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"Procédé de purification de l'acétone et produit obtenu."
On sait que l'on purifie d'habitude l'acétone brute, telle quelle est produite dans les divers procédés de fabrica- tion, en la soumettant d'abord à un traitement chimique, et en la distillant ensuite. Le traitement chimique consiste surtout en un traitement aux bases alcalines. On procède en général de la manière suivante : on mélange pendant assez longtemps la solu- tion basique avec l'acétone au moyen d'appareils mécaniques, comme des agitateurs, puis on sépare la phase aqueuse de la phase organique et on distille l'acétone.
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Le traitement alcalin se fait le plus souvent avec de la soude à 20-50% à température ordinaire, donc à des tempéra- tures de 15 à ))Ou. Il est évidemment aussi possible de procéder en imprégnant d'abord du charbon actif, du graphite ou un autre matériel approprié avec de l'hydroxyde alcalin, et en faisant passer l'acétone sur une couche constituée de ce matériel. Pour ce procédé on a déjà proposé d'augmenter la température jusqu'au point d'ébullition de l'acétone (56 C). Mais ceci entraine le désavantage que l'action purifiante du charbon actif disparaît après un temps relativement court. C'est pourquoi on a avantage à travailler ici aussi à température ordinaire.
Les procédés de purification connus - outre le fait qu'une élimination des impuretés gênantes de lacétone n'est at- teinte que d'une manière insuffisante - ont le désavantage que lors du traitement alcalin il se forme par condensation des aldé- hydes contenues dans l'acétone brute des produits qui, par suite de leur instabilité thermique, s'avèrent très gênants lors de la distillation ultérieure. Les produits de décomposition ainsi formés sont encore partiellement contenus dans l'acétone pure obtenue par distillation, et diminuent de ce fait la qualité de ce produit. Eventuellement on doit encore prévoir des mesures spéciales de manipulation.
.L'objet de la présente invention est un procédé con- tinu de purification del'acétone qui évite les désavantage cités et permet d'élimiher d'une manière très simple et économique les impuretés contenues dans l'acétone brute et d'obtenir une acéto- ne conforme aux exigences du DAB 6 (Deutsches Arzneibuch) et aux autres perscriptions de qualité usuelles dans l'industrie.
De telles impuretés contenues dans l'acétone sont par exemple des aldéhydes comme la formaldéhyde, l'acétaldéhyde, puis des esters des acides formique et acétique, ainsi que des acides libres, et encore de l'oxyde de mésityl. L'acétone brute peut
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être obtenue par les divers procédés connus, comme par exemple par l'acidolyse de l'hydroperoxyde de cumol.
Le procédé suivant l'invention consiste à traiter dans un laveur l'acétone brute à l'état le plus finement dispersé possible en évitant l'emploi de partie en mouvement, avec des solutions aqueuses alcalines diluées à 15 - 30%, en contre-cou- rant, à des températures d'environ 40 - 90 C, de préférence entre 60 et 75 C; on doit veiller à ce que l'on maintienne pendant tout le processus la fine dispersion de l'acétone, par exemple en prévoyant des pièces qui divisent continuellement le courant liquide ; d'autre part on doit ajouter continuellement ou pério- diquement, de l'eau à la soude ou à l'acétone, en quantité corres- pondant à la quantité d'eau présente dans l'acétone extraite, de telle sorte que la concentration de la solution alcaline reste pratiquement constante.
La solution basique ne peut pas être trop diluée, pour éviter qu'il ne se forme une phase homogène : dans le procédé suivant l'invention on doit travailler avec deux à phases pour atteindre/une séparation efficace et rapide de l'al- cali et de l'acétone après le traitement. D'autre part, la concen- tration de la soude ne peut pas non plus être trop élevée, afin d'àviterla @ cristallisation de produits solides qui gàneraient le processus. Le maintien du domaine de concentration cité ci- avant est dès lors indispensable.
