DD146176A1 - Destillative trennung von methylamin/ammoniak/wasser-gemischen - Google Patents

Abstract

Die Aufarbeitung der Reaktionsgemische der Methylaminsynthese soll derart verbessert werden, dasz nur die der jeweiligen Absatzstruktur entsprechenden Mengen an Methylaminen bei minimalem Destillationsaufwand reindestilliert werden und die ueberschuessigen Mengen in einfacher Weise in die Synthesestufe zurueckgefuehrt werden. Erfindungsgemaesz wird dies dadurch erreicht, dasz die ueberschuessigen Methylamine und Ammoniak in einer ersten Destillationsstufe vollstaendig abgetrennt, aus dem wasserhaltigen Sumpfprodukt nach Entwaesserung Monomethylamin und Dimethylamin in an sichueblicher Weise gewonnen werden und reines Trimehtylamin aus einem Seitenstrom der ersten Kolonne in einer Nebenkolonne unter extraktiven Bedingungen destillativ abgetrennt wird. Bei dem erfindungsgemaeszen Verfahren wird die notwendige Extraktionswassermenge erheblich verringert, der Energiebedarf herabgesetzt und eine apparative Vereinfachung erreicht.

Description

.VEB -Leuna-Werke Leuna, 12.9*79

"Walter Ulbricht» DC. Kl/Schu

LP 7943 Titel der Erfindung

Degtillative Trennung von Methylamin/Aramoniak/Wasser-Ge· mischen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur destillativen Trennung von Methylamin/Ammoniak/V/asser-Gemischen, die üblicherweise bei der Methylaminsynthese aus Methanol und Ammoniak als Reaktionsgemische anfallen, wobei Monomethylamin, Dimethylamin und Trimethylamin als Reinproäukte gewonnen und überschüssiges Ammoniak, Trimethylamin und. Monomethylamin in die Synthesestufe zurückgeführt werden,»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Herstellung von Methylaminen durch katalytische Umsetzung von Methanol und Ammoniak werdea bekanntermaßen stets alle drei Methylamine nebeneinander gebildet· Die Reaktionsgemische enthalten demnach die Methylamine, überschüssiges Ammoniak und Reaktionswasser. Diese Reaktionsgemische werden mit Vorteil destillativ getrennt«,

Nach den bekannten Destillationsverfahren erfolgt meistens zuerst die Abtrennung des überschüssigen Ammoniaks zusammen mit einem Teil des Trimethylamine als Ammoniak/Trimethylamin-Azeotrop (DRP 628 759, DE-AS 1 204 683)· Bei verbesserten Verfahren wird in der ersten Destillationsstufe das gesamte Ammoniak zusammen mit dem gesamten überschüssigen Trimethylamin oder auch zusammen mit dem gesamten in den Reaktionsgemischen enthaltenen Trimethylamin und ggf. zusammen mit überschüssigem Monomethylamin abgetrennt (US-PS 2 206 584, DD-PS 129 960 u. 118 414). Aus dem Sumpfprodukt dieser ersten Destillationsstufe, worin je nach angewendetem Verfahren neben Monomethylamin, Dimethylamin und Wasser.auch Trimethylamin enthalten ist, wird in einer nachfolgenden Extraktivdestillation mit Wasser das Trimethyiamin als Kopfprodukt gewonnen«. Das verbleibende Gemisch aus Monomethylamin, Dimethylamin und V/asser wird nachfolgend entwässert. Monomethylamin und Dimethylamin können anschließend auf destillativera Wege als Reinprodukte gewonnen werden (US-PS 2 119 474 u· 2 999 053)* Reines Trimethylamin wird demnach in den meisten Fällen durch Extraktivdestillation mit Wasser aus den arnmoniakfreiens! wäßrigen Methylaminlösungen gewonnen« Soweit die Gewinnung von reinem Triinethylamin überhaupt erwünscht ist, wird der destillative Aufwand zu seiner Abtrennung relativ umso größer, je geringer die zu gewinnende Menge ist. Der destillative Aufwand ist dabei sowohl apparativ als auch energetisch begründet, da jeweils die-Gesamtmenge des zu trennenden Produktgeraisches der Extraktivdestillation unterworfen werden muß, wozu außerdem erhebliche zusätzliche Wassermengen erforderlich sind_e Dies ist als hauptsächlicher Nachteil der bekannten Verfahren zu betrachten«

