CH646201A5 - METHOD FOR PRODUCING SEBACINIC ACID FROM ADIPINIC ACID. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sebacinsäure aus Adipinsäure, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Sebacinsäure durch elektrolytische Kondensation von Monomethyladipat. The invention relates to a process for the production of sebacic acid from adipic acid, in particular a process for the production of sebacic acid by electrolytic condensation of monomethyl adipate.
Die elektrochemische Kondensationsreaktion von Carbonsäuren wird allgemein als Kolbe-Reaktion bezeichnet und in der Literatur von H. Kolbe (Ann. 69 (1849) 257, A. C. Brown (Ann. 261 (1891) 107) und anderen Autoren beschrieben. Bei dieser Reaktion wird Dimethylsebacat aus Monomethyladipat in Methanol als Lösungsmittel und in Gegenwart eines Alkalisalzes von Monomethyladipat gebildet. The electrochemical condensation reaction of carboxylic acids is commonly referred to as the Kolbe reaction and is described in the literature by H. Kolbe (Ann. 69 (1849) 257, AC Brown (Ann. 261 (1891) 107) and other authors. This reaction uses dimethyl sebacate formed from monomethyl adipate in methanol as solvent and in the presence of an alkali salt of monomethyl adipate.
Zur Herstellung von Sebacinsäure aus Adipinsäure im grosstechnischen Massstab muss das vorstehend genannte Verfahren in drei aufeinanderfolgenden Stufen durchgeführt werden. Als erste Stufe wird Monomethyladipat hergestellt. In der zweiten Stufe erfolgt die elektrolytische Kondensation des Monomethyladipats zu Dimethylsebacat, die Abtrennung des letzteren von der es enthaltenden Elektrolytlösung und die anschliessende Reinigung, und in der dritten Stufe erfolgt die Hydrolyse des Dimethylsebacats unter Bildung von Sebacinsäure. To produce sebacic acid from adipic acid on an industrial scale, the above-mentioned process must be carried out in three successive stages. The first step is to produce monomethyl adipate. In the second stage, the electrolytic condensation of the monomethyl adipate to give dimethyl sebacate, the separation of the latter from the electrolyte solution containing it and the subsequent purification, and in the third stage the hydrolysis of the dimethyl sebacate takes place with the formation of sebacic acid.
Bei der Durchführung der üblichen Verfahren scheint das wichtigste Problem, das noch zu lösen ist, die Abtrennung des Dimethylsebacats in viel reinerer Form aus der es enthaltenden Elektrolytlösung in der zweiten Stufe zu sein. When carrying out the usual processes, the most important problem that still has to be solved seems to be the separation of the dimethyl sebacate in a much purer form from the electrolyte solution containing it in the second stage.
Für die Lösung des vorstehend genannten Problems für den Fall, in dem die elektrolytische Lösung im wesentlichen drei Bestandteile, nämlich Monomethyladipat, ein Alkalisalz von Monomethyladipat und Dimethylsebacat enthält, beschreiben die japanischen Offenlegungsschriften 89 317/75,149 919/78,149 920/78 und 135 921/78 als grosstechnisch durchführbare Methoden ausführliche Massnahmen zur Abtrennung von reinerem Dimethylsebacat und zur Gewinnung von Monomethyladipat und seines Alkalisalzes aus der Elektrolytlösung, die nach der elektrolytischen Kondensation erhalten wird. For the solution of the above-mentioned problem in the case where the electrolytic solution essentially contains three constituents, namely monomethyl adipate, an alkali salt of monomethyl adipate and dimethyl sebacate, Japanese laid-open publications 89 317 / 75.149 919 / 78.149 920/78 and 135 921 / 78 as measures that can be carried out on an industrial scale, detailed measures for the separation of purer dimethyl sebacate and for the recovery of monomethyl adipate and its alkali salt from the electrolytic solution which is obtained after the electrolytic condensation.
Für den anderen Fall, in dem die Elektrolytlösung, die durch chargenvveise elektrolytische Kondensation erhalten wird, im wesentlichen kein Monomethyladipat, sondern im wesentlichen zwei Bestandteile, nämlich ein Alkalisalz von Monomethyladipat und Dimethylsebacat enthält, beschreiben die japanischen Auslegeschriften 37 564/71 und 51 327/72 und die japanische Offenlegungsschrift 3816/71 Verfahren zur Abtrennung und Reinigung von Dimethylsebacat und zur Gewinnung eines Alkalisalzes von Monomethyladipat aus der Elektrolytlösung. Diese Verfahren sind jedoch in der Anwendung im grosstechnischen Massstab unbefriedigend. For the other case, in which the electrolyte solution which is obtained by batch electrolytic condensation contains essentially no monomethyl adipate but essentially two constituents, namely an alkali salt of monomethyl adipate and dimethyl sebacate, Japanese Patent Specifications 37 564/71 and 51 327 / 72 and Japanese Laid-Open Publication 3816/71. Process for the separation and purification of dimethyl sebacate and for the production of an alkali salt of monomethyl adipate from the electrolyte solution. However, these processes are unsatisfactory when used on an industrial scale.
Beispielsweise beschreibt die japanische Auslegeschrift 51 327/72 ein Verfahren, das für die grosstechnische Herstellung anwendbar ist und dem Verfahren gemäss der Erfindung nahekommt. Gemäss der Beschreibung wird die Eleks For example, Japanese Laid-Open Specification 51 327/72 describes a process which can be used for large-scale production and which comes close to the process according to the invention. According to the description, the Eleks
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trolytlösung einer Behandlung zur Entfernung von Methanol unterworfen, dann mit Wasser gemischt, um sie in eine ölige Schicht, die im wesentlichen Dimethylsebacat enthält, und eine wässrige Schicht, die im wesentlichen ein Alkalisalz von Monomethyladipat enthält, zu trennen, worauf die wässrige Schicht durch Eindampfen eingeengt wird, wodurch das Alkalisalz als gesättigte wässrige Lösung gewonnen wird. subjected to a treatment to remove methanol, then mixed with water to separate it into an oily layer essentially containing dimethyl sebacate and an aqueous layer essentially containing an alkali salt of monomethyl adipate, followed by evaporation of the aqueous layer is concentrated, whereby the alkali salt is obtained as a saturated aqueous solution.
In dieser Beschreibung wird jedoch nicht die Wasserkonzentration in der Lösung, in der die elektrolytische Kondensation durchgeführt wird, genant, ausser dass in einem Beispiel festgestellt wird, dass der ursprüngliche Wassergehalt der Elektrolytlösung 2,5 Mol/1 beträgt. Es ist allgemein bekannt, dass der Wassergehalt einer elektrolytischen Lösung in enger Beziehung zu den Ergebnissen der elektrolytischen Kondensation steht. In der japanischen Offenlegungsschrift 22 317/79 wird festgestellt, dass sowohl die Stromausbeute als auch die Produktausbeute geringer werden, wenn nicht der Wassergehalt der Elektrolytlösung während der elektrolytischen Kondensation im Bereich von 0,15 bis 3,0 Gew.% gehalten wird. Demgemäss ergeben sich unter der Annahme, dass die elektrolytische Kondensation durchgeführt wird, während der Wassergehalt der Elektrolytlösung im Bereich von 0,15 bis 3,0 Gew.% gehalten wird, die nachstehend genannten beiden Probleme bei der Durchführung des in der japanischen Auslegeschrift 51 327/72 beschriebenen Verfahrens. In this description, however, the water concentration in the solution in which the electrolytic condensation is carried out is not mentioned, except that in one example it is found that the original water content of the electrolytic solution is 2.5 mol / l. It is well known that the water content of an electrolytic solution is closely related to the results of the electrolytic condensation. Japanese laid-open specification 22 317/79 states that both the current yield and the product yield decrease if the water content of the electrolytic solution is not kept in the range of 0.15 to 3.0% by weight during the electrolytic condensation. Accordingly, assuming that the electrolytic condensation is carried out while the water content of the electrolytic solution is kept in the range of 0.15 to 3.0% by weight, there are two problems mentioned below when performing the process described in Japanese Laid-Open Specification 51,327 / 72 procedure described.
