<Desc/Clms Page number 1>
De uitvinding heeft betrekking op de omzetting van glycerol epi halohydrienen, d.w.z. 1-halo-2, 3-epoxypropanen, in glycerol.
Voor de bereiding van glycerol zijn reeds een aantal verschillen- de methoden voorgesteld.Een geschikte methode is de hydrolyse van mono,- en
EMI1.1
di-chloorhydrienen, waarbij waterige a,3hydroxyde-oplossingen, bij ' voorkeur gebufferd met een zout van een sterke base en een zwak zuur,bij- voorbeeld natriumcarbonaat, als hydrolysemiddel werden toegepast.Bi j de bekende methoden was er een ernstig nadeel, namelijk de vorming van bij- producten, in het bijzonder hoog-moleeulaire producten, zoals polyglyoe- rolen, waardoor ook de bereiding van zuivere glycerol wordt bemoeilijkt.
Een verder nadeel was een betrekkelijk lage reactiesnelheid, waardoor grote reactoren moesten worden gebezigd.Een ander bezwaar was het gebruik van zeer verdunde=. oplossingen waardoor het nodig was grote hoeveelheden water te verdampen.
Volgens de uitvinding kunnen bovenvermelde bezwaren worden onder-
EMI1.2
vangen wanneer de hyclrolytè van 1-halo-2, 3-époxypropahen wordt uitgevoerd door deze verbindingen gedurende korte tijd bij hoge temperatuur en onder druk met een waterige anorganische carbonaatoploss:4;rg in contact te bren- gen.De reactie wordt uitgevoerd bij een temperatuur tussen 130 C en 200 C, bij voorkeur tussen 150 C en 180 C, en bij aanwezigheid van kooldioxyde, onder een zodanige druk, bijvoorbeeld onder een druk van 7 tot 35 atm.,
EMI1.3
dat de reactiecomponenten gedurende 55td:lr 2(}\tidJ:
m. ite vloeibare phase wor- den gehouden.De optimale temperatuur Q.,1iftijd variëren epigzins al naar gelang de glycerol-concentratie van het uiteindelijk verkregen volle- dig gehydrolyseerde product, hetgeen blijkt uit de volgende getallen:
EMI1.4
G1ycerol-oonoentratie (gew.%) 5 10-15 20-25 Temperatuur, 00 154-166 157-180 16'/ 80 YerbliµQtijd, minuten 9- 15 7-9 8-10 Temperaturen en verblijf tijden, die boven deze optimale grenzen liggen,( bevorderen de vorming van polymere producten, terwijl bij temperaturen en verblijf tijden, die daaronder liggen, een niet-volledige hydrolyse plaats
EMI1.5
vindt.De temperatuur en verblijf tijdlijn onderling afhankelijke variabelen.
Gewoonlijk wordt de verblijftijd bepaald door het volume van de reactor en de vereiste doprvoersnelheid van het product. Een optimale opbrengst wordt dan verkregen door de reactietemperatuur te regelen .
Op deze wijze kan men een nagenoeg volledige omzetting van het 1-halo-2, 3-epozypropaan verkrijgen onder vorming van zeer weinig bijproduc- ten. De reactie kan met voordeel worden uitgevoerd met halo-epoxypropaanop-
EMI1.6
ldssingen, die bijvoorbeeld ongeveer 15 tot 30 gew.% 1chloor-2, 3-époxyprqP-- paan bevatten, bij welke concentraties weinig polymere producten worden ge- vormd.Bij deze coneentratjes worden overeenkomstig geconcentreerde glycerol- oplossingen verkregen, waardoor de hoeveelheid water die bij de afscheiding van het product moet worden verdampt, sterk wordt verlaagd.
Een belangrijk voordeel van de onderhavige werkwijze ten opzichte van de tot nu toe gevolgde methoden is dat niet alleen een verbeterde opbrengst van glycerol wordt verkregen, maar dat ook het alkaliverbruik aanzienlijk kan worden verlaagd. Bij voorkeur wordt de werkwijze uitgevoerd met een zoda-
EMI1.7
nige 'hoeveelheid anorganisch aarbona&±, dat na afloop van de reactie een over- maat van ongeveer 2% -20%, bij voorkeur ongeveer 15% - 20%, ten opzichte van'de benodigde stoechiometrische hoeveelheid overblijft.Kleinere hoeveel- heden carbonaat kunnen worden gebezigxlpmaar dan wordt gewoonlijk een minder colledige hydrolyse verkregen,
vooral wanneer een overmaat van minder dan 10% wordt toegepast.Bij toepassing van grotere hoeveelheden anorganisch carbo-
EMI1.8
naat wordt de opbrengst aan glycerol niet hoger en wordt de z0o.verwijdering moeilijker.Verder is het voordelige hoge concentraties aan 1-halo-2,3-epoxy-
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
propaan toe te passen.Zo is gebleken, dat wanneer de glycerol" qpncentratie van de verlegen oplossing wordt verhoogd van 15 tot 25 gew.% en de optimale overmaat aan natrium-carbonaat in het product, van 15-20% wordt gehandhaafd, een verlaging van het verbruik van natriumcarbonaat van 79 kg. per 100 kg. glycerol tot 71 kg. per 100 kg. glycerol wordt verkregen-wanneer de overige omstandigheden constant worden gehouden.
EMI2.2
Carbonaten, zoals natriumcarbonaat, zijn wel vqprgesteld als stof- fen die bij de hydrolyse van hydroxyhalogeniden gelijkwaardig zijn aan ande- re basische stoffen, zoals natriumhydrode, enz. Bij de hydrolyse van 1-
EMI2.3
halo-2, 3-époxypropanen is dit echter niet het geval, daar de volgens "ne uitvinding toe te passen oarbonatén 'of bicarbonaten, hierna aangeduid met "anorganische carbonatén", niet door andere basen kunnen Worden vervangen, zonder dat belangrijke voordelen van de uitvinding verloren gaan.Het tijdens de reactie gevormde kooldioxyde kan als katalysator en als buffer optreden, waardoor een te hoge pH vermeden wordt, zodat geen te sterke polymeer-vor- ming plaats vindt.De toep assing'van kleine hoeveelheden andere basische
EMI2.4
stoffen,
waardoor de reactie niet nadelig wordt beinvloed, kunnen, desge- wenst tezamen met de anorganische carbonaten worden toegepast.Bij tóepassing van" bijvoorbeeld 10-15 gew.% natriumhydroxyde in de totale alkalivoeding vindt er evenwel een ongewenst grotere polymeer-vorming plaats.Het cábbqnaat kan met voordeel worden bertt1d door het bij de reactie vrijkomende kooldio- xyde door een natronloog-oplossing te laten absorberen, waarvoor een ger1n- ge overmaat natriumhydroxyde wenselijk is.
De bij voorkeur bij de werkwijze volgens de uitvipding toegepaste
EMI2.5
anorganische carbonaten zijn alkalimetaalcarbonaten en -bdarbonategyin het bijzonder natriumcarbonaat en #bicahbonaat, daar deze goedkoop zijn en goed in het reactiemedium oplossen.