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung, ist es daher, den apparativen und energetischen Aufwand bei der Gewinnung der Methylamine in reiner Form durch destillative Trennung von Methylamin/Ammoniak/ Wasser-Gemischen, die üblicherweise als Reaktionsgemische bei der Methylaminsynthese anfallen, herabzusetzen*

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es bestand somit die Aufgabe, die Reaktionsgemische der Methylaminsynthese derart destillativ zu trennen, daß einerseits der in die Synthese zurückzuführende Anteil an überschüssigem Trimethylamin neben Ammoniak und Monomethylamin in einfacher Weise und andererseits die der jeweiligen Absatzstruktur entsprechende Menge an reinem Triethylamin mit verringertem Aufwand gewonnen werden kann. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur destillativen Trennung von Ivlethylamin/Ammoniak/Wasser-Gemischen, die üblicherweise bei der Methylaminsynthese aus Methanol und Ammoniak als Reaktionsgemische anfallen, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man das Reaktionsgeraisch dem mittleren Teil einer ersten Hauptkolonne zuführt, in den oberen Teil dieser Kolonne zusätzliches Extraktionswasser einführt, als Kopfprodukt dieser Kolonne das gesarate im Ausgangsgemisch enthaltene Ammoniak und mit diesem zusammen Trimethylamin sowie Monomethylamin in einer solchen Menge abtrennt, die dem jeweiligen Überschuß entspricht, und in die Synthesestufe zurückführt, aus dem oberen Teil in Höhe der Extraktionswasserzuführung dieser Kolonne einen flüssigen Seitenstrom entnimmt, in einer Nebenkolonne daraus unter extraktiven Bedingungen mit Wasser reines Trimethylamin als Kopfprodukt gewinnt, das Sumpfprodukt dieser Nebenkolonne oberhalb der Zuführung des Reaktionsp-roduktes in die erste Hauptkolonne zurückführt, daa aus Monomethylamin, Diraethylamin und Wasser bestehende Sumpfprodukt der ersten Hauptkolonne in einer zweiten Hauptkolonne entwässert, das aus

Monomethylamin und Dimethylamin bestehende Kopfprodukt oder Seitenstroraprodukt dieser Kolonne in an sich bekannter Weise in einer oder mehreren weiteren Kolonnen zur Reingewinnung von Monomethylamin und Dimethylarnin auftrennt und einen Teil des als Sumpfprodukt in der zweiten Hauptkolonne anfallenden Wassers als Extraktionswasser in der ersten Hauptkolonne und der Nebenkolonne verwendet» Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden alle drei Methylamine in guter Qualität gewonnen. Der erfindungsgemäße Vorteil stellt sich besonders dann ein, wenn die erforderliche Menge an reinem Trimethylamin nur bis zu 20 % der Menge an Monomethylamin und Dimethylarnin zusammen beträgt* Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich daraus, daß zur Gewinnung von reinem Trimethylamine verglichen mit dem Stand der Technik, nur eine geringe Menge eines an Trimethylamin angereicherten Seitenstromes der Kolonne zur Abtrennung des Azeotrops aus Ammoniak und Trimethylamin zusammen mit überschüssigem Trimethylamin und Monomethylamin einer relativ aufwendigen Extraktivdestillation mit Wasser unterworfen werden muß«, Daraus folgt, daß mit der möglichen Verringerung der Menge an Extraktionswasser bis zu 30 %, verglichen mit der nach dem Stand der Technik notwendigen Wassermenge zur Extraktion des gesamten nach der ersten Kolonne verbleibenden Produktgemisches, der Energiebedarf zur Trennung der Reaktionsgemische bis zu 40 % verringert werden kann. Außerdem treten durch den Wegfall einer großen Destillationskolonne beträchtliche apparative Vorteile ein.

Anwendungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren wird,anhand der Zeichnung naher erläuterte