Das erste Problem steht mit der Stufe der Entfernung von Methanol aus der Elektrolytlösung im Zusammenhang. Da in diesem Fall weder Wasser noch das als Ausgangsmaterial verwendete Monomethyladipat in wesentlicher Menge vorhanden sind, müsste das Alkalisalz von Monomethyladipat in der Methanoldestillationskolonne am Boden abgeschieden werden, wenn das Methanol entfernt worden ist, um die Methanolkonzentration zu erniedrigen. Ein Beispiel für einen solchen Fall wird im später folgenden Vergleichsbeispiel 1 beschrieben. Um die Ausfällung des Alkalisalzes von Monomethyladipat am Boden der Methanoldestillationskolonne vollständig zu verhindern, scheint es notwendig zu sein, nach der Entfernung des Methanols eine gewisse Methanolmenge zurückzulassen. Dies scheint jedoch die anschliessende Massnahme der Extraktion des Alkalisalzes mit Wasser zu komplizieren, weil dann, wenn die Menge des restlichen Methanols in der Elektrolytlösung eine bestimmte Grenze überschreitet, die Verteilung bzw. der Übergang des Alkalisalzes in die ölige Schicht während der Wasserextraktionsbehandlung gesteigert wird. Das Alkalisalz von Monomethyladipat in der öligen Schicht verursacht nicht nur einen Material verlust, sondern pflegt auch bei der Reinigung von Dimethylsebacat durch Destillation der öligen Schicht in Dimethyladipat und andere Verbindungen umgewandelt zu werden und das gereinigte Dimethylsebacat zu verunreinigen. Um den Übergang des Alkalisalzes von Monomethyladipat in die ölige Schicht zu verhindern, ist es notwendig, eine grössere Wassermenge für die Extraktion zu verwenden oder die Extraktion mehrmals zu wiederholen. Die Anwesenheit von Methanol bewirkt nicht nur den Übergang eines Alkalisalzes von Monomethyladipat in die ölige Schicht, sondern stört auch die Phasentrennung zwischen der öligen Schicht und der wässrigen Schicht. The first problem is related to the step of removing methanol from the electrolytic solution. In this case, since there is neither a substantial amount of water nor the monomethyl adipate used as the starting material, the alkali salt of monomethyl adipate in the methanol distillation column would have to be separated off at the bottom when the methanol has been removed in order to lower the methanol concentration. An example of such a case is described in Comparative Example 1 which follows later. In order to completely prevent the precipitation of the alkali salt of monomethyl adipate at the bottom of the methanol distillation column, it appears to be necessary to leave a certain amount of methanol behind after the removal of the methanol. However, this seems to complicate the subsequent measure of extraction of the alkali salt with water, because if the amount of the remaining methanol in the electrolyte solution exceeds a certain limit, the distribution or the transition of the alkali salt into the oily layer is increased during the water extraction treatment. The alkali salt of monomethyl adipate in the oily layer not only causes a loss of material, but also tends to be converted into dimethyl adipate and other compounds in the purification of dimethyl sebacate by distillation of the oily layer and to contaminate the purified dimethyl sebacate. In order to prevent the transition of the alkali salt from monomethyl adipate into the oily layer, it is necessary to use a larger amount of water for the extraction or to repeat the extraction several times. The presence of methanol not only causes an alkali salt of monomethyl adipate to pass into the oily layer, but also interferes with the phase separation between the oily layer and the aqueous layer.
Das zweite Problem steht mit der Massnahme der Entfernung von Wasser durch Abdampfen aus der wässrigen Schicht, die ein Alkalisalz von Monomethyladipat enthält, im Zusammenhang. Bei dem in der vorstehend genannten japanischen Auslegeschrift 51 327/72 beschriebenen Verfahren wird eine durch Abdampfen von Wasser gewonnene gesättigte wässrige Lösung des Alkalisalzes zur elektrolytischen Kondensationsstufe zurückgeführt. Angesichts der Einfachheit der Regelung der Konzentration an restlichem The second problem is related to the removal of water by evaporation from the aqueous layer containing an alkali salt of monomethyl adipate. In the process described in the above-mentioned Japanese patent application 51 327/72, a saturated aqueous solution of the alkali salt obtained by evaporating water is returned to the electrolytic condensation stage. Given the simplicity of regulating the concentration of residual
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Wasser im Wasserverdampfer und Temperatursenkung in der zur elektrolytischen Kondensation führenden Kreislaufleitung erscheint es notwendig, eine gewisse Wassermenge nicht zu entfernen und im Verdampfer zu belassen, um die Konzentration des Alkalisalzes des Monomethyladipats unter dem Sättigungspunkt zu halten, damit dje Ausfällung des Alkalisalzes des Monomethyladipats im Wasserverdampfer und in der Kreislaufleitung vollständig verhindert wird. Dies bedeutet, dass das im Kreislauf geführte Alkalisalz des Monomethyladipats eine ziemlich grosse Wassermenge mit sich führt, so dass es schwierig ist, den Wassergehalt der Lösung für die elektrolytische Kondensation innerhalb des notwendigen Bereichs von 0,15 bis 3,0 Gew.% zu halten. Demzufolge werden sowohl die Stromausbeute als auch die Produktausbeute der elektrolytischen Kondensation unvermeidlich verringert, falls nicht die im Kreislauf geführte Menge des Alkalisalzes des Monomethyladipats sehr niedrig gehalten wird. Water in the water evaporator and lowering of the temperature in the circuit line leading to the electrolytic condensation, it appears necessary not to remove a certain amount of water and to leave it in the evaporator in order to keep the concentration of the alkali salt of the monomethyl adipate below the saturation point, so that the alkali salt of the monomethyl adipate is precipitated in the water evaporator and is completely prevented in the circulation line. This means that the circulated alkali salt of the monomethyl adipate carries with it a fairly large amount of water, so that it is difficult to keep the water content of the electrolytic condensation solution within the necessary range of 0.15 to 3.0% by weight . As a result, both the current yield and the product yield of the electrolytic condensation are inevitably reduced unless the amount of the alkali salt of the monomethyl adipate that is recycled is kept very low.
In dem Bemühen, die vorstehend genannten Probleme unter der Voraussetzung zu lösen, dass die elektrolytische Kondensation durchgeführt wird, während der Wassergehalt der elektrolytischen Lösung innerhalb des Bereichs von 0,15 bis 3,0 Gew.% gehalten wird, wurde nun gefunden, dass das erste Problem gelöst werden kann, indem Wasser der elektrolytischen Lösung vor oder gleichzeitig mit der Entfernung des Methanols zugesetzt wird, und dass das zweite Problem durch Zusatz von Monomethyladipat vor oder nach der durch Verdampfung erfolgenden Entfernung von Wasser aus der wässrigen Schicht gelöst werden kann. Der Erfindung liegen diese Feststellungen zu Grunde. In an effort to solve the above problems provided that the electrolytic condensation is carried out while keeping the water content of the electrolytic solution within the range of 0.15 to 3.0% by weight, it has now been found that the first problem can be solved by adding water to the electrolytic solution before or simultaneously with the removal of the methanol, and that the second problem can be solved by adding monomethyl adipate before or after the removal of water from the aqueous layer by evaporation. The invention is based on these findings.
Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Sebacinsäure aus Adipinsäure in vorteilhafter Weise im grosstechnischen Massstab unter leichter Abtrennung von Dimethylsebacat und Gewinnung eines Alkalisalzes von Monomethyladipat in der zweiten Stufe verfügbar zu machen. The object of the invention is therefore to make a process for the production of sebacic acid from adipic acid available on an industrial scale in an advantageous manner in the second stage with easy removal of dimethyl sebacate and recovery of an alkali salt from monomethyl adipate.