Het is gebleken, dat de werkwijze bijzonder goed bruikbaar is bij
EMI2.6
de hyd,tQ1yse van 1-chlor-2,3-epoxypropaan tot glycerol.Zij kan echter even- eens met goed resultaat worden togepast voor de hydrolyse van librgom-2,3- epoxypropaan of andere 1-halo-2,3-epoypropaneHet 1-halo-2,3-époxypropaanr waarvan wordt uitgegaan, ri in het reactiemengsel uit de overeenkomstige diha10pydroxypropanen worden gevormd.Hierbij is het slechts noodzakelijk de gebezigde hoeveelheid natriumcarbonaat voor elk extra aequivalent aanwe- zig halogeen met een half mol. te verhogen.Geschikte uitgangsmaterialen bij de onderhavige werkwijze zijn mengsels van dichloorhydrienen en epichloor-
EMI2.7
hydrien,bijvoorbeeld die welke bigniiüevayréveh"in bob"lmenikaaiée, oétrécr=1 schrift na=.6o52g3a De werkjjze volgens de uitvinding kan zowel discontinu:
als con- tinu worden uitgevoerd. Bij de bij voorkeur toegepaste- continue- werkwijze kan gebruik worden gemaakt van een reactor die eventueel met Raschig-ringen
EMI2.8
of ander geschikt inert vulmateriaal ge-#uld kan zijn.De reactor kan een vat van het horizontale of van het verticale type zijn.
In het laatste geval kan het halo-epoxypropaan of het dihalohydroxypropaan met de waterige natrium- carbonaat.-oplossing in opwaartse of benedenwaartse richting door de reactor
EMI2.9
worden gevoerd.19-ij voorkeur wordt een 9uisvormige, niet van J(Ul1vhamen voor- ziene reactor toegepast, waardoor het mogelijk is de reactietemperatuur goed te regelen, zoals een geleidelijke opvoering van de temperatuur bij voort-
EMI2.10
schrijdende reactie.Bij taepassing van dergelijke reactoren wordt het oarbo- naat zeer effectief gebruikt,
hetgeen blijkbaar is toe te schrijven aan het feit dat minder "backmixing" optreedt waardoor nevenreacties tussen'' het na- triumcarbonaat ex verontreinigingen in het uitgangsmateriaal worden tegen- gegaan.lieveneer wordt de vorming van ongewenste hoog-kokende bijproducten tegengegaan doordat er minder "bac3mixing" van glycerol met niet-volledig gehydrolyseerd reactiemengsel plaatsvindt.Men kan mpk een combinatie van een buisreaotor en een tankreactor toepassen, waarbij het eerste gedeelte van de
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
reactie (dlw.z. dat gedeelte dat bijvoorbeeld verloopt in het eerste 1/5 - 1/3 gedeelte van het totale reactor-volume, in welk gedoplte de hydrolyse voornamelijk plaats vindt) wordt uitgevoerd in verhitte reactie-buizen.De 'bijgaande tekening toont schematisch één geschikt reactiesysteem van dit type.
In de-tekening is 1 een opslagtank voor 1-halo-2,3-epoxypropaan of dihalohydroxypropaan of een mengsel hiervan.Dit uitgangsmateriaal wordt via leiding 2, tezamen met de via leiding 3 aangevoerde waterige natrium-
EMI3.2
aarbonaatoplossing, door pomp 4 haar de voorverwarmer 5 gevoerd.Het mengsel worqt in dze voorverwarmer verwarmd door indirecte warmteoverdracht met behulp van door leiding 6 aangevoerde stoom, waarvan het condensaat via leiding 7 wordt afgevoerdaDesgewenst kunneq-ook andere verwarmingsmiddelen worden gebezigd.Het aldus verhitte, via leiding 8 afgevoerde reactiemengsel kan verder worden verwarmd door direct hoge-druk stoom via leiding 9 te injecteren.Het reactiemengsel kan door deze directe injectring van stoom op de hierboven vermelde gewenste temperatuur van 130 C tot 200 C worden
EMI3.3
,
gebrac*t.Het aldus voorverwarmde mengsel, dat zich onder een druk van 7 tot 35 kg/cm2 bevindt, waardoor het systeem in de vloeibare phase wordt gehouden, wordt gevoerd naar reactor 10, waarin zoveel buizen 11 zijn aangebracht, dat ongeveer 1/4 van het totaal benodigde reactorvolume is verkregen.Het uit de reactor 10 stromende product, dat zich nog op de reactietemperatuur en -druk bevindt, gaat via leiding 12 naar de tank-reactor 13, waarin de hydrolyse voltooid wordt.Een geschikte totale verblijftijd in de reactoren 10 en 13, die bij voorkeur van warmte-isolerend materiaal zijn voorzien om warmte- verlies te voorkomen en die eventueel kunnen zijn voorzien van extra verwar-
EMI3.4
mingsmiddelenligt tusssen 5 en 15 minuten.Het gereageerd hebbendemengse1 wordt via de van een reductieventiel 15 voorziene redding 14 gevoerd naar het ontqnvat 16,
waarin het kooldioxyde wordt afgescheiden van de via le dang 18 afgevoerde waterige glycerol-oplossing.Het kooldioxyde wordt via lei- ding 17 af gevoerd.De overmaat natriumcarbonaat in de glycerol-oplossing wordt met via leiding 19 aangevoerd zuur geneutralisserd in de neutralisator 20
EMI3.5
van waaruit de oplossing via leiding 21 naar de verjampings- en distilleer- ketels 22 én 23 wordt gevoerd.Het gevormde zout wordt op de gebruike1ijlmma- niertiverwijderd en via leiding 24 afgevoerd, terwijl het water en de laag- kokende verontreinigingen via de leiding 25 en de hoog-kokende verontreini- gingen via leiding 26 worden afgevoerd.De glycerol wordt uit leiding 27 ver- kregen.
EMI3.6
Het via leiding 17 uit het ontspanvat 16 afgevoerde kooldioxyde wordt, tezamen met het via leiding 28 uit de neutralisator 20 gevoerde kool- dioxyde, naar de absorptie inrichting 29 geleid.Het kooldioxyde wordt in de absorptieinrichting in tegenstroom gevoerd met de via leiding 30,ingevoerde natriumhydroxydeoplossing.De verkregen natriumcarbonaatoplossing Wordt via leiding 31 en leiding 3 naar de reactie teruggevoerd, tezamen met'een sup- pletiestroom van natriumcarbonaat, die via leiding 32 wordt toegekeerd, in een hoeveelheid die voldoende is om één aequivalente hoeveelheid baad
EMI3.7
te leveren rasqaqLemte hoeveelheid reactief halogeen van het uitgangs- materiaal,
bij voorkeur in een overmaat van 5% - 20% ten opzichte van de stoechiometrisch voor de hydrolyse benodigde hoeveelheid.
Wanneer men op deze wijze te werk gaat, ligt de benodigde hoeveel-
EMI3.8
heid base ,d,w,z, het via leiding 30 aangevoerde natriumhydroxyde en het 1fia leiding 32 aangevoerde natriumcarbonaat, 20-35% lager dan wanneer de hydrolyse met behulp van een gebufferde natriumhydromyde-oplossing wordt uitgevoerd.De hoeveelheid via leiding 19 toe te voeren zuur en de hoeveel- heidvuit de (tlycerol te verwijderen zoutworden evenredig lager.Ook is de opbrengst aar glycerol aanzienlijk hoger, in het bijzonder doordat de
EMI3.9
niet-gewenste hoog-kokende producten in eemveel kleinere hoeveelheid worden
<Desc/Clms Page number 4>
gevormd, namelijk in een hoeveelheid die nog maar 1/10 tot 1/4 van de vroeger gevormde hoeveelheid bedraagt.
De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de on- derstaande voorbeelden.
