Wegen der ungünstigen Lage der chemischen Gleichgewichte würde bei höherem Umsatz jedoch vermehrt PIP gebildet werden. Wegen der Bildung von Ammoniak bei der Konvertierung von EDA zu DETA (2 EDA → DETA + NH3) gewinnt bei höherem Umsatz außerdem zunehmend auch die Rückrektion von DETA mit Ammoniak zu EDA an Bedeutung.Due to the unfavorable position of the chemical equilibria, however, more PIP would be formed at higher conversion. Because of the formation of ammonia in the conversion of EDA to DETA (2 EDA → DETA + NH 3 ), the higher the conversion, the greater is the recovery of DETA with ammonia to EDA.
Die Teilumsatz-Fahrweise führt zu hohen Kreislaufströmen an EDA (Rückführung) und damit zu einem erhöhten Energieverbrauch insbesondere in der EDA-Reinigungskolonne.The Partial sales driving leads to high circulating currents at EDA (repatriation) and thus to an increased Energy consumption, especially in the EDA cleaning column.
Eine parallele BASF-Patentanmeldung mit gleichem Anmeldetag betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ethylenaminen durch Umsetzung von Monoethanolamin (MEOA) mit Ammoniak in Gegenwart eines Katalysators in einem Reaktor (1) und Auftrennung des resultierenden Reaktionsaustrags, wobei bei der Auftrennung erhaltenes Ethylendiamin (EDA) in einem separaten Reaktor (2) in Gegenwart eines Katalysators zu Diethylentriamin (DETA) umgesetzt und der resultierende Reaktionsaustrag der Auftrennung des aus Reaktor 1 resultierenden Reaktionsaustrags zugeführt wird.A parallel BASF patent application with the same filing date concerns a process for producing ethylene amines by reaction of monoethanolamine (MEOA) with ammonia in the presence of a catalyst in a reactor (1) and separation of the resulting reaction effluent, wherein in the separation obtained ethylenediamine (EDA) in a separate reactor (2) in the presence of a catalyst to diethylenetriamine Implemented (DETA) and the resulting reaction product of the separation the resulting from reactor 1 Reaktionsaustrags is supplied.
Zur Addition von Alkoholen an Olefine zu entsprechenden Ethern [z.B. MTBE (Methyltertiärbutylether) und TAME (Tertiäramylmethylether)] sind in der Literatur Verfahren bekannt, die in einer Reaktionskolonne durchgeführt werden. Die auch als Reaktivdestillation bezeichneten Verfahren sind z.B. in dem Lehrbuch ,Reactive Distillation', edited by K. Sundmacher und A. Kienle, Verlag Wiley-VCH (2003), ausführlich beschrieben.to Addition of alcohols to olefins to corresponding ethers [e.g. MTBE (methyl tertiary butyl ether) and TAME (Tertiary Amyl Methyl Ether)] are known in the literature method, which in a reaction column carried out become. The method also referred to as reactive distillation are e.g. in the textbook 'Reactive Distillation', edited by K. Sundmacher and A. Kienle, Publisher Wiley-VCH (2003), in detail described.
Anwendungen der Reaktivdestillation liegen auch auf den Gebieten Veresterungen, Verseifungen und Umesterungen, Herstellung und Verseifung von Acetalen, Herstellung von Alkoholaten, Aldolkondensationen, Alkylierungen, Hydrolyse von Epoxiden, Hydratisierung von Olefinen, Isomerisierungen und Hydrierungen.applications of reactive distillation are also in the areas of esterification, Saponification and transesterification, production and saponification of acetals, Production of alcoholates, aldol condensations, alkylations, Hydrolysis of epoxides, hydration of olefins, isomerizations and hydrogenations.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes wirtschaftliches Verfahren zur selektiven Herstellung von Ethylenaminen, darunter insbesondere Diethylentriamin (DETA), in hoher Raum-Zeit-Ausbeute (RZA) aufzufinden.Of the Present invention was based on the object, an improved economical process for the selective production of ethylene amines, including in particular diethylenetriamine (DETA), in high space-time yield (RZA).