On eut la surprise de c onstater que dans les condi- tions de travail ci-avant il se forme des produits de condensa- tion qui sont notablement plus s tables thermiquement que les pro- duits de condensation formés dans les procédés de purification connus jusqu'à présent. La nature des produits formés dans le processus suivant l'invention n'a pas encore pu être clarifiée.
Par suite de la stabilité notablement plus élevée des produits on.. pourra maintenant travailler, au cours de la distillation ul- térieure à des températures de fond notablement plus élevées,
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par exemple à 75 C, et augmenter ainsi les quantités transformées
Un a encore l'avantage sérieux qui consiste en ce que l'oxyde de mésityl contenu Gans l'acétone brute est transformé en majeu- re partie en acétone dans les conditions de travail de l'inven- tion, et cela sans précautions opératoires supplémentaires.
La ,'fine dispersion de l'acétone est obtenue en effec. tuant la purification dans une tour de lavage remplie avec des produits de remplissage appropriés, par exemple des anneaux de Raschig. L'acétone est introduite à la partie inférieure de la tour et, pendant son ascension en contre4courant par rapport à la solution alcaline, elle est continuellement maintenue à un état de dispersion très fine par le corps de remplissage. Au lieu d'anneaux de Raschig on peut utiliser dans le même but des fonds de tamis ou d'autres pièces appropriées. Il est recommandé d'introduire l'acétone dans le laveur à angle droit par rapport à la direction cu courant de la soude, en la divisant en plusieurs courants partiels au moyen d'un système approprié de tubulures.
Il se produit ainsi en outre un courant turbulent au cours duquel l'acétone se mélange particulièrement bien avec la solu- tion alcaline, ce qui permet un déroulement complet de la réaction.
Le déroulement du processus se fait de la manière décrite ci-dessous. On introduit l'acétone brute à traiter à la partie inférieure d'une tour de lavage chauffée remplie d'anneaux de Raschig. La tour est remplie d'une solution de soude. L'acé- tone pénètre dans la partie inférieure, éventuellement en plu- sieurs courants, perpendiculairement à la direction de courant de la soude ; au cours de son passage elle est chauffée à la même température que la soude. A la partie supérieure de la tour, l'acétone se sépare de la soude et peut être conduite à la distil- lation finale. La température et la pression sont maintenues à une-valeur telle qu'à la partie supérieure du laveur le produit est dans un état de faible ébullition.
De cette manière on éli-
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mine les produits très volatils éventuellement présents dans l'acétone. Les vapeurs formées peuvent alors être condensées, et être partiellement reconduites sous forme de reflux; il est recommandé de maintenir un rapport de reflux d'environ 1 :2 - 5.
Suivant le rapport de reflux, il peut s'avérer Nécessaire de pré- voir à la partie supérieure de la tour un dispositif de chauffage supplémentaire. Une partie du condensat est reprise dans la partie inférieure de la tour avec l'acétone brute. Dans certains cas on peut renoncer au reflux ; choisit alors la température et la pression de telle manière que l'acétone ne bout pas.
La soude chaude est conduite constamment en circuit fermé. Ceci est réalisé en l'enlevant à la partie inférieure du laveur et en la réintroduisant à la partie supérieure. La soude consommée dans ce processus peut être renouvelée d'une manière discontinue ou continue au cours du processus.
Comme il résulte de la précédente description, le procédé peut être effectué aussi bien à pression normale qu'à pression augmentée ou diminuée. Il est avantageux de travailler à une pression légèrement augmentée, dans un domaine situé entre 0,5 et 2 atmosphères, parce que de cette façon on élève le point d'ébullition de l'acétone et qu'on arrive à maintenir ainsi des températures de lavage élevées. On obtient alors un produit par- ticulièrement pur, dont les impuretés sont en quantités inférieu- res à celles requises par les prescriptions de qualité.'
A l'aide de la figure annexée on peut expliquer plus en détail un exemple de réalisation de l'invention.