EMI4.1
VOORBE11;LD I 1-ohloor-2.3-epoxW:ropaan, dat volgens een analyse slechts onge- veer 75 gew.% 1-chloor-2, 3-epoxypropaan bleek te bevatten, werd in een buis-reactor gevoerd, die bestond uit een ,?mril .ribxis^zanr1-cfsr- snede, die zodanig was gebogen, dat een verticale constructie,bestaande
EMI4.2
uit vier horizontale in serie geschakelde lagen, werd gevormd.Het 1-c.oor- 2,3-epoxypropaan werd in een verdeelstuk gemengd met een waterige natrium- carbonaat-oplossing, welk orgaan aan de zuigzijde van een voedingspomp was aangebracht en het verkregen mengsel werd onder een druk van 10.5 atm.in
EMI4.3
de reactor gevoerd.De voor 4erreactie benodigde warmte werd verkregen door ongeveer 1.20m stroomafwaarts, gerekend vanaf het invoerpunt van de voedingsstroom, stoom onder druk van 12.5 atm.
direct te injecteren.Het uit de reactor stromende product werd op atmosferische druk gebracht en de waterige glycerol werd van het kooldioxyde gescheiden.Het kooldioxyde
EMI4.4
werd in een natriumhydroxyde-oplossing gea'ásorbeerdïiaardoor natriumcarbonaat voor verdere hydrolyse werd gevomd, en de waterige glycerol-oplos- sing werd geneutraliseerde ingedampt en gedêstil1eE,waardoor zuivere gly- cerol werd verkregen.Hieronder worden enkele resultaten gegeven die werden verkregen bij proeven die werden uitgevoerd bij verschillende 1-chloor-2,
EMI4.5
3-epoxypropaan-.concerl'raties (uitgedrukt als aequivalente glycerolooncen- traties) in het reactiemengsel en onder voor deze concentraties optimale reactie-omstandigheden.
EMI4.6
<tb> Aequivalente
<tb>
EMI4.7
(Hyoeróloonoentratie -2 15 25%
EMI4.8
<tb> Tempratuur, <SEP> c <SEP> 154-166 <SEP> 157-180 <SEP> 163-180
<tb>
<tb> Verblijf <SEP> tijd, <SEP> minuten <SEP> 8-15 <SEP> 7-9 <SEP> 8-10
<tb>
EMI4.9
Overmaat Na 2CO in product, gew.% 15-20 15-20 15-20 Glycero1-conceJtratie in product, gew.% 4-6 13-18 20-25 Alkali-verbruik, kg Na2C0 -voeding/ 81-84 76-79 64-72
EMI4.10
<tb> 100 <SEP> kg <SEP> verkregen <SEP> glycerol
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Verhouding <SEP> NaCl/ <SEP> glycerol <SEP> in <SEP> product <SEP> 1.10 <SEP> 0.71 <SEP> 0.67
<tb>
EMI4.11
Verhouding H 0/glycerol in product 18.0 5.0 2.5
EMI4.12
<tb> Opbrengst <SEP> %2 <SEP> op <SEP> basis <SEP> van <SEP> het <SEP> uit- <SEP> 50
<tb>
<tb> gangsmateriaal <SEP> van <SEP> de <SEP> glycerol:
<tb>
<tb> Glycerol <SEP> 98. <SEP> 5 <SEP> 98.5 <SEP> 97.1
<tb>
<tb> Polymeer <SEP> 1.3 <SEP> 1.0 <SEP> 2. <SEP> 6
<tb>
<tb> Niet-gehydrolyeerd <SEP> 0. <SEP> 2 <SEP> 0. <SEP> 5 <SEP> 0. <SEP> 3
<tb>
De in deze tabel vermelde temperaturen zijn de maximumtemperaturen die tijdens 'de reactie werden bereikt.Enige reactie vindt plaats bij de lagere temperaturen waarbij de reactiecomponenten worden gemengd en naar de reactor worden gepompt, voordat zij uiteindelijk tot de aangegeven reactietemperatuur worden verhit.
De in de tabel aangegeven verblijf tijden zijn berekend door het reaotorvolume, in liters, te delen door de invoersnelheid van de grondstof, in liters per minuut. De eigenlijke verblijftijd van de vloeistof in de re- actor is iets lager, doordat het tijdens de reactie vrijgekomen kooldioxyde de reactor gedeeltelijk vult.
<Desc/Clms Page number 5>
VOORBEELD II
De hydrolyse werd discontinu uitgevoerd in een hoge-druk reactor
EMI5.1
varr:roestvrij staaii, d was voorzien van een snel-draaiende menginrichting en een verhittingsspiraa7,'De reactor werd gevuld met en warme warrige riAtriumcarbonaatoplossing.Vervolgens werd het 1-ohloor-2,3-epoxypropaan 78,9% potentiële glycerol) toegevoegd en de reactor gesloten.Het mengsel, dat een temperatuur van 80-90 C hadd, werd vervolgens op reactie-temperatuur verhit.
Toen door het zich ontwikkelende kooldioxyde de druk in de reactor voldoende hoog was opgelopen, werd de druk gedurende de rest van de reactie- periode constant gehouden door gas, via een klep, af te laten en naar een wastoren te leiden, waarin het kooldioxyde door een 20%'s natriumhydroxyde- oplossing werd geabsorbeerd.De glycerolopbrengst werd bepaald door analyse van het uitgangsmateriaal, het in de reactor gevormde product, het waswater daarvan en de uit de wastoren komende oplossing.Vervolgens werd het gehydro- lyseerde product op de gebruikelijke wijze tot zuivere glycerol verwerkt.
Hieronder volgen de resultaten van enkele proeven die onder ver- schillende reactieomstandigheden werden uitgevoerd.
EMI5.2
<tb> max.
<tb>
<tb>
<tb>
Samenstelling <SEP> voeding <SEP> stoe- <SEP> max. <SEP> reac- <SEP> reac- <SEP> niet-ge <SEP> hoog- <SEP> glyce-
<tb>
<tb>
<tb> chio- <SEP> reac- <SEP> tie- <SEP> tie- <SEP> hydro- <SEP> koken-rol
<tb>
<tb>
<tb> 1-chloor- <SEP> natrium- <SEP> water <SEP> metri- <SEP> tie- <SEP> druk <SEP> tijd,¯ <SEP> lyseerd <SEP> de <SEP> op-
<tb>
EMI5.3
2,r;;p carbo- sche temp.
(atm.) ') uitgangs- pro- brengst
EMI5.4
<tb> propaan <SEP> naat <SEP> overmaat <SEP> ( C) <SEP> (Min.) <SEP> materi- <SEP> duc <SEP> (gew.%)
<tb> aan <SEP> aal <SEP> voor <SEP> ten
<tb>
EMI5.5
Na2C03 glycerol (dl) ¯¯¯¯¯¯¯ - ¯¯¯¯ zen.%) ew.%)¯¯¯¯ 1 Ci;1 6,4 83,7 5% 162 470 15 1,8 1 i 3 97, 8
EMI5.6
<tb> 15,0 <SEP> 8,6 <SEP> 76,0 <SEP> 2% <SEP> 160 <SEP> 450 <SEP> 15 <SEP> 3,6 <SEP> 0,4 <SEP> '97,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 20,0 <SEP> 11,5 <SEP> 68,5 <SEP> gean <SEP> 165 <SEP> 400 <SEP> 15 <SEP> 0,4 <SEP> 2,8 <SEP> 97,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 20,1 <SEP> 11,7 <SEP> 68,2 <SEP> 2% <SEP> 1.65 <SEP> 420 <SEP> 15 <SEP> geen <SEP> 2,2 <SEP> 97,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 25,0 <SEP> 14,3 <SEP> 60,7 <SEP> geen <SEP> 158 <SEP> 360 <SEP> 15 <SEP> 1,7 <SEP> 0,5 <SEP> 98,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 24,7 <SEP> 14,
9 <SEP> 60,4 <SEP> 5% <SEP> 163 <SEP> 450 <SEP> 15 <SEP> geen <SEP> 0;3 <SEP> 98,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 24,6 <SEP> 15,4 <SEP> 60,0 <SEP> 10% <SEP> 161 <SEP> 445 <SEP> 15 <SEP> 1,0 <SEP> 1,1 <SEP> 98,6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 24,5 <SEP> 14,9 <SEP> 60,6 <SEP> 5% <SEP> 153 <SEP> 200 <SEP> 15 <SEP> geen <SEP> - <SEP> 99.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 24,6 <SEP> 15,5 <SEP> 59,9 <SEP> 10% <SEP> 152 <SEP> 410 <SEP> 16 <SEP> geen <SEP> - <SEP> 99,2
<tb>
@ Reactietijd is de totale verblijftijd in de reactor, met inbegrip van de verhittingstijd.
