BRPI0620980A2

BRPI0620980A2 - processo para isolamento de uma amina orgánica

Info

Publication number: BRPI0620980A2
Application number: BRPI0620980-7A
Authority: BR
Inventors: Alexander Volker Peters; Gerardus Johannes Paulus Krooshof; Nicolaas Maria Hendricus Beckers; John Krijgsman
Original assignee: Dsm Ip Assets Bv
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2011-11-29
Also published as: US20100274057A1; KR101377335B1; EP1971569A1; TW200732280A; EA013756B1; ATE544743T1; WO2007079944A1; JP2009523144A; TWI374127B; KR20080108082A; CN101356151A; EA200801697A1; PL1971569T3; EP1971569B1; CN101356151B; JP5566028B2; US7977514B2

Abstract

PROCESSO PARA ISOLAMENTO DE UMA AMINA ORGáNICA. A invenção se refere a um processo para o isolamento de uma amina orgânica de uma composição compreendendo a amina orgânica e um ácido ou um sal de amina orgânica e o ácido, onde o processo compreende as etapas de adição de amónia e hidrazina à composição, formando um sistema de múltiplas fases compreendendo uma fase rica em amina orgânica e uma fase rica em ácido, a fase rica em amina orgânica e a fase rica em ácido obtidas na etapa (i) são separadas e a amina orgânica é isolada da fase rica em amina orgânica.

Description

PROCESSO PARA ISOLAMENTO DE UMA AMINA ORGÂNICA

A invenção se refere ao um processo para o isolamento de uma amina orgânica de uma composição compreendendo a amina orgânica e um ácido, ou um sal da amina orgânica e o ácido.

Tal processo é conhecido dos Pedidos de Patente Japoneses números JP-2004222569-A e JP-20040001 14-A. No processo conhecido da JP-2004000114-A a amina orgânica é 1,5-pentanodiamina, uma amina orgânica também conhecida como cadaverina, produzida por uma via fermentativa onde L- lisina descarboxilase é deixada agir sobre uma solução de salmoura de L-Iisina e o sal de L-Iisina ê, por exemplo, um hidrocloreto, sulfato, acetato, nitrato ou carbonato. 0 sistema compreendendo a cadaverina é uma solução aquosa e o ácido no sal é ácido clorídrico, ácido sulfürico, ácido acético, ácido nítricô ou ácido carbônico. A cadaverina é isolada da solução de reação por adição de álcali à solução, onde o álcali é qualquer um dentre hidróxido de sódio, hidróxido de potássio e hidróxido de cálcio, pelo que, elevando o pH para 12-14 e, subseqüentemente, a cadaverina é extraída com um solvente polar, tal como anilina, ciclohexanona, 1-octanol, álcool isobutílico, ciclohexanol e clorofórmio. Um processo semelhante é também descrito na JP-2004222569-A. A JP-2004222569-A descreve, adicionalmente, um processo alternativo para o isolamento da cadaverina da solução. No processo alternativo, um solvente orgânico é adicionado sem o emprego de um álcali.

O solvente orgânico é escolhido de álcool, cetonas e nitrilas. O ácido é ácido clorídrico ou um ácido dicarboxílico, por exemplo, ácido adípico, ácido sebácico, ácido succínico ou ácido tereftálico. No processo alternativo, a cadaverina é isolada na forma de seu sal com ácido clorídrico ou ácido dicarboxílico. A cadaverina bem como o sal da mesma com o ácido dicarboxílico são ditos como sendo úteis como matéria-prima para produção de poliamida.

Uma desvantagem desse primeiro processo conhecido é que ele produz subprodutos na forma de uma solução aquosa compreendendo sais de ácido alcalino dissolvidos em seguida a uma adição tanto de álcali quanto de ácido, a solução resultando em uma perda significativa de material no processo ou alternativamente necessitando de etapas de processamento adicionais e complicadas para isolar o sal, o ácido e/ou o álcali da solução aquosa. Além disso, quando o processo da JP-2004000114-A foi retrabalhado pelos inventores, por exemplo, com clorofórmio, ele mostrou não trabalhar a uma extensão significativa, como trabalhara até então. O processo alternativo conhecido tem a desvantagem de que as impurezas da amina, que são também formadas nos processos fermentativos, incorporam facilmente o sal do ácido da cadaverina. Quando tal sal do ácido dicarboxílico de cadaverina não purificado é empregado para fabricação de uma poliamida, a polimerização resultará nas poliaminas com propriedades menos boas ou a polimerização é mesmo não praticável. Por um lado, é muito difícil, se não impossível, remover as impurezas do sal de ácido dicarboxílico da cadaverina com processos industriais simples.

O objetivo da invenção é prover um processo para o isolamento de um orgânico de uma composição compreendendo uma amina orgânica e um ácido, ou um sal da amina orgânica e o ácido, o processo não mostrando as desvantagens do primeiro processo conhecido e do processo conhecido alternativo ou em uma extensão menor.

Esse objetivo foi obtido com o processo de acordo com a invenção, o processo compreendendo etapas onde:

(i) amônia ou hidrazina é adicionada à composição pelo que formando um sistema de múltiplas fases compreendendo uma fase rica em amina orgânica e uma fase rica em ácido,

(ii) a fase rica em amina orgânica e a fase rica em ácido obtidas na etapa (i) são separadas, e

(iii) a amina orgânica é isolada da fase rica em amina orgânica.