Demgemäß wurde ein Verfahren zur Herstellung von Ethylenaminen durch kontinuierliche Umsetzung von Ethylendiamin (EDA) in Gegenwart eines Heterogenkatalysators gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Umsetzung in einer Reaktionskolonne durchführt.Accordingly, became a process for the production of ethylene amines by continuous Reaction of ethylene diamine (EDA) in the presence of a heterogeneous catalyst found, which is characterized in that the reaction in performs a reaction column.
Bei den Ethylenaminen handelt es sich insbesondere um Diethylentriamin (DETA), Piperazin (PIP) und/oder Triethylentetramin (TETA).at The ethylene amines are in particular diethylenetriamine (DETA), piperazine (PIP) and / or triethylenetetramine (TETA).
Die
Umsetzung verläuft
dann z.B. nach den folgenden Gleichungen:
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Nachteile der Verfahren des Stands der Technik vermieden werden, wenn man die Synthese von Ethylenaminen, insbesondere DETA, durch kontinuierliche Umsetzung von EDA in einer Reaktionskolonne durchführt (Reaktivdestillation). Durch das kontinuierliche Abziehen von DETA und/oder TETA aus der Kolonne unterhalb der Reaktionszone (über Sumpf und/oder über einen Seitenabzug) können Folgereaktionen weitgehend unterdrückt werden und dadurch wird eine Fahrweise bei hohem Umsatz und sogar Vollumsatz von EDA ermöglicht.According to the invention was recognized that the disadvantages of the methods of the prior art be avoided, if one the synthesis of Ethylenaminen, in particular DETA, by continuous reaction of EDA in a reaction column (reactive distillation). By the continuous removal of DETA and / or TETA from the column below the reaction zone (above Swamp and / or over a side print) Follow-up reactions are largely suppressed and thereby becomes a driving style with high turnover and even full turnover of EDA allows.
Durch das kontinuierliche Entfernen von Ammoniak aus der Kolonne (bevorzugt am Kolonnenkopf, auch als Gemisch mit leichter als DETA siedenden Komponenten) wird die Rückreaktion von DETA zu EDA weitgehend unterbunden und so die Bildung von DETA beschleunigt. Die Reaktion kann daher bei anderen Drücken, vorteilhafterweise niedrigeren Drücken, durchgeführt werden, als in dem bei Verwendung eines gewöhnlichen Festbettreaktors (Rohrreaktor mit Katalysatorfestbett) optimalen Druckbereich.By the continuous removal of ammonia from the column (preferred at the top of the column, also as a mixture with lighter than DETA boiling Components) becomes the reverse reaction from DETA to EDA largely inhibited and so the formation of DETA accelerated. The reaction can therefore be at other pressures, advantageously lower pressures, carried out than when using a conventional fixed bed reactor (tubular reactor with fixed catalyst bed) optimum pressure range.
Der Absolutdruck in der Kolonne beträgt bevorzugt 1 bis 20 bar, insbesondere 5 bis 10 bar.Of the Absolute pressure in the column is preferably 1 to 20 bar, in particular 5 to 10 bar.
Die Temperatur in dem Bereich der Kolonne, in dem die Umsetzung von EDA zu Ethylenaminen stattfindet (Reaktionszone) beträgt im allgemeinen 100 bis 200°C, insbesondere 140 bis 160°C.The Temperature in the region of the column in which the reaction of EDA to ethylene amines takes place (reaction zone) is generally 100 up to 200 ° C, in particular 140 to 160 ° C.
Die Zahl der theoretischen Trennstufen in der Kolonne beträgt bevorzugt insgesamt 20 bis 100.The Number of theoretical plates in the column is preferred a total of 20 to 100.
Die Zahl der theoretischen Trennstufen in der Reaktionszone beträgt bevorzugt 5 bis 30, insbesondere 10 bis 20.The Number of theoretical plates in the reaction zone is preferred 5 to 30, especially 10 to 20.