Dans ce des- sin, 1 représenta une tour de lavage pourvue d'un dispositif de chauffage 2 et d'un corps de remplissage 3; à la partie int'érieu- re de celle-ci on introduit en 4 l'acétone, perpendiculairement à la direction d'écoulement de la soude. Pour maintenir constante la concentration de la soude on introduit en 8 ou aussi en 7 de
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l'eau en quantité correspondante à celle qui est présente dans l'acétone sortante. En 5 on extrait la soude et on la réintroduit continuellement en 6. Par suite de la quantité de soude pompée dans le circuit la concentration de celle-ci est très uniforme sur toute la tour. D'autre part, par la circulation de la soude, la température est maintenue constante dans la tour.
L'acétone lavée quitte le laveur en 9 pour être conduite à un dispositif de distillation en vue de sa distillation finale. Suivant le ré- glage de la température dans le laveur, on peut vaporiser l'acé- tone avec les produits très volatils au-dessus de la tête de la tour en 10 et la faire passer sur un condensateur 11 où elle se condense. Le condensat formé se rassemble:dans un récipient 12, à partir duquel on peut prévoir en 13 un reflux vers la tour de lavage. En 14 on peut éventuellement soustraire un courant par- tiel et le réintroduire dans le laveur.
EXEMPLE
Une acétone brute contenant 0,15% d'aldéhyde formique et acétique et d'autres '.impuretés comme de l'oxyde de mésityl, - de la méthyl-isobutyl-cétone ainsi que des acides organiques li- bres et une teneur en eau de 1-2% a les propriétés physiques et chimiques suivantes : 1) Indice de saponification : 0,5-2 mg KOH/gr 2) Indice d'acidité : 0,015-0,05% calc. comme CO2 3) Indice de permanganate : 0-3 min.
4) D20 0,790 5) Intervalle d'ébullition suivant ASTM 86-52 0,6 C
L'acétone brute de cettequalité, après le traitement décrit ci-dessus dans une tour remplie d'anneaux de Raschig avec une soude d'environ 20%k et distillation avec un rapport de re- flux de 1 :5, une acétone pure contenant moins de 0,25% d'eau et répond aux caractéristiques physico-chimiques suivantes:
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1) Indice de saponification : 0,02 KOB/gr
2) Indice d'acidité : 0,0006
3) Indice de permanganate : plus de 60 min.
4) D20 :, 0,790
5) Intervalle d'ébullition suivant ASTM 86-52 0,3 C
La qualité de l'acétone pure obtenue par le procédé de purification décrit est supérieure aux exigences du DAB 6. come on le voit, les constantes caractéristiques comme l'indice de saponification, l'indice d'acidité, l'indice de permanganate et l'intervalle d'ébullition ont été améliorées de plusieurs ordres de grandeur par rapport à l'acétone brute.
REVENDICATIONS
1. Procédé de purification continue de l'acétone par traitement alcalin et distillation ultérieure, caractérisé en ce qu'on traite l'acétone brute sous forme très finement disper- sée en contre-courant avec une solution alcaline diluée de con- centration d'environ 15-30% à environ 40-90 C, de préférence entre 60 et 75*c, en ce que l'on ajoute continuellement ou pé- riodiquement de l'eau à,la solution alcaline ou à l'acétone, et ce en quantité correspondante à la quantité d'eau présente dans l'a- cétone extraite, en ce qu'on sépare l'acétone de la solution al- caline, et qu'on la distille.
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"Process for Purifying Acetone and Product Obtained."
It is known that crude acetone, as produced in the various manufacturing processes, is usually purified by subjecting it first to chemical treatment and then distilling it. The chemical treatment mainly consists of a treatment with alkaline bases. The procedure is generally as follows: the basic solution is mixed with the acetone for a fairly long time using mechanical devices, such as stirrers, then the aqueous phase is separated from the organic phase and the acetone is distilled off. .