van VOORBEELD III
EMI5.7
De invloed van variaties in de maximale wenktemperatuqr 0' de re- sultaten vain de hydrolyse van mengsels van 1-chlr?or-2,3-epoxypropaan (75%-80%) met ongeveer 20-25% glyceroldichloorhydrienen werd onder verschillende omstan- digheden in twee series proeven bepaald.Een serie proeven werd uitgevoerd in de in Voorbeeld I gebezigde buisreactor en de andere proven werden uit- gevoerd in een buisreactor met een diameter van 60 cm en een hoogte van 5,6 m.
In deze reactor werd de uit-1-ohloor-2,3-epoxypropaan bestaande voeding
EMI5.8
(78-84%' uitgapganateriaal voor glycerol; de rest bestond uit organische verontreinigingen, o.a. trichloorpropaan enz.) in een verdeelstuk met na-
EMI5.9
triumcarbonaat gemengd, welk verdeetuk was aangebracht aan de zuigzijde van een ééntraps centrifugaalpomp, die een druk van 75-80 kg kon leveren.
De pomp werd gebruikt om de reactiecomponenten te mengen en te dispergeren en om de installatie onder druk te brengen. De pomp was aangesloten op het
<Desc/Clms Page number 6>
benedeneinde van de reactor, die onder een druk van ongeveer 10. 5 a-bm.werk- te. De aan de reactor toegevoerde warmte werd geleverd door stoom onder een druk van 12 atm. onder in de reactor te injecteren en door de bij de reac- tie vrijkomende warmte.Het via de tqp van de reactor afgevoerde product -- werd naar een phase-afscheider geleid, waar de waterige glycerol werd ge- scheiden van het kooldioxydeHet kooldioxyde werd in natriumhydroxyde ge- absorbeerd, zodat een natriumoarbonaatoplossing werd gevormd voor verdere hydrolyse.
Verticale -tank-reactor
EMI6.1
<tb> Reactie-tijd <SEP> 12-16 <SEP> minuten
<tb>
<tb> Overmaat <SEP> natriumcarbonaat:16 <SEP> - <SEP> 23 <SEP> gew.%
<tb>
<tb> Maximum <SEP> Glycerol <SEP> Verlies <SEP> aan <SEP> opbrengst <SEP> *) <SEP> van <SEP> het
<tb>
<tb> temperatuur <SEP> concentratie <SEP> uitgangsmateriaal <SEP> voor <SEP> glycerol,
<tb>
<tb> c <SEP> (gew.%) <SEP> in <SEP> gew.%
<tb>
<tb> niet-gehydro- <SEP> polymeer
<tb>
<tb> lyseerde <SEP> stof
<tb>
<tb>
<tb> 135 <SEP> 5,6 <SEP> 3.3 <SEP> 1.7
<tb>
<tb> 149 <SEP> 5.0 <SEP> 1,3 <SEP> 1,9
<tb>
<tb> 163 <SEP> 5. <SEP> 5 <SEP> 0.0 <SEP> 1. <SEP> 5
<tb>
<tb> 173 <SEP> 5. <SEP> 4 <SEP> 0. <SEP> 2 <SEP> 2.
<SEP> 3
<tb>
Buis-reautor
EMI6.2
<tb> Reactietijd <SEP> 6,9-9,3 <SEP> minuten
<tb>
<tb>
<tb> Overmaat <SEP> natriumcarbonaat <SEP> 15-32 <SEP> gew.%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Maximum- <SEP> Glycerol- <SEP> Verlies <SEP> aan <SEP> opbrengst*) <SEP> van <SEP> het
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> temperatuur <SEP> concentratie <SEP> uitgangsmateriaal <SEP> voor <SEP> glycerol,
<tb>
<tb>
<tb> c <SEP> (Gew. <SEP> in <SEP> gew.%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> niet-gehydro- <SEP> polymeer
<tb>
<tb>
<tb> ¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> lyseerde <SEP> stof <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 151 <SEP> 12. <SEP> 8 <SEP> 0. <SEP> 5 <SEP> 0.9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 164 <SEP> 13.2 <SEP> 0 <SEP> .5 <SEP> 1.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 177 <SEP> 15.7 <SEP> 0.3 <SEP> 1.6
<tb>
<tb>
<tb> 179 <SEP> 23. <SEP> 6 <SEP> 0.2 <SEP> 2.8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 186 <SEP> 22.4 <SEP> 0.
<SEP> 3
<tb>
*)opbrengst aan glycerine = 100 niet-gehydrolyseerd materiaal + polymeer) VOORBEELD IV
De invloed van veranderingen in de verblijf tijd op de verliezen aan opbrengst bij het hydrolyseren van het onzuivere in Voorbeeld III ge- bruikte 1-chloor-2,3-epoxypropaan blijkt uit de volgende tabel voor proe- ven, die bij temperaturen van 157 c-177 c zijn "uitgevoerd met de in Voorbeeld I beschreven buisreactor en de in Voorbeeld III gebezigde verticale tank- reactor.
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
<tb>
Verblijf <SEP> tijd <SEP> Glycerol <SEP> Overmaat <SEP> Verlies <SEP> aan <SEP> opbrengst
<tb>
<tb>
<tb> in <SEP> reactor <SEP> concentratie <SEP> verbruikt <SEP> van <SEP> het <SEP> uitgangsmateriaal
<tb>
<tb>
<tb> (min.) <SEP> in <SEP> product <SEP> natrium- <SEP> voor <SEP> glycerol <SEP> in <SEP> gew.%
<tb>
EMI7.2
(gew.%) carbonaat niet g2h¯vclro- polymeer
EMI7.3
<tb> gew <SEP> % <SEP> lyseerde <SEP> stof
<tb>
<tb>
<tb> Buis-reactor
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6,7 <SEP> 5,2 <SEP> 9,7 <SEP> 2,9 <SEP> 0,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Tank-reactor
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ' <SEP> 10 <SEP> 3,6 <SEP> 16,8 <SEP> 0,0 <SEP> 1,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 15 <SEP> 4,2 <SEP> 39,0 <SEP> 0,0 <SEP> 1,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 25 <SEP> 5,8 <SEP> 7,5 <SEP> 0,0 <SEP> 2,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Buis=reactor
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5,4 <SEP> 15,5 <SEP> 13,7 <SEP> 0,6 <SEP> 1,
9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7,1 <SEP> 15,7 <SEP> 14,8 <SEP> 0,6 <SEP> 1,6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10,4 <SEP> 16,6 <SEP> 11,4 <SEP> 0,8 <SEP> 2,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 13,0 <SEP> 17,8 <SEP> 13,4 <SEP> 0,4 <SEP> 3,0
<tb>
EMI7.4
Buis-reactor
EMI7.5
<tb> 6,5 <SEP> 21,5 <SEP> 9,4 <SEP> 0,8 <SEP> 3,2
<tb>
<tb>
<tb> 7,2 <SEP> 10,2 <SEP> 29,4 <SEP> 0,2 <SEP> 2,8
<tb>
<tb>
<tb> 11,5 <SEP> 26,6 <SEP> 13,3 <SEP> 0,3 <SEP> 3,6
<tb>
<tb>
<tb> 12,3 <SEP> 24,8 <SEP> 21,4 <SEP> 0,1 <SEP> 3,4
<tb>
EMI7.6
1JORBEELD V
De invloed van de hoeveelheid overmaat iatriumhydroxyde die'wordt gebruikt bij het uitvoeren van de hydrolype van het in Voorbeeld III gebezig-
EMI7.7
de onzuivere 1-chloor-2,3-epoxypropaan bIi jkt u3,tdel.emcb da Voorbeelden I en III beschreven reactoren verkregen resultaten.
