Verfahren zur Reinigung von Tetraacetylethylendiamin

Beschreibung

[0001] Die Verbindung N,N,N',N′-Tetraacetylethylendiamin, im folgenden einfacher als Tetraacetylethylendiamin oder TAED bezeichnet, hat in jüngster Zeit praktische Bedeutung als Aktivator in peroxid­haltigen Bleichflotten und Waschmitteln gewonnen. Wichtigstes Herstellungsverfahren ist die Acetylierung von N,N′-Diacetyl­ethylendiamin (DAED) mit Hilfe von Acetanhydrid. Von diesem Verfahren, nach dem TAED im Jahre 1911 zum ersten Mal herge­stellt wurde, sind inzwischen zahlreiche Varianten bekannt ge­worden (z. B. DE 21 33 458, DE 21 18 281, DE 30 24 694, GB 2 096 133, EP 4 919, EP 51 739 und EP 79 671).

[0002] Die Umsetzung von DAED mit Acetanhydrid, die üblicherweise bei Temperaturen zwischen 120 und 170 °C mit überschüssigem Acetan­hydrid durchgeführt wird, liefert TAED in einer Gleichgewichts­reaktion, so daß die Reaktionsgemische neben dem gewünschten Endprodukt noch unumgesetztes DAED und Triacetylethylendiamin enthalten. Weiterhin bilden sich während der Reaktion dunkel­farbige Nebenprodukte unbekannter Natur. Rohes TAED, wie es aus diesen Reaktionsgemischen, beispielsweise durch Kristalli­sation, isoliert wird, enthält stets einen gewissen Anteil an Beiprodukten und kann in dieser Form im allgemeinen nicht direkt weiterverwendet werden, da für die meisten Anwendungsgebiete ein möglichst reines, farb- und geruchloses Produkt benötigt wird. Die Herstellung des TAED muß deshalb mit einem Reinigungsverfahren verbunden werden.

[0003] Auch zur Reinigung des TAED sind zahlreiche Vorschläge gemacht worden, die von einer einfachen Wäsche mit Acetanhydrid (DE 21 33 458, DE 21 18 281) über die Anwendung von Adsorptions­mitteln vor der Kristallisation (EP 4 919) bis hin zur frakti­onierten Destillation des TAED (EP 8 369) reichen. Weiterhin ist vorgeschlagen worden (EP 70 432), das rohe TAED in einem Sus-­pensionsmittel fein zu dispergieren und nach längerer Verweilzeit wieder zu isolieren. Keines dieser Reinigungsverfahren ist jedoch frei von Nachteilen, seien es geringe Wirksamkeit oder Produkt­verluste oder aber hoher Energie- und/oder Geräteaufwand.

[0004] Es bestand daher nach wie vor die Aufgabe, ein einfaches und wirksames Reinigungsverfahren für TAED zu entwickeln. Ins­besondere bestand die Aufgabe, ein solches Reinigungsverfahren zu entwickeln, das ein TAED in der für den Einsatz in Wasch­mitteln geeigneten Reinheit liefert.

[0005] Diese Aufgabe wird erfingungsgemäß gelöst durch ein Reinigungs­verfahren, das darin besteht, das rohe, kristalline TAED zu­nächst (a) mit Essigsäure zu waschen, dann (b) mit Wasser zu waschen und schließlich (c) zu trocknen. Vorzugsweise wird auch zwischen den beiden Waschschritten eine partielle Trocknung vorgenommen. In besonders bevorzugten Verfahrensvarianten werden mehrere aufeinanderfolgende Teilschritte in derselben Apparatur durchgeführt und/oder die Trocknung in einem oder beiden Trocknungsschritten mit Hilfe von Gasen, vorzugsweise Luft, erreicht, die durch das Produkt geblasen werden.

[0006] Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es überraschenderweise, ohne wesentliche Verluste an Wertstoffen mit äußerst geringen Mengen an Waschflüssigkeiten ein farbloses und geruchsloses Produkt zu gewinnen. Der Bedarf an Zeit, Energie und Geräten ist ebenfalls gering, so daß das Verfahren trotz der Notwendig­keit von drei bzw. vier Einzelschritten eine schnellere und kostengünstigere Reinigung ermöglicht als andere Verfahren gleicher Wirksamkeit.

[0007] Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren ist nicht an ein be­stimmtes Herstellungsverfahren des TAED gebunden. In besonders vorteilhafter Weise wird es aber nach solchen Herstellungsver­fahren, bei denen Essigsäure ein Bestandteil der Reaktions­mischung ist, angewendet, weil dann die erste Waschflüssigkeit ohne weiteres zusammen mit den Mutterlaugen der Reaktion auf­gearbeitet und ggf. zurückgeführt werden kann. Vorzugsweise schließt sich deshalb das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren an ein Herstellungsverfahren an, bei dem TAED durch Acety­lierung mittels Acetanhydrid gewonnen wird.