Die Zahl der theoretischen Trennstufen im Verstärkungsteil oberhalb der Reaktionszone beträgt bevorzugt 5 bis 30, insbesondere 5 bis 15.The Number of theoretical plates in the rectifying section above the reaction zone is preferred 5 to 30, especially 5 to 15.
Die Zahl der theoretischen Trennstufen im Abtriebsteil unterhalb der Reaktionszone beträgt bevorzugt 5 bis 40, insbesondere 10 bis 20.The Number of theoretical plates in the stripping section below the Reaction zone is preferably 5 to 40, in particular 10 to 20.
Die Zugabe von EDA in die Kolonne kann unterhalb der Reaktionszone in flüssiger Form oder gasförmig erfolgen.The Addition of EDA to the column can be carried out below the reaction zone liquid Shape or gaseous respectively.
Die Zugabe von EDA in die Kolonne kann auch in flüssiger Form oberhalb der Reaktionszone erfolgen.The Addition of EDA to the column can also be carried out in liquid form above the reaction zone.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann sowohl reines EDA, z.B. in einer Reinheit > 98 Gew.-%, insbesondere > 99 Gew.-%, als auch EDA, welches Piperazin (PIP), z.B. > 0 bis 25 Gew.-% PIP, und/oder andere Ethylenamine enthält, der Kolonne zugeführt werden.in the inventive method Both pure EDA, e.g. in a purity> 98 wt .-%, in particular> 99 wt .-%, as well EDA, which contains piperazine (PIP), e.g. > 0 to 25 wt .-% PIP, and / or others Contains ethyleneamines, be fed to the column.
Es kann auch das nach teilweiser oder vollständiger Abtrennung von Ammoniak und Wasser erhaltene EDA-Rohprodukt aus einer Umsetzung von MEOA mit Ammoniak eingesetzt werden.It may also be after partial or complete separation of ammonia and water obtained EDA crude product from a reaction of MEOA be used with ammonia.
Die Umsetzung wird besonders bevorzugt in Gegenwart von Wasserstoff, insbesondere in Gegenwart von 0,01 bis 1 Gew.-% Wasserstoff bezogen auf die Feedmenge an EDA, durchgeführt.The Reaction is particularly preferred in the presence of hydrogen, especially in the presence of 0.01 to 1 wt .-% hydrogen on the feed amount of EDA performed.
Die Zugabe von Wasserstoff in die Kolonne erfolgt bevorzugt unterhalb der Reaktionszone.The Addition of hydrogen into the column is preferably carried out below the reaction zone.
Ein Gemisch aus Ammoniak, anderen Komponenten mit einem Siedepunkt tiefer als DETA (bei gleichen Druck) (Leichtsiedern) und gegebenenfalls Wasserstoff wird bevorzugt über Kopf der Kolonne entnommen.One Mixture of ammonia, other components with a boiling point lower as DETA (at the same pressure) (low boilers) and optionally hydrogen is preferred over Head of the column taken.
Das über Kopf der Kolonne entnommene Gemisch kann auch Teilmengen von unumgesetztem EDA enthalten.The over head The mixture taken from the column can also be aliquots of unreacted EDA contain.
Das über Kopf entnommene Gemisch kann auch teilweise kondensiert und dabei Ammoniak und gegebenenfalls Wasserstoff überwiegend gasförmig entnommen (abgetrennt) und der verflüssigte Anteil als Rücklauf auf die Kolonne gegeben.The over head taken mixture can also partially condensed while ammonia and optionally hydrogen predominantly removed in gaseous form (separated) and the liquefied Share as return given to the column.
Das Gewichtsverhältnis der Rücklaufmenge der Kolonne (Kolonnenrücklaufmenge) zur Menge des Zulaufs zur Kolonne beträgt dabei bevorzugt 0,5 bis 10, insbesondere 0,5 bis 2.The weight ratio the return amount of Column (column return quantity) to the amount of the feed to the column is preferably 0.5 to 10, in particular 0.5 to 2.