Das zu trennende Reaktionsgemisch der Methylaminsynthese wird über Leitung 1 in den mittleren Teil der ersten Hauptkolonne 2 eingeleitet. Diese Kolonne ist zweckmäßig eine Bodenkolonne und besitzt möglichst mehr- als 40 theoretische Trennstufen und wird mit Vorteil bei Drücken zwischen 1600 und 2000 kPa betrieben» Das Rücklaufverhältnis beträgt je nach der Trennstufenzahl 1,25 bis 1,5. In den oberen Teil der Kolonne gelangt zusätzliches Extraktionswasser, dessen Menge so bemessen wird, daß sich im Sumpfprodukt dieser Kolonne ein Wassergehalt von 60 bis 70 Ma.~% einstellt«, Als Kopfprodukt werden das gesamte Ammoniak und die Anteile des Trimethylen)ins und des Monomethylamins gewonnen, die bei der Synthese gegenüber der gewünschten Absatzstruktur im Überschuß entstehen. Das gesamte Kopfprodukt wird über Leitung 3 in die Synthesestufe zurückgeführt« Das Sumpfprodukt der Kolonne 2 enthält neben Wasser praktisch das gesamte Dimethylarnin und den der gewünschten Absatzstruktur entsprechenden Teil an Monomethylamin, Das Sumpfprodukt ist frei von Ammoniak und Trimethylamin und gelangt über Leitung 4 in die zweite Hauptkolonne 5, wo es entwässert wird«, Diese Kolonne wird bei einem Druck von etwa 700 bis 1200 kPa betrieben. Sie besitzt zweckmäßig eine theoretische Trennstufenzahl von etwa 30, wobei sich ein Rücklaufverhältnis von etwa 2 als notwendig erweist. Als Kopfprodukt oder Seitenstromprodukt dieser Kolonne wird ein Gemisch von Dimethylamin und Monomethylamin erhalten, das zur Reingewinnung der beiden Methylamine in eine oder mehrere weitere Destillationskolonnen über Leitung 6 abgeführt wird, wo .es nach bekannten Verfahren aufgearbeitet wird»

Das als Sumpfprodukt anfallende Wasser, das Spuren nicht umgesetzten Methanols und Spuren an Nebenprodukten enthält, wird zum größeren Teil als Extraktionswasser in der Hauptkclonne 2 und der Nebenkolonne 7 verwendet, wohin es über die Leitungen 8 bzw* 9 gelangt und demzufolge im Kreis geführt wird. Der dem Reaktionswasser entsprechende Teil des Sumpfwassers wird über Leitung 10 aus dem Prozeß ausgekreiste

Zur Reingewinnung von Trimethylamin wird aus dem oberen Teil der Hauptkolonne 2 in Höhe der Extraktionswassereinführung ein flüssiger Seitenstrom über Leitung 11 abgezogen und der Nebenkolonne 7 zugeführt. Dieser Seitenstrom enthält Trimethylamin als Hauptbestandteil, Ammoniak, kleine Mengen Monomethylamin und geringe Mengen Dimethylamine In den oberen Teil der'Nebenkolonne 7 wird außerdem Extraktionswasser über Leitung 9 in einer solchen Menge eingeführt, daß Trimethylamin als reines Kopfprodukt gewonnen und über Leitung 12 abgeführt wird und alle anderen Produkte vom Extraktionswasser gelöst werden. In der Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Menge des Extraktionswassers so bemessen wird, daß der Wassergehalt im Sumpf dieser Kolonne ungefähr 80 Ma,-% beträgt. Das Sumpfprodukt der Nebenkolonne 7 wird mittels einer Pumpe über Leitung 14 an einer Stelle zwischen der Seitenstromentnahme und des Eingangs des Reaktionsgemisches in die Hauptkolonne 2 in diese zurückgeführt.

Es werden stündlich 2651 kg eines Reaktionsgemisches der Methylarainsynthese, das die Zusammensetzung Ammoniak 31,30 Ma,-%

Monomethylamin 11,05 " Dimethylamin 13,74 " Trimethylamin 31,50 " Wasser 12,41 "

besitzt, in eine Bodenkolonne 2 eingeleitet.

Die Kolonne wird bei 1750 kPa betrieben und besitzt 45 theoretische Trennstufen« Am oberen Teil gelangen außerdem 554,5 kg/h Extraktionswasser in die Kolonne» Das Extraktionswasser wird dem in der Kolonne 5 anfallenden Sumpfwasser entnommen. Bei einem Rücklaufverhältnis von 1,35 und einer Sumpftemperatur von ca. 157 C fallen 1870 kg/h Destillat mit folgender Zusammensetzung an

Ammoniak 44,40 Ma«-%

Monomethylamin 11,27 "

Dimethylamin 1,60 "

Trimethylarain 42,73 "

Dieses Destillat wird in die Synthesestufe zurückgeführt«. Das Sumpfprodukt der Kolonne 2 setzt sich zusammen aus

Monomethylamin 6,11 Ma.-% Dimethylamin 25,13 " Wasser 68,76 "

Seine Menge beträgt 1328,2 kg/h.

