DE1258413B

DE1258413B - Process for the production of practically anhydrous ethylene diamine from aqueous ethylene diamine

Info

Publication number: DE1258413B
Application number: DED27037A
Authority: DE
Inventors: Stanley Walter Dylewski
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1957-12-17
Filing date: 1957-12-17
Publication date: 1968-01-11

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

C07cC07c

Deutsche Kl.: 12 q-1/01German class: 12 q-1/01

Nummer: 1258413Number: 1258413

Aktenzeichen: D 27037IV b/12 qFile number: D 27037IV b / 12 q

Anmeldetag: 17. Dezember 1957 Filing date: December 17, 1957

Auslegetag: 11. Januar 1968Open date: January 11, 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von praktisch wasserfreiem Äthylendiamin aus wäßrigem Äthylendiamin. Der hier benutzte Ausdruck »wäßriges Äthylendiamin« bezieht sich auf Äthylendiamin-Wasser-Gemische, ohne Rücksicht darauf, ob das Äthylendiamin in Wasser gelöst ist oder ob dieses Wasser mit einem Teil oder mit dem gesamten Äthylendiamin als ein Hydrat chemisch gebunden ist.The invention relates to a process for the production of practically anhydrous ethylenediamine from aqueous ethylenediamine. The term "aqueous ethylenediamine" used here refers to Ethylenediamine-water mixtures, regardless of whether the ethylenediamine is dissolved in water or whether this water is chemically bound as a hydrate with some or all of the ethylene diamine is.

Es ist bekannt, daß bei Atmosphärendruck Wasser und Äthylendiamin ein azeotropes Gemisch bilden, das einen Siedepunkt von 118° C aufweist, und daß das azeotrope Gemisch einÄthylendiaminmonohydrat ist oder eine Zusammensetzung aufweist, die diesem sehr nahe kommt. Wasserfreies Äthylendiamin soll bei Atmosphärendruck einen Siedepunkt von 117° C haben. Hieraus ergibt sich, daß man wasserfreies Äthylendiamin aus wäßrigem Äthylendiamin durch fraktionierte Destillation bei Atmosphärendruck nicht völlig abtrennen kann.It is known that at atmospheric pressure water and ethylenediamine form an azeotropic mixture, which has a boiling point of 118 ° C, and that the azeotropic mixture is an ethylenediamine monohydrate or has a composition that comes very close to this. Ethylenediamine anhydrous is said to be have a boiling point of 117 ° C at atmospheric pressure. From this it follows that one is anhydrous Ethylenediamine from aqueous ethylenediamine by fractional distillation at atmospheric pressure cannot completely separate.

Bisher hat man wasserfreies Äthylendiamin aus wäßrigem Äthylendiamin dadurch gewonnen, daß man aus diesem zusammen mit einem zugegebenen Schleppmittel, wie Benzol, Toluol oder Methylcyclohexan das Wasser abdestillierte oder daß man mit Hilfe eines Alkalihydroxyds das Wasser aus dem wäßrigen Äthylendiamin extrahierte.So far, anhydrous ethylenediamine has been obtained from aqueous ethylenediamine in that from this together with an added entrainer such as benzene, toluene or methylcyclohexane the water was distilled off or that the water from the with the help of an alkali hydroxide aqueous ethylenediamine extracted.

Es wurde nun festgestellt, daß Äthylendiamin und Wasser eine Reihe positiver azeotroper Gemische (d. h. azeotroper Gemische mit Siedetemperaturen über denjenigen der Einzelkomponenten bei gleichem Druck) bilden, deren Zusammensetzung mit der Änderung des Destillationsdruckes schwankt und die an Äthylendiamin in dem Maße reicher werden, wie der Druck bis auf etwa 4,8 at ansteigt, wo der Azeotropismus aufhört. Weiterhin wurde festgestellt, daß das azeotrope Gemisch aus Äthylendiamin und Wasser bei einem absoluten Druck von 760 mm bei annähernd 119° C siedet, d. h. etwa 2° C über dem Siedepunkt von reinem Äthylendiamin, und daß dieser Unterschied in den Siedepunkten mit einem Ansteigen des Druckes auf denjenigen Druck, bei dem der Azeotropismus aufhört, d. h. auf einen Druck von etwa 4,8 at oder etwa 3600 mm Hg absol., auf Null absinkt. In diesem ganzen Bereich der Drücke sieden die azeotropen Gemische bei Temperaturen, die beträchtlich höher als bei Wasser sind. Wasser kann daher leicht unter Zurücklassen eines azeotropen Gemisches als Rückstand aus einer wäßrigen Lösung von Äthylendiamin entfernt werden. In diesem Bereich von Atmosphärendruck bis etwa 4,8 at sieden die azeotropen Verfahren zur Gewinnung von praktisch
wasserfreiem Äthylendiamin aus wäßrigem
ÄthylendiaminIt has now been found that ethylenediamine and water form a number of positive azeotropic mixtures (ie azeotropic mixtures with boiling temperatures above those of the individual components at the same pressure), the composition of which fluctuates with the change in the distillation pressure and which become richer in ethylenediamine to the extent that Pressure rises to about 4.8 at, where the azeotropism ceases. It was also found that the azeotropic mixture of ethylenediamine and water boils at an absolute pressure of 760 mm at approximately 119 ° C, ie about 2 ° C above the boiling point of pure ethylenediamine, and that this difference in boiling points with an increase in pressure to that pressure at which the azeotropism ceases, ie to a pressure of about 4.8 at or about 3600 mm Hg absolute, drops to zero. Throughout this range of pressures, the azeotropic mixtures boil at temperatures which are considerably higher than those of water. Therefore, water can easily be removed from an aqueous solution of ethylenediamine leaving an azeotropic mixture as a residue. In this range from atmospheric pressure to about 4.8 at, the azeotropic processes for the recovery of practically boil
anhydrous ethylenediamine from aqueous
Ethylenediamine