Foi verificado, surpreendentemente, que a adição de amônia ou hidrazina em uma quantidade suficiente a uma composição compreendendo a amina orgânica e o ácido, ou um sal da amina orgânica e o ácido, resulta na formação de um sistema de múltiplas fases compreendendo uma fase rica em amina orgânica e uma fase rica em ácido. Consequentemente, a fase rica em amina orgânica é pobre em teor de ácido, se qualquer ácido ainda estiver presente, considerando-se que a fase rica em ácido possui teor reduzido de amina, se qualquer amina ainda estiver presente. Foi verificado, surpreendentemente, que a amina orgânica possui uma solubilidade preferida ou miscibilidade com uma fase rica em amônia e/ou hidrazina, considerando-se que os sais dos ácidos com amônia ou hidrazina possuem uma solubilidade muito baixa ou miscibilidade com tal fase, explicando a formação de uma fase separada quando amônia e/ou hidrazina é adicionada em quantidade suficiente. A vantagem do processo de acordo com a invenção é que a separação da amina orgânica e do ácido é realizada em uma etapa simples, isto é, por adição da amônia e/ou hidrazina ao invés de duas etapas no primeiro processo conhecido citado acima.

Adicionalmente, a amina orgânica pode ser isolada da fase contendo amônia e/ou hidrazina e quaisquer impurezas de amina contidas lá, por medidas simples. Vantagens adicionais são que os sais de ácido hidrazônio e amônio formados como subprodutos podem ser mais facilmente separados da amônia ou hidrazina adicional e que a quantidade adicional de amônia ou hidrazina pode ser mais facilmente recuperada isenta de sais de subproduto e reutilizada no processo de isolamento.

Uma amina orgânica é entendida como sendo um composto compreendendo pelo menos um grupo funcional de amina ligado covalentemente a pelo menos um átomo de carbono.

A amina orgânica que pode ser empregada no processo de acordo com a invenção pode ser qualquer amina que seja solúvel em água, tanto como tal ou como um sal com um ácido e a amina senso solúvel em fase rica em amônia ou hidrazina.

Apropriadamente, a amina orgânica é uma amina primária, uma amina secundária ou amina terciária, isto é, uma amina orgânica compreendendo respectivamente, um grupo amina primária funcional, um grupo amina secundária funcional, ou um grupo amina terciária funcional. Um grupo amina primária funcional é entendido aqui como sendo um grupo amina funcional mono substituído ligado covalentemente a um átomo de carbono, um grupo amina secundária funcional é entendido aqui como sendo um grupo amina funcional dissubstituído, covalentemente ligado a dois átomos de carbono e um grupo amina terciária funcional é entendido aqui como sendo um grupo funcional de amina trissubstituído, covalentemente ligado a três átomos de carbono. Os substituintes covalentemente ligados ao grupo amina funcional podem ser lineares, ramificados, saturados ou insaturados e/ou compreender uma estrutura de anel. Os substituintes ligados covalentemente ao grupo amina funcional podem compreender, apropriadamente, um ou mais heteroátomos. Um heteroátomo é aqui entendido como sendo um átomo não sendo carbono ou hidrogênio.

Aminas orgânicas apropriadas que podem ser empregadas no processo de acordo com a invenção incluem, por exemplo, aminas alifáticas e aminas aromáticas, combinações das mesmas e derivados substituídos de heteroátomos das mesmas. Aminas orgânicas apropriadas também incluem aminas substituídas com heteroátomos e aminas cíclicas ou uma combinação das mesmas.

Aminas alifáticas são entendidas aqui como sendo aminas compreendendo um ou mais grupos alifáticos ligados covalentemente ao grupo amina funcional. Aminas alifáticas apropriadas são alquil aminas, cicloalquil aminas e cicloalquilalquil aminas. Exemplos de alquilaminas apropriadas são butilamina e hexilamina; cicloalquil amina apropriada é ciclohexilamina; uma cicloalquila amina apropriada é di(aminometil)ciclohexano. Exemplos de aminas primárias apropriadas são metilamina, etilamina, propilamina, hidroxipropilamina e ciclohexilamina; exemplos de aminas secundárias apropriadas são dimetilamina, dietilamina e dietanolamina e exemplos de aminas terciárias apropriadas incluem trietilamina e trietanolamina.

Aminas aromáticas são entendidas aqui como sendo aminas compreendendo um ou mais grupos aromáticos ligados covalentemente a um grupo amina funcional. As aminas aromáticas podem ser aminas aromáticas substituídas e aralquil aminas. Aralquil aminas apropriadas são benzil amina e xililenodiamina, aminas aromáticas substituídas apropriadas incluem anilina e anfetamina. Os derivados de heteroátomo apropriados substituídos são as hidroxietilaminas mencionadas acima e aminas heterocíclicas substituídas, por exemplo, melamina, 6-fenil-2,4,7- pteridinatriamina e 2-amino-5-fenil-4(5H)-oxazolina. Um exemplo de uma amina substituída com heteroátomo apropriada é 2 -(2 - 6-diclorofenóxi)etilaminoguanadina. Aminas cíclicas apropriadas incluem pirolidina, piridina, indol e combinações das mesmas.

