Способ выделения этиленовых ди илипОлиАМиНОВ или АлифАТичЕСКиХАМиНОСпиРТОВ Советский патент 1981 года по МПК C07C87/20 

предпочтительно на первой ступени поддерживают плотность тока 3-5 А/дм, а градиент концентрации по иону хлора между поступающими растворами соли и кислоты составляет 8-20%, предпочтительно в качестве анОлита используют 2-5%-ный раствор едкого натра и анодную камеру располагают вверху мембранного пакета.

На первую ступень (первый электродиализатор), в камеры обессоливания подают исходный водный раствор хлористоводородной соли амина (смеси аминов) или аминоспирта с наибольшим содержанием иона хлора, а в камеры концентрирования - водный раствор соляной кислоты со второй ступени процесса. Градиент концентрации по иону хлора между раствором соли и кислоты на входе в электродиализатор должен быть выше концентрации кислоты на 3- 15%. В случае хлоргидратов ПЭПА при оптимальной плотности постоянного тока 3-5 А/дм и оптимальном градиенте по иону хлора 10-15% молсно получать соляную кислоту 8-15%-ной концентрации (при условии, что исходная концентрация кислоты не должна быть ниже 3%).

На вторую ступень электродиализпого разложения подают реакционную массу (водный раствор хлористоводородной соли амина или аминоспирта), полученную на первой ступени и раствор соляной кислоты, полученный на третьей ступени разложения, и т. д.

На последнюю ступень в камеры обессоливания поступает реакционная масса с предпоследней ступени электродиализного разложения, а в камеры концентрирования - деминерализованная вода, подкисленная соляной кислотой до рН 1-2.

: Градиент концентрации по иону хлора последовательно снижается от 20-3% на первой х;тупени до 0,1-3,0% . на последней ступени в зависимости от состава исходных растворов. При этом необходимо, чтобы на входе на любую ступень содержание ионогенного хлора в растворесоли было выше, чем в кислоте не менее, чем в 2 раза.

Пример 1. I ступень- разложения-. В шестикамерном лабораторном электродиализаторе при плотности постоянного тока на мембранах равной 3,2 А/дм, через камеры обессоливания циркулирует 701 г раствора хлористоводородной соли ПЭПА (полученного взаимодействием водного раствора аммиака, с дихлорэтаном в промышленных условиях) с первоначальным содержанием иона хлора 16,0%. Одновременно через камеры концентрирования циркулирует 645 г соляной кислоты концентрации 4,68%. При этом через электродные камеры циркулирует 2-5%-ный раствор едкого натра. Анодная камера расположена сверху, а катодная снизу мембранного пакета. Скорости циркуляции рабочих растворов одинаковы и равньт 8-20 л/ч. В результате Электродиализа через 5 ч получают

695 г реакционной массы (Q- 10,6%) и 638 г соляной кислоты концентрации 10,5%. Выход по току 0,65. Расход электроэнергии 1,7 КВТ . ч/кг реакционной массы. Скорость 5 снижения концентрации иона хлора в растворе соли 1 %/ч.

Пример 2. I ступень разложения. Процесс осуш,ествляют на электррдиализаторе примера 1, при плотности тока на мембранах 2,2 А/дм. Загружено 637 г водного раствора XT ПЭПА (С1- 14,97%) и 518 г 4,26% соляной кислоты. Получено 572 г реакционной массы (С1- 10,9%) и 637 г соляной кислоты (С1 9,0%). Выход по току 0,51. Расход электроэнергии 2,0 квт-ч/кг

15 реакционной массы. Скорость снижения иона хлора в растворе соли 0,66%/ч.

Пример 3. I ступень разложения. Электродиализатор, режим, схема циркуляции примера 1. Загружено 725 г аминохлорО гидратов производства этилендиамина (С1- 13,43%) и 547 г 4,6%-ной соляной кислоты. Через 6 ч процесса электродиализа получили 753 г реакционной массы (С1- 7,42%) и 519 г 8,8%-ной соляной кислоты.