Ein Gemisch aus DETA, Piperazin (PIP), TETA und anderen Komponenten mit einem Siedepunkt höher als DETA (bei gleichen Druck) (Schwersiedern) wird bevorzugt über Sumpf der Kolonne entnommen.One Mixture of DETA, piperazine (PIP), TETA and other components higher with a boiling point as DETA (at equal pressure) (high boilers) is preferred over bottoms taken from the column.
Das über Sumpf der Kolonne entnommene Gemisch kann auch Teilmengen von unumgesetztem EDA oder die Gesamtmenge an unumgesetzten EDA enthalten.The over swamp The mixture taken from the column can also be aliquots of unreacted EDA or the total amount of unreacted EDA.
In einer besonderen Verfahrensausgestaltung ist die Kolonne unterhalb der Reaktionszone durch einen Seitenabzug unterteilt.In a special process design is the column below the reaction zone divided by a side take.
Über den Seitenabzug werden bevorzugt unumgesetztes EDA, PIP oder Mischungen davon entnommen.On the Side draw are preferably unreacted EDA, PIP or mixtures taken from it.
Das über den Seitenabzug entnommene Produkt kann auch DETA enthalten.That over the Product withdrawn from the side trigger can also contain DETA.
Das über den Seitenanzug anfallende Produkt wird in flüssiger Form oder gasförmig entnommen.That over the Slip-on product is taken in liquid or gaseous form.
In der Reaktionszone wird als Katalysator bevorzugt ein Katalysator enthaltend Ni, Co, Cu, Ru, Re, Rh, Pd und/oder Pt oder ein formselektiver Zeolithkatalystor oder ein Phosphatkatalysator eingesetzt.In the reaction zone is preferably a catalyst as catalyst containing Ni, Co, Cu, Ru, Re, Rh, Pd and / or Pt or a shape-selective Zeolithkatalystor or a phosphate catalyst used.
Das oder die Metalle des Übergangsmetallkatalysators sind bevorzugt auf einem oxidischen Träger (z.B. Al2O3, TiO2, ZrO2, SiO2) aufgebracht.The one or more metals of the transition metal catalyst are preferably applied to an oxidic support (eg Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2 ).
Die Heterogenkatalysatoren können in Form von festen Katalysatorbetten innerhalb der Kolonne oder in separaten Behältern außerhalb der Kolonne untergebracht werden. Sie können auch als Schüttungen, z.B. als Schüttung in eine Destillationspackung, zum Einsatz kommen, zu Füllkörpern oder Formkörpern geformt werden, beispielsweise zu Raschigringen gepresst, in Filtergewebe eingebracht und zu Rollen (sog. Bales) oder Kolonnenpackungen geformt werden, auf Destillationspackungen aufgebracht werden (Beschichtung) oder als Suspension in der Kolonne, hierbei bevorzugt als Suspension auf Kolonnenböden, eingesetzt werden.The Heterogeneous catalysts can in the form of solid catalyst beds within the column or in separate containers outside be accommodated in the column. They can also be called bulkings, e.g. as a bed in a distillation pack, used, molded into packing or shaped articles are pressed, for example, to Raschig rings, in filter fabric introduced and formed into rolls (so-called Bales) or column packs be applied to distillation packs (coating) or as a suspension in the column, in this case preferably as a suspension on column bottoms, be used.
In Verfahren mit heterogen katalysierten Reaktivdestillationen kann vorteilhaft die von der Fa. CDTech entwickelte "bales"-Technologie angewendet werden.In Method with heterogeneously catalyzed reactive distillation can Advantageously, the "bales" technology developed by the company CDTech can be used.
Weitere Technologien sind spezielle Bodenkonstruktionen mit gepackten oder suspendierten Katalysatoren.Further Technologies are packed or packed with special floor constructions suspended catalysts.