A amina orgânica que é usada no processo de acordo com a invenção compreende, apropriadamente, monoaminas, diaminas, triaminas e poliaminas, bem como misturas das mesmas. As diaminas apropriadas são aminas primárias, amina secundária ou aminas terciárias ou uma combinação das mesmas. As triaminas e poliaminas compreendem, apropriadamente, grupos amina secundária funcionais ou uma combinação de grupos amina secundária funcionais com um ou mais grupos amina primária funcionais e ou grupos amina terciária funcionais.

Exemplos de diaminas apropriadas são butanodiamina, pentanodiamina e hexanodiamina. Uma poliamina apropriada é, por exemplo, polietilenoamina.

Preferivelmente, a amina orgânica compreende uma diamina, mais preferivelmente, uma diamina escolhida do grupo consistindo em 1,4-butanodiamina, 1,5-pentanodiamina, 1,6-hexanodiamina e misturas das mesmas. A vantagem da mesma é que essas diaminas são muito bem adequadas para fabricação das poliamidas.

Também preferivelmente, a amina orgânica compreende um composto possuindo um peso equivalente por grupo amina funcional de no máximo 100, preferivelmente na faixa de 35- 80, mais pref erivelmente 4 0-60. A vantagem de uma amina orgânica possuindo um peso equivalente inferior por grupo amina funcional é que a amina orgânica possui uma solubilidade melhor na fase líquida rica em amônia ou hidrazina.

Também preferivelmente, a amina orgânica possui um peso molecular inferior a 200. A vantagem é que a amina orgânica é mais facilmente isolada da fase líquida por destilação.

O ácido que pode estar presente na composição compreendendo a amina orgânica pode ser qualquer ácido que pode ser transferido para um sal de amônio ou hidrazônio que é insolúvel ou imiscível ou proximamente, em uma fase rica em amônia e/ou hidrazina. Se um ácido for apropriado para aquela finalidade ele pode ser simplesmente testado por fabricação de uma solução aquosa concentrada de um sal de amônio ou hidrazônio do ácido em água, e adição de amônia. Se um precipitado for formado mediante adição de amônia o ácido é apropriado. A menor concentração de sal na solução aquosa concentrada pode permanecer para formação do precipitado e/ou a quantidade menor de amônia que é necessária para formação do precipitado quando o ácido será mais adequado.

Apropriadamente, o ácido compreende um ácido inorgânico, um ácido orgânico ou uma combinação do mesmo. Os ácidos inorgânicos apropriados incluem compostos escolhidos do grupo consistindo em ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido sulfônico, ácido nítrico, ácido fosfórico e misturas dos mesmos. Exemplos de ácidos orgânicos apropriados são ácidos carboxílicos, incluindo ácidos dicarboxílicos e ácidos monocarboxílicos de cadeia curta e longa. Especificamente apropriados são ácidos carboxílicos de peso molecular baixo ou cadeia curta (C1-C4), os ácidos carboxílicos de cadeia curta incluindo os compostos preferidos escolhidos do grupo consistindo em ácido carbônico (Cl), ácido acético (C2) e ácido propiônico (C3) e misturas dos mesmos.

Preferivelmente, o ácido compreende um ácido inorgânico, mais preferivelmente o ácido inorgânico compreende ácido sulfúrico ou ácido fosfórico ou uma mistura dos mesmos. A vantagem do ácido sulfúrico ou ácido fosfórico compreendido no ácido é que o sal de amônio ou hidrazônio formado pode ser reutilizado como um estoque de alimentação de nitrogênio em um processo de fermentação para preparação da amina orgânica.

Ainda mais preferivelmente, o ácido consiste em ácido sulfúrico ou ácido fosfórico. Mais preferivelmente, o ácido consiste em ácido sulfúrico. A vantagem do ácido consistindo em ácido sulfúrico é que o sal de amônio ou hidrazônio do mesmo, que formará ácido sulfúrico durante o processo, de acordo com a invenção, pode ser reutilizado como uma alimentação de nitrogênio em um processo fermentativo para preparação de amina orgânica.

A composição compreendendo a amina orgânica e um ácido, ou um sal da amina orgânica e o ácido, apropriadamente é um sólido ou um líquido.

Quando a composição for um sólido, a amina orgânica e o ácido estão convenientemente presentes na composição na forma do sal de amina orgânica e o ácido. A composição sólida pode compreender componentes adicionais em seguida ao sal ácido de amina orgânico. A amina orgânica ou o sal da mesma pode estar presente na composição sólida em uma concentração variando em uma faixa ampla. Essa faixa depende do tipo de amina orgânica, bem como do tipo de ácido que é usado em combinação com a amina orgânica.

Apropriadamente, a amina orgânica e o ácido estão presentes na composição sólida em uma quantidade total na faixa de 50-100% em peso, preferivelmente 70-100% em peso, mais preferivelmente 90-100% em peso, e mais preferivelmente 99- 100% em peso, em relação ao peso total da composição sólida.

