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Verfahren zur Trennung von aus Di- und Trimethylamin bestehenden Mischungen
Bei der technischen Darstellung von Methylamin nach einer der bekannten Methoden
wird stets eine Mischung erhalten, aus der man zuerst das Ammoniak und dann das
Monomethylamin entfernt. Die Abtrennung von Trimethylamin aus der restlichen Mischung
von Di- und Trimethylamin ist eine Aufgabe, die bis jetzt noch nicht in zufriedenstellender
Weise gelöst ist. Man hat teure und komplizierte Verfahren, wie Salzbildung und
fraktionierte Kristallisation oder selektive Auflösung, angewandt. Für eine technische
Fabrikation indessen sind diese Methoden unzweckmäßig.
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Das vorliegende Verfahren besteht darin, daß man Dimethylamin in Wasser
unter gewöhnlichem oder erhöhtem Druck absorbiert und aus der erhaltenen Lösung
etwa mitgelöstes Trimethylamin, durch Einleiten eines Stromes von gasförmigem Dimethylamin
verdrängt. Auf diese Art gelingt es, die Trennung der beiden Amine in zufriedenstellender
und wirtschaftlicher Weise zu erreichen.
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Beispiel i Eine konzentrierte Di- und Trimethylamin enthaltende wässerige
Lösung wird in, eine Blase eingefüllt, die mit einer Glockenbodenkolonne versehen
ist. Man führt am Kopf der Kolonne Wasser ein und heizt den Kessel derart, daß gasförmiges
Trimethylamin an der Spitze der Kolonne abzieht und Dimethylamin in. der Kolonne
emporströmt, um aus der niederfließenden wässerigen Lösung Trimethylamin zu verdrängen.
Dabei wird das Dimethylamin durch das Wasser vollständig absorbiert, bevor es die
Spitze der Kolonne erreicht. Man stellt die Destillation so ein, daß kein Dimethylamin
zur Spitze der Kolonne gelangt, und bricht sie ab, wenn die Analyse des in der Blase
enthaltenen Materials die gewünschte Reinheit des Dimethylamins zeigt oder, falls
reines Trimethylamin das gewünschte Endprodukt sein sollte, wenn dieses nicht länger
an der Spitze der Kolonne abgenommen werden kann, ohne gleichzeitig größere Mengen
Dimethylamin mit sich zu führen.
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Beispiel a Eine Mischung von gasförmigem Di- und Trimethylamin wird
auf eine der mittleren Platten einer Glockenbodenkolonne, die mit einer dampfgeheizten
Blase versehen ist, eingeführt, wobei man von der Spitze der Kolonne Wasser niederfiießen
läßt, das in der Blase sich sammelt. Durch das Wasser wird das Dimethylamin in selektiver
Weise absorbiert. Das gleichfalls zu einem gewissen Grade absorbierte Trimethylamin
wird durch einen Strom von
gasförmigem Dimethylamin verdrängt, der
durch Erwärmen der Blase, die die wäßrige Lösung von Dimethylamin enthält, erzeugt
wird. Aus der erhitzten Lösung in der Blase steigt in der Kolonne Dimethylamindampf
im Gegenstrom zu der niederfließenden Flüssigkeit empor und setzt das Trimethylamin
aus der Lösung frei. Trimethylamin, eine gewisse Menge Wasserdampf, Spuren von Dirnethylamin
und irgendwelche nicht kondensierbare Gase, die in der ursprünglichen Mischung vorhanden
waren, werden an der Spitze der Kolonne abgenommen. Es wird so in der Blase eine
wässerige Lösung von Dimethylamin. erhalten, und gasförmiges Trimethylamm entweicht
an der Spitze der Kolonne. Die Dampfgeschwindigkeit ist so zu regeln, daß weder
eine Verstopfung noch ein Mitreißen von Flüssigkeit erfolgt. Das Wasser wird an
der Spitze der Kolonne in einer solchen Menge zugegeben, daß auf jeder Platte ein
im wesentlichen konstanter Sättigungsgrad herrscht und in der Blase eine konzentrierte
Lösung von Dimethylamin entsteht. Der ,Grad der Destillation des Dimethylamins aus
der in der Blase enthaltenen wässerigen Lösung soll derart sein, daß das in der
Kolonne niederfallende Wasser bei der in der Kolonne herrschenden Temperatur gerade
gesättigt wird.