Mehrkanalpackungen oder Kreuzkanalpackungen (siehe z.B. WO-A-03/047747) ermöglichen ein einfaches Einfüllen und Austragen von Katalysatoren, die in Teilchenform vorliegen (z.B. Kugeln, Stränglinge, Tabletten), bei geringer mechanischer Belastung des Katalysators.Multichannel packings or cross-channel packages (see, e.g., WO-A-03/047747) easy filling and discharging catalysts which are in particulate form (e.g. Bullets, stringers, Tablets), with little mechanical stress on the catalyst.
Ein wichtiger Punkt bei der Reaktivdestillation ist die Bereitstellung der für den Reaktionsablauf benötigten Verweilzeit. Es ist erforderlich, die Verweilzeit der Flüssigkeit in der Kolonne im Vergleich zu einer nichtreaktiven Destillation gezielt zu erhöhen. Man nutzt Sonderkonstruktionen von Kolonneneinbauten, beispielsweise Bodenkolonnen mit Glockenböden und stark erhöhtem Füllstand, hohe Verweilzeiten in den Ablaufschächten von Bodenkolonnen oder auch separat angeordnete außenliegende Verweilzeitbehälter. Man kann auch zur Bereitstellung des Reaktionsvolumens zusätzlich außenliegende Behälter vorsehen. Anstaupackungen bieten die Möglichkeit, die Verweilzeit der Flüssigkeit um etwa den Faktor 3 gegenüber Füllkörper- und Packungskolonnen zu erhöhen.An important point in reactive distillation is the provision of the residence time required for the course of the reaction. It is necessary to increase the residence time of the liquid in the column in a targeted manner compared to a non-reactive distillation. It uses special constructions of column internals, such as tray columns with bubble cap trays and a greatly increased level, high residence times in the downcomers of tray columns or separately arranged external dwell time. It is also possible to provide external containers for providing the reaction volume. Anstaupackungen offer the Possibility to increase the residence time of the liquid by about a factor of 3 compared to packed and packed columns.
Die Auslegung der Reaktionskolonne (z.B. Zahl der Trennstufen in den Kolonnenabschnitten Verstärkungsteil, Abtriebsteil und Reaktionszone, Rücklaufverhältnis, etc.) kann durch den Fachmann nach ihm geläufigen Methoden vorgenommen werden.The Design of the reaction column (e.g., number of separation stages in the Column sections reinforcement part, Stripping section and reaction zone, reflux ratio, etc.) can by the Professional familiar to him Methods are made.
Reaktionskolonnen
sind in der Literatur z.B. beschrieben in:
'Reactive distiullation of nonideal multicomponent mixtures', U. Hoffmann, K.
Sundmacher, March 1994, Trondheim/Norway,
'Prozesse der Reaktivdestillation', J. Stichlmair,
T. Frey, Chem. Ing. Tech. 70 (1998) 12, Seiten 1507-1516,
,Thermodynamische
Grundlagen der Reaktivdestillation', T. Frey, J. Stichlmair, Chem. Ing.
Tech. 70 (1998) 11, Seiten 1373-1381,
WO-A-97/16243 vom 9.5.97,
DD-Patent
100701 vom 5.10.73,
US 4,267,396 vom 12.5.81,
,Reaktionen
in Destillationskolonnen',
G. Kaibel, H.-H. Mayer, B. Seid, Chem. Ing. Tech. 50 (1978) 8, Seiten
586-592, und dort zitierte Literatur,
DE-C2-27 14 590 vom 16.8.84,
EP-B-40724
vom 25.5.83,
EP-B-40723 vom 6.7.83,
DE-C1-37 01 268 vom
14.4.88,
DE-C1-34 13 212 vom 12.9.85,
,Production of potassium
tert-butoxide by azeotropic reaction destillation', Wang Huachun, Petrochem. Eng.
26 (1997) 11,
'Design
aspects for reactive distillation', J. Fair, Chem. Eng. 10 (1998), Seiten
158-162,
EP-B1-461 855 vom 09.08.95,
,Consider reactive
distillation', J.