Verticale tank-reactor.
EMI7.8
<tb>
Maximum-temperatuur: <SEP> 157 <SEP> - <SEP> 166 C
<tb>
<tb> Glycerol-concentratie <SEP> in <SEP> aflopend <SEP> product: <SEP> 4 <SEP> - <SEP> 6%
<tb>
EMI7.9
yprblijftijd 10 - 15 min.
EMI7.10
<tb>
Overmaat <SEP> natrium- <SEP> Verlies <SEP> aan <SEP> opbrengt <SEP> van <SEP> het <SEP> uit-
<tb>
<tb> carbonaat <SEP> gew <SEP> % <SEP> gangsmateriaal <SEP> voor <SEP> glycerol <SEP> in <SEP> gew.%.
<tb>
<tb>
<tb> niet-gehydrolyseerd <SEP> polymeer
<tb>
<tb> materiaal
<tb>
EMI7.11
-4>..... .dil....... .....d>.. --.,...--."'" 1>1--.".--""""--
EMI7.12
<tb> 3,7 <SEP> 0,1 <SEP> 2,7
<tb>
<tb>
<tb> 6,2 <SEP> 0,0 <SEP> 1,9
<tb>
<tb>
<tb> 16,8 <SEP> 0,0 <SEP> 1,5
<tb>
<tb>
<tb> 19,8 <SEP> 0,0 <SEP> 1,5
<tb>
<tb>
<tb> 20,3 <SEP> 0,0 <SEP> 1,5
<tb>
<tb>
<tb> 44,6 <SEP> 0,0 <SEP> 1,6
<tb>
Buis reactor.
EMI7.13
<tb>
Maximum-temperatuur: <SEP> 162 <SEP> - <SEP> 182 C
<tb>
<tb> Glycerol-concentratie <SEP> in <SEP> verkregen <SEP> .product! <SEP> 20 <SEP> 27%
<tb>
<tb> Verblijf <SEP> tijd: <SEP> 7 <SEP> - <SEP> 11,5 <SEP> min.
<tb>
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
<tb>
Overmaat <SEP> natrium <SEP> Verliep <SEP> aan <SEP> opbrengst <SEP> van <SEP> het <SEP> uitgangs-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> carbonaat <SEP> gew <SEP> % <SEP> materiaal <SEP> voor <SEP> glycerol <SEP> in <SEP> gew <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> niet-gehydrolyseerd <SEP> polymeer
<tb>
<tb>
<tb> product <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> ¯¯¯¯¯¯
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5,5 <SEP> 0,9 <SEP> 5,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7,4 <SEP> 1,3 <SEP> 4,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9,1 <SEP> 0,4 <SEP> 4,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 11,3 <SEP> 0,6 <SEP> 3,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 13,3 <SEP> 0,3 <SEP> 2,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 23,0 <SEP> 0,4 <SEP> 2,6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 25,2 <SEP> 0,2 <SEP> 2,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 26,5 <SEP> 0,2 <SEP> 2,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 29,4 <SEP> 0,2 <SEP> 2,8
<tb>
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to the conversion of glycerol epihalohydrienes, i.e. 1-halo-2,3-epoxypropanes, into glycerol.
A number of different methods have already been proposed for the preparation of glycerol. A suitable method is the hydrolysis of mono- and
EMI1.1
dichlorohydrins, in which aqueous α, 3-hydroxide solutions, preferably buffered with a salt of a strong base and a weak acid, for example sodium carbonate, were used as hydrolysis agent. In the known methods there was a serious disadvantage, namely the formation of by-products, especially high molecular weight products, such as polyglycerols, which also complicate the preparation of pure glycerol.
A further drawback was a relatively slow reaction rate, which required the use of large reactors. Another drawback was the use of very dilute. solutions requiring evaporation of large amounts of water.
According to the invention, the above drawbacks can be overcome.
EMI1.2
When the hyclrolyte of 1-halo-2,3-epoxypropane is carried out by contacting these compounds for a short time at high temperature and under pressure with an aqueous inorganic carbonate solution: 4 g. The reaction is carried out at a temperature between 130 ° C and 200 ° C, preferably between 150 ° C and 180 ° C, and in the presence of carbon dioxide, under such a pressure, for example under a pressure of 7 to 35 atm.,
EMI1.3
that the reaction components for 55td: lr 2 (} \ tidJ:
m. The liquid phase. The optimum temperature Q. 1 ½ time varies slightly depending on the glycerol concentration of the fully hydrolysed product ultimately obtained, as shown by the following numbers:
EMI1.4
Glycerol mononentation (wt%) 5 10-15 20-25 Temperature, 00 154-166 157-180 16 '/ 80 YerbliµQ time, minutes 9-15 7-9 8-10 Temperatures and residence times that are above these optimal limits (promote the formation of polymeric products, while at temperatures and residence times below, incomplete hydrolysis takes place
EMI1.5
The temperature and residence timeline are interdependent variables.
Usually the residence time is determined by the volume of the reactor and the required product cap rate. An optimal yield is then obtained by controlling the reaction temperature.
In this way, one can obtain substantially complete conversion of the 1-halo-2,3-epozypropane with the formation of very few by-products. The reaction can be advantageously carried out with halo-epoxypropane
EMI1.6
Solutions containing, for example, about 15 to 30% by weight of 1-chloro-2,3-epoxypropane, at which concentrations little polymeric products are formed. In these concentrates, correspondingly concentrated glycerol solutions are obtained, reducing the amount of water when the product has to be evaporated, it is greatly reduced.
An important advantage of the present process over the methods used hitherto is that not only an improved yield of glycerol is obtained, but that the alkali consumption can also be considerably reduced. Preferably, the method is carried out with such a
EMI1.7
any amount of inorganic arbona + ± that an excess of about 2% -20%, preferably about 15% - 20%, of the required stoichiometric amount remains at the end of the reaction. Smaller amounts of carbonate may be However, less complete hydrolysis is usually obtained,
especially when an excess of less than 10% is used When using larger amounts of inorganic carbon
EMI1.8
After all, the yield of glycerol does not increase and the removal becomes more difficult. Furthermore, it is advantageously high concentrations of 1-halo-2,3-epoxy resin.
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
propane. Thus, it has been found that when the glycerol concentration of the instant solution is increased from 15 to 25% by weight and the optimum excess of sodium carbonate in the product, of 15-20%, is maintained, a reduction is achieved. From the consumption of sodium carbonate of 79 kg per 100 kg glycerol to 71 kg per 100 kg glycerol is obtained when the other conditions are kept constant.
EMI2.2
Carbonates, such as sodium carbonate, are considered to be substances which are equivalent to other basic substances, such as sodium hydrode, etc. in the hydrolysis of hydroxyhalides.
