KRALJEVINA JUGOSLAVIJA
UPRAVA ZA ZAŠTITU
KLASA 12 (5)
PATENTNI SPIS
INDUSTRISKE SVOJINE
IZDAN 1 JUNA 1940
BR. 15659
Les Usines de Melle, Saint - Leger-lčs-Melle (Deux Sevres), Francuska.
Postupak i uredaj za proizvodnju primarnih oksialkilamina.
Prijava od 15 aprila 1938.	Važi od 1 jula 1939.
Naznačeno pravo prvenstva od 16 aprila 1937 (Francuska).
Poznato je, da djelovanje alkilenovih oksida na vodene rastvore amonijačnog plina dovodi do stvaranja smjese mono, di i tri oksialkilamina. Več od 1897 godine su izvjesni autori navodili da odnosi ovih tri-ju oksialkilamina zavise od relativnih količina alkilenova oksida i amonijaka (vidi na pr.: Korr, B. 30—903, 1897). '
Medutim primarni oksialkilamini pru-žaju u izvjesnim slučajevima mogučnosti specialne upotrebe, tako da se več nasto-jalo da se oni dobiju bez sekundarnih ili terciernih oksialkilamina. Naročito se na-stojalo da se riješi taj problem povečava-njem količine amonijačnog plina, koji se je stavljao u djelovanje za neku odredenu te-žinu alkilenova oksida.
Tako neki predlagači naročito hvale u-potrebu 1 dijela etilenovog oksida na 2,4 dijela amonijaka u vodeno j otopini od 10° ili 1 dio etilenovog oksida na 7,7 do 19,3 amonijaka kod temparatura od 30 do 95°. Međutim prema iskazu samih ovih predla-gača ne postigne se pod ovim uslovima ve-či dobitak mono-oksialkilamina od 65 do 80%.
Da bi poboljšala te rezultate, prijaviteljica je došla na to da upotrebljava još znatno veču količinu amonijaka u odnosu Drema sudjelujučem oksidu alikilena, na pr. 1 dio alkilenovog oksida na 50 do 100 te-žinskih dijeiova amonijaka, što omogučuje da se dobije iznos monooksialkilamina od 90 do 95%. Medutim ostvarenje ovih po-voljnih rezultata uzrokuje nove poteškoče
u tom smislu, što, ako se hoče da radi kod atmosterskog pritiska sa vodenom otopi-nom amonijaka od na pr. 20%, treba upo-trebiti 200 kg vode na 1 kg alkilenovog oksida. To uvjetuje veliki potrošak topline, pošto tada treba dijeliti destilacijom 200 do 400 kg vode od nastale količine oksialkilamina. Ovakav preces bio bi prak-tički neprimjenjiv bez upotrebe specialnih uredaja, koji omogučuju da se znatno smanji ovaj potrošak toplinske energije.
Šaglasno sa predležečim pronalaskom mogu se ovi specialni rasporedi sastojati u ponovnom dobivanju latentne topline vodene pare, koju daje u velikoj količini sama destilacija, i to zahvaljujuči fundamen-talnoim opažanju da prisustvo oksialkilamina u vodi ne povišuje nego vrlo malo nje-zinu tačku vrelišta. Opazilo se na pr. da kod 760 mm stupca žive iznosi tačka vrelišta:
vodene otopine od 9,8% mono-etanol-amina samo 101°5;
vodene otopine od 17,5% mono-etanol-amina samo 102°5;
vodene otopine od 22,4% mono-etanol-amina samo 103°;
vodene otopine od 30% mono-etanol-amina samo 103°5;
vodene otopine od 41,5% mono-etanol-amina samo 106°;
vodene otopine od 50,5% mono-etanol-amina samo 108°5.
Din 10.—
Iz ovih brojeva se vidi, da se sa dobrim izmjenjivačem, koji radi sa prisiinom cir-kulacijom i sa razlikom temperature od 2°, može praktički dobiti otopina oksialkil-amina koncentracije od 30°/o, ako imamo na raspolaganju paru od 105°5.