DeGarmo, V. Parulekar, V. Pinjala, Chem. Eng. Prog. 3 (1992),
EP-B1-402
019 vom 28.6.95,
'La
distillation réaktive', P. Mikitenko, Pétrole
et Techniques 329 (1986), Seiten 34-38,
'Geometry and efficiency of reactive
distillation bale packing',
H. Subawalla, J. González,
A. Seibert, J. Fair, Ind. Eng. Chem. Res. 36 (1997), Seiten 3821-3832,
,La
distillation réactive', D. Cieutat, Pétrole
et Techniques 350 (1989),
'Preparation
of tert-amyl alcohol in a reactive distillation column', J. González, H.
Subawalla, J. Fair, Ind. Eng. Chem. Res. 36 (1997), Seiten 3845-3853,
,More
uses for catalytic distillation',
G. Podrebarac, G. Rempel, Chem. Tech. 5 (1997), Seiten 37-45,
'Advances in process
technology through catalytic distillation', G. Gildert, K. Rock, T. McGuirk, CDTech, Seiten
103-113,
WO-A-03/047747 vom 12.06.03, und
WO-A1-97/35834.Reaction columns are described in the literature, for example in:
'Reactive distiullation of non-ideal multicomponent mixtures', U. Hoffmann, K. Sundmacher, March 1994, Trondheim / Norway,
'Reactive Distillation Processes', J. Stichlmair, T. Frey, Chem. Ing. Tech. 70 (1998) 12, pages 1507-1516,
'Thermodynamic Principles of Reactive Distillation', T. Frey, J. Stichlmair, Chem. Ing. Tech. 70 (1998) 11, pages 1373-1381,
WO-A-97/16243 of 9.5.97,
DD patent 100701 of 5.10.73,
US 4,267,396 of May 12, 1981,
, Reactions in distillation columns', G. Kaibel, H.-H. Mayer, B. Seid, Chem. Ing. Tech. 50 (1978) 8, pages 586-592, and literature cited therein,
DE-C2-27 14 590 dated 16.8.84,
EP-B-40724 of 25.5.83,
EP-B-40723 of 6.7.83,
DE-C1-37 01 268 of 14.4.88,
DE-C1-34 13 212 of 12.9.85,
'Production of potassium tert-butoxide by azeotropic reaction distillation', Wang Huachun, Petrochem. Closely. 26 (1997) 11,
'Design aspects for reactive distillation', J. Fair, Chem. Eng. 10 (1998), pages 158-162,
EP-B1-461 855 dated 09.08.95,
'Consider reactive distillation', J. DeGarmo, V. Parulekar, V. Pinjala, Chem. Eng. Prog. 3 (1992),
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Geometry and efficiency of reactive distillation bale packing, H. Subawalla, J. Gonzalez, A. Seibert, J. Fair, Ind. Eng. Chem. Res. 36 (1997), pages 3821-3832,
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'Preparation of tert-amyl alcohol in a reactive distillation column', J. González, H. Subawalla, J. Fair, Ind. Eng. Chem. Res. 36 (1997), pages 3845-3853,
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WO-A-03/047747 from 12.06.03, and
WO-A1-97 / 35,834th
Die Aufarbeitung der im erfindungsgemäßen Verfahren anfallenden Produktströme, die vor allem das besonders gewünschte DETA, aber auch Triethylentriamin (TETA), PIP und unumgesetztes EDA enthalten, kann nach dem Fachmann bekannten Destillationsverfahren erfolgen. (Vergl. z.B. PEP Report No. 138, „Alkyl Amines", SRI International, 03/1981, Seiten 81-99, 117).The Working up of the product streams occurring in the process according to the invention, the especially the most desired DETA, but also triethylenetriamine (TETA), PIP and unreacted EDA can, according to the skilled person known distillation respectively. (See, e.g., PEP Report No. 138, "Alkyl Amines", SRI International, 03/1981, pages 81-99, 117).