EMI2.3
halo-2,3-epoxypropanes, however, this is not the case, since the carbonates or bicarbonates to be used according to the invention, hereinafter referred to as "inorganic carbonates", cannot be replaced by other bases without significant advantages of the invention. The carbon dioxide formed during the reaction can act as a catalyst and a buffer, avoiding too high a pH so that excessive polymer formation does not take place. The use of small amounts of other basic
EMI2.4
fabrics,
so that the reaction is not adversely affected, can be used, if desired, in conjunction with the inorganic carbonates. However, using, for example, 10-15 wt.% sodium hydroxide in the total alkali feed, undesirably greater polymer formation occurs. can be advantageously prepared by allowing the carbon dioxide liberated in the reaction to be absorbed by a sodium hydroxide solution, for which a small excess of sodium hydroxide is desirable.
The preferred method used in the inventive method
EMI2.5
inorganic carbonates are alkali metal carbonates and bdarbonate, especially sodium carbonate and bicahbonate, as they are cheap and dissolve well in the reaction medium.
The method has been found to be particularly useful in
EMI2.6
the hydrolysis of 1-chlor-2,3-epoxypropane to glycerol. However, it can also be used with good results for the hydrolysis of librgom-2,3-epoxypropane or other 1-halo-2,3-epoypropane. The starting 1-halo-2,3-epoxypropane will be formed in the reaction mixture from the corresponding dihydroxypropanes. It is necessary only to use the amount of sodium carbonate used for each additional equivalent halogen of half a mole present. Suitable starting materials in the present process are mixtures of dichlorohydrin and epichlorine
EMI2.7
hydrines, for example those which are "in bob" lmenikaaiée, oétrécr = 1 script na = 6052g3a The method according to the invention can be either discontinuous:
can be performed continuously. The preferred continuous process can use a reactor optionally with Raschig rings
EMI2.8
or other suitable inert fill material can be flattened. The reactor can be a vessel of the horizontal or vertical type.
In the latter case, the halo-epoxypropane or the dihalohydroxypropane can pass with the aqueous sodium carbonate solution upward or downward through the reactor.
EMI2.9
19 It is preferable to use a tubular, non-insulating reactor, which makes it possible to properly control the reaction temperature, such as a gradual increase of the temperature as the temperature progresses.
EMI2.10
gradual reaction. When using such reactors, the carbonate is used very effectively,
which is apparently due to the fact that less "backmixing" occurs, which prevents side reactions between the sodium carbonate ex-impurities in the starting material. Rather, the formation of undesired high-boiling by-products is counteracted by reducing "bac3mixing". "of glycerol with incompletely hydrolysed reaction mixture. A combination of a tubular reactor and a tank reactor can be used mpk, where the first part of the
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1
reaction (that is, that portion which proceeds, for example, in the first 1/5 - 1/3 of the total reactor volume, in which part the hydrolysis mainly takes place) is carried out in heated reaction tubes. schematically shows one suitable reaction system of this type.
In the drawing 1 is a storage tank for 1-halo-2,3-epoxypropane or dihalohydroxypropane or a mixture thereof. This feedstock is collected via line 2, together with the aqueous sodium chloride supplied through line 3.
EMI3.2
carbonate solution, passed through pump 4 to the preheater 5. The mixture is heated in this preheater by indirect heat transfer with the aid of steam supplied through line 6, the condensate of which is removed through line 7. If desired, other heating means can also be used. The reaction mixture discharged via line 8 can be further heated by directly injecting high-pressure steam via line 9. The reaction mixture can be brought to the above desired temperature of 130 ° C to 200 ° C by this direct injection of steam.
EMI3.3
,
The thus preheated mixture, which is under a pressure of 7 to 35 kg / cm2, keeping the system in the liquid phase, is fed to reactor 10, in which so many tubes 11 are arranged that approximately 1/2. 4 of the total required reactor volume has been obtained. The product flowing out of the reactor 10, which is still at the reaction temperature and pressure, passes through line 12 to the tank-reactor 13, where the hydrolysis is completed. the reactors 10 and 13, which are preferably provided with heat-insulating material to prevent heat loss and which can optionally be provided with additional heating
EMI3.4
The medium is between 5 and 15 minutes. The reacted mixture 1 is fed via the rescue 14 provided with a reduction valve 15 to the receiver 16,
wherein the carbon dioxide is separated from the aqueous glycerol solution discharged via line 18. The carbon dioxide is removed via line 17. The excess sodium carbonate in the glycerol solution is neutralized in the neutralizer with acid supplied via line 19.
EMI3.5
from where the solution is fed through line 21 to the evaporation and distillation stills 22 and 23. The salt formed is removed by the usual way and discharged through line 24, while the water and low-boiling impurities are passed through line 25 and 23. the high-boiling impurities are removed via line 26. The glycerol is obtained from line 27.
EMI3.6
The carbon dioxide discharged from the condenser 16 via line 17 is passed, together with the carbon dioxide discharged from the neutralizer 20 via line 28, to the absorber 29. The carbon dioxide is fed into the absorber in countercurrent to the introduced via line 30. sodium hydroxide solution. The sodium carbonate solution obtained is recycled to the reaction via line 31 and line 3, along with a make-up stream of sodium carbonate, which is returned via line 32, in an amount sufficient to bathe one equivalent amount.
EMI3.7
rasqaqLent amount of reactive halogen of the starting material to be delivered,
preferably in an excess of 5% - 20% with respect to the stoichiometric amount required for the hydrolysis.
When one proceeds in this way, the required amount is
EMI3.8
base, d, w, z, the sodium hydroxide supplied via line 30 and the sodium carbonate supplied via line 32, 20-35% lower than when the hydrolysis is carried out using a buffered sodium hydromide solution. acid and the amount of the salt to be removed (tlycerol) become proportionately lower. Also the yield of glycerol is considerably higher, in particular because the
EMI3.9
undesired high-boiling products in a much smaller amount
<Desc / Clms Page number 4>
formed, namely in an amount that is only 1/10 to 1/4 of the amount previously formed.
The invention will be further illustrated by the examples below.
EMI4.1
EXAMPLE 11: LD I 1-chloro-2,3-epoxyW: Ropane, which was analyzed to contain only about 75% by weight of 1-chloro-2,3-epoxypropane, was fed into a tube reactor consisting of a,? mril .ribxis ^ zanr1-cfsr cut, which was curved such that a vertical structure consisting of
EMI4.2
of four horizontal layers connected in series. The 1-c. 2,3-propylene oxide was mixed in a manifold with an aqueous sodium carbonate solution, which was placed on the suction side of a feed pump and the resulting mixture was pressurized to 10.5 atm
EMI4.3
The heat required for the reaction was obtained by approximately 1.20 m downstream from the feed stream entry point, steam at 12.5 atm pressure.
The product exiting the reactor was brought to atmospheric pressure and the aqueous glycerol was separated from the carbon dioxide.
EMI4.4
was absorbed in a sodium hydroxide solution, thereby forming sodium carbonate for further hydrolysis, and the aqueous glycerol solution was neutralized, evaporated and distilled, yielding pure glycerol. Below are some of the results obtained in tests that were carried out. performed at various 1-chloro-2,
EMI4.5
3-epoxypropane concentrates (expressed as equivalent glycerolone concentrations) in the reaction mixture and under optimal reaction conditions for these concentrations.