Die Aufgaben, die die Erfindung sich stellt, werden gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Sebacinsäure, bei dem man Adipinsäure mit Methanol der Halbveresterung unter Bildung von Monomethyladipat unterwirft, das erhaltene Monomethyladipat chargenweise elektrolytisch in Methanollösung in Gegenwart eines Alkalisalzes von Monomethyladipat kondensiert, während man den Wassergehalt der Lösung im Bereich von 0,15 bis 3,0 Gew.% hält und hierbei eine Dimethylsebacat enthaltende Elektrolytlösung erhält, das Dimethylsebacat von der elektrolytischen Lösung abtrennt und unter Bildung von Sebacinsäure hydrolysiert. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man nach oder gleichzeitig mit der Zugabe von Wasser zur Elektrolytlösung Methanol von der Elektrolytlösung entfernt und hierdurch die restliche Lösung in zwei Schichten, nämlich eine ölige Schicht, die im wesentlichen Dimethylsebacat enthält, und eine wässrige Schicht, die im wesentlichen das Alkalisalz von Monomethyladipat enthält, trennt, das Dimethylsebacat von der öligen Schicht isoliert, während man andererseits das Alkalisalz von Monomethyladipat als Monomethyladipatlösung von der wässrigen Schicht unter Zugabe von Monomethyladipat zur wässrigen Schicht abtrennt, bevor oder nachdem man Wasser durch Abdampfen von der wässrigen Schicht in einem solchen Masse entfernt, dass die Höhe des Wassergehalts der Elektrolytlösung bei der elektrolytischen Kondensation aufrecht erhalten wird, und die Monomethyladipatlösung in die elektrolytische Kondensation zurückführt. The objects of the invention are achieved by a process for the production of sebacic acid, in which adipic acid with methanol is subjected to the semi-esterification to form monomethyl adipate, the monomethyl adipate obtained is batch-electrolytically condensed in methanol solution in the presence of an alkali metal salt of monomethyl adipate, while maintains the water content of the solution in the range of 0.15 to 3.0% by weight and thereby receives an electrolytic solution containing dimethyl sebacate, which separates dimethyl sebacate from the electrolytic solution and hydrolyzed to form sebacic acid. The method is characterized in that, after or simultaneously with the addition of water to the electrolytic solution, methanol is removed from the electrolytic solution, and thereby the remaining solution in two layers, namely an oily layer which essentially contains dimethyl sebacate, and an aqueous layer which in essentially contains the alkali salt of monomethyl adipate, the dimethyl sebacate is isolated from the oily layer, while on the other hand the alkali salt of monomethyl adipate as the monomethyl adipate solution is separated from the aqueous layer with the addition of monomethyl adipate to the aqueous layer before or after evaporating water from the aqueous layer removed to such an extent that the water content of the electrolytic solution is maintained in the electrolytic condensation and returns the monomethyl adipate solution to the electrolytic condensation.
Die Abbildung zeigt ein Fliessschema, das eine der Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. The figure shows a flow diagram illustrating one of the embodiments of the invention.
Die Herstellung von Monomethyladipat durch Halbveresterung von Adipinsäure in der ersten Stufe des Verfahrens The preparation of monomethyl adipate by semi-esterification of adipic acid in the first stage of the process
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gemäss der Erfindung wird nachstehend ausführlich beschrieben. according to the invention is described in detail below.
Die Ausgangslösung kann einfach aus Adipinsäure und Methanol zusammengesetzt sein. Um jedoch das Monomethyladipat in vorteilhafter Weise durch Unterdrücken der Bildung von Dimethyladipat herzustellen, besteht die Ausgangslösung vorzugsweise aus 1 Mol Adipinsäure, 0,2 bis 2 Mol Dimethyladipat, 0,5 bis 5 Mol Methanol und 1 bis 10 Mol Wasser. The starting solution can simply be composed of adipic acid and methanol. However, in order to advantageously produce the monomethyl adipate by suppressing the formation of dimethyl adipate, the starting solution preferably consists of 1 mole of adipic acid, 0.2 to 2 moles of dimethyl adipate, 0.5 to 5 moles of methanol and 1 to 10 moles of water.
Die Reaktion wird im allgemeinen in Gegenwart von sauren Katalysatoren, beispielsweise Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure, anderen anorganischen Säuren, p-Tolu-olsulfonsäure und anderen organischen Sulfonsäuren durchgeführt. Die Reaktionsbedingungen unterliegen keiner besonderen Begrenzung, jedoch wird vorzugsweise bei Normaldruck oder Überdruck und bei einer Temperatur von 50°C oder höher gearbeitet. Es ist ferner möglich, die Reaktion in Abwesenheit von Katalysatoren bei höherer Temperatur und höherem Druck, nämlich einem Druck von 2 bis 14,7 bar und einer Temperatur von 120°C bis 200°C durchzuführen. The reaction is generally carried out in the presence of acidic catalysts, for example sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, other inorganic acids, p-toluenesulfonic acid and other organic sulfonic acids. The reaction conditions are not subject to any particular limitation, but the process is preferably carried out at normal pressure or elevated pressure and at a temperature of 50.degree. It is also possible to carry out the reaction in the absence of catalysts at a higher temperature and pressure, namely a pressure of 2 to 14.7 bar and a temperature of 120 ° C. to 200 ° C.
Als saure Katalysatoren können auch stark saure Kationenaustauscherharze verwendet werden. Gegenüber der Verwendung einer Mineralsäure oder einer organischen Sulfon-säure als Katalysator hat die Verwendung von stark sauren Kationenaustauscherharzen den Nachteil hinsichtlich der katalytischen Wirkung, jedoch Vorteile in bezug auf Korrosion des Reaktors usw. und Abtrennung des Reaktionsprodukts vom Katalysator. Ferner ist das Arbeiten ohne Katalysator nachteilig gegenüber der Verwendung eines Katalysators, nämlich vom Standpunkt der Reaktionsbedingungen und der Bildung von Nebenprodukten. Es ist bekannt, dass bei Durchführung der Halbveresterung in Abwesenheit eines Katalysators bei höherer Temperatur, höherem Druck und bei längerer Reaktionszeit die Bildung von Nebenprodukten, z.B. Cyclopentanon und hochsiedenden Verbindungen, gesteigert wird. Unter Berücksichtigung dieser Aspekte ist es besonders vorteilhaft, ein stark saures Kationenaustauscherharz als Katalysator bei der Herstellung von Monomethyladipat im grosstechnischen Massstab zu verwenden. Strongly acidic cation exchange resins can also be used as acidic catalysts. Compared to the use of a mineral acid or an organic sulfonic acid as a catalyst, the use of strongly acidic cation exchange resins has the disadvantage in terms of the catalytic effect, but advantages in terms of corrosion of the reactor etc. and separation of the reaction product from the catalyst. Furthermore, working without a catalyst is disadvantageous compared to using a catalyst, namely from the standpoint of the reaction conditions and the formation of by-products. It is known that when semi-esterification is carried out in the absence of a catalyst at a higher temperature, pressure and with a longer reaction time, the formation of by-products, e.g. Cyclopentanone and high-boiling compounds, is increased. Taking these aspects into account, it is particularly advantageous to use a strongly acidic cation exchange resin as a catalyst in the production of monomethyl adipate on an industrial scale.
Als Beispiele stark saurer Kationenaustauscherharze, die sich für die Zwecke der Erfindung eignen, sind Sulfonsäure-gruppen enthaltenden Polystyrolharze zu nenenn, die vom Geltyp oder vom porösen Typ sein können. Das Harz sollte im Festbett verwendet werden, so dass die Veresterung kontinuierlich durchgeführt und das Harz seine Aktivität wirksam entfalten kann. Bei kontinuierlicher Verwendung für einen langen Zeitraum wird die katalytische Aktivität des stark sauren Kationenaustauscherharzes für die Veresterung als Folge der Anhäufung adsorbierter Metallionen schlechter. Falls erforderlich, kann das Harz für die Wiederverwendung in üblicher Weise, beispielsweise durch Behandlung mit wässriger Salpetersäure, regeneriert werden. Für diesen Zweck ist es zweckmässig, die Adsorption der Metallionen und die Veresterungsreaktion getrennt in zwei Ionenaustauscherharzsäulen durchzuführen. Examples of strongly acidic cation exchange resins which are suitable for the purposes of the invention are polystyrene resins containing sulfonic acid groups, which may be of the gel type or of the porous type. The resin should be used in a fixed bed so that the esterification can be carried out continuously and the resin can develop its activity effectively. With continuous use for a long period of time, the catalytic activity of the strongly acidic cation exchange resin for esterification deteriorates as a result of the accumulation of adsorbed metal ions. If necessary, the resin can be regenerated for reuse in a conventional manner, for example by treatment with aqueous nitric acid. For this purpose, it is appropriate to carry out the adsorption of the metal ions and the esterification reaction separately in two ion exchange resin columns.
