DD298636A5

DD298636A5 - Verfahren zur herstellung von ueberwiegend diethanolamin enthaltenden reaktionsgemischen aus der umsetzung von ethenoxid und ammoniak

Info

Publication number: DD298636A5
Application number: DD33543589A
Authority: DD
Inventors: Ursula Decker; Juergen Glietsch; Ingeburg Koch; Karl-Heinz Bergk; Ingo Paleschke; Wilhelm Schwieger
Original assignee: Buna Ag,De; Martin-Luther-Universitaet Halle-Wittenberg,De
Priority date: 1989-12-11
Filing date: 1989-12-11
Publication date: 1992-03-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Diethanolamin durch Umsetzung von Ammoniak und Ethenoxid in der Gasphase an einem heterogenen Katalysator. Als Katalysator wird ein kristallines Silikat vom Pentasiltyp verwendet. Die Umsetzung wird bei Normaldruck im Temperaturbereich zwischen 100 und 250C durchgefuehrt.{Diethanolamin; Ethenoxid; Ammoniak; Gasphase; Normaldruck; heterogener Katalysator; Silikat vom Pentasiltyp}

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß bei der Reaktion zwischen Ammoniak und Ethenoxid in Gegenwart von Wasser oder einem anderen polaren Lösungsmittel ein Gemisch aus Monoethanolamin, Diethanolamin und Triethanolamin entsteht. In welchem Verhältnis zueinander die einzelnen Ethanolamine gebildet werden, hängt fast ausschließlich vom Verhältnis der Au "ngsstoffe Ammoniak und Ethenoxid ab und kann damit in relativ weiten Grenzen variiert werden. Es ist jedoch auf ü^e Weise nicht möglich, Diethanolamin als Hauptprodukt zu gewinnen. Der höchste so erreichbare Gehalt an Diethanolamin im Reaktionsgemisch der Umsetzung von Ammoniak und Ethenoxid beträgt ca. 35%, bezogen auf Masse, wobei bereits ca. 30%, bezogen auf Masse Triethanolamin, gebildet werden und noch ca. 35%, bezogen auf Masse Monoethanolamin vorn-indan sind, (Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage)

Die Gewinnung des reinen Diethanolamine aus diesem Reaktionsgemisch erfolgt durch Destillation und erfordert einen hohen energetischen Aufwand, insbesondere wegen der Abtrennung des überschüssigen Ammoniaks und des zur Beschleunigung der Reaktion unbedingt erforderlichen Wassers.

Es ist weiterhin bekannt, Diethanolamin durch ' Jmsetzung von Monoethanolamin mit Ethenoxid herzustellen. Die bekannten technischen Verfahren arbeiten dabei in flüssiger Phase bei erhöhtem Druck (> 2,0MPa) und einem drei- bis siebenfachen Überschuß an Monoethanolamin. Der technische Aufwand für die Druckreaktion, der Einsatz von teurem Monoethanolamin als Ausgangsstoff und der weiterhin erforderliche Überschuß an Monoethanolamin belasten in wirtschaftlich untragbarer Weise die Gewinnung von reinem Diethanolamin. (US-PS 2373199)

Es wurde weiterhin ein Verfahren beschrieben, bei dem durch Umsetzung von reinem Monoethanolamin mit Ethenoxid in der Dampfphase bei etwa der Siedetemperatur des Monoethanolamins Diethanolamin in guter Ausbeute hergestellt werden kann. Das gebildete Diethanolamin wird unmittelbar nach seiner Entstehung aus der Reaktionszone entfernt, um seine Umsetzung mit weiterem Ethenoxid zu Triethanolamin weitgehend zu vermeiden. (DE-OS 1119296) Der Hauptnachteil dieser beiden beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Diethanolamin ist der Einsatz von reinem Monoethanolamin als Ausgangsstoff. Monoethanolamin muß in einer vorgelagerten Reaktion aus wäßriger Ammoniaklösung und Ethenoxid hergestellt werden, wobei hohe Drücke und ein großer Überschuß an Ammoniak im Reaktionsgemisch erforderlich sind, um Monoethanolamin als Hauptprodukt zu erhalten. Die Gewinnung von reinem Monoethanolamin aus dem erhaltenen Reaktionsgemisch erfordert dessen destillative Aufarbeitung, die wegen der Abtrennung des Wassers eine sehr energieintensive Verfahrensstufe darstellt.

