抑制由己二腈形成CPI制造技术

公开一种用于抑制由二腈形成副产物，如由己二腈(ADN)形成亚环戊基亚胺(CPI)的方法，其包含将有效量的布朗斯特酸添加到所述ADN中。还公开一种通过蒸馏精炼二腈化合物的方法，所述方法包含以下步骤：(a)向蒸馏设备供应(i)包含所述二腈化合物的进料流和(ii)布朗斯特酸；以及(b)从所述蒸馏设备中抽取包含所述二腈化合物的塔顶馏出物流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】抑制由己二腈形成CPI
技术介绍
如己二腈(ADN)的二腈化合物为重要的工业化学物质。二腈的最重要的应用为作为生产适用于合成各种聚酰胺聚合物的二胺单体的中间物。ADN的氢化提供己二胺(HMD)，其为用于制造尼龙66(N66)的必需成分中的一种。通过使HMD与己二酸(AA)反应形成盐水溶液来产生N66。随后加热此盐溶液以去除溶剂水，且随后使HMD的胺端与AA的酸端反应以产生酰胺键和水分子。此反应已知为缩合聚合，因为其产生用于所形成的各酰胺键的水分子。多个酰胺键的形成使得形成N66聚合物。N66聚合物可用于产生具有极大商业价值的合成纤维和工程改造聚合物。为了生产高品质聚酰胺，必需成分必须具有极高纯度。杂质的存在导致纤维弱化和聚合物的非所需颜色。二胺中的非所需杂质主要通过蒸馏操作去除，而如AA的二羧酸中的杂质主要通过结晶去除。在二腈氢化期间，在二胺中产生一些杂质，且即使二腈为完全纯的也将存在。在二腈生产和精炼期间，二胺中的其它杂质由二腈中所含有的杂质，尤其由二腈的非所需副反应形成的杂质的存在产生。对N66品质最不利的杂质中的一个为2-氨基甲基环戊基胺(AMC)，其主要通过经由ADN环化形成的杂质2-氰基亚环戊基亚胺(CPI)的氢化形成。从ADN中去除CPI为困难的，因为CPI与ADN的相对挥发性为1.45。然而，从HMD中去除AMC更加困难，因为AMC与HMD的相对挥发性为1.20。因此，为了维持HMD产物中低水平的AMC，最好在氢化之前从ADN中去除CPI。ADN中CPI的存在从ADN制造的第一天起就为主要问题。尽管已存在若干种制得ADN的方法，但其都必须处理CPI问题。用于从ADN中去除CPI的主要方法为真空蒸馏，但当无法获得足够低水平的CPI时，在蒸馏之后采用其它选择方案去除CPI。US3,496,212描述与使用芳香族溶剂和水的萃取步骤，继而额外蒸馏步骤组合的水可溶醛的用途。加拿大专利672,712采用臭氧处理ADN以破坏CPI。US3,758,545使用多聚甲醛以与CPI产生化学反应。US3,775,258在140℃下使用酸性催化剂使CPI水解成酮。加拿大专利1,043,813使用弱阳离子交换树脂以从ADN中去除CPI。所有这些方法都涉及从ADN中去除CPI。更好的途径将为防止在ADN制造工艺期间形成CPI。用于产生ADN的主要工业方法中的一种为使1，3-丁二烯氢氰化成3-戊烯腈(3PN)，继而使3PN氢氰化成ADN。这些氢氰化使用经亚磷酸酯配体稳定化的镍(0)催化剂进行。这些亚磷酸酯配体可为单齿或双齿的。3PN的氢氰化还需要使用路易斯酸(Lewisacid)助催化剂。当使用双齿配体催化剂系统时，氯化锌(ZnCl2)为适合的路易斯酸。直接氢氰化方法的优点中的一个为3PN的氢氰化在几乎不产生CPI的温和温度条件下进行。然而，为了将粗ADN精练成氢化成HMD所需的高纯度产物，需要若干蒸馏步骤。由于ADN的蒸气压极低，这些蒸馏涉及高达200℃的温度。在这些高温下，在这些蒸馏操作期间产生CPI。因此在所属领域中，需要用于制备高纯度二腈(如ADN)的方法，其中遏制如CPI的副产物的形成。现已确认，将布朗斯特酸(acid)添加到二腈中遏制了二腈的副反应，所述副反应可能形成非所需副产物，如由ADN形成CPI。
技术实现思路