Zwar wird durch eine höhere Reaktionstemperatur im Festbett eines stark sauren Kationenaustauscherharzes die Reaktionsgeschwindigkeit begünstigt, jedoch ist es im Hinblick auf die Wärmebeständigkeit des Harzes zweckmässiger, die Temperatur bei 60° bis 90°C zu halten. Although the reaction rate is favored by a higher reaction temperature in the fixed bed of a strongly acidic cation exchange resin, it is more expedient in view of the heat resistance of the resin to keep the temperature at 60 ° to 90 ° C.
Beim Durchleiten der Ausgangslösung durch das Festbett des stark sauren Kationenaustauscherharzes ist die Abschei-dung von Adipinsäure im Harzfestbett bei der Arbeitstemperatur unerwünscht. Um dies zu vermeiden, ist ein Überschuss der Menge der Lösungsmittel, z.B. Methanol, Wasser und Dimethyladipat, bis zu einer gewissen Grenze erforderlich. Da jedoch das Lösungsmittel zur Abtrennung von im wesentlichen reinem Monomethyladipat aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden muss, ist die Verwendung des Lösungsmittels im grossen Überschuss unerwünscht. Um die Abscheidung von Adipinsäure ohne Verwendung des Lösungsmittels im grossen Überschuss zu verhindern, muss der Lösungsmittel-unterschuss durch Kreislaufführung eines Teils der aus dem Festbett ablaufenden Lösung wieder ergänzt werden. Die Menge der Kreislauflösung lässt sich nicht vorher bestimmen, weil sie von den Mengen der Adipinsäure und des Lösungsmittels in der Ausgangslösung und von der Arbeitstemperatur des Festbetts abhängt, jedoch genügt es, die Kreislaufmenge so hoch zu halten, dass Abscheidung von Adipinsäure vermieden wird. Ebenso unterliegt die Zuführungsrate der Ausgangslösung zum Festbett keiner besonderen Begrenzung, jedoch wird sie vorzugsweise so eingestellt, dass die Reaktion im Festbett bis nahe zum Gleichgewichtspunkt verlaufen kann. When the starting solution is passed through the fixed bed of the strongly acidic cation exchange resin, the deposition of adipic acid in the fixed resin bed at the working temperature is undesirable. To avoid this, an excess of the amount of solvents, e.g. Methanol, water and dimethyl adipate, required up to a certain limit. However, since the solvent has to be removed from the reaction mixture to remove essentially pure monomethyl adipate, the use of the solvent in a large excess is undesirable. In order to prevent the deposition of adipic acid in large excess without using the solvent, the solvent deficit must be replenished by recirculating part of the solution running out of the fixed bed. The amount of the circulating solution cannot be determined beforehand because it depends on the amounts of adipic acid and the solvent in the starting solution and on the working temperature of the fixed bed, but it is sufficient to keep the amount of the circulating so high that deposition of adipic acid is avoided. Likewise, the feed rate of the starting solution to the fixed bed is not particularly limited, but it is preferably set so that the reaction in the fixed bed can proceed close to the equilibrium point.
Nachstehend wird die Umwandlung des in der vorstehend beschriebenen Stufe erhaltenen Monomethyladipats in Dimethylsebacat durch elektrolytische Kondensation in der zweiten Stufe des Verfahrens gemäss der Erfindung ausführlich beschrieben. The conversion of the monomethyl adipate obtained in the above-described step to dimethyl sebacate by electrolytic condensation in the second step of the process according to the invention is described in detail below.
Zur Herstellung einer Einsatzlösung für die elektrolytische Kondensation werden das Monomethyladipat, das in der vorherigen Stufe erhalten worden ist, und das aus der später beschriebenen Reinigungsstufe der Elektrolytlösung im Kreislauf geführte Alkalisalz von Monomethyladipat in dem Methanol gelöst, das ebenfalls aus der Reinigungsstufe der elektrolytischen Lösung zurückgeführt wird. To prepare a feed solution for the electrolytic condensation, the monomethyl adipate obtained in the previous step and the alkali metal salt circulated from the cleaning step of the electrolytic solution described later are dissolved in the methanol, which is also recycled from the cleaning step of the electrolytic solution becomes.
Wenn der Wassergehalt der in dieser Weise hergestellten Einsatzlösung unter 0,15 Gew.% liegt, wird die Stromausbeute äusserst gering, während bei einem über 3,0 Gew.% liegenden Wassergehalt sowohl die Stromausbeute als auch die Produktausbeute erheblich geringer werden. Es ist daher erforderlich, den Wassergehalt im Bereich von 0,15 bis 3,0 Gew.% zu halten, um die elektrolytische Kondensation unter Aufrechterhaltung sowohl einer hohen Stromausbeute als auch einer hohen Produktausbeute durchzuführen. If the water content of the feed solution prepared in this way is less than 0.15% by weight, the current yield becomes extremely low, while if the water content is above 3.0% by weight, both the current yield and the product yield become considerably lower. It is therefore necessary to keep the water content in the range of 0.15 to 3.0% by weight in order to carry out the electrolytic condensation while maintaining both a high current yield and a high product yield.
Die elektrolytische Kondensation wird chargenweise durchgeführt, bis das Monomethyladipat im wesentlichen verbraucht ist. Das restliche Monomethyladipat in der Elektrolytlösung geht nach Beendigung der elektrolytischen Kondensation in erheblichen Mengen in die ölige Schicht über, wenn, wie später beschrieben werden wird, die Elektrolytlösung zum Zwecke der Reinigung mit Wasser behandelt wird. Die Menge des Monomethyladipats, die in die ölige Schicht übergeht, muss durch Verwendung einer grossen Wassermenge gering gehalten werden, weil das Monomethyladipat mit Dimethylsebacat ein Azeotrop bildet und durch Destillation nicht entfernt werden kann und daher als Verunreinigung im gereinigten Dimethylsebacat belibt. Vorzugsweise wird daher die Restmenge an Monomethyladipat möglichst niedrig gehalten, indem die elektrolytische Kondensation fortgesetzt wird, bis die Restmenge im Hinblick auf die Reinheit des Dimethylsebacats höchstens noch 0,1 Gew.% des eingesetzten Monomethyladipats beträgt. The electrolytic condensation is carried out in batches until the monomethyl adipate is essentially used up. The remaining monomethyl adipate in the electrolytic solution after the completion of the electrolytic condensation is largely transferred to the oily layer when, as will be described later, the electrolytic solution is treated with water for the purpose of cleaning. The amount of monomethyl adipate that passes into the oily layer must be kept low by using a large amount of water because the monomethyl adipate forms an azeotrope with dimethyl sebacate and cannot be removed by distillation and therefore remains as an impurity in the purified dimethyl sebacate. The residual amount of monomethyl adipate is therefore preferably kept as low as possible by continuing the electrolytic condensation until the residual amount, with regard to the purity of the dimethyl sebacate, is at most 0.1% by weight of the monomethyl adipate used.
Die Konzentration des Monomethyladipats in der Einsatzlösung beträgt zweckmässig 10 bis 60 Gew.%. Wenn die Konzentration 60 Gew.% überschreitet, wird die Zellenspannung höher, während eine Konzentration unter 10 Gew.% eine Verschlechterung des volumenmässigen Ausnutzungsfaktors und der Stromausbeute zur Folge hat. The concentration of the monomethyl adipate in the feed solution is expediently 10 to 60% by weight. When the concentration exceeds 60% by weight, the cell voltage becomes higher, while a concentration below 10% by weight results in a deterioration in the volume utilization factor and the current efficiency.