Anmelder:Applicant:

The Dow Chemical Company,The Dow Chemical Company,

Midland, Mich. (V. St. A.)Midland, me. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,Dr.-Ing. H. Ruschke, patent attorney,

1000 Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 651000 Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Als Erfinder benannt:
Stanley Walter Dylewski,
Midland, Mich. (V. St. A.)Named as inventor:
Stanley Walter Dylewski,
Midland, me. (V. St. A.)

Gemische und reines Äthylendiamin dicht beieinander. Mixtures and pure ethylenediamine close together.

Weiterhin wurde festgestellt, daß Äthylendiamin- und Wasser bei Drücken von 4,8 at und darüber keine azeotropen Gemische bilden und daß das Wasser bei solchem Druck bei einer niedrigeren Temperatur als Äthylendiamin überdestilliert.It was also found that ethylenediamine and water at pressures of 4.8 at and above do not form azeotropic mixtures and that the water at such pressure at a lower temperature distilled over as ethylenediamine.

Auf Grund der genannten Feststellungen wurde ein Verfahren zur Gewinnung von praktisch wasserfreiem Äthylendiamin entwickelt, das darin besteht, daß man aus dem wäßrigen Äthylendiamin bei einem erhöhten Druck von ^ 4,8 at praktisch das gesamte Wasser abdestilliert.Based on the above findings, a method for obtaining practically anhydrous Ethylenediamine developed, which consists in the fact that one from the aqueous ethylenediamine at a increased pressure of ^ 4.8 at practically all of the water is distilled off.

In den F i g. 1 und 2 sind die genannten Feststellungen erläutert, und für die Durchführung der Erfindung wird in Fig. 3 eine bevorzugte Anordnung einer Destillationsanlage aufgezeigt. Aus Fig. 1 ersieht man die Änderungen in den Siedetemperaturen von Wasser, Äthylendiamin und den azeotropen Gemischen aus Äthylendiamin mit der Änderung im Druck auf die entsprechenden Systeme über einen Bereich von 1000 bis 3600 mm Hg absol. (1,3 bis 4,8 at). Fig. 2 gibt die Änderungen in der Zusammensetzung der azeotropen Gemische aus Äthylendiamin und Wasser über denselben Druckbereich wieder.In the F i g. 1 and 2 are the stated findings and a preferred arrangement for practicing the invention is illustrated in FIG a distillation plant shown. From Fig. 1 one can see the changes in the boiling temperatures of water, ethylenediamine and the azeotropic mixtures of ethylenediamine with the change in Pressure on the corresponding systems over a range from 1000 to 3600 mm Hg absolute. (1.3 to 4.8 at). Fig. 2 gives the changes in composition of the azeotropic mixtures of ethylenediamine and water over the same pressure range again.

Fig. 3 gibt schematisch skizziert eine aus den Fraktionierkolonnen 1 und 2 bestehende Anlage wieder. Die Säule 1 ist an ihrem Mittelteil mit einer durch ein Ventil regelbaren Zuführungsleitung 3 für das Einbringen der Beschickung und an ihrem Kopf mit einer Dampfleitung 4 versehen, die zu einem3 shows a system consisting of the fractionation columns 1 and 2, outlined schematically again. The column 1 is at its middle part with a feed line 3 controllable by a valve for the introduction of the feed and provided at its head with a steam line 4, which leads to a