EMI4.6
<tb> Equivalent
<tb>
EMI4.7
(Hyouronic interest -2 15 25%
EMI4.8
<tb> Temprature, <SEP> c <SEP> 154-166 <SEP> 157-180 <SEP> 163-180
<tb>
<tb> Stay <SEP> time, <SEP> minutes <SEP> 8-15 <SEP> 7-9 <SEP> 8-10
<tb>
EMI4.9
Excess Na2CO in product, wt.% 15-20 15-20 15-20 Glycerol concentration in product, wt.% 4-6 13-18 20-25 Alkali consumption, kg Na2C0 -feed / 81-84 76- 79 64-72
EMI4.10
<tb> 100 <SEP> kg <SEP> obtained <SEP> glycerol
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ratio <SEP> NaCl / <SEP> glycerol <SEP> in <SEP> product <SEP> 1.10 <SEP> 0.71 <SEP> 0.67
<tb>
EMI4.11
Ratio H 0 / glycerol in product 18.0 5.0 2.5
EMI4.12
<tb> Yield <SEP>% 2 <SEP> on <SEP> basis <SEP> from <SEP> the <SEP> from <SEP> 50
<tb>
<tb> raw material <SEP> of <SEP> the <SEP> glycerol:
<tb>
<tb> Glycerol <SEP> 98. <SEP> 5 <SEP> 98.5 <SEP> 97.1
<tb>
<tb> Polymer <SEP> 1.3 <SEP> 1.0 <SEP> 2. <SEP> 6
<tb>
<tb> Unhydrolyzed <SEP> 0. <SEP> 2 <SEP> 0. <SEP> 5 <SEP> 0. <SEP> 3
<tb>
The temperatures quoted in this table are the maximum temperatures reached during the reaction. Some reaction occurs at the lower temperatures at which the reactants are mixed and pumped to the reactor, before finally heating to the indicated reaction temperature.
The residence times indicated in the table are calculated by dividing the reactor volume, in liters, by the feed rate of the raw material, in liters per minute. The actual residence time of the liquid in the reactor is somewhat shorter, because the carbon dioxide released during the reaction partially fills the reactor.
<Desc / Clms Page number 5>
EXAMPLE II
The hydrolysis was carried out batchwise in a high pressure reactor
EMI5.1
Stainless steel was equipped with a high speed mixer and a heating coil. The reactor was charged with a warm, muddy sodium carbonate solution. Then the 1-chloro-2,3-propylene oxide (78.9% potential glycerol) was added and closed the reactor. The mixture, which had a temperature of 80-90 ° C, was then heated to reaction temperature.
When the pressure in the reactor had risen sufficiently high due to the evolving carbon dioxide, the pressure was held constant for the remainder of the reaction period by venting gas through a valve and passing it to a scrubbing tower where the carbon dioxide was passed through. a 20% sodium hydroxide solution was absorbed. The glycerol yield was determined by analysis of the feedstock, product formed in the reactor, its wash water, and the solution emerging from the washing tower. Then the hydrolyzed product was treated in the usual manner. processed into pure glycerol.
The following are the results of some tests that were performed under different reaction conditions.
EMI5.2
<tb> max.
<tb>
<tb>
<tb>
Composition <SEP> nutrition <SEP> stoe- <SEP> max. <SEP> reac- <SEP> reac- <SEP> no-ge <SEP> high- <SEP> glyce-
<tb>
<tb>
<tb> chio- <SEP> reac- <SEP> tie- <SEP> tie- <SEP> hydro- <SEP> cooking-roll
<tb>
<tb>
<tb> 1-chlorine- <SEP> sodium- <SEP> water <SEP> metri- <SEP> tie- <SEP> press <SEP> time, ¯ <SEP> reads <SEP> the <SEP> up-
<tb>
EMI5.3
2, r i; p carbo temp.
(atm.) ') output yield
EMI5.4
<tb> propane <SEP> naat <SEP> excess <SEP> (C) <SEP> (Min.) <SEP> materi- <SEP> duc <SEP> (wt%)
<tb> on <SEP> al <SEP> for <SEP> ten
<tb>
EMI5.5
Na2CO3 glycerol (dl) ¯¯¯¯¯¯¯ - ¯¯¯¯ Zen.%) Ew.%) ¯¯¯¯ 1 Ci; 1 6.4 83.7 5% 162 470 15 1.8 1 i 3 97, 8
EMI5.6
<tb> 15.0 <SEP> 8.6 <SEP> 76.0 <SEP> 2% <SEP> 160 <SEP> 450 <SEP> 15 <SEP> 3.6 <SEP> 0.4 <SEP> '97, 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 20.0 <SEP> 11.5 <SEP> 68.5 <SEP> gean <SEP> 165 <SEP> 400 <SEP> 15 <SEP> 0.4 <SEP> 2.8 <SEP> 97 , 4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 20.1 <SEP> 11.7 <SEP> 68.2 <SEP> 2% <SEP> 1.65 <SEP> 420 <SEP> 15 <SEP> none <SEP> 2.2 <SEP> 97, 3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 25.0 <SEP> 14.3 <SEP> 60.7 <SEP> none <SEP> 158 <SEP> 360 <SEP> 15 <SEP> 1.7 <SEP> 0.5 <SEP> 98 , 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 24.7 <SEP> 14,
9 <SEP> 60.4 <SEP> 5% <SEP> 163 <SEP> 450 <SEP> 15 <SEP> none <SEP> 0; 3 <SEP> 98.8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 24.6 <SEP> 15.4 <SEP> 60.0 <SEP> 10% <SEP> 161 <SEP> 445 <SEP> 15 <SEP> 1.0 <SEP> 1.1 <SEP> 98.6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 24.5 <SEP> 14.9 <SEP> 60.6 <SEP> 5% <SEP> 153 <SEP> 200 <SEP> 15 <SEP> none <SEP> - <SEP> 99.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 24.6 <SEP> 15.5 <SEP> 59.9 <SEP> 10% <SEP> 152 <SEP> 410 <SEP> 16 <SEP> none <SEP> - <SEP> 99.2
<tb>
@ Response time is the total residence time in the reactor, including the heating time.
of EXAMPLE III
EMI5.7
The influence of variations in the maximum working temperature 0 'on the results of the hydrolysis of mixtures of 1-chloro-2,3-epoxypropane (75% -80%) with about 20-25% glycerol dichlorohydrins was measured under various conditions. determined in two series of tests. One series of tests was carried out in the tubular reactor used in Example I and the other tests were carried out in a tubular reactor with a diameter of 60 cm and a height of 5.6 m.
The feed consisting of 1-chloro-2,3-epoxypropane was fed into this reactor
EMI5.8
(78-84% glycerol starting material; the remainder consisted of organic impurities, including trichloropropane, etc.) in a manifold with after-
EMI5.9
triumcarbonate, which nozzle was fitted to the suction side of a single stage centrifugal pump capable of delivering a pressure of 75-80 kg.
The pump was used to mix and disperse the reactants and to pressurize the installation. The pump was connected to it
<Desc / Clms Page number 6>
lower end of the reactor, which was operating at a pressure of about 10.5 a-bm. The heat supplied to the reactor was provided by steam at a pressure of 12 atm. to the bottom of the reactor and by the heat released during the reaction. The product discharged via the tqp of the reactor - was passed to a phase separator, where the aqueous glycerol was separated from the carbon dioxide. sodium hydroxide to form a sodium carbonate solution for further hydrolysis.
Vertical tank reactor
EMI6.1
<tb> Response time <SEP> 12-16 <SEP> minutes
<tb>
<tb> Excess <SEP> sodium carbonate: 16 <SEP> - <SEP> 23 <SEP> wt.%
<tb>
<tb> Maximum <SEP> Glycerol <SEP> Loss <SEP> to <SEP> yield <SEP> *) <SEP> from <SEP> the
<tb>
<tb> temperature <SEP> concentration <SEP> starting material <SEP> for <SEP> glycerol,
<tb>
<tb> c <SEP> (wt%) <SEP> in <SEP> wt%
<tb>
<tb> non-hydro <SEP> polymer
<tb>
<tb> lysed <SEP> substance
<tb>
<tb>
<tb> 135 <SEP> 5.6 <SEP> 3.3 <SEP> 1.7
<tb>
<tb> 149 <SEP> 5.0 <SEP> 1.3 <SEP> 1.9
<tb>
<tb> 163 <SEP> 5. <SEP> 5 <SEP> 0.0 <SEP> 1. <SEP> 5
<tb>
<tb> 173 <SEP> 5. <SEP> 4 <SEP> 0. <SEP> 2 <SEP> 2.