[0008] Die einzelnen Stufen des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens können einzeln in getrennten Apparaturen, wie sie an sich für Filtrations-, Wasch- und Trockenprozesse bekannt sind, aus­geführt werden. Vorzugsweise werden aber mehrere, insbesondere alle Schritte in derselben Apparatur durchgeführt. Beispiele für Geräte, in denen sowohl Waschoperationen als auch die Trocknung durchgeführt werden können, sind Einschichtenfilter, wie Druck­nutschen und Filtertrockner, Bandfilter und Trommelfilter.

[0009] Von diesen werden wiederum die Druckdrehfilter bevorzugt, die es gestatten, kontinuierlich in mehreren aufeinanderfolgenden Arbeitssegmenten nicht nur alle Stufen des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens auszuführen, sondern auf denen auch der vorhergehende letzte Schritt des Herstellungsverfahrens, das Ab­filtrieren des kristallinen TAED, vorgenommen werden kann.

[0010] Die Ausgestaltung der einzelnen Stufen des Reinigungsverfahrens richtet sich sowohl nach der Qualität des rohen TAED als auch nach der gewünschten Qualität des gereinigten Materials. An beide Gegebenheiten läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren in weiten Grenzen anpassen.

[0011] Der erste Waschgang (a) wird vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 17 und 30 °C, gegebenenfalls aber auch, durch Ver­wendung von warmem TAED und/oder erwärmter Essigsäure, bei erhöhten Temperaturen, vorzugsweise aber nicht über 50 °C durch­geführt. Die Einsatzmengen an Esssigsäure, die gegebenenfalls auch kleine Mengen an Wasser enthalten kann, liegen vorzugs­weise bei 0,2 bis 2 l, insbesondere zwischen 0,5 bis 1,2 l pro kg TAED (gerechnet als Reinsubstanz). Die Wäsche kann durch Auf­schlämmen und Bewegen des TAED in der Essigsäure unterstützt werden, wird vorzugsweise aber am mehr oder weniger unbe­wegten Filterkuchen des TAED vorgenommen. Die Kontaktzeiten von der Zugabe der Essigsäure bis zum Ende des Abfiltrierens, beziehungsweise die Durchströmzeiten, liegen zwischen etwa 0,001 und 6, vorzugsweise zwischen 0,01 und 2 Sekunden.

[0012] Der Trocknungsschritt, der in der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens auf die Essigsäurewäsche folgt, wird vorzugsweise auf dem Filter, das für den vorangegangenen Schritt benutzt wurde, ausgeführt. Wenn diese Trocknung auch in üblicher Weise unter Vakuum gegebenenfalls unter Erwärmen erreicht werden kann, so hat es sich doch als vorteilhafter erwiesen, zur Trocknung inerte Gase, wie Stickstoff oder Kohlendioxid, vor­zugsweise aber Luft unter Druck durch das Produkt zu blasen. Eine Bewegung des Produktes während dieses Vorganges kann nütz­lich sein, ist aber nicht notwendig. Gasmengen von 0,05 bis 2 m³, vorzugsweise 0,1 bis 1 m³ pro kg TAED reichen im all­gemeinen für die erfindungsgemäß geforderte partielle Trocknung aus. Die Eintrittstemperaturen der Gase liegen vorzugsweise bei 10 bis 100 °C, insbesondere zwischen 15 und 70 °C.

[0013] Der zweite Waschgang (b) wird mit Wasser von vorzugsweise 5 - ­50 °C, insbesondere 10 - 30 °C durchgeführt und kann ebenfalls durch Aufschlämmen und Bewegen des TAED im Wasser unter­stützt werden. Vorzugsweise wird aber auch hier die Wasch­flüssigkeit durch den unbewegten Filterkuchen geleitet. Die Mengen an Waschwasser liegen vorzugsweise zwischen 0,5 und 8 l, insbesondere zwischen 1 und 5 l pro kg TAED. Sie richten sich in erster Linie, ebensowie die Kontakt- bzw. Durchströmzeiten, die vorzugsweise zwischen etwa 0,001 und 6 Sekunden, insbeson­dere zwischen 0,01 und 2 Sekunden liegen, nach dem Essigsäure­gehalt des TAED.

[0014] Der abschließende Trocknungsschritt (c) wird im allgemeinen in ähnlicher Weise durchgeführt wie der Trocknungsschritt nach der Wäsche mit Essigsäure. Die Bedingungen werden so gewählt, daß in Kombination mit dem vorausgegangenen Waschprozeß die Essig­säure soweit wie gefordert, vorzugsweise bis zur Geruchslosigkeit des Produktes, entfernt wird und der Wassergehalt des Materials der vorgegebenen Spezifikation entspricht. Vorzugsweise wird auch in diesem Trocknungsschritt mit Hilfe von Gasen, insbesondere Luft, getrocknet, die mit Temperaturen von vorzugsweise 10 bis 100 °C, insbesondere zwischen 15 und 70 °C durch das feuchte Material geblasen werden. Die benötigten Gasmengen liegen wie im ersten Trocknungsschritt vorzugsweise zwischen 0,05 bis 2 m³, insbesondere zwischen 0,1 und 1 m³ pro kg TAED.

