本发明涉及一种精细有机添加剂的高效提纯方法，具体的应用是n，n，n，n-四甲基-1，3-丙二胺的脱水精制。
技术背景
n，n，n，n-四甲基-1，3-丙二胺，简称四甲基丙二胺，是一种重要的有机胺类添加剂，主要用在聚氨酯的催化剂，环氧树脂的固化剂和催化剂，和阳离子表面活性剂的原料，等等。四甲基丙二胺也广泛应用于染料，医药中间体，有机合成的催化剂等等，是一种高附加值的有机精细化工产品。在常温下，四甲基丙二胺是一个无色的液体，和水互溶，而且容易溶解在甲醇，乙醇等常规溶剂。四甲基丙二胺的常压沸点在145℃，比重在0.782-0.785，是一个典型的叔胺类有机化合物。
四甲基丙二胺的制造方法有多种，cn101735068公开了一种使用1，3-丙二醇和二甲胺在临氢条件下的气-固相反应制备四甲基丙二胺的方法。2002年美国出版的有机化学反应(organicreactions)中提到了使用1，3-丙二胺和甲醛反应制备四甲基丙二胺的方法。2006年的俄罗斯专利russ2290396提出了使用1，3-二氯丙烷和二甲胺反应制备四甲基丙二胺的方法。另外，也可以使用n，n-二甲基-1，3-丙二胺做原料，在高压氢气氛围和催化剂的作用下和甲醛反应得到四甲基丙二胺。这些反应得到四甲基丙二胺的粗品，然后必须通过精制脱除杂质才能获得纯净的可用做添加剂的四甲基丙二胺产品。
然而，上述方法制作的四甲基丙二胺的精制过程有一个共同的难点。粗品含有大量的水，最高可以达到50％以上，精制的过程需要把水除掉。四甲基丙二胺的除水非常困难。一方面，四甲基丙二胺和水在常压下形成共沸混合物，使用传统的精馏操作无法直接得到纯净的四甲基丙二胺；另一方面，四甲基丙二胺和水有很强的氢键结合，即使在突破共沸组成后，把四甲基丙二胺中的水降低到可作为添加剂使用的要求也非常困难，需要使用的塔板数很多，而且即使在非常高的回流比(5∶1或10∶1)下，水分也不能完全脱除。作为添加剂的四甲基丙二胺要求含水量要低于0.5％，优选低于0.3％，纯度高于98％以上。这就需要一种高效的除水方法，可以在常规的工厂条件下把四甲基丙二胺的水除掉。在现有的公开文献和专利报道中还没有四甲基丙二胺高效除水的报道。
技术实现要素：
本发明提出一种高效的除水方法，一方面可以保证可以环保高效地把四甲基丙二胺中的水除掉，使产品中的水含量低于0.1％，同时可以保证产品四甲基丙二胺的损失最小；另一方面可以大大节省分离过程中的能耗，使得该过程有良好的经济性。
本发明的实施通过以下技术方案：
一种四甲基丙二胺的高效除水方法，其特征在于包括以下几个步骤：
(1)轻组分的脱除。在这里，轻组分是指常压沸点比水低的物质。轻组分的脱除既可以采用连续方式，也可以采用间歇的方式。以间歇操作方式为例，把四甲基丙二胺的反应粗品用泵打入到精馏塔釜，在塔釜使用导热油或蒸汽加热，精馏过程的压力控制在-0.1-5mpa，优选压力控制在-0.1-1mpa，更优选压力控制在-0.1-0.5mpa。然后调整回流比，切除反应生成的轻组分
(2)在反应物中的轻组分除掉后，在精馏塔回流罐里加入一定量的合适的夹带剂，利用回流打入精馏塔。夹带剂优选使用能和水形成低温共沸的溶剂，包括脂肪族或芳香族的烃类，醚类，酯类等等，优选使用脂肪族或芳香族的烃类，更优选使用短链的脂肪族或芳香族的烃类，含碳原子在5-12个，最为优选的是含有5-8个碳原子的脂肪族或芳香族的烃类。这些烃类物质和水形成的共沸温度远远低于四甲基丙二胺和水的共沸温度，使得夹带过程中几乎没有四甲基丙二胺产品被夹带出去，极大地降低了产品损失。这类物质包括，但是不限于，苯，环己烷，甲基环己烷，正庚烷，正己烷，甲苯，二甲苯，等
(3)含有5-8个碳原子的脂肪族或芳香族烷烃加入后，打破了水和四甲基丙二胺的共沸组成，可以高效的把四甲基丙二胺粗品里的水分通过精馏操作脱除。操作的压力可以选择在-0.1-5mpa，优选压力控制在-0.1-1mpa，最为优选的操作压力在-0.1-0.2mpa。这样的操作压力既能够把水有效脱除，而且大大降低了操作的温度，从而大大降低了操作的能耗。使用夹带剂脱除水分既可用采用连续的方式，也可以采用间歇的方式。在连续操作方式里，四甲基丙二胺粗品直接进入连续精馏塔的中部，水分和夹带剂从塔顶采出。在物料分相后，含有夹带剂的有机相回流到精馏塔，而水相直接采出，不再回流到精馏塔。水分已经脱除的四甲基丙二胺和高沸部分则从塔釜采出。在间歇操作方式里，水通过夹带剂在塔顶不断采出，水相不回流，只有夹带剂形成的有机相会回流到精馏塔
(4)从精馏塔顶端切出的馏分，通过冷凝器后，进入回流罐，因为作为优选的烷烃和水的溶解度极低，而且烷烃和水的密度的差异，回流液会自动分成两相，底部的水相和上部的有机相。优选的夹带剂必须保证其在水中的溶解度极低，这样才能确保操作的高效率。优选的物质包括，但是不限于，5-8个碳原子的脂肪族或芳香族的烃类，比如苯，环己烷，甲基环己烷，正庚烷，甲苯，二甲苯，等