25 пример 4. II ступень разложения. Электродиализатор, схема циркуляции примера 1. При плотности тока 2,2 А/дм через камеры обессоливания циркулирует 600 т реакционной массы, полученной на первой

0 ступени разложения (С1 i 7,5%) и 600 г 1,2%-ной сляной кислоты - через камеры концентрирования. Через 3 ч получено 600 г реакционной массы (С1- 3,78%) и 595 г 3,7%-ной соляной кислоты. Скорость

5 удаления иона хлора 1%/ч. Выход по току 0,95%. Расход электроэнергии 0,5-квт«ч/кг реакционной массы.

Пример 5. Последняя ступень. На электродиализаторе и схеме его работы пО

0 примеру 1, через камеры обессоливания циркулирут 710 г реакционной массы, полученной в результате электродиализного разложения ХГ ПЭПА на трех предыдупдих ступенях, с содержанием иона хлора 0,97%.

5 Одновременно через камеры концентрирования циркилирует 700 г деминерализованной воды, подкисленной соляной кислотой до рН 1-2 (С1- 0,12%). При плотности тока 1-2,5 .А/дм2 через 3 ч получают 955 г реакционной массы (остаточное содержание иона хлора 0,092%) и 455 г соляной кислоты 0,98%-ной концентрации. (На последней стадии наблюдается наибольший перенос воды в реакционную массу за счет электро5 .осмоса). Расход электроэнергия 2,0 квт. ч/кг реакционной массы.

Пример 6. В четырехкамерном электродиализаторе через камеру, образованную двумя анионитовыми мембранами, циркулирует 500 мл (488 г) 50%-ного водного раствора диэтаноламина (ДЭА), полученного на стадии аминирования в производстве амфотерного ионита АНКВ-Ю, содержащего 5,1% иона хлора. Через камеру концентрирования 5 циркулирует 500 мл 1,1%-ного раствора соляной кислоты. Скорости циркуляции раствороводинаковы и равны 8-10 й/ч/В качестве анолита применена 5%-ная серная кислота, а в качестве католита 4-5%-ный едкий натр, скорость циркуляции которых 20-50 л/ч. При плотности 1,5-2,0 А/дм через 5 ч содержание иона в растворе ДЭА снижено до 0,58, а концентрация кислоты возрастает до 4,8%. При замене 4,8%-ной кислоты на свежую 1%-ную и продолжении электродиализа через 8 ч (от начала процесса) получено 500 г раствора ДЭА с содержанием иона хлора 0,10% и 900 мл соляной кислоты (в том числе 400 г 4,8%-ной НС1 и 450 г 2%-ной НС1). Расход электроэнергии 1,1 КВТ. ч/кг реакционной (7,0-8,0 КВТ ч/кг ДЭА сухого),

Реакционную массу после последней ступени электродиализного разложения в случае необходимости нейтрализуют едким натром (из расчета по иону хлора) и направляют на ректификационную или дистилляционную колонну (эквивалентную 8-10 теоретическим тарелкам) для отгонки воды при атмосферном давлении до температуры в парах 104°С. Затем на этой же колонке под уменьшенным давлением порядка 200- 300 мм рт. ст. отбирают легкие фракции. Кубовый остаток после отстоя или центрифугирования представляет собой товарные ПЭПА.

Пример 7. В шестикамерном электродиализаторе через камеры, образованные анионитовыми мембранами и анионитовой стороной биполярной мембраны, циркулирует 491 г водного 70%-ного раствора хлоргидратов моноэтаноламина (МЭА), содержащего 7,8% ионогенного хлора. Одновременно через камеры кислоты циркулирует 700 мл 1%-ной соляной кислоты. Скорости циркуляции юдинаковы и равны 10 л/ч. При плотности тока 2,2 А/дм через 3 ч содержание иона хлора снижено до 2,87%, а концентрация кислоты возросла до 3,78%. При замене полученной соляной кислоты равным объемом 1%-ной соляной кислоты и продолжении процесса электродиализа получают 475 г водного раствора МЭА с содержанием ионогенного хлора 0,39% и 700 г соляной кислоты концентрации 2,46%. Расход электроэнергии составляет 1 квт-ч/кг полученной реакционной массы.