Zur Erhöhung der Leitfähigkeit der Elektrolytlösung für die elektrolytische Kondensation können neutralisierende Basen, z.B. Hydroxide, Carbonate, Bicarbonate, Methylate oder Äthylate von Lithium, Kalium und Natrium oder Amine verwendet werden. Amine werden jedoch an der Anode oxidiert, wodurch der Anodenverbrauch beschleunigt To increase the conductivity of the electrolytic solution for the electrolytic condensation, neutralizing bases, e.g. Hydroxides, carbonates, bicarbonates, methylates or ethylates of lithium, potassium and sodium or amines can be used. However, amines are oxidized at the anode, which speeds up anode consumption
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wird, während Lithiumverbindungen eine Senkung der Stromausbeute bewirken. Daher werden vorzugsweise Hydroxide, Carbonate, Bicarbonate und Methylate von Natrium oder Kalium verwendet. Da ferner, wie später beschrieben werden wird, ein Alkalisalz von Monomethyladipat aus der Reinigungsbehandlung der Elektrolytlösung in Form einer Lösung in Monomethyladipat im Kreislauf geführt wird, wird im Hinblick auf die Löslichkeit die Verwendung von Hydroxiden, Carbonaten oder Bicarbonaten von Kalium besonders bevorzugt. Der Neutralisierungsgrad des Monomethyladipats (der Neutralisationsgrad wird definiert als die mit einer Base neutralisierte Monomethyladipat-menge in Mol%) in der Einsatzlösung beträgt vorzugsweise 5 bis 50 Mol%. Wenn er unter 5 Mol% liegt, wird die Zellenspannung hoch, während ein Neutralisationsgrad über 50 Mol% eine Senkung der Stromausbeute zur Folge hat. Für die Zwecke der Erfindung eignet sich eine üblicherweise für organische elektrolytische Reaktionen verwendete Elektrolyse-Zelle, die es ermöglicht, dass die Elektrolytlösung mit hoher Strömungsgeschwindigkeit zwischen beiden Elektroden fliesst. Beispielsweise werden in die Elektrolyse-Zelle eine Kathodenplatte und eine Anodenplatte, die einander gegenüberstehen, und zwischen diese Platten eine Polypropylenplatte, die den Abstand zwischen den beiden Elektroden bestimmt, eingesetzt. Die Polypropylenplatte ist im zentralen Teil mit einer Öffnung versehen, die den Durchgang der Elektrolytlösung ermöglicht. Die wirksame Oberflächen-grösse der Elektroden ist durch die Fläche der Öffnung bestimmt, und der Elektrodenabstand hängt von der Dicke der Polypropylenplatte ab. Die umlaufende elektrolytische Lösung aus einem Vorratsbehälter für die Elektrolytlösung gelangt durch eine in der Elektrolyse-Zelle vorgesehene Eintrittsöffnung in die Zelle, strömt dann zwischen den Elektroden hindurch, um die Reaktion einzugehen, und verlässt die Elektrolyse-Zelle durch eine Austrittsöffnung, um in den Vorratsbehälter zurückzukehren. will, while lithium compounds cause a reduction in electricity yield. Therefore hydroxides, carbonates, bicarbonates and methylates of sodium or potassium are preferably used. Further, since, as will be described later, an alkali salt of monomethyl adipate from the cleaning treatment of the electrolytic solution is circulated in the form of a solution in monomethyl adipate, the use of hydroxides, carbonates or bicarbonates of potassium is particularly preferred in view of the solubility. The degree of neutralization of the monomethyl adipate (the degree of neutralization is defined as the amount of monomethyl adipate neutralized with a base in mol%) in the feed solution is preferably 5 to 50 mol%. If it is below 5 mol%, the cell voltage becomes high, while a degree of neutralization above 50 mol% results in a reduction in the current efficiency. For the purposes of the invention, an electrolysis cell which is normally used for organic electrolytic reactions and which allows the electrolyte solution to flow between the two electrodes at a high flow rate is suitable. For example, a cathode plate and an anode plate, which face each other, and a polypropylene plate, which determines the distance between the two electrodes, are inserted into the electrolysis cell. The central part of the polypropylene plate is provided with an opening that allows the electrolyte solution to pass through. The effective surface area of the electrodes is determined by the area of the opening, and the electrode spacing depends on the thickness of the polypropylene plate. The circulating electrolytic solution from a reservoir for the electrolytic solution enters the cell through an inlet opening provided in the electrolysis cell, then flows between the electrodes to initiate the reaction and leaves the electrolysis cell through an outlet opening to enter the reservoir to return.
Als Elektrodenwerkstoffe für die Anode dienen Platin, Rhodium, Ruthenium, Iridium u. dgl., die jeweils allein oder als Legierungen verwendet und gewöhnlich auf ein als Unterlage dienendes Metallblech, beispielsweise aus Titan oder Tantal plattiert sind. Für die Kathode werden vorzugsweise Werkstoffe verwendet, die eine geringe Wasserstoffüberspannung aufweisen, aber nicht auf besondere Metalle begrenzt sind. Geeignet sind Platin, Eisen, nichtrostender Stahl und Titan. Platinum, rhodium, ruthenium, iridium and the like are used as electrode materials for the anode. Like. Which are used alone or as alloys and are usually plated on a metal sheet serving as a base, for example made of titanium or tantalum. Materials which have a low hydrogen overvoltage but are not limited to special metals are preferably used for the cathode. Platinum, iron, stainless steel and titanium are suitable.
Die Strömungsgeschwindigkeit der Elektrolytlösung in der Elektrolyse-Zelle beträgt vorzugsweise 1 bis 4 m/Sek. Wenn sie unter 1 m/Sek. liegt, wird die Stromausbeute geringer, während beim Überschreiten von 4 m/Sek. der Druckverlust in der Zelle steigt. Der Abstand zwischen den Elektroden beträgt vorzugsweise 0,5 bis 3 mm. Wenn der Abstand geringer ist als 0,5 mm, steigt der Druckverlust in der Elektrolyse-Zelle, während bei Überschreiten von 3 mm die Zellenspannung höher wird. Die Stromdichte beträgt vorzugsweise 5 bis 40 A/dm2. Wenn sie geringer ist als 5 A/dm2, wird die Stromausbeute geringer. Die Temperatur der Elektrolytlösung beträgt vorzugsweise 45° bis 65°C. Wenn die Temperatur 45°C unterschreitet, wird die Stromausbeute geringer und die Zellenspannung höher. Die obere Temperaturgrenze hängt vom Siedepunkt der Elektrolytlösung ab. The flow rate of the electrolyte solution in the electrolysis cell is preferably 1 to 4 m / sec. If it is less than 1 m / sec. the current yield is lower, while when exceeding 4 m / sec. the pressure loss in the cell increases. The distance between the electrodes is preferably 0.5 to 3 mm. If the distance is less than 0.5 mm, the pressure loss in the electrolysis cell increases, while if it exceeds 3 mm, the cell voltage increases. The current density is preferably 5 to 40 A / dm2. If it is less than 5 A / dm2, the current efficiency becomes lower. The temperature of the electrolytic solution is preferably 45 ° to 65 ° C. If the temperature falls below 45 ° C, the current efficiency will decrease and the cell voltage will increase. The upper temperature limit depends on the boiling point of the electrolyte solution.
Nachstehend werden ausführlich die Massnahmen in der nächsten Stufe, d. h. bei der Reinigung der Elektrolytlösung beschrieben, in der Dimethylsebacat von der bei der elektrolytischen Kondensation in der zweiten Stufe des Verfahrens erhaltenen Elektrolytlösung abgetrennt und anschliessend gereinigt und das Alkalisalz von Monomethyladipat gewonnen wird. The measures in the next stage, i. H. described in the cleaning of the electrolyte solution, in which dimethyl sebacate is separated from the electrolyte solution obtained in the electrolytic condensation in the second stage of the process and then purified, and the alkali salt of monomethyl adipate is obtained.
Die Stufe der Reinigung der Elektrolytlösung umfasst die The step of cleaning the electrolyte solution includes the
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Entfernung von Methanol, die Abtrennung von Dimethylsebacat aus dem Alkalisaz von Monomethyladipat, die Reinigung des abgetrennten Dimethylsebacats und die Rückgewinnung und Rückführung (zur elektrolytischen Kondensation) des abgetrennten Alkalisalzes von Monomethyladipat. Removal of methanol, the separation of dimethyl sebacate from the alkali azate of monomethyl adipate, the purification of the separated dimethyl sebacate and the recovery and recycling (for electrolytic condensation) of the separated alkali salt from monomethyl adipate.