709 718/429709 718/429

Kondensator 5 führt. Dieser ist mit einer Leitung 6 versehen, die ein Ventil aufweist, um einen Teil des Kondensates als Rückflußmaterial zu dem oberen Abschnitt der Kolonne zurückzuleiten. Eine für das Destillat bestimmte, mit einem Ventil versehene Abzugsleitung 7 zweigt von der Leitung 6 ab. Durch die Leitungen 9 und 10 steht ein Kocher 8 mit dem unteren Abschnitt der Kolonne in Verbindung. Eine ventilgesteuerte Leitung 11, die von der Leitung 9 abzweigt, führt zum Mittelabschnitt der Kolonne 2. An deren Kopf ist eine Dampfleitung 12 vorgesehen, die zum Kondensator 13 führt, der eine ventilgeregelte Leitung 14 aufweist, um ein Teil des Kondensates als Rückflußmaterial zu einem oberen Abschnitt der Kolonne 2 zurückzuführen. Eine ventil- gesteuerte, von der Leitung 14 abzweigende Abflußleitung 15 führt zu einem, hier nicht eingezeichneten Aufnahmekessel. Dieser kann mit Hilfe einer Pumpe (hier nicht wiedergegeben), angeschlossen sein, um in Kolonne 2 einen erwünschten Dampfdruck aufrechtzuerhalten. Durch die Leitungen 17 und 18 ist ein Kocher 16 mit dem unteren Abschnitt der Kolonne 2 verbunden. Leitung 19 zweigt von der Leitung 17 ab und dient zur Verbindung mit einer Pumpe 20. Die mit einem Ventil versehene Leitung 21 verbindet die Pumpe 20 mit einem Mittelabschnit der Kolonne 1. Die Destillation wird bei einem Druck von ^ 4,8 at durchgeführt, und man erhält als Rückstand praktisch wasserfreies Äthylendiamin. Die Konzentration des Ausgangsmaterials ist beliebig. Vorteilhaft kann ein Teil des Kondensates als Rückfluß in den oberen Abschnitt der Kolonne zurückgeführt werden. Der Druck in der Destillationsvorrichtung kann mit Stickstoff oder einem anderen inerten Gas erzeugt werden. In den Fällen, bei denen man das wäßrige Äthylendiamin unter Druck durch einen einzigen Destillations-Arbeitsgang entwässern muß, führt man die Destillation vorteilhaft kontinuierlich durch.Capacitor 5 leads. This is provided with a line 6 which has a valve to a part of the To return condensate as reflux material to the top of the column. One for that Discharge line 7 provided with a valve and intended for distillate branches off from line 6. Through the In lines 9 and 10, a digester 8 communicates with the lower section of the column. One Valve-controlled line 11, which branches off from line 9, leads to the central section of column 2. At its head a steam line 12 is provided, which leads to the condenser 13, which is a valve-regulated Line 14 has to return a portion of the condensate as reflux material to an upper portion of the column 2. A valve controlled drainage line branching off from line 14 15 leads to a receiving kettle, not shown here. This can be done with the help of a pump (not shown here), connected in order to maintain a desired vapor pressure in column 2. A digester 16 is connected to the lower section of the column 2 through the lines 17 and 18 tied together. Line 19 branches off from line 17 and is used to connect to a pump 20. Die The line 21 provided with a valve connects the pump 20 to a central section of the column 1. The distillation is carried out at a pressure of ^ 4.8 at, and the residue is practically obtained anhydrous ethylenediamine. The concentration of the starting material is arbitrary. Can be beneficial part of the condensate can be returned as reflux to the upper section of the column. Of the Pressure in the distillation device can be created with nitrogen or another inert gas. In those cases in which the aqueous ethylenediamine under pressure by a single distillation operation must dewater, the distillation is advantageously carried out continuously.

Der beschriebene einstufige Destillationsvorgang erfordert aber die Anwendung einer wirksamen Fraktionierkolonne, z. B. einer Kolonne mit 3° oder mehr theoretischen Böden. Enthält das als Destillat entfernte Wasser eine übermäßige Menge, z. B. 5 Gewichtsprozent oder mehr Äthylendiamin, dann kann man dieses in angereicherter Form dadurch wiedergewinnen, daß man das Destillat unter Druck einer Redestillation unterwirft.However, the single-stage distillation process described requires the use of an effective one Fractionating column, e.g. B. a column with 3 ° or more theoretical plates. Contains that as a distillate removed an excessive amount of water, e.g. B. 5 weight percent or more ethylenediamine, then can you can recover this in enriched form by the fact that the distillate under pressure a Subjects to redistillation.

example

Eine Vgewichtsprozentige wäßrige Äthylendiaminlösung wurde in den Mittelabschnitt einer Fraktionierkolonne eingebracht, deren Fraktionierleistung 34 theoretischen Böden entsprach und die kontinuierlich bei einem Destillationsdruck von 5,5 at unter Anwendung eines Rücklaufverhältnisses von 1:1 betrieben wurde. Wasser, das weniger als 0,1 Gewichtsprozent Äthylendiamin enthielt, wird vom Kopf der Kolonne als Destillat ausgetragen. Äthylendiamin von annähernd 99,9%iger Reinheit wird vom Boden der Kolonne als Produkt abgezogen.A weight percent aqueous ethylenediamine solution was placed in the middle section of a fractionating column whose fractionating capacity 34 theoretical plates and the continuously at a distillation pressure of 5.5 at was operated using a reflux ratio of 1: 1. Water that is less than Containing 0.1 percent by weight of ethylenediamine is discharged from the top of the column as a distillate. Ethylenediamine of approximately 99.9% purity is withdrawn as a product from the bottom of the column.

Claims

Claim:

Process for obtaining practically anhydrous ethylenediamine from aqueous ethylenediamine, characterized in that from the aqueous ethylenediamine at an elevated pressure of ^ 4.8 at practically all Distilled off water.

1 sheet of drawings