Quando a composição compreendendo a amina orgânica e o ácido, ou sal do mesmo é um sólido, a amônia ou hidrazina que é adicionada e colocada em contato com o sólido apropriadamente é um gás ou um líquido. Quando a amônia ou hidrazina é um gás, a amina orgânica pode ser purgada do sólido, pelo que, formando uma fase rica em amônio ou hidrazina líquida ou gasosa contendo a amina orgânica.

Quando a amônia ou hidrazina é um líquido, a amina orgânica ode ser extraída do sólido, pelo que, formando uma fase rica em hidrazina ou amônia líquida contendo a amina orgânica. A fase sólida gradualmente será reduzida em teor de amina orgânico. Para intensificar o contato entre o sólido e a amônia ou hidrazina, o sólido pode ser agitado.

Preferivelmente, quando a composição compreendendo a amina orgânica e o ácido é um sólido, a amônia ou hidrazina é um liquido. Isso apresenta a vantagem de menos amônia ou hidrazina ser necessária para isolar a amina orgânica da composição.

Quando a composição é um líquido, a composição é apropriadamente uma solução aquosa. A amina orgânica, ou o sal da mesma, pode estar presente na solução aquosa em uma concentração variando em uma ampla faixa. Essa faixa depende do tipo da amina orgânica, bem como do tipo de ácido que é usado em combinação com a amina orgânica. Apropriadamente, a amina orgânica está presente em uma concentração de pelo menos 1% em peso, em relação ao peso total da solução aquosa, preferivelmente pelo menos 2% em peso, ou mesmo pelo menos 5% em peso, 10% em peso, 20% em peso, e mais pref erivelmente pelo menos 30% em peso em relação ao peso total da solução aquosa. A vantagem de uma concentração maior é que o efeito da invenção é adicionalmente aumentado e aquela amônia menos significativa ou hidrazina precisa ser adicionada para formar o sistema de duas fases com o precipitado de amônio ou sal de hidrazina do ácido.

Vantajosamente, a solução aquosa é concentrada antes da etapa (i) do processo de acordo com a invenção, pelo que, aumentando a amina orgânica e o ácido ou sal da mesma. A solução aquosa pode ser concentrada por qualquer método que é apropriado para aquela finalidade, por exemplo, por evaporação da água ou por osmose reversa. A evaporação pode ser realizada, por exemplo, por destilação. Preferivelmente, a osmose reversa é aplicada como o método para concentração da solução aquosa. A vantagem da osmose reversa é que esse processo pode ser realizado sob temperaturas mais moderadas. A osmose reversa é, portanto aplicada vantajosamente aos produtos que são sensíveis à formação de subprodutos sob condições de destilação, pelo que, reduzindo a formação de subprodutos.

A amônia ou hidrazina que é adicionada à solução aquosa deve ser adicionada em uma quantidade que seja suficiente para formar um sistema de múltiplas fases. A quantidade que é necessária depende da concentração da amina orgânica e do ácido na solução aquosa, a escolha da amônia ou hidrazina, bem como de fatores como temperatura.

Da mesma forma, a amônia ou hidrazina é adicionada em um excesso leve ou grande de modo a assegurar que o sal de ácido de hidrazônio ou amônio seja precipitado tão quantitativamente quanto possível. As quantidades necessárias para formar o sistema de múltiplas fases e para precipitação quantitativa do sal podem ser determinados por um versado na técnica por medições de rotina.

Em uma modalidade preferida do processo de acordo com a invenção, na (i) amônia é adicionada à solução aquosa. A vantagem da amônia é que ela é barata, amplamente disponível e, mesmo mais importante, uma carga de alimentação de nitrogênio disponível em processos fermentativos. A amônia pode ser usada tanto como um gás quanto como um líquido enquanto a pressão aplicada pode permanecer muito moderada.

A solução aquosa no processo de acordo com a invenção apropriadamente é obtida da corrente de processo resultando do processo para preparação da amina orgânica. O processo para preparação da amina orgânica pode ser qualquer processo e apropriadamente é um processo químico convencional. Preferivelmente, o processo para preparação da amina orgânica é um processo fermentativo.

Em uma modalidade preferida da invenção, a solução aquosa é obtida de uma corrente de processo resultante de um processo fermentativo, a solução aquosa compreendendo ácido sulfúrico e/ou ácido fosfórico como o ácido, e a amônia é adicionada na etapa (i) de modo a formar o sistema de duas fases. A vantagem dessa modalidade é que o precipitado que é formado compreende sulfato de amônio e/ou fosfato de amônio, que pode ser facilmente isolado com o processo de acordo com a invenção e reutilizado como carga de alimentação de nitrogênio no processo fermentativo.

Em outra modalidade preferida da invenção, a solução aquosa é obtida de uma corrente de processo resultante de um processo fermentativo para a preparação de uma diamina, preferivelmente butano diamina, pentano diamina e/ou hexano diamina.

Em várias modalidades da invenção, a fase rica em amina orgânica é uma fase liquida e a fase rica em ácido é uma fase sólida.

Para a separação da fase sólida e da fase líquida na etapa (ii) do processo de acordo com a invenção, qualquer método que é apropriado para separação das fases sólida e líquida pode ser aplicado. Os métodos apropriados são, por exemplo, métodos de filtração, métodos de sedimentação e métodos de aspersão. Métodos apropriados para separação das fases sólida e líquida são descritos, por exemplo, em Kirk Orthmer Encyclopaedia de tecnologia química.