(5)因为夹带剂的加入，打破了水和四甲基丙二胺的共沸组成，使得水优先被夹带剂带出精馏塔。因为夹带剂和水的溶解度极低，几乎不互溶，使得夹带剂可以几乎100％被回收再利用。这样既降低了夹带剂的添加量，使得过程更为环保，而且夹带剂在回流罐里可以直接回用，不需要额外的操作设备
(5)被夹带剂带出的水分，在回流罐里被采出，作为废水可以直接进入废水处理系统。废水里四甲基丙二胺的含量直接体现了夹带剂的效率和废水的品质。最为优选的夹带剂可以保证废水里的四甲基丙二胺的含量不超过1％，甚至0.1％。这既最大程度减少了有效组分的损失，又降低了废水的cod，使得废水的处理更为简单经济
(6)当粗品中的水分采出完毕后，剩余的物料可以按照常规的方法进一步处理得到最终的四甲基丙二胺产品。处理的方式既可以是连续的，也可以是间歇的。仅以间歇为例说明。脱除水分和夹带剂的四甲基丙二胺粗品可以按照常规的精馏操作方法提纯。操作的压力可以在-0.1-2mpa，优选为-0.1-1mpa，更为优选为-0.1-0mpa。在优选压力下，采用合理的回流比，可以在塔顶得到纯度达99％以上，水分低于0.1％的四甲基丙二胺的纯品
(7)四甲基丙二胺粗品精馏的残渣可以收集起来，做进一步的处理。如果残渣含有一定量的四甲基丙二胺产品，可以收集起来加入到反应粗品混和回用
(8)本发明提出的提纯方法，效率很高，污染少，能耗低，有着非常好的经济效益，非常适合规模工业化生产
具体实施方法
结合上述描述的方法，下面是一个具体的实施案例对本发明做进一步的描述。本实例只是为了更清楚的阐述该发明的方法，但是本发明不仅限于实例所描述的范围和物料。
在1个30mmx1500mm的实验室填料精馏塔的塔釜，加入1200克的四甲基丙二胺的反应粗品。粗品中含有水分在20％左右，另外，四甲基丙二胺的纯度在87％，另外有一些反应的生成的杂质，包括一些沸点比四甲基丙二胺低的组分，这里称作轻组分和一些沸点比四甲基丙二胺高的组分，这里称作重组分
在常压下，使用夹套对塔釜物料进行加热，塔釜物料温度控制在100-120℃。等待塔顶有回流后，夹套温度不再增加，保持全回流30分钟。然后调节回流比在3∶1，开始采出轻组分。此时，塔顶的温度大约在68-72℃波动，比较稳定。等到塔顶的温度不再维持在68-72℃，开始逐步上升的时候，轻组分已经基本采出。采出的轻组分收集在一个收集瓶a里进行称重和分析
在保持塔顶全回流的状态下，在精馏塔的塔顶滴入环己烷。待塔顶的温度稳定在70-75℃左右，开始用1∶1的回流比采出塔顶的馏分。这个温度是环己烷和水的共沸温度。馏分收集到另外一个收集瓶里。很明显，馏分分成两相。上部的有机相澄清，而底部的水相有一点浑浊，表明含有少量的有机物。调节塔釜的加热量和回流比，塔顶的温度会一直维持在70-75℃，此时塔内填料的温度也基本波动不大，表明水分不断被采出。冷凝后的馏分，主要是环己烷和水的混合物，收集在一个收集瓶b里待用
等到精馏塔填料层的温度开始迅速上升的时候，塔釜的水分已经基本采出完毕。此时，加大回流比到3∶1-5∶1，把馏分收集到另外一个收集瓶c。这部分馏分包括一部分水，夹带剂环己烷，反应粗品中的一些沸点接近四甲基丙二胺的轻组分，和部分的四甲基丙二胺。这部分作为前馏分，可以在下次实验中回用
前馏分采出完毕后，降低塔釜的加热量，把塔釜温度降低到40℃左右。然后采用低压精馏，压力设定在1000pa左右。调节加热量，在全回流条件下维持30-60分钟，然后调节回流比在4∶1-5∶1，把馏分切入到收集瓶c里
观察塔顶的温度，当塔顶温度维持在58℃，而且很稳定后，馏分收集到收集瓶d。回流比逐步调节到2∶1-1∶1，采集馏分。此时，塔内填料层的温度和塔顶的温度基本稳定，而且只有很少的差别，表明是一种很纯的物料在采出。后来的分析表明这是非常纯净的四甲基丙二胺。一直采集馏分，直到填料层的温度开始稳步上升。这时，加大回流比到3∶1-4∶1，同时把馏分收集到收集瓶e中
等到塔釜的物料几乎没有的时候，停止加热，精馏过程结束。此时塔底的物料只有少量的高沸残渣
精馏采出的各个馏分的分析数据整理在表1中
从表1的各个馏分的分析数据看，夹带剂可以把水分高效地从四甲基丙二胺的粗品中脱除，从而可以方便经济的提纯四甲基丙二胺。而且，夹带剂可以不断回用，减少了夹带剂的用量。废水里的四甲基丙二胺产品的含量低于50ppm，这表明只有极少量的产品在废水中损失。废水的有机物含量非常低，使得废水的cod很低，很容易进行废水处理。
水分从粗品脱除后，采用低压精馏，可以一次性产出纯度高于99％，水分含量低于0.1％的合格四甲基丙二胺的产品。精馏的前馏分和后馏分还可以收集起来作为回用的原料，这大大降低了产品损失，提高了产品的产率和经济性。
表1：各个收集瓶馏分的分析结果