Methanol wird aus der Elektrolytlösung nach oder gleichzeitig mit der Zugabe von Wasser zur Elektrolytlösung entfernt. Das Wasser kann direkt der Methanoldestillationskolonne oder der Elektrolytlösung, die auf die Methanoldestillationskolonne aufgegeben wird, zugesetzt werden. Das Wasser wird in einer Menge zugesetzt, die genügt, um zu verhindern, dass das Alkalisalz von Monomethyladipat am Boden der Methanoldestillationskolonne abgeschieden wird. Sie beträgt vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-Teile pro Gew.-Teil Alkalisalz von Monomethyladipat. Wenn die zugesetzte Wassermenge unter 0,5 Gew.-Teilen liegt, muss die Methanolmenge, die nicht entfernt wird, erhöht werden, während bei einer Wassermenge von mehr als 5 Gew.-Teilen Hydrolyse der Esterbindung stattfinden kann. Methanol is removed from the electrolyte solution after or simultaneously with the addition of water to the electrolyte solution. The water can be added directly to the methanol distillation column or to the electrolyte solution which is fed to the methanol distillation column. The water is added in an amount sufficient to prevent the alkali salt of monomethyl adipate from being separated at the bottom of the methanol distillation column. It is preferably 0.5 to 5 parts by weight per part by weight of alkali metal salt of monomethyl adipate. If the amount of water added is less than 0.5 part by weight, the amount of methanol that will not be removed must be increased, while if the amount of water is more than 5 parts by weight, hydrolysis of the ester linkage may take place.
Die Entfernung von Methanol in der Methanoldestillationskolonne wird zweckmässig unter Normaldruck durchgeführt. Die Methanolrestmenge im Destillationsrückstand nach der Entfernung eines grösseren Anteils des Methanols muss möglichst gering sein, um die Menge des Alkalisalzes von Monomethyladipat, das bei der anschliessenden Phasentrennungsbehandlung in die ölige Schicht übergeht, so gering wie möglich zu halten. Beim grosstechnischen Betrieb beträgt das restliche Methanol vorzugsweise 6 Gew.% oder weniger, wobei ein Restgehalt von 3 Gew.% oder weniger besonders bevorzugt wird. Bei der Entfernung des Methanols steigt die Temperatur der Destillationskolonne am Boden auf 80°C oder höher, und bei einer solchen Temperatur kann Hydrolyse der Esterbindung statfinden, wenn der Rückstand längere Zeit am Boden zurückgehalten wird. Die Verweilzeit sollte weniger als 2 Stunden betragen. Je kürzer sie ist, um so besser. The removal of methanol in the methanol distillation column is conveniently carried out under normal pressure. The residual amount of methanol in the distillation residue after removal of a large proportion of the methanol must be as small as possible in order to keep the amount of the alkali salt of monomethyl adipate which passes into the oily layer in the subsequent phase separation treatment as low as possible. In industrial operation, the remaining methanol is preferably 6% by weight or less, with a residual content of 3% by weight or less being particularly preferred. When the methanol is removed, the temperature of the distillation column at the bottom rises to 80 ° C. or higher, and at such a temperature hydrolysis of the ester linkage can take place if the residue is retained on the bottom for a long time. The dwell time should be less than 2 hours. The shorter it is, the better.
Zur Abtrennung von Dimethylsebacat vom Alkalisalz des Monomethyladipats wird der Rückstand nach der Methanolentfernung gekühlt und stehen gelassen, wobei er sich in eine ölige Schicht und eine wässrige Schicht trennt. Wie bereits beschrieben, geht, wenn die Menge des zurückbleibenden Methanols 6 Gew.% im Rückstand nach der Entfernung von Methanol überschreitet, eine grössere Menge des Alkalisalzes von Monomethyladipat in die ölige Schicht über, und gleichzeitig geht die Trennung in eine ölige Schicht und eine wässrige Schicht weniger glatt vonstatten, obwohl das Ausmass des Übergangs des Salzes vom Gehalt an Salz und Wasser im Rückstand abhängt. Mit steigendem Methanolgehalt des Rückstandes pflegt die ölige Phase die untere Schicht zu sein, obwohl dies auch vom Gehalt an Alkalisalz von Monomethyladipat und vom Wassergehalt des Rückstandes abhängt. Demzufolge muss ein Methanolgehalt des Rückstandes im kritischen Bereich, in dem eine Umkehrung der relativen Lage der öligen Schicht und der wässrigen Schicht stattfindet, vermieden werden. To remove dimethyl sebacate from the alkali salt of the monomethyl adipate, the residue is cooled after the removal of methanol and left to stand, separating into an oily layer and an aqueous layer. As already described, when the amount of methanol remaining exceeds 6% by weight in the residue after removal of methanol, a larger amount of the alkali salt of monomethyl adipate passes into the oily layer, and at the same time, the separation becomes an oily layer and an aqueous layer Make the layer less smooth, although the extent of the transition of the salt depends on the content of salt and water in the residue. As the methanol content of the residue increases, the oily phase tends to be the lower layer, although this also depends on the alkali salt content of monomethyl adipate and the water content of the residue. Accordingly, a methanol content of the residue in the critical area, in which a reversal of the relative position of the oily layer and the aqueous layer takes place, must be avoided.
Die Reinigung des Dimethylsebacats kann durch übliche Destillation der abgetrennten öligen Schicht erfolgen. The dimethyl sebacate can be purified by conventional distillation of the separated oily layer.
Die Rückgewinnung des Alkalisalzes von Monomethyladipat und die Rückführung des zurückgewonnenen Salzes zur elektrolytischen Kondensation werden wie folgt durchgeführt: Vor der Entfernung von Wasser durch Verdampfung wird Monomethyladipat der abgetrennten wässrigen Schicht zugesetzt. Als Alternative wird, wenn die zurückzuführende Menge des Alkalisalzes von Monomethyladipat gering ist, Wasser aus der wässrigen Schicht entfernt, bis eine gesättigte wässrige Lösung des Alkalisalzes erhalten wird, worauf Monomethyladipat zugesetzt wird. The recovery of the alkali salt of monomethyl adipate and the return of the recovered salt for electrolytic condensation are carried out as follows: Before the water is removed by evaporation, monomethyl adipate is added to the separated aqueous layer. Alternatively, if the amount of the alkali salt of monomethyl adipate to be recycled is small, water is removed from the aqueous layer until a saturated aqueous solution of the alkali salt is obtained, after which monomethyl adipate is added.
Im ersteren Fall, in dem Monomethyladipat der wässrigen In the former case, in the monomethyl adipate the aqueous
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Schicht vor der Entfernung von Wasser durch Verdampfung zugesetzt wird, kann der Wassergehalt des Rückstandes leicht geregelt werden, weil keine Ausfällung des Alkalisalzes von Monomethyladipat statfindet. Es ist demzufolge möglich, den Wassergehalt in der vorstehend genannten zweiten Stufe des Verfahrens sehr leicht zu regulieren. Das der abgetrennten wässrigen Schicht zugesetzte Monomethyladipat kann durch die Ausgangslösung für die elektrolytische Kondensation ersetzt werden. Die zuzusetzende Menge des Monomethyladipats muss gerade genügen, um die Abscheidung von Alkalisalz von Monomethyladipat aus dem Rückstand zu verhindern, wenn das Wasser möglichst weitgehend entfernt worden ist. Der Zusatz von Monomethyladipat im grossen Überschuss erfordert einen Wasserverdampfer mit erhöhter Kapazität. If the layer is added by evaporation before the removal of water, the water content of the residue can be easily regulated because there is no precipitation of the alkali salt of monomethyl adipate. It is therefore possible to regulate the water content very easily in the above-mentioned second stage of the process. The monomethyl adipate added to the separated aqueous layer can be replaced by the starting solution for the electrolytic condensation. The amount of monomethyl adipate to be added must be sufficient to prevent the separation of alkali salt of monomethyl adipate from the residue when the water has been removed as much as possible. The addition of monomethyl adipate in large excess requires a water evaporator with an increased capacity.
