在制备二甲基乙酰胺中分离盐的连续方法
【专利说明】在制备二甲基乙酰胺中分离盐的连续方法
[0001] 描述
[0002] 本发明涉及一种在制备二甲基乙酰胺的过程中除去盐的连续方法。
[0003] 二甲基乙酰胺（DMAC)用作极性溶剂，尤其用于聚合物和气体，用作汽提剂、萃取 剂和结晶助剂。在涂料工业中，DMC由于其高沸腾温度而用于基于聚合物粘合剂的特定涂 料，尤其是聚酰胺和聚氨酯。DMC另外用于制备纤维和膜以及用作反应介质。DMC可以在 Spandex?纤维的纺丝中用作助剂，并且可以随后也至少部分回收。
[0004] W02006/061159A1公开了制备N，N-二甲基乙酰胺（DMAC)的连续方法，其中乙酸 甲酯（MeOAc)与二甲胺（DMA)在碱性催化剂存在下连续反应。此催化剂是在反应混合物中 的均相和/或悬浮形式。当使用MeOAC的甲醇溶液时，如在制备聚四氢呋喃（聚THF)中所 得，也可以存在副产物。这些副产物可以尤其是四氢呋喃（THF)和/或二甲醚。来自此方 法的液体反应出料可以在用于进一步处理的蒸馏塔中解压。
[0005] 优选，在反应出料中存在的碱性催化剂被中和。这是通过尤其加入水或含水或无 水的质子酸实现，尤其是硫酸、甲磺酸、羧酸、磷酸等。
[0006] W02006/061159A1公开了通过蒸发从反应出料除去盐。
[0007] 此方法的一个缺点是随着操作时间的增加而产生结壳，尤其是结晶结焦和结块， 尤其是在被加热的壁上，这导致较低的传热性能，以及导致在管道中的堵塞，并且在这种情 况下最终导致耗时且费料地更换体系元件。更换体系元件引起生产停止期间的保养停车， 以及材料的高花费和相关成本。
[0008] 另一个缺点是更换的体系元件的清洁和处理。耗时的清洁操作另外导致含盐的废 水，其尤其也含有残余量的DMAC，这除了在废水清洁体系中不连续地出现高浓度废水之外 还导致其它问题。
[0009] 所以，本发明的目的是提供一种能克服上述缺点的改进方法。
[0010] 此目的通过一种从产物混合物排出含碱金属乙酸盐和/或碱土金属乙酸盐的固 体含盐相的连续方法实现，所述产物混合物是在通过乙酸甲酯（MeOAc)与二甲胺（DMA)在 催化剂存在下反应制备N，N-二甲基乙酰胺（DMAC)中得到的并且含N，N-二甲基乙酰胺 (DMAC)、乙酸甲酯（MeOAc)、二甲基胺（DMA)和催化剂，此方法包括以下步骤：
[0011] 将作为进料料流的产物混合物以液面调节进料方式加入强制循环蒸发器的蒸发 容器中，其中强制循环蒸发器沿着流动方向具有至少一个蒸发容器、泵、第一换热器和进入 蒸发容器的循环管线作为强制循环蒸发回路，其中循环管线具有节流元件和位于流动方向 末端的引入段，其中产物混合物的液面调节进料用于在蒸发容器中的限定填充水平的闭合 回路控制，其中产物混合物在它们的蒸发容器的限定填充水平具有液面表面，
[0012] 在强制循环蒸发器中将产物混合物的挥发性组分闪蒸，形成含有N，N-二甲基乙 酰胺（DMAC)的蒸气相，并且沉淀含有碱金属乙酸盐和/或碱土金属乙酸盐的固体含盐相，
[0013] 将在闪蒸之后在蒸气相中得到的产物混合物的挥发性组分、在液相中的产物混合 物的任何未蒸发的组分以及含碱金属乙酸盐和/或碱土金属乙酸盐的固体含盐相经由循 环管线循环到蒸发容器，
[0014] 从蒸发容器作为排出料流除去含有N，N-二甲基乙酰胺（DMAC)的蒸气相，
[0015] 将含碱金属乙酸盐和/或碱土金属乙酸盐的固体含盐相在强制循环蒸发器的强 制循环蒸发回路中浓缩，
[0016] 从强制循环蒸发器的强制循环蒸发回路排出支料流，其含有含碱金属乙酸盐和/ 或碱土金属乙酸盐的固体含盐相，
[0017] 将排出的含有含碱金属乙酸盐和/或碱土金属乙酸盐的固体含盐相的支料流在 至少一个分离装置中固/液分离成液相和含碱金属乙酸盐和/或碱土金属乙酸盐的固体含 盐相，
[0018] 将在固/液分离后得到的液相作为循环料流循环到强制循环蒸发回路中，
[0019] 其中将在闪蒸后得到的产物混合物的挥发性组分以及含碱金属乙酸盐和/或碱 土金属乙酸盐的固体含盐相经由循环管线循环到蒸发容器的操作是经由引入段进行的，所 述引入段是在从蒸发容器的填充水平的液面表面之上30cm到液面表面之下20cm的范围内 结束的。