Die zur destillativen Reingewinnung der einzelnen Produkte, vor allem des besonders gewünschten DETAs, benötigten Destillationskolonnen können durch den Fachmann mit ihm geläufigen Methoden ausgelegt werden (z.B. Zahl der Trennstufen, Rücklaufverhältnis, etc.).The for the pure distillation of the individual products, above all the most desired DETAs needed Distillation columns can by the expert familiar with him Methods (e.g., number of plates, reflux ratio, etc.).
Die Fahrweise mit einem Seitenabzug im Abtriebsteil unterhalb der Reaktionszone der Reaktionskolonne bietet besondere Vorteile bei der weiteren Aufarbeitung zur Reingewinnung der einzelnen Produkte.The Driving with a side take-off in the stripping section below the reaction zone the reaction column offers particular advantages in the further work-up for the pure recovery of the individual products.
Der Seitenabzugsstrom, bestehend überwiegend aus PIP, unumgesetztem EDA oder Mischungen davon, enthält nur kleine Mengen an DETA und Schwersiedern, insbesondere im Falle der gasförmigen Entnahme des Seitenabzugsstroms. Er kann daher im Aufarbeitungsteil, getrennt vom Sumpfabzugsstrom der Reaktionskolonne, direkt an der Stelle zugeführt werden, wo die Reinigung von EDA und PIP durchgeführt wird, anstatt erst die Abtrennung der leichtsiedenden Komponenten von DETA und Schwersiedern zu durchlaufen.Of the Side take-off current, consisting predominantly from PIP, unreacted EDA or mixtures thereof contains only small ones Quantities of DETA and high boilers, especially in the case of gaseous removal of the side take-off flow. He can therefore in the workup, separated from the bottom draw stream of the reaction column, are fed directly to the site, where the cleaning of EDA and PIP is performed, instead of the first Separation of the low-boiling components of DETA and high-boiling compounds to go through.
Teilmengen des Seitenstroms können auch in die Reaktionskolonne selbst zurückgeführt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Seitenstrom vorwiegend EDA und wenig oder kein PIP enthält.subsets of the side stream also be recycled to the reaction column itself. This is special advantageous if the side stream predominantly EDA and little or contains no PIP.
Der Sumpfabzugsstrom der Reaktionskolonne enthält bei dieser Fahrweise weniger Leichtsieder (EDA und PIP), so dass die Kolonne zur Abtrennung der leichtsiedenden Komponenten von DETA und Schwersiedern entlastet wird.Of the Bottom take-off stream of the reaction column contains less in this procedure Low boilers (EDA and PIP), so that the column to separate the low-boiling components of DETA and high boilers relieved becomes.
Wenn die Reaktivdestillation bei kleinen Drücken durchgeführt wird, beispielsweise 1 bis 3 bar, ist es auch möglich, den Sumpfabzugsstrom bei Sumpftemperaturen von etwa 200 bis 240 °C frei von EDA und PIP zu erhalten. Der Sumpfabzugsstrom kann dann optional im Aufarbeitungsteil an der Stelle zugeführt werden, wo die Reinigung von DETA durchgeführt wird, anstatt erst die Abtrennung der leichtsiedenden Komponenten von DETA und Schwersiedern zu durchlaufen.If the reactive distillation is carried out at low pressures, For example, 1 to 3 bar, it is also possible, the bottom draw stream obtained at bottom temperatures of about 200 to 240 ° C free of EDA and PIP. The bottom draw stream can then optionally in the workup to supplied to the site where the cleaning of DETA is performed, rather than the first Separation of the low-boiling components of DETA and high boilers run through.
Beispiel 1example 1
Beispiel 2Example 2
In einem Seitenabzug im Abtriebsteil unterhalb der Reaktionszone der Reaktionskolonne wird PIP, optional als Gemisch mit EDA, abgetrennt.In a side take in the stripping section below the reaction zone of Reaction column is separated PIP, optionally as a mixture with EDA.
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