<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid aus Maleinsäure, bei welchem Anisol (Methylphenyläther) als Entziehungsmittel für die Entfernung von Lösungsmittelwasser und/ oder gebundenem Wasser aus Maleinsäure und deren wässerigen Lösungen verwendet wird.
Maleinsäureanhydrid kann durch Oxydation von Benzol in der Dampfphase hergestellt werden.
Bei solchen Verfahren wird das Maleinsäureanhydrid gewöhnlich erhalten, indem die austretenden Reaktionsprodukte berieselt werden, um eine wässerige Lösung von Maleinsäure zu bilden, die sodann zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid entwässert wird. Verschiedene organische Flüssigkeiten, wie z. B. Xylol, wurden bereits vorgeschlagen, um das Wasser bei der Reaktion von Maleinsäure zu Maleinsäureanhydrid, die unter Wasserabspaltung stattfindet, zu entfernen. Bisher wurde es für wünschenswert und sogar für erforderlich gehalten, organische Flüssigkeiten mit einem maximalen Siedepunkt von etwa 1450 C anzuwenden, um die Isomerisierung von Maleinsäure zu Fumarsäure, die bekanntlich bei erhöhten Temperaturen stattfindet, auf ein Mindestmass zu reduzieren.
Weiters tritt bei der Verwendung einer organischen Flüssigkeit, wie z. B. Xylol, für die Herstellung von Maleinsäureanhydrid aus Maleinsäure und insbesondere deren wässerigen Lösungen das Problem auf, dass Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid mit der Kopffraktion verlorengehen. Es ist offensichtlich, dass bei der Herstellung von grossen Mengen Maleinsäureanhydrid der andauernde Verlust von auch nur kleinen Anteilen des herzustellenden Produktes unwirtschaftlich ist und die Ausschaltung solcher Verluste als äusserst wünschenswert erscheinen lässt.
Es ist ein Merkmal vorliegender Erfindung, dass bei Verwendung von Anisol als Entziehungsmittel für die Entfernung von Lösungsmittelwasser oder gebundenem, während der Reaktion abgespaltenem Wasser von Maleinsäure oder deren wässerigen Lösungen Maleinsäureanhydrid erhalten wird, wobei eine merkliche Verringerung der in der Kopffraktion auf- tretenden Verluste an Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid erzielt wird. Die Isomerisierung von Maleinsäure zu Fumarsäure ist hiebei auf ein Minimum reduziert und es ist eine verhältnismässig geringere Menge an Entziehungmittel pro Einheit entfernten Wassers erforderlich als bei den bisher verwendeten handels- üblichen Entziehungsmitteln.
Das Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid besteht gemäss vorliegender Erfindung darin, dass Maleinsäure bzw. eine wässerige Maleinsäurelösung mit Anisol bei einer Temperatur von wenigstens etwa dem Siedepunkt des Anisols in Berührung gebracht und Wasser und Anisoldämpfe abgetrennt werden, worauf man das so hergestellte Maleinsäureanhydrid gewinnt.
Insbesondere besteht das erfindungsgemässe Verfahren darin, dass man eine wässerige Lösung von Maleinsäure in eine Abstreiferkolonne einführt, in welcher eine Atmosphäre von Anisoldämpfen bei einer Temperatur von wenigstens etwa dem Siedepunkt des Anisols in Gegenwart der wässerigen Lösung aufrechterhalten wird, und man als Kopffraktion der Kolonne ein Gemisch von Anisol und Wasserdämpfen entfernt, die Dämpfe kondensiert, die resultierende wässerige Lösung vom Anisol abtrennt, das abgetrennte Anisol in die Kolonne zurückführt und vom Boden der Kolonne im wesentlichen reines Maleinsäureanhydrid entfernt. Mit diesen Anisoldämpfen wird sowohl das Lösungsmittelwasser als auch das gebundene Wasser der Maleinsäure entfernt.