Im grosstechnischen Betrieb werden vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-Teile Monomethyladipat pro Gew.-Teil Alkalisalz von Monomethyladipat zugesetzt. Um eine chemische Veränderung als Folge eines thermischen Effekts zu vermeiden, beträgt die Verweilzeit des Rückstandes beim grosstechnischen Betrieb vorzugsweise bis zu 10 Minuten, wobei der Vorteil um so grösser ist, je kürzer die Verweilzeit ist. Da der Wasserdampf aus dem Verdampfer das Monomethyladipat -wenn auch in geringer Menge - begleitet, ist es zweckmässiger eine Kolonne zur Rückgewinnung des mitgenommenen Monomethyladipats vorzusehen. In industrial operation, 1 to 10 parts by weight of monomethyl adipate are preferably added per part by weight of alkali metal salt of monomethyl adipate. In order to avoid a chemical change as a result of a thermal effect, the dwell time of the residue in industrial operation is preferably up to 10 minutes, the shorter the dwell time, the greater the advantage. Since the water vapor from the evaporator accompanies the monomethyl adipate, even in small quantities, it is more expedient to provide a column for recovering the entrained monomethyl adipate.
Im anderen Fall, in dem das Wasser aus der wässrigen Schicht ohne vorherige Zugabe von Monomethyladipat entfernt wird, ist es notwendig, das Wasser in einer zur vollständigen Auflösung des Alkalisalzes von Monomethyladipat genügenden Menge zurückzulassen, um die Regelung des Wassergehalts der restlichen Lösung bei der Entfernung des Wassers zu erleichtern und die Abscheidung des Alkalisalzes von Monomethyladipat zu verhindern. Es ist ferner notwendig, Monomethyladipat zuzusetzen, sobald das Wasser entfernt worden ist, um die Abscheidung des Alkalisalzes von Monomethyladipat aus der restlichen Lösung als Folge einer Temperatursenkung auf dem Rückweg zur elektrolytischen Kondensation zu verhindern. Vorzugsweise wird das Monomethyladipat beim grosstechnischen Betrieb in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-Teilen pro Gew.-Teil Alkalisalz von Monomethyladipat zugesetzt. Auf Grund der hohen Temperatur der Restlösung nach der Entfernung von Wasser durch Verdampfen ist es unzweckmässig, Methanol an Stelle von Monomethyladipat zuzusetzen. Das Alkalisalz von Monomethyladipat, das von einer gewissen Menge Wasser begleitet ist, wird in die Stufe der elektrolytischen Kondensation zurückgeführt. Demgemäss muss der Gehalt an Alkalisalz von Monomethyladipat in der Kreislauflösung bei einer bestimmten Konzentration, vorzugsweise bei 4,5 Gew.% oder niedriger, gehalten werden, um den Wassergehalt der Einsatzlösung für die elektrolytischen Kondensation bei 3,0 Gew.% oder niedriger zu halten. Die Verweilzeit der wässrigen Lösung im Wasserverdampfer kann bei grosstechnischem Betrieb 10 Minuten oder weniger betragen. In the other case, in which the water is removed from the aqueous layer without the prior addition of monomethyl adipate, it is necessary to leave the water in an amount sufficient to completely dissolve the alkali salt of monomethyl adipate in order to regulate the water content of the remaining solution upon removal of the water and to prevent the separation of the alkali salt of monomethyl adipate. It is also necessary to add monomethyl adipate once the water has been removed to prevent the deposition of the alkali salt of monomethyl adipate from the remaining solution as a result of a drop in temperature on the way back to electrolytic condensation. In industrial operation, the monomethyl adipate is preferably added in an amount of 0.5 to 5 parts by weight per part by weight of alkali metal salt of monomethyl adipate. Due to the high temperature of the residual solution after removal of water by evaporation, it is impractical to add methanol instead of monomethyl adipate. The alkali salt of monomethyl adipate, accompanied by a certain amount of water, is returned to the electrolytic condensation stage. Accordingly, the alkali salt content of monomethyl adipate in the circulating solution must be kept at a certain concentration, preferably 4.5% by weight or lower, in order to keep the water content of the feed solution for electrolytic condensation at 3.0% by weight or lower . The residence time of the aqueous solution in the water evaporator can be 10 minutes or less in industrial operation.
Wie vorstehend ausführlich beschrieben, ist es gemäss der Erfindung möglich, den Wassergehalt der Elektrolytlösung während der gesamten chargenweisen elektrolytischen Kondensation durch die folgenden verbesserten Methoden bei einer Konzentration im Bereich von 0,15 bis 3,0 Gew.% zu halten: Bei der Reinigung der Elektrolytlösung nach der elektrolytischen Kondensation wird Methanol nach Zusatz von Wasser entfernt. Bei der Entfernung von Wasser durch Abdampfen aus der das Alkalisalz von Monomethyladipat enthaltenden wässrigen Schicht wird Monomethyladipat der wässrigen Lösung vor der Entfernung von Wasser zugesetzt oder, als Alternative, wenn die Menge des zur elektrolytischen Kondensation zurückgeführten Alkalisalzes von As described in detail above, according to the invention it is possible to keep the water content of the electrolytic solution at a concentration in the range of 0.15 to 3.0% by weight during the entire batch-wise electrolytic condensation by the following improved methods: When cleaning the Electrolytic solution after the electrolytic condensation, methanol is removed after adding water. When water is removed by evaporation from the aqueous layer containing the alkali salt of monomethyl adipate, monomethyl adipate is added to the aqueous solution prior to the removal of water or, alternatively, if the amount of alkali salt returned to the electrolytic condensation of
Monomethyladipat klein ist, wird Wasser aus der wässrigen Schicht entfernt, bis eine gesättigte Lösung des Alkalisalzes gebildet worden ist, worauf unmittelbar Monomethyladipat zugesetzt wird. Das in dieser Weise in Form einer Lösung in Monomethyladipat zurückgewonnene Alkalisalz von Monomethyladipat wird zur elektrolytischen Kondensation zurückgeführt, damit der Wassergehalt der Elektrolytlösung bei einer Konzentration im Bereich von 0,15 bis 3,0 Gew.% gehalten werden kann. Es ist somit möglich, ein Verfahren auszubilden, bei dem die chargenweise elelctrolytische Kondensation mit hoher Stromausbeute und hoher Produktausbeute durchgeführt wird und die Elektrolytlösung sehr leicht gereinigt werden kann. Monomethyl adipate is small, water is removed from the aqueous layer until a saturated solution of the alkali salt is formed, whereupon monomethyl adipate is added immediately. The alkali salt of monomethyl adipate recovered in this way in the form of a solution in monomethyl adipate is returned to the electrolytic condensation so that the water content of the electrolyte solution can be kept at a concentration in the range from 0.15 to 3.0% by weight. It is thus possible to design a method in which the batch electrolytic condensation is carried out with a high current yield and high product yield and the electrolyte solution can be cleaned very easily.
In der dritten Stufe des Verfahrens gemäss der Erfindung wird das in der vorhergehenden Stufe abgetrennte und gereinigte Dimethylsebacat in der nachstehend ausführlich beschriebenen Weise hydrolysiert. In the third step of the process according to the invention, the dimethyl sebacate separated and purified in the previous step is hydrolyzed in the manner described in detail below.
Um die Hydrolyse bis zur Vollendung zu führen und die Reinheit der Sebacinsäure durch Vermeidung einer Verunreinigung mit nicht umgesetzten Komponenten, beispielsweise Monomethylsebacat, zu erhöhen, wird die Reaktion chargenweise auf Grund des wirtschaftlichen Vorteils gegenüber einem kontinuierlichen Verfahren durchgeführt. In order to bring the hydrolysis to completion and to increase the purity of the sebacic acid by avoiding contamination with unreacted components, for example monomethyl sebacate, the reaction is carried out in batches on account of the economic advantage over a continuous process.
