AT209885B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Diacetonalkohol - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Diacetonalkohol 
Diacetonalkohol wird bekanntlich grosstechnisch so dargestellt, dass man alkalisch wirksame Stoffe auf Aceton einwirken lässt. Die Kondensation verläuft hiebei ausschliesslich in heterogener Phase, d. h. der Katalysator wird in fester Form zugegeben. Das geschieht im allgemeinen so, dass man durch einen fest angeordneten Kontakt Aceton strömen lässt. Diese Verfahrensart bedingt jedoch eine ganze Reihe von Nachteilen. 



  So ist die wechselnde Beschickung und Entleerung des Reaktors mit festem Kontakt störend bei der Durchführung des Verfahrens. Hinzu kommt, dass sich im Katalysatorbett Kanäle bilden können, mit der Folge einer ungleichmässigen Belastung des Kontakts. Ausserdem tritt mit fortschreitender Zeit durch Besetzung der wirksamen Oberfläche des Katalysators ein Abfall der Umsatzleistung ein. Wegen des hohen Konzentrationsgefälles besteht schliesslich die Gefahr von Verharzungstendenzen an der Oberfläche des Katalysators. Insgesamt ist auch die Ausnutzung des Katalysators sehr ungünstig, da nur seine Oberfläche für die Katalyse ausgenutzt wird. 



   Um einer Reihe dieser Nachteile aus dem Weg zu gehen, ist schon vorgeschlagen worden, den Katalysator in feinverteilter Form, z. B. als Dispersion, zuzugeben. So hat man beispielsweise festes Ätzkali so lange durch intensive Rührung mit Aceton behandelt, dass eine Aufschlämmung erreicht wurde. In einem andern Fall wurde Ätzkali in Benzol durch intensive Mischung in Dispersion gebracht und anschliessend dem Aceton unter Rührung zugegeben. Schliesslich ist man in der Weise verfahren, dass man eine alkoholische Lösung von Natronlauge dem Aceton zugegeben hat, wobei eine Ausfällung des Ätzkalis in feinverteilter Form erreicht werden sollte. Alle diese Verfahren gewährleisten jedoch keine genauen Arbeitsbedingungen, weil die Art der Ausfällung bzw. Dispergierung von Ansatz zu Ansatz verschieden sein kann.

   Zudem ist die Haltbarkeit der Dispersion sehr begrenzt, zumindest aber nicht konstant. 



   Es wurde nun gefunden, dass alle diese Nachteile vermieden werden können, wenn man die Kondensation in homogener Phase, also in Lösung, durchführt. Dies kann man in der Weise erreichen, dass man für die Kondensation ein Aceton-Wassergemisch verwendet, dessen Wassergehalt so eingestellt wird, dass in dem Gemisch die notwendige Menge Katalysator gelöst wird. Zweckmässigerweise verfährt man hiebei so, dass man zuerst den Katalysator in entsprechender Menge Wasser löst und daraufhin dem Aceton zufügt. 



   Die bei der erfindungsgemässen Lösungskondensation benötigten Mengen an Katalysator liegen erheblich unter denen der bekannten Verfahren. Sie betragen zweckmässig nur etwa zwischen 0, 002 und   0, 008 Gew.-% festes Alkali,   bezogen auf eingesetztes Aceton. Um diese Menge an Kontakt zu lösen, setzt man das Wasser in Mengen von etwa 0, 5 bis   10%,   vorzugsweise von   l   bis   3%,   bezogen auf eingesetztes Aceton, ein. 



   Die Kondensation lässt sich sowohl chargenweise wie kontinuierlich durchführen. Beim letzteren Verfahren geht man beispielsweise so vor, dass man das wasserhaltige Aceton, das den Katalysator in gelöster Form enthält, durch ein beispielsweise als längliches Rohr ausgebildetes Reaktionsgefäss leitet, wobei der kontinuierliche Ab- und Zufluss so eingestellt wird, dass eine bestimmte Verweilzeit gewährleistet ist. Nach Abziehung der Reaktionsprodukte wird zur Neutralisation der Lauge und zur Stabilisierung des Reaktionsgemisches eine aliquote Menge Säure zugesetzt, beispielsweise Essigsäure, Weinsäure, Phthalsäure oder eine Mineralsäure, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure usw. Aus dem Umsatzprodukt wird dann durch Destillation ein noch etwas Wasser enthaltendes Produkt gewonnen.

   Je nach Verwendungszweck des Rohdiacetonalkohols kann man durch entsprechende Methodik in der Destillation das Wasser mehr oder weniger dem Sumpf entziehen und mit dem Aceton in den Kreislauf zurückgeben. Das auf diese Weise in den Umlauf gebrachte Wasser kann dann dadurch kompensiert werden, dass man den Zusatzkatalysator in konzentrierter Form zugibt. Will man einen reinen Diacetonalkohol erhalten, so unterzieht man das Sumpfprodukt einer Vakuumdestillation, wobei die Destillat-Anteile (Aceton und Wasser) dem ersten Prozess wiederum zugeführt werden. Soll der Rohdiacetonalkohol beispielsweise Verwendung zur Gewinnung von Mesityloxyd und dessen Folgeprodukten finden, 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 so ist eine besondere Entfernung des Wassers nicht nötig.