[0015] Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren erlaubt es, das an­fallende TAED direkt der weiteren Verwendung, insbesondere in Wasch-, Bleich- und Desinfektionsmitteln zuzuführen. In der Re­gel wird das feinkristalline TAED jedoch, um die Lagerstabilität in Gegenwart alkalischer Materialien zu erhöhen, zunächst in einem Agglomerationsprozeß, beispielsweise nach DE 30 11 998 in ein Granulat übergeführt. Die bei diesem Prozeß notwendige Wassermenge kann durch geeignete Führung der Stufen b und c des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens ohne weiteres be­reits dem gereinigten TAED mitgegeben werden.

Beispiel 1

[0016] In einem Rührkessel mit Rückflußkühler und Bodenablaß wurden 360 kg Diacetylethylendiamin mit 1275 kg Acetanhydrid 3 Stunden auf Rückflußtemperatur erhitzt. Die entstandene braune Lösung wurde unter Rühren rasch auf etwa 30 °C abgekühlt, wobei TAED in kristalliner Form ausfiel. Die Kristallsuspension wurde auf ein Druckdrehfilter mit sechs Segmenten abgelassen, auf dem kontinu­ierlich nacheinander folgende Prozesse abliefen (Angaben bezogen auf 1 kg TAED-Reinsubstanz):

- Weitgehende Abtrennung der Mutterlauge,

- Waschen des rohen TAED mit 0,8 l Essigsäure (Wassergehalt 0,6 Gew.-%, Temperatur 25 °C, Druck 0,8 - 1 bar) bei einer Kontaktzeit von ca. 0,05 sec,

- Durchblasen von 0,2 m³ Luft (Temperatur 20 °C, Druck 1,5 bar), die über einen Flüssigkeitsabscheider recyclisiert wurde,

- Waschen mit 1,8 l Wasser (Temperatur 15 °C, Druck 1 bar) bei einer Kontaktzeit von ca. 0,05 sec,

- Durchblasen von 0,3 m³ Luft (Temperatur 20 °C, Druck 1,8 bar),

- Mechanisches Austragen des Endproduktes.

[0017] Insgesamt fielen 364 kg eines farb- und geruchlosen TAED an. Der Wassergehalt lag bei 5,4 Gew.-%, bezogen auf Trockenmasse, die ihrerseits einen TAED-Gehalt von 99,4 % aufwies. Das so ge­reinigte TAED eignete sich für den Einsatz in Waschmitteln und konnte ohne weiteres in einen Granulationsprozeß eingebracht werden. Die Verluste an Essigsäure, die mit dem Waschwasser ausgetragen wurde, waren gering (Essigsäuregehalt des Waschwassers 4 %).

Beispiel 2

[0018] Es wurde ebenso verfahren, wie im Beispiel 1, doch wurde auf das Zwischentrocknen nach der Essigsäurewäsche verzichtet. Um ein geruchsfreies Produkt zu erhalten, mußte der Filterkuchen mit 5 l Wasser pro kg TAED gewaschen werden. Die Essigsäurever­luste, die durch Abgang mit dem Waschwasser entstanden, waren dabei drei mal so hoch wie in Beispiel 1. Im übrigen eignete sich das gereinigte TAED aber ebenso gut für den Einsatz in Wasch­mitteln wie das in Beispiel 1 erhaltene.

Beispiel 3

[0019] Die Ausführung dieses Beispiels entsprach ebenfalls Beispiel 1, doch wurde in der ersten Waschstufe Acetanhydrid anstelle von Essigsäure als Waschflüssigkeit verwendet. Trotz Erhöhung der Wassermenge im folgenden Waschprozeß auf über 8 l pro kg TAED enthielt das Endprodukt mehr als 1 % Essigsäure, so daß es nicht für den Einsatz in Waschmitteln geeignet war. Zur Entfernung der Essigsäure mußte das TAED einem weiteren, intensiven Trocknungsprozeß unterworfen werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Reinigung von kristallinem N,N,N′,N′-Tetraace­tylethylendiamin (TAED), gekennzeichnet durch folgende Ver­fahrensschritte:

a) Wäsche mit Essigsäure

b) Wäsche mit Wasser

c) Trocknung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zwischen den Verfahrens­schritten a und b eine partielle Trocknung vorgenommen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem einer oder beide Trocknungsschritte darin bestehen, Gase durch das feuchte Produkt zu blasen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem als Gas Luft verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem mehrere aufeinander folgende Schritte in derselben Apparatur durchgeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem alle Verfahrensschritte kontinuierlich in einem Druckdrehfilter ausgeführt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem pro kg TAED 0,2 - 2 l Essigsäure als Waschflüssigkeit verwendet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem pro kg TAED 0,5 - 8 l Wasser als Waschflüssigkeit verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem zur Trocknung 0,05 bis 2 m³ Luft mit einer Eintrittstemperatur von 10 bis 100 °C verwendet werden.

10. Verwendung eines nach einem der Verfahren gemäß An­sprüchen 1 bis 9 gereinigten TAED in Wasch-, Bleich- oder Desinfektionsmitteln.