Um método de sedimentação apropriado é, por exemplo, um método onde a centrifugação é aplicada. Nesse método é formado um sedimento com um líquido sobrenadante, o líquido sobrenadante podendo ser, por exemplo, decantado. Apropriadamente, a sedimentação ê realizada em um hidrociclone. Apropriadamente, o hidrociclone é conectado a um evaporador para separação dos componentes muito voláteis e pouco voláteis, que são separados respectiva e adicionalmente em uma coluna de destilação de pressão alta e uma coluna de destilação de pressão baixa.

Preferivelmente, a fase líquida e a fase sólida são separadas em um hidrociclone. Tal processo tem a vantagem de ser um processo que pode ser realizado mais facilmente que um processo contínuo.

Para o isolamento da amina orgânica da fase líquida na etapa (iii) do processo de acordo com a invenção qualquer método que seja apropriado para isolar os compostos das fases líquidas pode ser aplicado. Métodos apropriados são, por exemplo, métodos de destilação, métodos de sedimentação e métodos de extração, além de combinações dos mesmos.

Um método de destilação apropriado é, por exemplo, um método onde a amônia ou hidrazina é destilada. Esse método é aplicado apropriadamente para diaminas orgânicas, que são líquidas a temperatura ambiente e/ou na faixa de temperatura na qual a amônia ou a hidrazina é destilada.

Um método apropriado de sedimentação é, por exemplo, um método onde um solvente é adicionado, sendo miscível com amônia ou hidrazina, porém sendo um não solvente para amina orgânica. Esse método é aplicado, apropriadamente, quando a amina orgânica é um material sólido material a temperatura ambiente. A vantagem do método de sedimentação onde a amina orgânica é um material sólido material a temperatura ambiente é que, mediante adição do solvente, a amina orgânica precipitará da fase líquida e então pode ser isolada pelos métodos comuns para isolamento de um sólido da fase liquida.

Um método de extração apropriado é, por exemplo, um método onde um solvente é adicionado, o mesmo não sendo miscível com amônia ou hidrazina e que é um bom solvente para a amina orgânica.

Preferivelmente, a amina orgânica é isolada da fase líquida por destilação, onde a amônia e/ou hidrazina é destilada. A vantagem desse método de isolamento é que não existe necessidade de adição de outro solvente ou não solvente. Uma vantagem adicional desse método é que o mesmo pode ser mais facilmente aplicado a um processo onde a amina orgânica consiste em uma mistura de aminas incluindo aminas líquidas, essas aminas precisando ser separadas e adicionalmente isoladas.

Portanto, a destilação é preferivelmente realizada como uma destilação fracionada. A destilação fracionada pode ser realizada, apropriadamente, em uma ou mais etapas, apropriadamente na primeira etapa, as frações de ebulição baixa e as frações de ebulição alta são separadas e então em uma segunda etapa e opcionalmente em etapas adicionais, as frações de ebulição baixa e/ou as frações de ebulição alta são adicionalmente separadas, pelo que, obtendo os componentes na fase líquida com pureza maior. O isolamento por destilação é apropriadamente realizado sob pressão reduzida e/ou em temperatura elevada.

Uma vantagem adicional do isolamento por destilação é que a amônia ou hidrazina que é obtida da destilação não compreende solventes orgânicos e pode ser reutilizada na etapa (i) do processo da invenção.

0 processo de acordo com a invenção compreendendo isolamento da amina orgânica por destilação, é apropriadamente realizado em uma instalação conforme descrito nas figuras 1, 2 ou 3.

Para aquelas modalidades da invenção, onde a fase rica em amina orgânica é uma fase gasosa, a amina orgânica pode ser isolada daquela fase por qualquer método que seja apropriado para isolamento dos componentes voláteis das fases gasosas. Apropriadamente, a amina orgânica é isolada por operações seletivas de condensação, destilação e condensação.

As figuras 1, 2 e 3 mostram cada uma um projeto esquemático de uma instalação apropriada para realização do processo de isolamento de acordo com a invenção, integrado em um processo de produção para a preparação da amina orgânica.

A figura 1 mostra um projeto esquemático de uma instalação apropriada para realização do processo de isolamento de acordo com a invenção. A instalação (1) da figura 1 compreende unidade de membrana (2) provida com um tubo de entrada (4) e tubos de saída (6) e (8). O tubo de entrada (4) é conectado a uma unidade separadora (10), a unidade separadora (10) sendo provida com um tubo de saída (11) e conectada através de um tubo de conexão (12) a um reator (14). 0 tubo de saída (8) é conectado a um misturador (16) . O misturador é adicionalmente provido com um tubo de entrada (18) e um tubo de saída (20) . O tubo de saída (20) é conectado a um hidrociclone (21a), equipado com saídas (21b) e (21c) . A saída (21a) é conectada a uma unidade evaporadora (22) . A unidade evaporadora (22) é provida com 2 tubos de saída (22) e (24) que são conectados, respectivamente, a uma coluna de destilação de pressãso baixa (26) e uma coluna de destilação de pressão alta (28) . A coluna de destilação de pressão baixa (26) é provida com duas saídas, um tubo de saída inferior (30) e um tubo de saída superior (32) . A coluna de destilação de pressão alta (28) é também provida com duas saídas, uma saída inferior (34) e uma saída superior (36) . A saída superior (36) pode ser conectada a um tubo de entrada (18). Uma ou mais da saída inferior (34) , tubo de saída superior (32) , a saída (21b) e a saída (6) podem ser conectadas a um tubo de entrada (38) conectado ao reator (16).

