BRPI0816604B1 - Hexamethylene diamine purification process (hmd) - Google Patents
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Description
“PROCESSO DE PURIFICAÇÃO DE HEXAMETILENO DIAMINA (HMD)” Campo da Invenção [001] A presente invenção trata de um processo de purificação de hexametileno diamina.
[002] A presente invenção trata mais particularmente de um processo de purificação de hexametileno diamina por separação da tetraidroazepina, ou mais particularmente das iminas presentes no hexametileno diamina.
Antecedentes da Invenção [003] A hexametileno diamina é um grande intermediário químico usado em particular como monômero para a fabricação de polímeros tais como as poliamidas ou como intermediário na síntese de compostos isocianatos.
[004] A hexametileno diamina é obtida por hidrogenação da adiponítríla em presença de catalisadores que compreendem elementos metálicos tais como níquel, cobalto, ferro, ródio ou rutênio.
[005] Durante o processo de hidrogenação, formam-se subprodutos, mais particular mente iminas e mais particularmente ainda a tetra idroazepi na (denominada a seguir pela sigla THA) cuja fórmula é a seguinte: [006] Esse composto tem de ser separado do hexametileno diamina, pois pode provocar uma coloração ou branqueamentos nas poliamidas tais como a PA66 obtidas com um hexametileno diamina que contém tetraidroazepina.
[007] Foram propostos diversos processos para eliminar ou separar a THA. Esses processos compreendem geralmente a adição de um composto básico a fim de favorecer a reação da THA com a hexametileno diamína para formar um novo composto pesado ou oligômero geral mente separável do hexametileno diamina.
[008] Assim, a patente US 5 192 399 descreve um processo de destilação de uma mistura de hexametileno diamina (HMD) e aminocapronitrila (ACN) que compreende THA. Essa mistura é destilada em uma coluna de destilação em presença de uma solução de um composto básico. A aminocapronitrila e a hexametileno diamina são recolhidas no topo da coluna ao passo que os oligômeros que contêm a THA ou compostos pesados são recuperados na fração de fundo da coluna. O uso de um composto básico gera efluentes salinos que não podem ser rejeitados sem tratamento.
[009] É, portanto importante propor um processo de separação da THA que permita recuperar a hexametileno diamina que contenha uma concentração muito baixa de THA e com, em particular, uma geração muito baixa de efluentes a serem rejeitados.
Descrição da Invenção [0010] Uma das finalidades da presente invenção é propor um processo simples de separação do hexametileno diamina e da tetraidroazepina com uma recuperação de HMD que contenha uma concentração muito baixa de THA e uma perda minimizada de HMD.
[0011] Para esse fim, a presente invenção propõe um processo de purificação de hexametileno diamina por separação da tetraidroazepina que consiste em destilar em uma coluna de destilação a mistura que contém a hexametileno diamina e a tetraidroazepina. A presente invenção caracteriza-se pelo fato de que o tempo de permanência do hexametileno diamina na coluna está compreendido entre um minuto e vinte minutos, de preferência entre um minuto e quinze minutos, [0012] Por tempo de permanência em uma coluna de destilação, entende-se a relação entre o volume de líquido retido na coluna e o fluxo de líquido que circula no interior da coluna. No caso da presente invenção, a parte da coluna de destilação a ser considerada para o cálculo do tempo de permanência é a parte dos internos da coluna situados acima do ponto de alimentação do hexametileno diamina a ser purificada. Assim, os tempos de permanência no fundo da coluna, no ebulidor e no condensador da coluna não devem ser levados em conta. Da mesma forma, o tempo de permanência nos internos contidos na parte da coluna situada abaixo do ponto de alimentação do hexametileno diamina não deve ser levado em conta. Em outras palavras, para o cálculo do tempo de permanência, o termo coluna de destilação utilizado no presente texto corresponde à parte dos internos presentes na parte da coluna situada acima do ponto de alimentação do hexametileno diamina.
[0013] Por interno contido em uma coluna de destilação, entendem-se os elementos ou dispositivos dispostos na coluna para favorecer e realizar a troca líquido/vapor. Como exemplos de internos, podem ser citados as guarnições (garnissages) estruturadas ou não, os pratos de campânula, com válvulas ou análogos. Os internos constituídos por uma guarnição estruturada são preferidos no processo da presente invenção.
[0014] O volume de líquido retido na coluna é função do tipo de internos, de coluna, das dimensões e das condições operatórias (fluxos de gás e líquido na coluna). Assim, para uma coluna com guarnição, o volume de líquido é calculado a partir do volume de guarnição e da taxa de retenção da guarnição (volume de líquido por unidade de volume de guarnição). O volume de guarnição é, de acordo com a presente invenção, o volume contido na parte da coluna situada acima do ponto de alimentação do hexametileno diamina. Geralmente, a taxa de retenção de um tipo de guarnição é indicada pelo fabricante ou pelo fornecedor da guarnição e é uma característica de construção desse material e das condições operatórias da destilação.
[0015] Para uma coluna com pratos, o volume de líquido retido corresponde ao volume de líquido presente em cada prato, multiplicado pelo número de pratos reais.
[0016] De acordo com outra característica da presente invenção, o processo é realizado em colunas de destilação que compreendem entre 10 e 50 pratos teóricos, de preferência entre 15 e 35. Esse número de pratos corresponde à parte da coluna situada acima do ponto de alimentação do hexametileno diamina.
[0017] O processo da presente invenção pode ser realizado em qualquer tipo de coluna de destilação que permita obter tempos de permanência tais como descritos anteriormente.