在第一方面中，本专利技术提供一种精炼二腈化合物的方法，所述方法包含以下步骤：(a)向蒸馏设备供应(i)包含二腈化合物的进料流和(ii)布朗斯特酸；以及(b)从所述蒸馏设备中抽取包含二腈化合物的塔顶馏出物流。已发现，在二腈化合物的蒸馏过程中布朗斯特酸的存在可明显减少蒸馏期间二腈化合物的副反应所形成的副产物的量。优选地，在蒸馏期间，从布朗斯特酸中分离出二腈产物，即，以使得布朗斯特酸由蒸馏设备在塔底物流中与来自含有二腈的进料流的其它杂质一起抽取出。适当地在一个或多个布朗斯特酸纯化步骤之后，可任选地回收布朗斯特酸。二腈化合物优选选自式(I)的二腈化合物：NC-R1-CN(I)其中R1表示C1到C10直链或支链亚烷基。优选地，R1表示C2到C8直链或支链亚烷基，更优选地，R1表示C2到C6直链或支链亚烷基，仍更优选地，R1表示C2到C4直链或支链亚烷基，且最优选地，R1表示C4直链或支链亚烷基。举例来说，式(I)的二腈化合物可选自ADN和2-甲基戊二腈(NC-CH(CH3)(CH2)2-CN)。最优选地，式(I)的二腈化合物为ADN。据相信，在二腈化合物的蒸馏期间，非所需副产物的形成至少部分归因于含有二腈的进料流中路易斯酸的存在。路易斯酸可以例如用于不饱和单腈氢氰化成二腈，如3PN氢氰化以形成ADN的助催化剂形式存在。因此，步骤(a)中的蒸馏进料流可包含路易斯酸。路易斯酸可选自ZnX2、BX3和AlX3，其中X表示卤素、三氟甲烷磺酸酯、甲烷磺酸酯或甲苯磺酸酯。确切地说，步骤(a)中的蒸馏设备进料流可包含选自ZnCl2、BCl3或AlCl3的路易斯酸。含有二腈的进料流中存在的路易斯酸的量可适当地在以含有二腈的进料流的总重量计50到10,000ppm(重量)范围内，例如路易斯酸的存在量可为以含有二腈的进料流的总重量计100到5,000ppm，200到2,000ppm，200到1,500ppm或300到1,000ppm。步骤(a)中的蒸馏设备进料流可适当地包含经由不饱和单腈的氢氰化生产二腈的方法的反应流出物。确切地说，步骤(a)中的蒸馏设备进料流可包含经由3PN的氢氰化生产ADN的方法的反应流出物。此类反应流出物可包含如上文所描述的路易斯酸和/或氢氰化催化剂，如经含磷配体(如单齿或双齿亚磷酸酯配体)和/或过量含磷配体稳定化的镍(0)催化剂。适当地，由蒸馏在还优选包含布朗斯特酸的塔底物流中回收路易斯酸、氢氰化催化剂和任何过量含磷配体。布朗斯特酸适当地选自具有低挥发性的布朗斯特酸以使得二腈可从馏出物流中的布朗斯特酸中分离出，所述布朗斯特酸由蒸馏设备在塔底物流中回收。优选地，布朗斯特酸为热稳定的，以使得其不在二腈化合物的蒸馏条件下降解。适合的布朗斯特酸的实例包括磷酸(包括H3PO4、聚磷酸和焦磷酸)、硫酸和低挥发性磺酸，包括C4到C12烷基磺酸和C7到C18烷基苯磺酸。适合的实例为辛烷磺酸、癸烷磺酸、十二烷磺酸、4-甲苯磺酸、4-乙苯磺酸、4-丁苯磺酸和4-十二烷基苯磺酸。优选的磺酸为4-十二烷基苯磺酸。以含有二腈的进料流和布朗斯特酸的总重量计，布朗斯特酸优选以5到5,000ppm(重量)的量供应到蒸馏设备。举例来说，以含有二腈的进料流和布朗斯特酸的总重量计，布朗斯特酸可以5到1,000ppm(重量)，10到500ppm(重量)，50到400ppm(重量)，或100到250ppm(重量)的量供应到蒸馏设备。蒸馏设备适当地在亚大气压下操作，其中塔底温度在20到300℃范围内，更优选在50到250℃，更优选80到200℃范围内。在己二腈的情况下，蒸馏设备仍更优选地用100到200℃，更优选120到200℃且最优选150到200℃范围内的塔底温度操作。蒸馏设备可包含单个蒸馏管柱或多个蒸馏管柱。在蒸馏设备包含多个蒸馏管柱的情况下，布朗斯特酸供应到蒸馏管柱中的至少一个。更优选地，布朗斯特酸供应到蒸馏管柱中的每一个。在第二方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过蒸馏精炼二腈化合物的方法，所述方法包含以下步骤：(a)向蒸馏设备供应(i)包含所述二腈化合物的进料流和(ii)布朗斯特酸；以及(b)从所述蒸馏设备中抽取包含所述二腈化合物的塔顶馏出物流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.03 US 62/213,678;2016.03.08 US 62/305,3291.