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Beispiel 3 Eine Mischung von flüssigem Di- und Tri methylamin wird
in eine dampfgeheizte Blase gebracht, die mit einer Glockenbodenkolonne und einem
Kondensator versehen ist. Letzterer ist derart angeordnet, daß das Kondensat nach
Belieben in Endprodukt und Rücklauf zum Kopf der Kolonne geteilt werden kann. Am
Kopf der Kolonne wird Wasser zugeführt. Die Blase wird so stark geheizt, daß ein,
vollständiger Rückfluß des Dimethylamins erfolgt. Das Trimethylamin wird in einem
solchen Ausmaß abgenommen, daß ein Rücklaufverhältnis von etwa 5 : i aufrechterhalten
wird. Das Wasser wird in einer Menge, die etwa derjenigen des abströmenden flüssigen
Trimethylamins entspricht, zugeführt. Dieses Verhältnis i : i wird während der Dauer
der Destillation aufrechterhalten, obwohl die Menge des abzunehmenden Amins gegen
Ende der Destillation erniedrigt werden muß Die Destillation wird bei einem Druck
von etwa 1,75 at durchgeführt. Bei diesem Druck herrscht an der Spitze der Kolonne
eine Temperatur von etwa 38 bis 40 ', falls nur reines Trimethylamin diesen Punkt
der Kolonne erreicht. Steigt die Temperatur an, dann wird die Entnahme des Endproduktes
verringert und -auf diese Weise das Rücklaufverhältnis vergrößert, oder es wird
die an der Spitze der Kolonne eingeführte Wassermenge vermehrt. Wenn die Temperatur
am Boden der Kolonne einen Wert von etwa 25 bis 30' (abhängig von
der Gesamtmenge des eingeführten Wassers) über dem Siedepunkt des Trimethylamins
bei dem herrschenden Druck erreicht oder wenn eine Analyse des Kesselinhalts die
gewünschte Reinheit des Dimethylamins anzeigt, wird die Destillation unterbrochen
und die Dimethylamiulösung aus der Blase herausgenommen. Beispiel Eine Di- und Trimethylamin
enthaltende Mischung wird auf einen Druck von etwa 1,75 at komprimiert, -verflüssigt
und hierauf einer Zwischenplatte der im Beispiel 3 beschriebenen Vorrichtung zugeführt.
Man führt an der Spitze der Kolonne Wasser ein, läßt es niederfließen und sammelt
es in dem Kessel. Der Partialdruck des Dimethylamins wird durch die Anwesenheit
von Wasser stärker als derjenige des Trimethylamins erniedrigt. Infolgedessen wird
das Dimethylamin in der Kolonne abwärts gespült und sammelt sich in dem Kessel als
wässerige Lösung an. Diese Lösung wird in dem Kessel unter einem Druck von etwa
1,75 at gekocht, so daß ein Strom von gasförmigem Dimethylamin in der Kolonne
im Gegenstrom zu der niederfließenden. Flüssigkeit emporsteigt und alles Trimethylamin,
das in der auf den Platten befindlichen Flüssigkeit anwesend ist, austreibt. Bei
Innehaltung der im Beispiel 3 angegebenen Arbeitsbedingungen, sammelt sich in der
Blase eine reine Dimethylaminlösung an.
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. Beim Arbeiten, nach dem geschilderten Verfahren wird Trimethylamin
in einem Reinheitsgrad von 95% erhalten, und der Trimethylamingehalt der in dem
Kessel verbleibendenwässerigen Dimethylaminlösungkannleichtauf unter 2 Mol°/o erniedrigt
werden. Wenn eine wenigwirksame Kolonne Verwendung findet, ist es zweckmäßig, eine
Zwischenfraktion abzunehmen, die anschließend nochmals destilliert wird. Eine einzige
Kristallisation. des Trimethylaminhydrochlorids liefert ein vollkommen reines Produkt.
Das Dimethylamin kann aus der wässerigen Lösung durch Kristallisation seiner Salze
erhalten werden. Bei Anwesenheit schwer flüchtiger Verunreinigungen wird die Lösung
zuvor destilliert. Mitunter ist es vorteilhaft, eine Kolonne zu benutzen, bei der
auf jeder Platte eine verhältnismäßig große Flüssigkeitsmenge festgehalten wird.
Dadurch, wird erreicht, daß sich die Konzentration auf jeder Platte nur langsam
ändert, selbst wenn nicht _ die besten Versuchsbedingungen innegehalten werden.
Das gleiche Ergebnis kann durch Verwendung einer Reihe von Tanks erzielt werden,
durch die die Gase hintereinander hindurchperlen, wobei das Trimethylamin an einem
Ende anfällt, die Zufuhr in der Mitte erfolgt und das Dimethylamin am anderen Ende
herauskommt. Die Lösungen können von Tank zu Tank entweder ununterbrochen oder
schubweise
bewegt werden. Im letzteren Fall wird der Wechsel dann vorgenommen, wenn der endständige
Tank Dimethylamin von der gewünschten Reinheit enthält.
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Es ist vorteilhaft, die Destillation unter einem Druck von etwa 1,75
at vorzunehmen. Auch Drucke von etwa 2 at können angewandt werden. Bei höheren Drucken
scheint die Trennung etwas weniger scharf zu sein, wenn nicht eine wirksamere Kolonne
benutzt wird. Niedere Drucke können verwendet werden, wenn Maßnahmen zur Kühlung
der Kondensatoren, vorgesehen sind. Beim Arbeiten unter gewöhnlichem Druck muß man
darauf verzichten, das Trimethylamin im flüssigen Zustand zu erhalten. Obwohl in
den Beispielen ein Rücklaufverhältnis von 5: i und ein Verhältnis von Wasser zu
Endprodukt von i : i erwähnt sind, können diese Werte entsprechend dem jeweiligen
Bau der Kolonne doch innerhalb beträchtlicher Grenzen abgeändert werden.