Na instalação da figura 1, uma corrente de processo compreendendo a amina orgânica, e vindo do reator (14) através do tubo de conexão (12) , o separador (10) e o tubo de entrada (4) pode ser alimentada à unidade de membrana (2). Aplicando-se um processo de osmose reversa na unidade de membrana, a água pode ser separada da corrente de processo, pelo que, a corrente de processo é concentrada. A água pode ser liberada da saída (6) e a corrente de processo concentrada pode ser alimentada através da saída (8) ao misturador (16) . Através do tubo de entrada (18), amônia e/ou hidrazina pode ser alimentada ao misturador (16) e misturada com a corrente de processo concentrada, pelo que formando um sistema de múltiplas fases compreendendo uma fase líquida e uma fase sólida. A mistura pode ser alimentada, através do tubo de saída (20) ao hidrociclone (21a), onde a fase líquida e a fase sólida podem ser separadas. A fase líquida pode passar através do tubo de saída (21b) para a unidade evaporadora (22). Na unidade evaporadora (22), a fase líquida pode ser separada em uma fração de ebulição de pressão baixa e uma fração de ebulição de pressãso alta. A fração de ebulição de pressão baixa pode ser alimentada através do tubo de saída (22) para a coluna de destilação de pressão baixa (26) e a fração de ebulição de pressão alta pode ser alimentada através do tubo de saída (24) para a coluna de destilação de pressão alta (28). Na coluna de destilação de pressão baixa (26), a amônia ou a hidrazina pode ser separada dos outros componentes na fração de ebulição de pressão baixa e, opcionalmente, pode ser alimentada novamente ao misturador (16), através do tubo de saída (32). Na coluna de destilação de pressãso alta (28) a amina orgânica pode ser separada dos outros componentes na fração de ebulição de pressão alta e liberada através do tubo de saída (38).

Opcionalmente, as correntes residuais ou correntes secundárias que chegam da unidade de membrana (2) , o hidrociclone (21a), a coluna de destilação de pressão baixa (26) e/ou a coluna de destilação de pressão alta (28) podem ser opcionalmente alimentadas de volta para o reator (16) através do tubo de entrada (48).

A figura 2 mostra um projeto esquemático de uma instalação apropriada para realização do processo de isolamento, de acordo com a invenção, análogo ao da figura 1, exceto que a unidade de membrana (2) foi substituída por um evaporador (4 0) . No evaporador, a corrente de processo pode ser concentrada por destilação.

A figura 3 mostra um projeto esquemático de uma instalação apropriada para realização do processo de isolamento de acordo com a invenção, análogo aquele da figura I7 exceto que a unidade de membrana (2) foi substituída com um cristalizador (42) . No cristalizador, a amina orgânica pode ser isolada da corrente de processo, na forma de seu sal com o ácido. Nesse caso, é o sal que é alimentado ao misturador (16).

A invenção é adicionalmente ilustrada com os Exemplos que se seguem e Experimentos Comparativos.

Métodos Analíticos

O teor do íon sulfato (SO42") foi determinado com cromatografia de íon sobre uma coluna de troca de ânion de capacidade baixa.

O teor de íon amônio (NH4") foi determinado com cromatograf ia de íon em uma coluna de troca de cátion de capacidade baixa.

O teor de amina foi determinado com HPLC. Antes da determinação, as aminas foram derivatizadas por tratamento das amostras contendo amina com cloreto de NBD, então a amostra foi injetada no aparelho de HPLC, quando então os derivados separaram por cromatografia e foram detectados com fluorescência.

O teor de clorofórmio foi determinado com GC-FID usando uma coluna não polar. A quantificação foi realizada por método de padrão interno.

Materiais As aminas que se seguem foram empregadas: 1,2- diaminoetano, 1, 4-diaminobutano, 1,5-diaminopentano, 1,6- diaminohexano e 1-aminobutano.

Exemplo I

Em uma autoclave de 1,5, 3 53 g de 1,4-diaminobutano aquoso (67% em peso em água) e subseqüentemente 712 g de ácido sulfúrico aquoso (37% em peso em água) foram adicionados e misturados para fabricar uma solução de 500 g de sulfato de 1,4-diamônio butano em 565 g de água. A solução foi aquecida a 80°C a pressão normal, então vácuo foi aplicado para retirada da água por destilação. Um sal seco sólido foi obtido. A análise mostrou que a razão molar de 1,4-diaminobutano e SO42" estava próxima de 1. Esse sal foi usado na próxima etapa. 550 g de amônia pura liquida foram adicionados aos 495 g de sal sulfato de 1,4-diamônio butano sob agitação continua. A pasta foi agitada por 1 hora. Após a agitação ser parada, as partículas sólidas assentaram e um líquido sobrenadante foi formado. A composição do líquido sobrenadante foi analisada como se segue. 9,1 g do líquido foram amostrados em 881 g de água. A solução aquosa foi analisada, seguindo-se que a amostra líquida continha 11,2% em peso de 1,4-diaminobutano, 88,4% em peso amônia e menos de 0,5% em peso de SO42". A taxa molar de 1,4-diaminobutano: SO42" foi calculada como sendo > 24,4.