一种通过蒸馏精炼二腈化合物的方法，所述方法包含以下步骤：(a)向蒸馏设备供应(i)包含所述二腈化合物的进料流和(ii)布朗斯特酸；以及(b)从所述蒸馏设备中抽取包含所述二腈化合物的塔顶馏出物流。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述二腈化合物选自式(I)的二腈化合物：NC-R1-CN(I)其中R1表示C1到C10直链或支链亚烷基，任选地其中R1表示C2到C8直链或支链亚烷基或C2到C6直链或支链亚烷基或C2到C4直链或支链亚烷基。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述二腈化合物为ADN。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中含有二腈的进料流包含路易斯酸。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述路易斯酸选自ZnX2、BX3和AlX3，其中X表示卤素、三氟甲烷磺酸酯、甲烷磺酸酯或甲苯磺酸酯，优选地，其中所述路易斯酸选自ZnCl2、BCl3或AlCl3。6.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，其中所述含有二腈的进料流中存在的路易斯酸的量在以所述含有二腈的进料流的总重量计50到10,000ppm(重量)范围内。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(a)中的所述蒸馏设备的所述进料流包含经由不饱和单腈的氢氰化生产二腈的方法的反应流出物。8.根据权利要求7所述的方法，其中步骤(a)中的所述蒸馏设备的所述进料流包含经由3PN的氢氰化生产ADN的方法的反应流出物。9.根据权利要求7或权利要求8所述的方法，其中所述反应流出物包含用含磷配体和/或过量含磷配体稳定化的镍(0)催化剂。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述布朗斯特酸选自磷酸、硫酸、C4到C12烷基磺酸和C7到C18烷基苯磺酸。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述布朗斯特酸选自磷酸、聚磷酸、焦磷酸、辛烷磺酸、癸烷磺酸、十二烷磺酸、4-甲苯磺酸、4-乙苯磺酸、4-丁苯磺酸和4-十二烷基苯磺酸。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中以所述含有二腈的进料流和所述布朗斯特酸的总重量计，所述布朗斯特酸以5到5,000ppm(重量)的量供应到所述蒸馏设备。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述布朗斯特酸由所述蒸馏设备在塔底物流中抽取出。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述蒸馏设备用20到300℃范围内，更优选50到250℃，更优选80到200℃范围内的塔底温度操作。15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述蒸馏设备包含多个蒸馏管柱且其中所述布朗斯特酸供应到所述蒸馏管柱中的至少一个，任选地其中所述布朗斯特酸供应到所述蒸馏管柱中的每一个。16.一种用于抑制由二腈化合物形成副产物的方法，所述方法包含将有效量的布朗斯特酸添加到所述二腈化合物中。17.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·J·坦恩三世，
申请(专利权)人：英威达纺织英国有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB