Способ получения и выделения динитрилов

Изобретение относится к способу получения и выделения динитрилов общей формулы NC-R-CN (I), в которой радикал R означает насыщенный углеводородный радикал с 2-10 атомами углерода, из среды, полученной в результате гидроцианирования ненасыщенных мононитрилов, который отличается тем, что он состоит в гидроцианировании ненасыщенных мононитрилов в присутствии каталитической системы с образованием среды, содержащей динитрилы; загрузке среды, содержащей динитрилы, в дистилляционную колонну; извлечении из головной части колонны соединений с более низкой температурой кипения, чем у динитрилов; извлечении промежуточной фракции, содержащей динитрилы, с теоретической тарелки, расположенной в нижней части колонны по отношению к месту ввода среды, содержащей динитрилы; и извлечении из основания колонны продуктов с более высокой температурой кипения, чем у динитрилов. Способ согласно изобретению позволяет получать динитрилы с низким содержанием примесей. 6 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способу получения и выделения динитрилов.

Более конкретно, оно относится к способу получения и выделения динитрилов из среды, происходящей из процесса гидроцианирования ненасыщенных мононитрилов.

Динитрилы, такие как адипонитрил, являются важными химическими промежуточными продуктами для получения многочисленных соединений. Адипонитрил, в частности, представляет собой промежуточный химический продукт для синтеза различных мономеров, используемых для получения полимеров, таких как полиамиды.

Кроме того, используемый в промышленности способ синтеза динитрилов состоит в осуществлении гидроцианирования в две стадии диолефинов, например бутадиена.

На первой стадии синтез позволяет получать ненасыщенные мононитрилы. Эти последние используют в качестве исходного материала на второй стадии для превращения в динитрилы путем введения во взаимодействие с молекулой циановодорода. Обычно эти две стадии осуществляют последовательно с циркуляцией различных потоков, как, например, поток каталитической системы, между ними. Однако их можно осуществлять раздельно и независимо друг от друга.

Реакционная среда, происходящая из второй стадии, содержит образовавшиеся динитрилы, непревращенные мононитрилы и каталитическую систему, а также различные побочные продукты.

Способы включают стадии обработки этой реакционной среды, с одной стороны, для выделения каталитической системы и, с другой стороны, для выделения динитрилов, мононитрилов, которые преимущественно рециркулируют.

Выделения каталитической системы обычно достигают путем декантации и/или путем жидкофазной экстракции с помощью экстрагирующего растворителя, такого как углеводороды.

Органическую фазу, включающую мононитрилы и динитрилы, обрабатывают на стадии дистилляции для отделения мононитрилов от динитрилов, с одной стороны, и тяжелых продуктов, с другой стороны. Эта стадия дистилляции включает, в современных способах, две дистилляционные колонны: в первой колонне отделяют продукты с более низкой температурой кипения, чем таковая динитрилов, такие как мононитрилы, и рекуперируют из головной части колонны; тяжелую фракцию, содержащую динитрилы, загружают во вторую дистилляционную колонну, позволяющую перегонять динитрилы, которые рекуперируют из головной части колонны.

Этот способ обладает рядом недостатков, в том числе таковым, заключающимся в выдерживании динитрилов при высокой температуре в течение относительно длительного периода времени.

Это выдерживание при высокой температуре благоприятствует образованию побочных продуктов, происходящих от деструкции динитрилов. Так, в случае адипонитрила, в частности, образуется побочный продукт иминоцианоциклопентан (ICCP). Этот побочный продукт очень трудно отделим от адипонитрила. Кроме того, в случае способов превращения адипонитрила в другие соединения, как, например, в гексаметилендиамин, побочные продукты могут быть превращены в другие, трудно отделяемые соединения. Так, в процессе гидрирования адипонитрила до гексаметилендиамина ICCP превращается в аминометиленциклопентанамин (АМСРА). Эти примеси не могут быть допустимы в случае способов получения полимеров, таких как полиамид, особенно когда их используют для изготовления текстильных нитей.

Одной из задач настоящего изобретения является избежание этих недостатков путем предложения нового способа получения и выделения динитрилов, позволяющего, в частности, ограничивать и минимизировать образование побочных продуктов во время рекуперации и экстракции образовавшихся динитрилов.

Объектом настоящего изобретения является способ получения и выделения динитрилов из среды, происходящей из процесса гидроцианирования ненасыщенных мононитрилов, отличающийся тем, что он состоит в

- загрузке содержащей динитрилы среды в дистилляционную колонну, преимущественно на уровне теоретической тарелки колонны;

- рекуперации из головной части колонны соединений с более низкой температурой кипения, чем таковая динитрилов;

- рекуперации содержащей динитрилы промежуточной фракции с теоретической тарелки, расположенной в нижней части колонны по отношению к тарелке для загрузки содержащей динитрилы среды;

- рекуперации из основания колонны продуктов с более высокой температурой кипения, чем таковая динитрилов.

Согласно одному признаку изобретения, температура основания колонны составляет ниже 200°С, предпочтительно от 140°С до 190°С. Такая температура основания колонны позволяет ограничивать образование побочных продуктов, в частности, за счет термодеструкции динитрилов. Под температурой основания колонны понимают температуру жидкой фазы в испарителе колонны, а также температуру стенки вышеуказанного испарителя.

Включающую динитрилы промежуточную фракцию преимущественно рекуперируют без флегмы или с флегмой. Флегмовое число может составлять от 1 мас.% до 6 мас.% рекуперируемой фракции. Флегма может быть введена в колонну на том же уровне, что и отбор вышеуказанной фракции или на другом уровне.

Согласно другому признаку изобретения, динитрилы, получаемые по способу изобретения, представляют собой соединения следующей общей формулы (I):

NC-R-CN

(I),

в которой радикал R означает насыщенный углеводородный радикал с 2-10 атомами углерода.

Предпочтительные динитрилы согласно изобретению выбирают из группы, состоящей из адипонитрила, метилглутаронитрила, этилсукцинонитрила.

Дистилляцию осуществляют при давлении, подбираемом в зависимости от природы выделяемых динитрилов, предпочтительно при давлении от 1 кПа до 5 кПа.

Дистилляция согласно изобретению может быть осуществлена в любом подходящем устройстве, таком как тарельчатая колонна, насадочная колонна, колонна с перегородками. Число теоретических тарелок колонны определяют в зависимости от природы обрабатываемых соединений. Обычно подходящими в случае изобретения являются колонны, имеющие число теоретических тарелок, составляющее от 6 до 20.

Промежуточную фракцию, включающую динитрилы, извлекают из дистилляционной колонны преимущественно в жидком состоянии или в парообразном состоянии. Фракция, получаемая из верхней части колонны, содержит, в случае способа гидроцианирования, находящиеся в среде ненасыщенные мононитрилы.

Способ согласно изобретению позволяет рекуперировать динитрилы, содержащие очень незначительное количество побочных продуктов, происходящих от термодеструкции динитрилов. Таким образом, рекуперированные динитрилы могут быть подвергнуты разделению, например, путем дистилляции для рекуперации, с одной стороны, адипонитрила и, с другой стороны, других образовавшихся динитрилов, как метилглутаронитрил, этилсукцинонитрил.

Кроме того, способ согласно изобретению позволяет получать динитрилы, содержащие очень незначительную концентрацию примесей, используя одну дистилляционную колонну, то есть с уменьшенными издержками на инвестицию и функционирование по сравнению с современными установками, включающими смонтированные в ряд две колонны.

Другие преимущества, подробности изобретения более ясно видны из описания примера осуществления способа согласно изобретению, приведенного только в качестве пояснения, и при ссылке на прилагаемые фигуры, на которых:

- на фиг.1 представлена блок-схема установки для выделения динитрилов согласно уровню техники;

- на фиг.2 представлена блок-схема варианта реализации установки для выделения динитрилов согласно изобретению.

Сравнительный пример 1

Ссылаясь на фиг.1, смесь, происходящую из способа получения адипонитрила путем гидроцианирования пентеннитрилов в присутствии каталитической системы, которая включает металлоорганический комплекс никеля и тритолилфосфита и кислоты Льюиса (ZnCl₂), загружают по линии 1 в первую дистилляционную колонну 2, включающую насадку и имеющую число теоретических тарелок, равное 6. Температура основания колонны составляет 161°С и давление функционирования составляет 2 кПа.

Извлечение фракции из головной части 5 реализуют с флегмой 4. Извлеченная фракция 5 включает продукты, имеющие температуру кипения ниже таковой адипонитрила или, как правило, ниже таковых динитрилов, присутствующих в среде. Как это указано в нижеприводимой таблице I, эта головная фракция образована главным образом пентеннитрилами, которые не превратились в динитрилы.

Жидкость, находящаяся в основании колонны, циркулирует в контуре 7, включающем испаритель. Хвостовую фракцию 6 извлекают из основания колонны 2 или из этой циркуляции.

Эту фракцию 6 загружают во вторую дистилляционную колонну 8. В иллюстрируемом примере колонна 8 подобна колонне 2. Температура основания колонны составляет 164°С и давление составляет 2 кПа.

Загрузку фракции 6 осуществляют на уровне промежуточной тарелки колонны 8. Динитрилы, в том числе адипонитрил, рекуперируют в виде головной фракции 9 с флегмой 10.