Exemplo II

Em uma autoclave de 1,5, foram adicionados 160 g de 1,4-diaminobutano aquoso (67% em peso em água), 322 g de ácido sulfúrico aquoso (37% em peso em água) e 84 g de água para fabricar uma solução de 226 g de sulfato de 1,4- diamônio butano e 340 g de água. Uma amostra de 45 g foi retirada. A análise mostrou que a concentração de 1,4- diaminobutano, SO42" e água na amostra foi de 20, 21 e 59% em peso respectivamente. Consequentemente a solução de partida continha 41% em peso de sulfato de 1,4-diamônio butano. Amônia pura líquida foi adicionada lentamente à solução aquosa remanescente (521 g). Os sólidos foram formados diretamente no reservatório de líquidos, porém dissolvidos por agitação. Quando 200 mL de amônia (correspondendo a cerca de 120 g), foram alimentados, os sólidos formados não dissolveram novamente. Quando uma quantidade total de 38 0 mL de amônia (correspondendo a cerca de 230 g) foi adicionada, o agitador foi parado e após as partículas sólidas terem assentado uma amostra do líquido foi retirada. Análise mostrou que a concentração de 1,4 -diaminobutano, SO42, amônia e água na amostra foi de 17,6, 3,5, 40 e 38,9% em peso respectivamente. A taxa molar de 1,4-diaminobutano: SO42" foi calculada como sendo de 5,5.

Experimento Comparativo A

Em uma autoclave de 1,5, foram adicionados 85 g de 1,4-diaminobutano aquoso (67% em peso em água), 171 g de ácido sulfúrico aquoso (37% em peso em água) e 344 g de água para fabricar uma solução de 120 g de sulfato de 1,4- diamônio butano e 480 g de água. Uma amostra de 33 g foi retirada. Amônia pura líquida foi adicionada lentamente à solução aquosa remanescente (567 g). Os sólidos foram formados diretamente no reservatório de líquidos, porém dissolvidos por agitação. Quando uma quantidade total de 350 mL de amônia (correspondendo a cerca de 210 g) foi adicionada, o agitador foi parado. Uma solução límpida, sem sólidos é obtida.

Os Exemplos 1 a 2 e Experimento Comparativo A mostram que quanto menor a quantidade de água, melhor será a separação do 1,4-diaminobutano do sulfato.

Exemplo III

Em uma autoclave de 1,5, foram adicionados 6 6 g de 1,6-diaminohexano, 149 g de ácido sulfúrico aquoso (37% em peso em água) e 8 7 g de água foram adicionados para fabricar uma solução de 121 g de sulfato de 1,6-diamônio hexano e 181 g de água. Uma amostra de 31 g foi retirada. Amônia pura líquida foi adicionada lentamente à solução aquosa remanescente (271 g) . Os sólidos foram formados diretamente no reservatório de líquidos, porém dissolvidos por agitação. Quando 190 mL (cerca de 114 g) de amônia foram adicionados os sólidos formados não dissolveram novamente. Quando 260 mL de (cerca de 156 g) amônia foram adicionados, a agitação foi parada, os sólidos foram assentados e uma amostra da fase líquida resultante foi retirada. A fase líquida foi analisada e mostrou que a concentração de 1, 6-diaminohexano, SO42", amônia e água na amostra foram de 11,8, 4,4, 35,0 e 48,8% em peso respectivamente. A taxa molar de 1,6- diaminohexano: SO42" foi calculada como sendo de 2,2.

Exemplo IV

Em uma autoclave de 1,5, foram adicionados 60 g de

1,2-diaminoetano, 265 g de ácido sulfúrico aquoso (37% em peso em água) e 70 g de água para fabricar uma solução de 158 g de sulfato de 1,2-diamônio etano e 237 g de água. Amônia pura líquida foi adicionada lentamente. Os sólidos foram formados diretamente no reservatório de líquidos, porém dissolvidos por agitação. Quando 190 mL de (cerca de 114 g) amônia foram adicionados, os sólidos formados não se dissolveram. Quando 260 mL de (cerca de 156 g) amônia foram adicionados, a agitação foi parada, os sólidos foram assentados e uma amostra da fase liquida resultante foi retirada. A fase líquida foi analisada e mostrou que a concentração de 1,2-diaminoetano, SO42", amônia e água na amostra foi de 10,5, 3,0, 39,0 e 47,5% em peso respectivamente. A taxa molar de 1, 2-diaminoetano: SO42" foi calculada como sendo de 5,6.