[0018] Vantajosamente, as colunas de destilação da presente invenção são as que apresentam uma baixa perda de carga. Podem ser citados como tipo de colunas de destilação apropriadas, as colunas com guarnição estruturada, as colunas de destilação com filme fino.
[0019] De acordo com outra característica da presente invenção, o processo é realizado em colunas de destilação que funcionam sob uma pressão operatória no topo de coluna compreendida entre 10 e 300 mbar (1 e 30 kPa). A temperatura de fundo de coluna está vantajosamente compreendida entre 120°C e 170°C.
[0020] A mistura a ser destilada é, de preferência, alimentada a nível de um prato intermediário da coluna, a hexametileno diamina purificada recuperada como fração de topo ou como fração intermediária em um nível próximo do topo de coluna compreende, de acordo com o processo da presente invenção, menos de 8 rnols de THA por milhão de mol de HMD, vantajosamente menos de 4 rnols de THA por milhão de mol de HMD.
[0021] A concentração de THA ou de impurezas redutíveis com um eletrodo de mercúrio no hexametileno diamina é determinada por dosagem por polarografia impulsionai (Polarographie impulsionnelle). Essas impurezas apresentam uma onda polarográfica de redução a uma voltagem de -1,55 V/Ag-AgCI +/- 0,05V e são expressas em mmol de isobutanal por tonelada de HMD (mmol iB/t) ou em mol de THA por milhão de rnols de HMD (mpM).
[0022] Mais detalhes e vantagens da presente invenção aparecerão com maior clareza nos exemplos dados a seguir a título meramente indicativo.
Exemplo 1 [0023] Para purificar hexametileno diamina que contém 120 rnols de THA por milhão de mol de HMD, é utilizada uma coluna de destilação com guarnição estruturada com um diâmetro de 50 mm que compreende 2,6 litros de guarnição tecida com uma taxa de retenção de 6%. Essa coluna apresenta um número de pratos teóricos igual a 15. A alimentação do hexametileno diamina está situada abaixo da parte inferior da guarnição.
[0024] A destilação é realizada com uma pressão de topo de 300 mbar (30 kPa), uma temperatura de fundo da coluna de 160°C e um fluxo de alimentação de HMD de 2,5 kg/h (3,3 l/h). O fluxo de líquido da coluna é determinado por cálculo com as ferramentas de modelagem utilizadas classicamente para o cálculo das colunas de destilação (software ASPEN®). O cálculo mostra que esse fluxo está próximo do fluxo de alimentação no caso do presente exemplo.
[0025] O tempo de permanência do hexametileno diamina é de 3 minutos.
[0026] A hexametileno diamina recolhida no topo de coluna contém 2,3 rnols de THA por milhão de mol de HMD.
Exemplo 2 [0027] O ensaio 1 é repetido com exceção do fato de que a guarnição utilizada é uma guarnição telada com uma taxa de retenção de 5% e um volume de guarnição de 7 litros. O número de pratos teóricos é de 20.
[0028] O tempo de permanência de HMD é de 6 minutos. A hexametileno diamina recuperada no topo da coluna contém 2,9 rnols de THA por milhão de rnols de HMD.
Exemplo 3 [0029] O exemplo 1 é repetido. O volume de guarnição é de 3,6 I e o número de pratos teóricos é igual a 20.
[0030] O tempo de permanência de HMD é de 4 minutos. A hexametileno diamina recolhida no topo da coluna contém 3,9 rnols de THA por milhão de rnols de HMD.
Exemplo Comparativo [0031] Para purificar a hexametileno diamina que contém 120 rnols de THA por milhão de HMD é utilizada uma coluna de destilação cujos pratos possuem 50 mm de diâmetro, compreendendo 30 pratos reais com uma retenção de 12 ml por prato. Essa coluna apresenta um número de pratos teóricos igual a 17. A alimentação do hexametileno diamina está situada abaixo do prato inferior da coluna.
[0032] A destilação é realizada com uma pressão de topo de 260 mbar (26 kPa), uma temperatura de fundo de coluna de 160°C e um fluxo de alimentação de HMD de 0,5 g/h (0,66 l/h). O fluxo de líquido da coluna é determinado por cálculo com as ferramentas de modelagem utilizadas classicamente para o cálculo das colunas de destilação. O cálculo mostra que ele está próximo do fluxo de alimentação no caso do presente exemplo.
[0033] O tempo de permanência do hexametileno diamina é de 33 minutos.
[0034] A hexametileno diamina recolhida no topo da coluna contém 16,4 rnols de THA por milhão de rnols de HMD.
Reivindicações
Claims (6)
1. PROCESSO DE PURIFICAÇÃO DE HEXAMETILENO DIAMINA (HMD), caracterizado por compreender separação da tetraidroazepina (THA) que consiste em destilar, em uma coluna de destilação, a mistura que contém a hexametíleno diamina e a tetraidroazepina, em que o tempo de permanência da mistura na coluna de destilação está compreendido entre um minuto e quatro minutos.
2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo número de pratos teóricos da coluna de destilação estar compreendido entre 10 e 50.
3. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela temperatura de fundo da coluna de destilação estar compreendida entre 120°C e 170°C.
4. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo hexametíleno diamina purificada conter menos de 8 rnols de THA por milhão de rnols de HMD.
5. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo hexametíleno diamina purificada conter menos de 4 rnols de THA por milhão de rnols de HMD.
6. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por ser realizado em uma coluna de destilação do tipo coluna com guarnição (coionne à garnissage) estruturada.
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