Соединения с более высокой температурой кипения, чем таковая адипонитрила и имеющихся динитрилов, рекуперируют в виде хвостовой фракции 11. Как и в колонне 2, циркуляцию 12 жидкости, находящейся в основании колонны, осуществляют при наличии испарителя в контуре циркуляции.

Состав различных фракций представлен в нижеприводимой таблице I.

Время пребывания смеси и, в частности, адипонитрила и адипонитрилов представляет собой сумму времен пребывания в колоннах 2 и 8.

Концентрация ICCP в головной фракции 9 второй колонны 8 составляет 0,08 мас.%.

Таблица I
	Смесь 1	Фракция 5	Фракция 6	Фракция 9	Фракция 11
пентеннитрилы (мас.%)	19,6	97,6	0,16	0,17	0
динитрилы (мас.%)	80	2,4	99,34	99,82	90,99
тяжелые соединения (мас.%)	0,4	0	0,5	0,01	9,01
общий поток (кмоль/ч)	1	0,2	0,8	0,76	0,04

Термином "тяжелые соединения" обозначают соединения с температурой кипения выше таковой адипонитрила.

Пример 2

Ссылаясь на фиг.2, смесь, соответствующую таковой примера 1, загружают по линии 13 на промежуточную тарелку насадочной дистилляционной колонны 14. Эта колонна имеет 6 теоретических тарелок и функционирует при давлении 2 кПа с температурой основания колонны 164°С.

Соединения с более незначительной температурой кипения, чем таковые имеющихся динитрилов, в особенности, таковой адипонитрила, рекуперируют из головной части колонны 14 с флегмой 16. Состав этой головной фракции 15 представлен в нижеприводимой таблице II и включает, в частности, пентеннитрилы, которые не были подвергнуты превращению.

Соединения с более высокой температурой кипения, чем таковые имеющихся динитрилов, в особенности, таковой адипонитрила, рекуперируют из основания колонны 14 в виде фракции 17 с циркуляцией жидкости в основании колонны через контур 18, включающий испаритель. Фракция 17 может быть преимущественно конценрирована перед рециркуляцией в контур 18.

Динитрилы, в том числе адипонитрил, рекуперируют во фракции 19 путем отбора из промежуточной тарелки, расположенной в нижнем положении по отношению к загрузке 13 обрабатываемой смеси.

Состав различных фракций представлен в нижеприводимой таблице II.

Время пребывания смеси и, в частности, динитрилов, в том числе адипонитрила, имеет тот же порядок величины, что и таковое, наблюдаемое в колонне 8 примера 1. Таким образом, способ согласно изобретению позволяет выделять и рекуперировать динитрилы, в том числе адипонитрил, с временем пребывания этого соединения в дистилляционной колонне меньше такового, налюдаемого в примере 1. В самом деле, согласно способу изобретения отсутствует время пребывания в колонне 2.

Способ согласно изобретению позволяет рекуперировать динитрилы, содержащие 0,04 мас.% ICCP.

Таблица II
	Смесь 1	Фракция 15	Фракция 19	Фракция 17
пентеннитрилы (мас.%)	19,6	97,6	0,17	0
адипонитрил (мас.%)	80	2,4	99,82	90,99
тяжелые соединения (мас.%)	0,4	0	0,01	9,01
общий поток (кмоль/ч)	1	0,2	0,76	0,04

1. Способ получения и выделения динитрилов общей формулы (I)

в которой радикал R означает насыщенный углеводородный радикал с 2-10 атомами углерода, из среды, полученной в результате гидроцианирования ненасыщенных мононитрилов, отличающийся тем, что он состоит в гидроцианировании ненасыщенных мононитрилов в присутствии каталитической системы с образованием среды, содержащей динитрилы; загрузке среды, содержащей динитрилы, в дистилляционную колонну; извлечении из головной части колонны соединений с более низкой температурой кипения, чем у динитрилов; извлечении промежуточной фракции, содержащей динитрилы, с теоретической тарелки, расположенной в нижней части колонны по отношению к месту ввода среды, содержащей динитрилы; и извлечении из основания колонны продуктов с более высокой температурой кипения, чем у динитрилов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура основания колонны составляет ниже 200°С, предпочтительно, от 140 до 190°С.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что извлечение промежуточной фракции осуществляют без флегмы.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что извлечение промежуточной фракции осуществляют с флегмовым числом, составляющим от 1 до 6 мас.% промежуточной фракции.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что динитрилы выбирают из группы, состоящей из адипонитрила, метилглутаронитрила, этилсукцинонитрила.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что его осуществляют при давлении от 1 до 5 кПа.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что дистилляционной колонной является тарельчатая колонна, насадочная колонна или колонна с перегородками.