Tako je dovoljno, da se adiabatskom kompresijom podigne malo temperatura pare, koja je dobivena direktnom destila-cijom rijetkog rastvora oksialkilamina, da bi joj se dao termioki potencijal za posti-zavanje isparivanja dotične smjese, koju treba koncentrisati na pr. na 30%. Medu-tim ova koncentracija na 30% predstavlja veći dio radnje razdjeljivanja oksialkilamina i vode; tako, ako se polazi od rastopi-ne od 0,5% treba najpre destilirati 196,7 kg vode da bi se došlo do rastopine od 30%, dok je iza toga potrebno destilirati samo 2,3 kg vode da bi se dobio čisti produkt. Ovo razmatranje pokazuje da se koncentracija od 30% može postiči bez ikak-vog drugog potroška osim onoga što je potreban za radnju kompresije pare. Po-znato je da ovaj proces nije ekonomičan osim u slučaju, kao što je ovdje, kad pari treba neznatno povisiti temperaturu, što se može postiči znatno smanjenom mehanič-kom radnjom.
Uzevši da se kompresija obavlja pomo-ču turbokompresora sa stepenem djelova-nja od 50%, dobivamo slijedeče rezultate:
1 kg žive pare (30 at, 400°) omogučuju podizanje od 100° na 107,5
7 kg pare;
1 kg žive pare (30 at, 400°) omogučuju podizanje od 100 na 110°,
5,2 kg pare;
1 kg žive pare (30 at, 400°) omogučuju podizanje od 100 na 112,5,
4 kg pare;
1 kg žive pare (30 at, 400°) omogučuju podizanje od 100 na 115°,
3,8 kg pare.
Industrijski bi se prema predležečem pronalasku mogli smanjiti približno 5 pu-ta troškovi separacije oksialkilamina, koji troškovi ulaze u znatnom dijelu u cijenu ukupnog dobivanja.
Destilacija rastopina oksialkilamina o-bavlja se iza kako je odijeljen suvišni amo-nijak. Ovo ostranjivanje plina izvodi se barem djelomično upotrebom tople vode iz kondenzatora aparata za destilaciju. Mučeni amonijak rastvara se u vodi i ponovno vrača u reakciju; na taj način on struji u zatvorenom krugu i dovoljno je da se nadoknaduje u količini, koja odgovara a-monijaku vezanom u obliku oksialkilami-
na. Ako stoji na raspolaganju prikladan termički izmjenjivač, mogu se kod rastva-ranja amonijaka dobivene kalorije upotre-biti takoder za otstranjivanje plina iz rastopine.
Predležeči postupak omogučuje da se radi kod običnog pritiska isto tako dobro kao i kod povišenog pritiska. Rad pod pritiskom omogučuje da se upotrebe jače koncentrovane otopine amomijačnog plina, a to ima kao posljedicu smanjenje množine vode, koju treba konačno destilirati.
Slijedeči opis uz pomoč pniloženog na: črta omogučiče lakše razumijevanje mehanizma pronalaska:
Posuda A za držanje amonijačne rastopine napaja kontinuirano reakcionu po-sudu B. Oksid alkilena iz H dovodi se na taj način, da je množina oksida 50 do 100 puta manja od množine amonijaka. Kontinuirano se odvodi produkt reakcije, koji je najprije djelomično osloboden plina u predgrijaču C, a zatim potpuno osloboden plina u koloni D. Mučeni amonijak odvodi se vodom 1 u kolonu G, gdje se upo-trebi skupa sa kroz 2 dodavanim svježim amonijakom za izradu amonijačnog rastvora, koji je potreban za proces i koji se vodom 3 odvada u posudu A. Z ovaj ra-stvor potrebna voda uvodi se u G ili izvana kroz 4, ili iz predgrijača C dovodom 5, ili kao kondenzat iz kolone F kroz dovod 6. Ako se to traži, može se kod rastapanja amonijaka razvijena znatna toplina (8,5 kal. po mol. NHs) upotrebiti u nekom pri-kladnom termičkom izmjenjivaču za pomaganje otstranjivanja plina iz rastopine. Na dnu kolone D odvodi se kroz 7 rastopina oksialkilamina od približno 