<SEP> 3
<tb>
Tube reautor
EMI6.2
<tb> Response time <SEP> 6.9-9.3 <SEP> minutes
<tb>
<tb>
<tb> Excess <SEP> sodium carbonate <SEP> 15-32 <SEP> wt.%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Maximum- <SEP> Glycerol- <SEP> Loss <SEP> to <SEP> yield *) <SEP> from <SEP> the
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> temperature <SEP> concentration <SEP> starting material <SEP> for <SEP> glycerol,
<tb>
<tb>
<tb> c <SEP> (Wt. <SEP> in <SEP> wt.%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> non-hydro <SEP> polymer
<tb>
<tb>
<tb> ¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> lysed <SEP> substance <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 151 <SEP> 12. <SEP> 8 <SEP> 0. <SEP> 5 <SEP> 0.9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 164 <SEP> 13.2 <SEP> 0 <SEP> .5 <SEP> 1.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 177 <SEP> 15.7 <SEP> 0.3 <SEP> 1.6
<tb>
<tb>
<tb> 179 <SEP> 23. <SEP> 6 <SEP> 0.2 <SEP> 2.8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 186 <SEP> 22.4 <SEP> 0.
<SEP> 3
<tb>
*) yield of glycerine = 100 non-hydrolyzed material + polymer) EXAMPLE IV
The influence of residence time changes on yield losses in hydrolyzing the crude 1-chloro-2,3-propylene oxide used in Example III can be seen from the following table for tests run at temperatures of 157 ° C. -177c have been carried out with the tubular reactor described in Example I and the vertical tank reactor used in Example III.
<Desc / Clms Page number 7>
EMI7.1
<tb>
Stay <SEP> time <SEP> Glycerol <SEP> Excess <SEP> Loss <SEP> to <SEP> yield
<tb>
<tb>
<tb> in <SEP> reactor <SEP> concentration <SEP> consumes <SEP> from <SEP> the <SEP> starting material
<tb>
<tb>
<tb> (min.) <SEP> in <SEP> product <SEP> sodium <SEP> for <SEP> glycerol <SEP> in <SEP> wt%
<tb>
EMI7.2
(wt%) carbonate non-cyclopolymer
EMI7.3
<tb> wt <SEP>% <SEP> lysed <SEP> substance
<tb>
<tb>
<tb> Tube reactor
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6.7 <SEP> 5.2 <SEP> 9.7 <SEP> 2.9 <SEP> 0.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Tank reactor
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> '<SEP> 10 <SEP> 3.6 <SEP> 16.8 <SEP> 0.0 <SEP> 1.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 15 <SEP> 4.2 <SEP> 39.0 <SEP> 0.0 <SEP> 1.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 25 <SEP> 5.8 <SEP> 7.5 <SEP> 0.0 <SEP> 2.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Tube = reactor
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5.4 <SEP> 15.5 <SEP> 13.7 <SEP> 0.6 <SEP> 1,
9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7.1 <SEP> 15.7 <SEP> 14.8 <SEP> 0.6 <SEP> 1.6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10.4 <SEP> 16.6 <SEP> 11.4 <SEP> 0.8 <SEP> 2.7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 13.0 <SEP> 17.8 <SEP> 13.4 <SEP> 0.4 <SEP> 3.0
<tb>
EMI7.4
Tube reactor
EMI7.5
<tb> 6.5 <SEP> 21.5 <SEP> 9.4 <SEP> 0.8 <SEP> 3.2
<tb>
<tb>
<tb> 7.2 <SEP> 10.2 <SEP> 29.4 <SEP> 0.2 <SEP> 2.8
<tb>
<tb>
<tb> 11.5 <SEP> 26.6 <SEP> 13.3 <SEP> 0.3 <SEP> 3.6
<tb>
<tb>
<tb> 12.3 <SEP> 24.8 <SEP> 21.4 <SEP> 0.1 <SEP> 3.4
<tb>
EMI7.6
1JOR IMAGE V
The effect of the amount of excess sodium hydroxide used in carrying out the hydrolysis of the type shown in Example III.
EMI7.7
The crude 1-chloro-2,3-epoxypropane in the reactors described in Examples I and III obtained results.
Vertical tank reactor.
EMI7.8
<tb>
Maximum temperature: <SEP> 157 <SEP> - <SEP> 166 C
<tb>
<tb> Glycerol concentration <SEP> in <SEP> descending <SEP> product: <SEP> 4 <SEP> - <SEP> 6%
<tb>
EMI7.9
dwell time 10 - 15 min.
EMI7.10
<tb>
Excess <SEP> sodium <SEP> Loss <SEP> to <SEP> brings <SEP> from <SEP> to the <SEP>
<tb>
<tb> carbonate <SEP> wt <SEP>% <SEP> raw material <SEP> for <SEP> glycerol <SEP> in <SEP> wt%.
<tb>
<tb>
<tb> non-hydrolyzed <SEP> polymer
<tb>
<tb> material
<tb>
EMI7.11
-4> ..... .dil ....... ..... d> .. -., ...--. "'" 1> 1 -. ".--" "" "-
EMI7.12
<tb> 3.7 <SEP> 0.1 <SEP> 2.7
<tb>
<tb>
<tb> 6.2 <SEP> 0.0 <SEP> 1.9
<tb>
<tb>
<tb> 16.8 <SEP> 0.0 <SEP> 1.5
<tb>
<tb>
<tb> 19.8 <SEP> 0.0 <SEP> 1.5
<tb>
<tb>
<tb> 20.3 <SEP> 0.0 <SEP> 1.5
<tb>
<tb>
<tb> 44.6 <SEP> 0.0 <SEP> 1.6
<tb>
Tube reactor.
EMI7.13
<tb>
Maximum temperature: <SEP> 162 <SEP> - <SEP> 182 C
<tb>
<tb> Glycerol concentration <SEP> in <SEP> obtained <SEP> .product! <SEP> 20 <SEP> 27%
<tb>
<tb> Stay <SEP> time: <SEP> 7 <SEP> - <SEP> 11.5 <SEP> min.
<tb>
<Desc / Clms Page number 8>
EMI8.1
<tb>
Excess <SEP> sodium <SEP> Expired <SEP> to <SEP> yield <SEP> from <SEP> the <SEP> initial
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> carbonate <SEP> wt <SEP>% <SEP> material <SEP> for <SEP> glycerol <SEP> in <SEP> wt <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> non-hydrolyzed <SEP> polymer
<tb>
<tb>
<tb> product <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> ¯¯¯¯¯¯
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5.5 <SEP> 0.9 <SEP> 5.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7.4 <SEP> 1.3 <SEP> 4.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9.1 <SEP> 0.4 <SEP> 4.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 11.3 <SEP> 0.6 <SEP> 3.4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 13.3 <SEP> 0.3 <SEP> 2.8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 23.0 <SEP> 0.4 <SEP> 2.6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 25.2 <SEP> 0.2 <SEP> 2.8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 26.5 <SEP> 0.2 <SEP> 2.8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 29.4 <SEP> 0.2 <SEP> 2.8
<tb>