[0020] 在本发明中，产物混合物的液面调节进料理解为表示将产物混合物加入蒸发容器 中，所述蒸发容器作为在蒸发容器中的限定液面的函数来调节。如果在蒸发容器中的液面 低于限定水平，则尤其加入产物混合物直到达到限定水平。
[0021] 在本发明中，进料料流理解为表不任何所需的进料料流，其向此方法提供尤其初 始原料。
[0022] 在本发明中，强制循环蒸发器理解为表示循环蒸发器，其尤其使用泵以强制使得 含有挥发性组分的产物混合物流过循环蒸发器。强制循环蒸发回路是沿着流动方向由蒸发 容器、泵、第一换热器和进入蒸发容器的循环管线形成的。
[0023] 在本发明中，循环管线理解为表示一种管线，其在强制循环蒸发回路中沿着流动 方向从第一换热器流回到蒸发容器。循环管线可以尤其是管道、软管。
[0024] 在本发明中，节流元件理解为表示能沿着流动方向从节流元件的上游侧到下游侧 在循环管线中产生压力差异的任何装置，在循环管线中的压力是沿着流动方向在节流元件 上游的压力高于沿着流动方向在节流元件下游的压力，使得沿着流动方向在节流元件的下 游发生解压。
[0025] 在本发明中，引入段理解为表示能将在闪蒸之后得到的产物混合物的挥发性组 分、在液相中的产物混合物的任何未蒸发的组分以及含碱金属乙酸盐和/或碱土金属乙酸 盐的固体含盐相经由循环管线引入蒸发容器的任何装置。引入段可以尤其是管道段、喷嘴、 软管。
[0026] 在本发明中，在闪蒸之后得到的产物混合物的挥发性组分的循环理解为表示将产 物混合物的挥发性组分从强制循环蒸发回路循环到蒸发容器中。循环可以尤其通过引入段 在循环管线中的节流元件的下游进行。
[0027] 在本发明中，在固/液分离之后得到的液相的循环理解为表示将在固/液分离之 后得到的液相循环到蒸发容器中。这些组分向蒸发容器中的循环也基本上影响蒸发容器的 填充水平。
[0028] 在本发明中，限定的填充水平理解为表示在蒸发容器中的限定的填充高度。限定 的填充水平尤其受产物混合物的进料、蒸气相的去除和支料流的排出的影响。填充水平是 由在填充水平的液面表面与引入段之间的距离决定的。
[0029] 在本发明中，液面表面理解为表示在蒸发容器中的填充高度处的水平表面。液面 表面可以尤其是在蒸发容器中的填充高度处的液相的外表面或者泡沫相的外表面。
[0030] 在本发明中，分离装置原则上理解为表示用于分离液相和固相的任何装置。分离 可以尤其通过过滤、尤其形成滤饼的过滤、筒式过滤、膜过滤、超滤、表面过滤、深度过滤、离 心方法、筛分方法、在地球重力场或离心场中的沉降方法进行。
[0031] 一种有利的方法是连续方法，其中沿着流动方向在节流元件的下游，在循环管线 中的产物混合物具有0. 5-4m/s的流动速率。优选流速为l-3m/s，特别优选是I. 5-2. 5m/s。
[0032] 优选，在连续方法中，在节流元件的下游，在循环管线中的产物混合物具有 50-300 °C的温度。优选此温度是80-250 °C，特别优选100-250 °C。
[0033] 优选，在连续方法中，离开引入段的产物混合物具有雷诺数大于IO4的流动。
[0034] 优选，在连续方法中，沿着流动方向在节流元件的下游，在循环管线中的含有 N，N-二甲基乙酰胺（DMAC)的产物混合物具有压力/温度关系以使得N，N-二甲基乙酰胺 (DMAC)处于蒸气相中。
[0035] 优选，被除去的蒸气相通过在至少一个第二换热器中冷却进行蒸馏以得到 N，N-二甲基乙酰胺（DMAC)。
[0036] 优选，在连续方法中的节流元件是压力保持装置，阀门，调节阀，滑阀，隔膜，环膜 片，喷嘴，折板，管道收缩件、孔或它们的组合。
[0037] 优选，在连续方法中设置节流元件以使得沿着流动方向在节流元件上游的区域与 在节流元件下游的区域之间的压力差别优选大于〇. 1巴。
[0038] 优选，在蒸发容器中用于除去盐的蒸发操作具有0.01-5巴的压力，更优选0. 1-2 巴。
[0039] 优选，在连续方法中从蒸发容器除去的蒸气相具有30-99重量％的乂 N-二甲基乙 酰胺（DMC)比例，基于进料料流的总重量计。
[0040] 优选这样的方法，其中基于进料料流总重量计的50-99%、更优选90-99%被蒸 发。非挥发性化合物和盐保留在残余物中。
[0041] 优选，所述方法连续地进行并且尤其具有有价值产物的停留时间为1-60分钟，更 优选30-60分钟。
[0042] 优选，在连续方法中的闪蒸包括按照串联、并联或其组合方式布置的多个蒸