Пример 8. I ступень. Условия опыта аналогичны приведенным в примере 2. Через камеры обессоливания циркулирует 654 г хлоргидрата диаминоизопропанола (Дапол), полученного взаимодействием эпихлоргидрина с аммиаком, содержащим Щ4% ионогенного хлора. Одновременно через камеры кислоты циркулирует 724 г 3,5%-ного раствора соляной кислоты, полученного на второй ступени процесса. Через 7 ч электродиализа получен раствор Дапола с содержанием иона хлора 6,3% и 730 г соляной кислоты концентрации 8,7%.

П ступень. После замены 730 г 8,7%-ной кислоты на деминерализованную воду (730 мл), подкисленную полученной кислотой до рН 1,5, и продолжении процесса в прежнем режиме через 6 ч получили 640 г реакционной массы (водного раствора Дапола) с содержанием ионогенного хлора 0,5% и раствор соляной кислоты концентрации 3,5% в количестве 734 г.

0 Продолжительность процесса (I и II ступеней) 13 ч. Расход электроэнергии 2,0 КВТ- ч/кг реакционной массы.

Применение многосгупенчатой противоточной схемы электродиализного разложения хлористоводородных солей аминов и аминоспиртов позволяет интенсифицировать процесс (продолжительность сокращается в 1,5-2 раза по сравнению с прототипом). Повышение эффективности происходит также за счет уменьшения количества получаемой соляной кислоты в 2-3 раза по сравнению с прототипом за счет ее концентрирования до 10-15%.

За счет улучшения степени очистки реакционной массы, полученной электродиализным разложением хлористоводородных солей аминов и аминоспиртов, происходит дальнейшее снижение расхода едкого натра. Максимальный расход едкого натра на

Q нейтрализацию остаточного хлора в реакционной массе равен 10 кг/т, т. е. снижен по сравнению со щелочным разложением в 140-200 раз.

Осуществление ступеней в разных электg родиализаторах облегчает режим работы ионообменных мембран (снижается концентрационный перепад в растворах на входе и выходе электродиализаторов), а также стабилизируется градиент концентрации рН между растворами, находящимися по разные стороны мембран.

Расположение анодной камеры наверху мембранного пакета и применение в качест ве анолита 2-5%-ного едкого натра, вместо 5%-ной серной кислоты, позволяет увеличить срок службы катионитовых мембран марки МК-40, л в 1,5-2 раза.

Формула изобретения

50

1. Способ выделения этиленовых ди- или полиаминов или алифатических аминоспиртов из их хлористоводородных солей путем . разложения в многокамерных электродиа лизаторах с ионообменными мембранами, отличающийся тем, что, с целью интенсификации электрохимического процесса, разложение проводят многоступенчато, обрабатываемые растворы хлористоводородных солей аминов или аминоспиртов и получаемый раствор соляной кислоты движутся в противотоке, при этом градиент концентрации по иону хлора на входе каждой ступени между указанными растворами состав.65 ляет 20-0,1%. 7 2. Способ поп, 1, отличающийся тем, что на первой ступени поддерживают плотность тока 3-5 А/дм, а градиент концентрации по нону хлора между поступающими растворами соли и кислоты составляет 8-20%. 8 Источники информации, принятые во внимание; при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР № 176304 кл. С 07 С 87/16, опублик. 1974. 5 2. Авторское свидетельство СССР по заявке №2373104/04, кл. С 07 С а7/20, 08.07.77 (прототип).