Wie bereits erwähnt wurde, wird bei den normalen Verfahren eine wässerige Lösung von Maleinsäure erhalten. Im allgemeinen hat diese Lösung eine Stärke im Bereich von 30 bis 50 Gew.-% Maleinsäure. Das erfindungsgemässe Verfahren ist insbesondere geeignet, aus solchen Lösungen Maleinsäureanhydrid herzustellen. Es ist jedoch selbstverständlich, dass auch Lösungen von geringerer oder höherer Konzentration mit dem erfindungsgemässen Verfahren aufgearbeitet werden können.
Bei der erfindungsgemässen Anwendung von Anisol wird Maleinsäureanhydrid von einem sehr hohen Anteil der in der wässerigen Lösung
<Desc/Clms Page number 2>
eingesetzten Maleinsäure gewonnen. Weiters sind die Verluste an Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid, die in der Kopffraktion mit den Wasser- und/oder Anisoldämpfen verlorengehen sehr gering. Die Isomerisierung von Maleinsäure zu Fumarsäure wird auf ein Minimum reduziert. Diese Tatsachen sind im Hinblick auf den hohen Siedepunkt des Anisols im Vergleich zu den bisher angewandten handels- üblichen Entziehungsmitteln, wie z. B. Xylol, bemerkenswert und überraschend. Bemerkenswert ist weiters, dass die Menge an Anisol zur Entfernung einer bestimmten Menge von Lösungsmittelwasser und/oder Reaktionswasser geringer ist, als bei den bisher bekannten Entziehungsmitteln, wie z. B. bei Xylol.
Durch nachstehende Beispiele werden vorzugsweise Ausführungsformen der Erfindung ohne Beschränkung hierauf näher erläutert.
Beispiel l : Eine Kolonne mit dreizehn theoretischen Böden, die mit einem Rückflusskühler, einem Abscheider und Vorrichtungen zur Rückführung der abgetrennten organischen Schicht in die Kolonne ausgestattet ist, wird mit einer 40% eigen wässerigen Maleinsäurelösung und mit flüssigem Anisol, welches in der Kolonne verdampft wird, beschickt. Der Druck beim Kopf der Kolonne wird auf660mmHg und die Temperatur des Kondensates auf 50 C gehalten. Die Dampftemperatur der Kopffraktion wird auf 105 C gehalten.
Die wässerige Lösung wird mit einer solchen Geschwindigkeit zugeführt, dass das entweder als gebundenes Wasser oder Lösungsmittelwasser zugeführte Wasser gleich jener Wassermenge ist, die in der Kopffraktion entfernt wird. Nachdem die Kolonne zur Einstellung stationärer Bedingungen genügend lange Zeit gefahren wurde, wird das Maleinsäureanhydrid als Bodenprodukt der Kolonne erhalten. Das Maleinsäureanhydrid wird in einer Ausbeute von 99, 35%, bezogen auf die als wässerige Lösung in die Kolonne eingeführte Maleinsäure, gewonnen. In diesem Beispiel betrug das Molverhältnis Wasser : Anisol in der Kopffraktion annähernd 3 : 1.
Das Kopfprodukt der Kolonne besteht aus dem Lösungswasser und dem während der Reaktion aus der Maleinsäure abgespaltenen Wasser, Anisol und etwa 0, 65 Gew.-% der in der wässerigen Lösung eingeführten Maleinsäure.
Wenn im vorhergehenden Beispiel Xylol statt Anisol verwendet wird, so gehen im Kopf-
EMI2.1
säureanhydrid als Bodenprodukt erhalten. Der Verlust an Maleinsäure in der Kopffraktion der Kolonne ist bei Verwendung von Xylol viermal so hoch als bei Verwendung von Anisol.
Es ist weiters bemerkenswert, dass pro Mol von der Kolonne zugeführter Maleinsäure etwa 4, 6 Mol Xylol als Kopffraktion entfernt werden müssen, wogegen bei Verwendung von Anisol als Entziehungsmittel nur etwa 3, 6 Mol pro Mol Maleinsäure erforderlich sind. Demnach müssen bei Verwendung von Xylol im Vergleich zu Anisol etwa 28 Gew.-% mehr dieses Ent- ziehungsmittels pro Mol Maleinsäure gehandhabt werden bzw. mehr als 30 Gew.-% Material je Mol Maleinsäureanhydrid, das als Bodenprodukt erhalten wird.