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The alkaline treatment is most often carried out with 20-50% sodium hydroxide at room temperature, therefore at temperatures of 15 to)) Or. It is of course also possible to proceed by first impregnating activated carbon, graphite or other suitable material with alkali hydroxide, and passing the acetone over a layer made of this material. For this process it has already been proposed to increase the temperature up to the boiling point of acetone (56 ° C.). But this leads to the disadvantage that the purifying action of the activated carbon disappears after a relatively short time. This is why it is advantageous to work here also at ordinary temperature.
The known purification processes - apart from the fact that removal of the troublesome impurities from acetone is only insufficiently achieved - have the disadvantage that during the alkaline treatment, the condensation of the aldehydes contained in the alkali is formed. crude acetone products which, owing to their thermal instability, prove to be very troublesome during the subsequent distillation. The decomposition products thus formed are still partially contained in the pure acetone obtained by distillation, and thereby reduce the quality of this product. If necessary, special handling measures must still be provided.
The object of the present invention is a continuous process for the purification of acetone which avoids the aforementioned disadvantages and makes it possible to remove in a very simple and economical manner the impurities contained in the crude acetone and to obtain a acetone conforms to the requirements of DAB 6 (Deutsches Arzneibuch) and other quality specifications customary in the industry.
Such impurities contained in acetone are, for example, aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, then esters of formic and acetic acids, as well as free acids, and also of mesityl oxide. Crude acetone can
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be obtained by the various known processes, such as for example by the acidolysis of cumol hydroperoxide.
The process according to the invention consists in treating in a scrubber the crude acetone in the most finely dispersed state possible, avoiding the use of moving parts, with aqueous alkaline solutions diluted to 15-30%, against common at temperatures of about 40 - 90 C, preferably between 60 and 75 C; care must be taken that the fine dispersion of acetone is maintained throughout the process, for example by providing parts which continuously divide the liquid stream; on the other hand, water must be added continuously or periodically to the soda or acetone, in an amount corresponding to the amount of water present in the acetone extracted, so that the concentration of the alkaline solution remains practically constant.
The basic solution cannot be too diluted, in order to prevent a homogeneous phase from forming: in the process according to the invention it is necessary to work with two phases in order to achieve / efficient and rapid separation of the alkali. and acetone after treatment. On the other hand, the sodium hydroxide concentration cannot be too high either, in order to avoid the crystallization of solid products which would interfere with the process. Maintaining the area of concentration mentioned above is therefore essential.
We were surprised to find that under the above working conditions, condensation products are formed which are considerably more thermally stable than the condensation products formed in the purification processes known until now. now. The nature of the products formed in the process according to the invention has not yet been clarified.
As a result of the notably higher stability of the products, it will now be possible to work, during the subsequent distillation at notably higher background temperatures,
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for example at 75 C, and thus increase the processed quantities
One still has the serious advantage which consists in that the mesityl oxide contained in the crude acetone is converted in the major part into acetone under the working conditions of the invention, and that without additional operating precautions. .
The fine dispersion of acetone is obtained in effect. killing purification in a washing tower filled with suitable fillers, for example Raschig rings. The acetone is introduced to the lower part of the tower and, during its ascent countercurrent to the alkaline solution, it is continuously maintained in a state of very fine dispersion by the filler body. Instead of Raschig rings, sieve bottoms or other suitable parts can be used for the same purpose. It is recommended to introduce acetone into the scrubber at a right angle to the direction of the current of the soda, dividing it into several partial streams by means of a suitable system of pipes.
There is thus also a turbulent flow in which the acetone mixes particularly well with the alkaline solution, allowing the reaction to proceed completely.
The process is carried out as described below. The crude acetone to be treated is introduced into the lower part of a heated washing tower filled with Raschig rings. The tower is filled with a soda solution. The acetone enters the lower part, possibly in several streams, perpendicular to the direction of the flow of the soda; during its passage it is heated to the same temperature as soda. At the top of the tower, the acetone separates from the soda and can be taken to the final distillation. The temperature and pressure are maintained at a value such that at the top of the scrubber the product is in a low boiling state.