0,5% i do 100°. Ova rastopina prelazi kroz kuhalo E, gdje se koncentriše na 10—20% zagrijava-njem na 102—103°. Izlazne pare od 98—99° koje radi lakog vakuuma od usisavanja turbokompresora P struje kroz 8 ponovno se kompresijom zagrijavaju na 105° i odvode kroz 9 u kuhalo E, gdje skupa sa kroz 10 dovadanom parom služi za grijanje rastopine. Kondenzaciona voda ove pare odvodi se kroz 11 u predgrijač C, gdje služi za djelomično istjerivanje plina iz amonijačne otopine. Otopina oksialkilamina, koncentrisana na 10—20%, koja se odvodi iz kuhala E kroz 12, rektificira se (eventualno pod malim vakuumom) u koloni F, koja je djelomično zagrijavana ispusnom parom iz turbine T turbokompresora, koja se privodi kroz 13, dok se ostatak potrebne pare dovodi kroz 14. Na dnu od F odvodi se kroz 15 dobiveni oksialkilamin. U koloni F destilirana voda kao i ona dobivena iz
pare za zagrijavanje kuhala E, koje jedna i druga mogu da sadržavaju neznatno oksi-alkilamina, vraćaju se u optok (kroz 11, 5, 6), kako je prije navedeno, iza kako se zašite amonijakom u G.
Primjer I
Recipient od 500 litara kapaciteta napaja se kontinuirano sa 250 kg/sat vodene rastopine amonijaka od 20% i 1 kg/sat eti-lenova oksida. Za vrijeme cijele operacije održava se temperatura na 15° i radi se kod atmosferskog pritiska. Produkt bez plina najprije se koncentrira otstranjiva-njem 190 kg vode. Ovom destilacijom dobi-vena para hvata se jednim turbokompre-sorom i toliko komprimira da njezina temperatura naraste na 105°, pa ona poslije toga služi za grijanje kuhala u kojemu se vrši koncentracija. Destilacija i rektifikaci-ja koncentrirane otopine omoguouje da se dobije 1,25 kg monoetanolamina, što čini iznos od 95%, dok se ostatak oksida etile-na dobije u obliku dietanolamina.
Primjer II
Posuda od 500 1 napajana je nepreki-dno sa 200 kg/sat vodene rastopine amonijaka od 25% i sa 1 kg/sat oksida propile-na, što predstavlja omjer oksid: NHa: voda jednak 1 : 50 : 150. Radi se kod 30° i običnog pritiska. Poslije istjerivanja plina koncentrira se rastopina na taj način da se destilira 140 kg vodene pare, kojoj se kompresijom podigne temperatura na 107° iza čega ona služi za grijanje kuhala za
koncentraciju. Dobije se monopropanol-amin u iznosu od 90%.
Primjer III
Posuda od 250 litara puni se neprekidno pod tlakom od 4 at. sa 100 kg vodene rastopine amonijaka od 50% i 1 kg oksida etilena. Radi se kod 25°. Neprekidno se pre-tače produkt reakcije u jednu posudu, ko-ja se takoder drži pod tlakom od 4 at. i grije na 110°, te se u njoj obavlja istjeri-vanje plina; istjerani amonijak upotreblja-va se za zasičivanje rastopine pod 4 at., dok se pridodavanje amonijaka vrši iz po-sude sa tekučim amonijakom tako da se proces može odvijati bez kompresora.
Poslije istjerivanja plina vrši se ekspanzija i koncentracija rastopine. Kod ove koncentracije otpuštena para ponovno se zagrijava kompresijom, pa onda služi za zagrijavanje aparata za koncentraciju. Ko-načna destilacija omogučuje da se dobije monoetanolamin.
Patentni zahtev:
Postupak za proizvodnju primarnih ok-sialkilamina djelovanjem amonijaka na oksid alkilena, naznačen time, što se na je-dan dio oksida alkilena upotrebljava barem 25 dijelova amonijaka i što se za koncentraciju razrijedene rastopine oksialkilami-na upotrebljavaju kao zagrjevno sredstvo same pare, dobivene tom koncentracijom, iza kako im je adiabatskom kompresijom povišena temperatura za 5 do 10° C.