Statt in der in Beispiel 1 beschriebenen Kolonne kann die Umsetzung einer wässerigen Lösung von Maleinsäure auch in einer Retorte durchgeführt werden, wie in Beispiel 2 näher erläutert wird.
Beispiel 2 : Eine wässerige Lösung, die man durch Durchleitung der Austrittsprodukte einer Dampfphasenoxydation von Benzol durch einen Wasser-Rieselturm erhält und die etwa 15% Maleinsäure enthält, wird zusammen mit etwa
EMI2.2
Die Retorte ist mit einer Destillierkolonne ausgestattet und das Lösungswasser und Reaktionswasser werden als Kopffraktion von der Kolonne zusammen mit Anisol entfernt. In der Kopffraktion gehen etwa 0, 5u" der als Ausgangsmaterial verwendeten Maleinsäure über. Das Molverhältnis Wasser : Anisol in der Kopffraktion betrug etwa 4 : 1. Wenn man das in diesem Beispiel verwendete Anisol durch etwa dieselbe Menge Xylol ersetzt, so gehen in der Kopf-
EMI2.3
wendeten Maleinsäure über.
Bei Anwendung von Anisol statt Xylol im Retortenbetrieb vermindert sich die in der Kopffraktion verlorene Menge an Maleinsäure auf ein Drittel.
Während sich die vorhergehenden Beispiele auf die Umsetzung wässeriger Maleinsäurelösungen, die das normalerweise verfügbare Ausgangsmaterial darstellen, beziehen, kann natürlich vorliegende Erfindung ebensogut auf die Behandlung von Maleinsäure an sich angewandt werden. Bei solchen Verfahren kann die Beschickung von Abstreiferkolonnen oder Retorten mit Maleinsäure auf verschiedene Arten erfolgen, wie z. B. in Form einer Lösung in Anisol oder im flüssigen oder festen Zustand, wobei natürlich bei der Zuführung als Lösung die geringsten Schwierigkeiten hinsichtlich der Handhabung auftreten.
Das erfindungsgemässe Verfahren mit Anisol kann bei Normaldruck, reduziertem Druck oder erhöhtem Druck durchgeführt werden. Desgleichen kann im Retortenbetrieb oder kontinuierlich gearbeitet werden. Wie bereits erwähnt wurde, können für das erfindungsgemässe Ver- fahren 5-80 "ige wässerige Lösungen von Maleinsäure als Ausgangsmaterial angewandt werden. Ausgezeichnete Resultate ergeben wässerige Lö-
EMI2.4
Das erfindungsgemässe Verfahren kann unter den verschiedensten Verfahrensbedingungen durchgeführt werden. Z. B. kann das Mol-
<Desc/Clms Page number 3>
verhältnis Wasser : Entziehungsmittel in der Kopffraktion bei Anwendung einer wässerigen Maleinsäurelösung in einem weiten Bereich variieren.
Natürlich wird die untere Grenze dieses Verhältnisses durch wirtschaftliche Überlegungen festgelegt. Im allgemeinen wird man danach trachten, das Verfahren so durchzuführen, dass das Verhältnis etwa 1 oder mehr, vorzugsweise etwa 3 oder mehr ist.
Vorstehende Beschreibung lässt für den Fachmann die verschiedensten Abänderungsmöglichkeiten offen und es ist selbstverständlich, dass durch solche Abänderungen der Rahmen der Erfindung nicht überschritten wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid durch Entfernung von Lösungswasser und gebundenem Wasser aus einer wässerigen Lösung von Maleinsäure, indem diese wässerige Lösung mit einer mit Wasser nicht mischbaren organischen Flüssigkeit in Berührung gebracht wird und das Wasser und die organische Flüssigkeit als azeotropes Gemisch entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, dass als mit Wasser nicht mischbare organische Flüssigkeit Anisol verwendet wird.