Ziel.der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, Diethanolamin durch Umsetzung von billigen Ausgangsstoffen mit einem verminderten technologischen Aufwand und mit einem verminderten energetischen Aufwand bei der destillativen Aufarbeitung des erhaltenen Reaktionsgemisches herzustellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Umsetzung von Ethenoxid mit Ammoniak in einem Reaktionsschritt die Ausbeute an Diethanolamin auf mindestens 50% zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der Umsetzung von Ammoniak und Ethenoxid in der Gasphase ohne Zusatz von Wasser oder eines anderen polaren Lösungsmittels an einem heterogenen Katalysator die Bildung von Diethanolamin als Hauptprodukt in einem einzigen Reaktionsschritt erfolgt. Als heterogener Katalysator wird ein kristallines Silikat vom Pentasiltyp mit der chemischen Zusammensetzung 0,9-1,2Na₂O ♦ AI₂O₃ · 25-70SiO₂ eingesetzt. Dabei erweist es sich als besonders günstig, daß das kristalline Silikat in der Form, in der es bei der hydrothermalen Synthese anfällt, eingesetzt werden kann. Die Umsetzung von Ammoniak und Ethenoxid wird bei Normaldruck im Temperaturbereich zwischen 100 und 250°C, vorzugsweise zwischen 150 und 200⁰C durchgeführt. Das molare Verhältnis Ammoniak zu Ethenoxid kann zwischen 2:1 und 12:1 variiert werden. Die Umsetzung erfolgt in einem Reaktor, der so gestaltet ist, daß die Reaktionsprodukte schnell die durch den Katalysator gebildete Reaktionszone verlassen können. Nicht umgesetztes Ammoniak und Ethenoxid werden gasförmig abgezogen und erneut umgesetzt. Das Reaktionsgemisch, das aus dem Hauptprodukt Diethanolamin sowie Monoethanolamin, Triethanolamin und geringen Mengen an Glykolen als Nebenprodukten besteht, verläßt flüssig den Reaktor und wird direkt einer destillativen Aufarbeitung zugeführt.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

In einem röhrenförmigen Reaktor befinden sich 5crr³ eines kristallinen Silikats vom Pentaslltyp mit der chemischen Zusammensetzung 0,9-1 Na₂O * AI₂O₃ * 25-70SiO₂ als Katalysator. Durch den Reaktor wird bei M ormaldruck ein aus Ammoniak und Ethenoxid bestehendes Gasgemisch geleitet. Dabei beträgt das molare Verhältnis von Ammoniak zu Ethenoxid 6:1. Die Belastung des Katalysators mit gasförmigem Ethenoxid beträgt 400h"¹, Mit Hilfe eines Wärmeträgerkreislaufes wird der Reaktor auf 160°C temperiert. Unter diesen Reaktionsbedingungen setzen sich bei einem einmaligen Durchgang durch den Reaktor 30% des Ethenoxids um. Nach der Abtrennung der Gase wird ein flüssiges Reaktionsprodukt erhalten, das 9%, bezogen auf Masse Monoethanolamln, 55%, bezogen auf Masse Diethanolamin und 23%, bezogen auf Masse Triethanolamin sowie geringe Mengen an Ethylenglykol und Diethylenglykol enthält.

Beispiel 2 In dem im Beispiel 1 beschriebenen ,leaktor werden erneut 5cm³ des vorstehend beschriebenen Katalysators eingesetzt. Durch den Reaktor wird bei einer Reaktionstemperatur von 190⁰C ein aus Ammoniak und Ethenoxid im molaren Verhältnis 10:1 bestehendes Gasgemisch geleitet. Die Belastung des Katalysators mit gasförmigem Ethenoxid beträgt 200h"¹. Unter diesen Reaktionsbedingungen setzen sich 38% des Ethenoxids um. Das flüssige Reaktionsprodukt enthält 10%, bezogen auf Masse Monoethanolamin, 69%, bezogen auf Masse Diethanolamin, 16%, bezogen auf Masse Triethanolamin und eine geringe Menge Ethylenglykol.

Claims

Verfahren .'.¹Jr Herstellung von überwiegend Diethanolamin enthaltenden Reaktionsgemischen aus der Umsetzung von Ammoniak mit Ethenoxid, gekennzeichnet dadurch, daß die Umsetzung in der Gasphase bei Normaldruck und im Temperaturbereich zwischen 100 und 200⁰C an einem kristallinen Silikat vom Pentasiltyp mit der chemischen Zusammensetzung 0,9-1,2 Na₂O ♦ AI₂O₃ * 25-70SiO₂ als heterogenem Katalysator durchgeführt wird.

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Diethanolamin, welches ein wichtiger Ausgangsstoff für viele organische Synthesen ist.