Dieses Sumpfprodukt wird in der Bodenkolonne 5 entwässerte Diese Kolonne besitzt 30 theoretische Trennstufen und wird bei 900 kPa und einem Rücklaufverhältnis von 2,5 betrieben. Bei einer Sumpftemperatur von 176 C werden stündlich 81,1 kg Monomethylamin und 334,1 kg Dimethylamin im Geraisch als Destillat erhalten. Dieses Gemisch wird einer weiteren Kolonne zur Auftrennung zugeführt«, Yom anfallenden Sumpfwasser der Kolonne 5, das Spuren nicht umgesetzten Methanols und Spuren an Nebenprodukten enthält, werden 331 kg/h aus dem Prozeß ausgekreist. Diese Menge entspricht der Menge an Reaktionswasser im Reaktionsgemisch,, Der Hauptteil des anfallenden Sumpfwassers wird zur Extrak-, tion in der Kolonne 2 und der Nebenkolonne 7 wieder verwendet, Einen Boden oberhalb der Extraktionswasserzuführung in die Kolonne 2 werden 45,75 kg/h eines flüssigen Seitenstromes mit der Zusammensetzung

Amm ο ni ak 4,10 Ma„~%

Monomethylamin 7,45 Ma.-% Dimethylamin 2,52 "

Triethylamin 80,20' " V/asser 5,83" "

entnommen und in den mittleren Teil der Nebenkolonne 7 eingeleitet» In den oberen Teil dieser Kolonne, die ebenfalls mit Böden ausgerüstet ist, gelangen außerdem 28. kg/h Sumpfwasser der Kolonne 5« Die Nebenkolonne 7 wird bei einem Druck von 500 kPa betrieben» Bei einer Kopftemperatur von 52 ⁰C und einem Rücklaufverhältnis von ca· 1,5 wird aus dieser Kolonne reines Trimethylamin in einer Menge von 36 kg/h abgezogene Die Zusammensetzung des SumpfProduktes der Hebenkolonne 7 ist·

Ammoniak 5»00 Ma,~%

Monomethylamin 9»10 " Dimethylamin 3,10 "

. Trimethylamin 1,80 "

Wasser ' 81,00 "

Seine stündliche Menge beträgt 37,5 kg. Dieses Sumpfprodukt wird mittels einer Pumpe 13 einige Böden oberhalb der Einführung des Reaktionsgemisches in die erste Hauptkolonne zurückgeführt»

Claims (1)

1. -.9

   Erfindungsanspruch

   fi

   Destillative Trennung von Methylamin/Ammoniak/Wasser-Gemischen, die Üblicherweise bei der Methylaminsynthese aus Methanol und Ammoniak als Reaktionsgemische anfallen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Reaktionsgemisch dem mittleren Teil einer ersten Hauptkolonne zuführt, in den oberen Teil dieser Kolonne zusätzliches Extraktionswas«er einführt, als Kopfprodukt dieser Kolonne das gesamte im Ausgangsgemisch enthaltene Ammoniak und mit diesem zusammen Triethylamin sowie Monomethylamin in einer solchen Menge abtrennt, die dem jeweiligen Überschuß entspricht, und in 'die Synthesestufe zurückführt, aus dem oberen Teil in Höhe der Extraktionswasserzuführung dieser Kolonne einen flüssigen Seitenstrom entnimmt, in einer Nebenkolonne daraus unter extraktiven Bedingungen mit Wasser reines Triethylamin als Kopf produkt gewinnt, das Sumpf™, produkt dieser Nebenkolonne oberhalb der Zuführung des Reaktionsproduktes in die erste Hauptkolonne zurückführt, das aus Monomethylamin, Dimethylarnin und Wasser bestehende Sumpfprodukt der ersten Hauptkolonne in einer zweiten Hauptkolonne entwässert, das aus Monomethylamin und Dimethylarnin bestehende Kopfprodukt oder Seitenstromprodukt dieser Kolonne in an sich bekannter Weise in einer oder mehreren weiteren Kolonnen zur Reingewinnung von Monomethylamin und Dimethylarnin auftrennt und einen Teil des als Sumpfprodukt in der zweiten Hauptkolonne anfallenden V/assers als Extraktionswasser in der ersten Hauptkolonne und der Nebenkolonne verwendet.

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