Exemplo V

Em uma autoclave de 1,5 foram adicionados 146 g de 1- aminobutano, 265 g de ácido sulfúrico aquoso (37% em peso em água) e 199 g de água foram adicionados para fabricar uma solução de 244 g de sulfato de di (n-butilamônio) e 366 g de água. Uma amostra de 15 g foi retirada. Amônia pura liquida foi adicionada lentamente. Os sólidos foram formados diretamente no reservatório de líquidos, porém dissolvidos por agitação. Quando 180 mL de (cerca de 108 g) amônia foram adicionados, os sólidos formados não se dissolveram. Quando 404 mL de (cerca de 242 g) amônia foram adicionados, a agitação foi parada, os sólidos foram assentados e uma amostra da fase líquida resultante foi retirada. A fase líquida foi analisada e mostra que a concentração de 1-aminobutano, SO42", amônia e água na amostra foi de 17,4, 2,6, 33,3 e 46,7% em peso respectivamente. A taxa molar de 1-aminobutano: SO42" foi calculada como sendo de 17,3, que é 8,65 vezes melhor que a taxa molar no sal sulfato de di-(1-amônio butano).

Exemplo VI Em uma autoclave de 1,5 foram adicionados 68 g de 1,5- diaminopentano (cadaverina), 175 g e ácido sulfúrico aquoso (37% em peso em água) e 13 6 g de água para fabricar uma solução de 133 g de sulfato de 1,5-diamônio pentano e 246 g de água. Amônia pura líquida foi adicionada lentamente. Os sólidos foram formados diretamente no reservatório de líquidos, porém dissolvidos por agitação. Quando 195 raL de (cerca de 117 g) amônia foram adicionados, os sólidos formados não se dissolveram. Quando 480 mL de (cerca de 288 g) amônia são adicionados, a agitação é parada, os sólidos são assentados e uma amostra da fase líquida resultante foi retirada. A fase líquida é analisada e mostra que a concentração de 1,5-diaminopentano, SO42', amônia e água na amostra foi de 8,7, 0,8, 50,4 e 40,1% em peso respectivamente. A taxa molar de 1,2-diaminopentano: SO42" foi calculada como sendo de 10,2.

Exemplo Comparativo B

Em uma autoclave de 1,5 foram adicionados 91 g de 1,5- diaminopentano (cadaverina), 175 g de cloreto de hidrogênio aquoso (37% em peso) e 350 g de água para fabricar uma solução de 156 g de cloreto de 1,5-diamônio pentano e 460 g de água. A acidez foi medida: pH = 8. Foram adicionados à solução comprimidos de 10 g de KOH. A acidez da solução foi medida novamente mostrando um pH superior a 11. À solução foram adicionados 666 g de clorofórmio (450 mL) . O volume total resultante foi de 995 mL. Após agitação por uma hora, dois líquidos estavam presentes, uma fase líquida superior de 575 mL e uma fase líquida inferior de 420 mL. Ambas as fases líquidas foram amostradas e analisadas. A fase líquida superior mostrou ser uma fase aquosa e continha 14,3% em peso de cadaverina, 0,4% em peso de clorofórmio e 10,1% em peso de íons Cl"; o restante sendo primariamente água. A fase líquida inferior mostrou ser uma fase orgânica e continha menos de 0,1% em peso de cadaverina, 94,0% em peso de clorofórmio e 11 ppm de Cl"; o restante sendo primariamente água.

O último resultado mostra que a cadaverina ainda está plenamente presente na solução aquosa compreendendo os íons cloreto, e que a correção do pH com hidróxido de potássio e extração com clorofórmio fornece um rendimento fraco de cadaverina.

Claims

1. Processo para isolamento de uma amina orgânica de uma composição compreendendo a amina orgânica e um ácido, ou um sal da amina orgânica e o ácido, caracterizado pelo fato de que o processo compreende etapas onde: (i) amônia ou hidrazina é adicionada à composição, formando um sistema de múltiplas fases compreendendo uma fase rica em amina orgânica e uma fase rica em ácido, (ii) a fase rica em amina orgânica e a fase rica em ácido obtidas na etapa (i) são separadas, e (iii) a amina orgânica é isolada da fase rica em amina orgânica.

2. Processo, de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a amina orgânica é uma diamina, preferivelmente butano diamina, pentano diamina ou hexano diamina ou uma mistura dos mesmos.

3. Processo, de acordo com reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o ácido compreende um ácido inorgânico ou um ácido carboxílico de cadeia curta.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o ácido compreende ácido sulfúrico ou ácido fosfórico ou uma mistura dos mesmos.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a composição é um sólido e a amônia ou hidrazina é um líquido.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a composição é uma solução aquosa.

7. Processo, de acordo com reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a amina orgânica está presente na solução aquosa em uma concentração de pelo menos 1% em peso, em relação ao peso total da solução aquosa.

8. Processo, de acordo com reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a solução aquosa é concentrada antes da etapa (i).

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6, 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que na etapa (i) a amônia é adicionada à solução aquosa.

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6, 7, 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a solução aquosa é obtida de uma corrente de processo resultante de um processo para preparação da amina orgânica, preferivelmente a corrente de processo resulta de um processo fermentativo.

11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que a fase rica em amina orgânica é uma fase liquida e a fase rica em ácido é uma fase sólida, e a fase líquida e a fase sólida são separadas por dispersão.

12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que na etapa (iii) a amina orgânica é isolada da fase líquida por destilação, e opcionalmente, onde amônia ou hidrazina que é obtida da destilação é reutilizada na etapa (i).