   Es kann im   Anschluss   an den De- hydratisierungsprozess zusammen mit dem dort gebildeten Wasser gemeinsam entfernt werden. 



   Durch die vorliegende Erfindung ist es mög- lich, nicht nur die eingangs genannten Nachteile der früheren Verfahren zu vermeiden, man hat darüber hinaus noch den wesentlichen Vorteil einer absoluten Gleichmässigkeit der Reaktions- führung. Man erhält sehr einheitliche End- produkte ohne das Auftreten von Überkonden- sationen und   Verharzungen,   die zu einer Ver- färbung des Produkts führen können und auch die effektiven Ausbeuten schmälern. Während bei Festbettkatalysatoren der üblichen Art eine
Gewinnung von nur etwa 50 kg reinem Diaceton- alkohol pro Kilogramm Kontakt möglich ist, beträgt die effektive Umsatzleistung beim er- findungsgemässen Verfahren rund 1000 kg pro
Kilogramm Kontakt, also das Zwanzigfache. 



   Als Katalysatoren kommen für das erfindung- gemässe Verfahren vor allem Natron- und Kali- lauge in Frage. Vorzugsweise wird Kalilauge verwendet, die eine etwa 1, 2- bis 1, 4fach höhere
Wirksamkeit als Natronlauge zeigt. 



   Die Figur zeigt eine zur kontinuierlichen
Durchführung der Lösungskondensation geeignete
Vorrichtung. Über die Pumpen 1 und 2 und
Leitungen 7 und 8 werden dem Reaktor 3 Aceton aus Behälter 4 und wässeriger Katalysator aus
Behälter 5 kontinuierlich zugeführt. Durch besondere Formgebung des Reaktors (Einbau von Umlenkblechen   6)   werden gleichmässige
Strömungsverhältnisse und somit nicht nur eine statistische Verweilzeit für die durchfliessende
Gesamtflüssigkeit, sondern auch eine spezielle gleichbleibende Verweilzeit für jedes Molekül gewährleistet. Die durch Leitung 9 austretende Reaktionsflüssigkeit wird einer Aufkonzentrierungskolonne 10 zugeführt. Gleichzeitig wird eine aliquote Menge Säure, z. B.

   Phthalsäure, aus Tank 11 über Pumpe 12 durch Leitung 13 zur Neutralisation der Lauge und zur Stabilisierung des Reaktionsgemisches eingeschleust. 



  Das Umsatzprodukt, das je nach den Gleichgewichtsbedingungen rund 10-12% Diacetonalkohol enthält, wird in der Kolonne bei Normaldruck in Aceton und ein hochkonzentriertes Sumpfprodukt von rund 80-90% Diacetonalkohol zerlegt, welches über Leitung 14 der weiteren Verwendung zugeführt wird. Das abdestillierte Aceton kann über Leitung 15 in Behälter 4 wieder zurückgeführt werden, so dass ein vollständiger Kreislaufprozess erreicht wird. 



   Beispiel : In einem   5-m3-Reaktor   werden bei Raumtemperatur pro Stunde 1, 6 m3 Aceton und 30 1 Wasser, das 0, 1 kg Ätzkali enthält, eingeschleust. Die Einhaltung dieser Temperatur ist aus Energiegründen zweckmässig. Man kann das Verfahren aber auch bei niedrigeren oder höheren Temperaturen durchführen. Der Reak- tor hat die Form eines langgestreckten Rohres, um parasitäre Konvektionsströmungen zu unter- binden. Bei einer Verweilzeit von 3 Stunden gewinnt man ein Umsatzprodukt, welches voll- kommen klar und ohne Verfärbung ist. Ent- sprechend dem Gleichgewicht, welches sich auf Grund der milden Reaktionsbedingungen und der völlig homogenen Verteilung des Kata- lysators ohne jede Nebenreaktion einstellt, enthält das Umsetzungsprodukt 12 Gew.-% Diaceton- alkohol.

   Das Reaktionsprodukt, dem zur Neutrali- sation noch 0, 2 kg Phthalsäureanhydrid pro Stunde zugegeben werden, wird in üblicher Weise in einer ersten Destillationsstufe auf rund   80   Diacetonalkohol aufkonzentriert und in einer anschliessenden Vakuumkolonne zu einem Reinprodukt aufgearbeitet. Es ist aber auch möglich, das Rohprodukt aus der ersten Destillation unmittelbar zur hydrolytischen Spaltung zu Mesityloxyd einzusetzen. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Herstellung von Diacetonalkohol durch Kondensation von Aceton mittels Alkalisch wirkender Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, dass man für die Kondensation ein Aceton-Wassergemisch verwendet, dessen Wassergehalt so eingestellt wird, dass in dem Gemisch der Katalysator in einer Menge von etwa 0, 002 bis   0, 008 Gew.-%   (in Form von festem Alkali, bezogen auf Aceton) gelöst wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man etwa 0, 5-10 Gew.-%, vorzugsweise 1-3 Gew.-% Wasser, bezogen auf EMI2.1