In this way we eliminate
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undermines very volatile products possibly present in acetone. The vapors formed can then be condensed, and be partially returned in the form of reflux; it is recommended to maintain a reflux ratio of approximately 1: 2 - 5.
Depending on the reflux ratio, it may be necessary to provide the upper part of the tower with an additional heater. Part of the condensate is taken up in the lower part of the tower with the crude acetone. In some cases, reflux can be dispensed with; then choose the temperature and pressure so that the acetone does not boil.
The hot soda is constantly conducted in a closed circuit. This is achieved by removing it from the lower part of the washer and reintroducing it to the upper part. The soda consumed in this process can be renewed in a discontinuous or continuous manner during the process.
As results from the preceding description, the process can be carried out both at normal pressure and at increased or decreased pressure. It is advantageous to work at a slightly increased pressure, in a range between 0.5 and 2 atmospheres, because in this way the boiling point of acetone is raised and thus temperatures of high washing. A particularly pure product is thus obtained, the impurities of which are in quantities lower than those required by the quality regulations.
With the aid of the attached figure, an exemplary embodiment of the invention can be explained in more detail.
In this drawing, 1 shows a washing tower provided with a heating device 2 and a filling body 3; into the interior part thereof is introduced at 4 acetone, perpendicular to the direction of flow of the soda. To keep the sodium hydroxide concentration constant, we introduce in 8 or also in 7 of
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water in an amount corresponding to that which is present in the outgoing acetone. At 5, the sodium hydroxide is extracted and it is continuously reintroduced at 6. As a result of the quantity of sodium hydroxide pumped into the circuit, the concentration thereof is very uniform over the entire tower. On the other hand, by the circulation of the soda, the temperature is kept constant in the tower.
The washed acetone leaves the scrubber at 9 to be taken to a distillation device with a view to its final distillation. Depending on the temperature setting in the scrubber, the acetone can be vaporized with the very volatile products above the head of the tower at 10 and passed to a condenser 11 where it condenses. The condensate formed collects: in a container 12, from which it is possible to provide at 13 a reflux towards the washing tower. At 14, a partial stream can optionally be subtracted and reintroduced into the scrubber.
EXAMPLE
A crude acetone containing 0.15% formaldehyde and acetic acid and other impurities such as mesityl oxide, - methyl-isobutyl-ketone as well as free organic acids and a water content of 1-2% has the following physical and chemical properties: 1) Saponification index: 0.5-2 mg KOH / gr 2) Acidity index: 0.015-0.05% calc. as CO2 3) Permanganate number: 0-3 min.
4) D20 0.790 5) Boiling range according to ASTM 86-52 0.6 C
Crude acetone of this quality, after the treatment described above in a tower filled with Raschig rings with about 20% k soda and distillation with a reflow ratio of 1: 5, a pure acetone containing less than 0.25% water and meets the following physico-chemical characteristics:
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1) Saponification index: 0.02 KOB / gr
2) Acidity index: 0.0006
3) Permanganate index: more than 60 min.
4) D20:, 0.790
5) Boiling range according to ASTM 86-52 0.3 C
The quality of pure acetone obtained by the described purification process is superior to the requirements of DAB 6.As can be seen, characteristic constants such as saponification number, acid number, permanganate number and the boiling range were improved by several orders of magnitude compared to crude acetone.
CLAIMS
1. Process for the continuous purification of acetone by alkali treatment and subsequent distillation, characterized in that the crude acetone in very finely dispersed form is treated in countercurrent with a dilute alkaline solution of concentration of. from about 15-30% to about 40-90 ° C, preferably between 60-75 ° C, in that water is added continuously or periodically to the alkaline solution or to the acetone. in an amount corresponding to the amount of water present in the extracted acetone, in that the acetone is separated from the alkaline solution, and that it is distilled.