Die Hydrolyse kann unter Verwendung von Katalysatoren, beispielsweise anorganischen Säuren, z.B. Salpetersäure, Schwefelsäure und Salzsäure, oder organischen Sul-fonsäuren, z.B. p-Toluolsulfonsäure, durchgeführt werden. Hiervon wird Salpetersäure im Hinblick auf die Korrosion der Werkstoffe des Reaktors usw. und der Reaktionsgeschwindigkeit bevorzugt. Die Reaktion kann schnell zur Vollendung gebracht werden, indem zu einer wässrigen Lösung, die 10 bis 20 Gew.% eines sauren Katalysators enthält, Dimethylsebacat in einer Menge, die die Löslichkeit bei der Reaktionstemperatur nicht überschreitet, gegeben und die Reaktion unter Entfernung des freigesetzten Methanols durchgeführt wird. Es ist auch möglich, die Hydrolyse zuerst in Wasser und dann in wässriger Salpetersäure durchzuführen. In diesem Fall kann die Hydrolyse des Dimethylsebacats durch Zusatz von Wasser in der 4fachen Gewichtsmenge des Dimethylsebacats 2 bis 5 Stunden bei 220 bis 280°C unter einem Druck von 34,3 bis 49 bar und dann in wässriger Lösung, die 12 bis 25 Gew.% Salpetersäure enthält, 0,5 bis 1,5 Stunden bei 80 bis 100°C durchgeführt werden. Es ist ferner möglich, die Hydrolyse durch Zusatz von Sebacinsäure, dem gewünschten Produkt, durchzuführen, um die Reaktion zu beschleunigen und das freigesetzte Methanol kontinuierlich zu entfernen. Dieses Verfahren weist gegenüber der Hydrolyse in Gegenwart von Salpetersäure die Vorteile auf, dass die Reaktion in einer Stufe bei verhältnismässig niedriger Temperatur mit annehmbarer Geschwindigkeit vollendet werden kann, ohne dass eine chemische Veränderung des Methanols verursacht wird und ohne dass die anschliessende Entfernung des Katalysators notwendig ist, obwohl das Verfahren vom Standpunkt der Reaktionsgeschwindigkeit nachteilig ist. Bei Verwendung von Salpetersäure als Katalysator reagiert sie mit einem Teil des freigesetzten Methanols unter Bildung von Methylnitrat, auch wenn die Reaktion unter Entfernung des Methanols durchgeführt wird. Ferner hat das Verfahren, bei dem Sebacinsäure verwendet wird, gegenüber dem vorstehend beschriebenen Verfahren, bei dem die Hydrolyse in der ersten Hälfte der Reaktionszeit ohne Katalysator durchgeführt wird, einen Vorteil hinsichtlich der Farbe des Produkts. Unter Berücksichtigung der vorstehenden Tatsachen ist es bei grosstechnischem Betrieb besonders vorteilhaft, die Hydrolyse von Dimethylsebacat durch Zusatz von Sebacinsäure unter Entfernung des durch die Reaktion freigesetzten Methanols aus dem Reaktionssystem durchzuführen. The hydrolysis can be carried out using catalysts, e.g. inorganic acids, e.g. Nitric acid, sulfuric acid and hydrochloric acid, or organic sulfonic acids, e.g. p-toluenesulfonic acid. Of these, nitric acid is preferred in view of the corrosion of the materials of the reactor, etc., and the reaction rate. The reaction can be rapidly completed by adding to an aqueous solution containing 10 to 20% by weight of an acid catalyst, dimethyl sebacate in an amount not exceeding the solubility at the reaction temperature, and the reaction to remove the released methanol is carried out. It is also possible to carry out the hydrolysis first in water and then in aqueous nitric acid. In this case, the hydrolysis of the dimethyl sebacate can be carried out by adding water in 4 times the amount by weight of the dimethyl sebacate for 2 to 5 hours at 220 to 280 ° C under a pressure of 34.3 to 49 bar and then in aqueous solution containing 12 to 25 wt. % Contains nitric acid, be carried out at 80 to 100 ° C for 0.5 to 1.5 hours. It is also possible to carry out the hydrolysis by adding sebacic acid, the desired product, in order to accelerate the reaction and to continuously remove the methanol released. This method has the advantages over hydrolysis in the presence of nitric acid that the reaction can be carried out in one step at a relatively low temperature at an acceptable rate without causing a chemical change in the methanol and without the subsequent removal of the catalyst being necessary , although the process is disadvantageous from the point of view of the reaction rate. When using nitric acid as a catalyst, it reacts with a part of the released methanol to form methyl nitrate, even if the reaction is carried out with removal of the methanol. Furthermore, the process using sebacic acid has an advantage over the color of the product over the process described above in which the hydrolysis is carried out in the first half of the reaction time without a catalyst. Taking into account the above facts, it is particularly advantageous in industrial operation to carry out the hydrolysis of dimethyl sebacate by adding sebacic acid with removal of the methanol released by the reaction from the reaction system.
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Die beschleunigende Wirkung der Sebacinsäure ist besonders ausgesprochen in der ersten Hälfte der Reaktionszeit, in der zwei Phasen, nämlich Dimethylsebacat und Wasser, gleichzeitig vorliegen. Die zusetzende Menge der Sebacinsäure beträgt 1 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gewicht von Dimethylsebacat. Ausser der Zugabe von Sebacinsäure, die ein Reaktionsprodukt ist, ist es zur Beschleunigung der Hydrolyse vorteilhaft, das durch die Reaktion gebildete Methanol ständig aus dem Reaktionssystem abzuziehen und gleichzeitig ständig Wasser zuzusetzen, um den durch die Entfernung von Wasser zusammen mit dem Methanol verursachten Unterschuss zu ergänzen. Die Hydrolyse kann in dieser Weise bis zur Vollendung geführt werden. Zwar kann das Methanol unmittelbar nach Beginn der ersten Hälfte der Reaktion, in der Dimethylsebacat und Wasser als heterogenes Gemisch gebildet werden, entfernt werden, jedoch wird es vorzugsweise in der zweiten Hälfte der Reaktion entfernt, in der die beiden Phasen eine homogene Lösung bilden, weil der Effekt der Entfernung von Methanol in dieser Phase stärker ist. Die Entfernung von Methanol aus dem Reaktionssystem durch Verdampfung ist von der Verdampfung von Wasser begleitet. Die Mengen von Methanol und Wasser, die entfernt werden, betragen vorzugsweise 2 bis 6 Gew.-Teile pro Gew.-Teil des eingesetzten Dimethylsebacats. Vorzugsweise wird der Wassergehalt des Gemisches der Reaktionsteilnehmer während der gesamten Reaktionszeit bei 10 bis 75 Gew.% gehalten. The accelerating effect of sebacic acid is particularly pronounced in the first half of the reaction time, in which two phases, namely dimethyl sebacate and water, are present simultaneously. The amount of sebacic acid to be added is 1 to 20% by weight, based on the weight of dimethyl sebacate. In addition to the addition of sebacic acid, which is a reaction product, to accelerate the hydrolysis, it is advantageous to continuously withdraw the methanol formed by the reaction from the reaction system and, at the same time, to continuously add water in order to increase the deficit caused by the removal of water together with the methanol complete. The hydrolysis can be carried out to completion in this way. Although the methanol can be removed immediately after the beginning of the first half of the reaction in which dimethyl sebacate and water are formed as a heterogeneous mixture, it is preferably removed in the second half of the reaction in which the two phases form a homogeneous solution because the effect of removing methanol is stronger in this phase. The removal of methanol from the reaction system by evaporation is accompanied by the evaporation of water. The amounts of methanol and water which are removed are preferably 2 to 6 parts by weight per part by weight of the dimethyl sebacate used. The water content of the mixture of the reactants is preferably kept at 10 to 75% by weight during the entire reaction time.
Eine hohe Reaktionstemperatur ist zwar für die Reaktionsgeschwindigkeit vorteilhaft, führt jedoch zu einem erhöhten Reaktionsdruck und zu Verfärbung des Reaktionsprodukts. Besonders wenn die Temperatur 220°C überschreitet, wird die Verfärbung stark. Vorzugsweise wird die Reaktion während ihrer ersten Hälfte, in der das Gemisch der Reaktionsteilnehmer noch in Form einer heterogenen Lösung bleibt, bei 180 bis 220°C und dann während der zweiten Hälfte, in der das Gemisch eine homogene Lösung bildet, bei 150 bis 220°C durchgeführt. A high reaction temperature is advantageous for the reaction rate, but leads to an increased reaction pressure and discoloration of the reaction product. The discoloration becomes particularly severe when the temperature exceeds 220 ° C. The reaction is preferably at 180 to 220 ° C. during its first half, in which the mixture of the reactants remains in the form of a heterogeneous solution, and then at 150 to 220 ° during the second half, in which the mixture forms a homogeneous solution C performed.
Eine der Ausführungsformen der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Fliessschema in der Abbildung beschrieben. One of the embodiments of the invention is described below with reference to the flow diagram in the figure.
In der ersten Stufe wird einem Lösebehälter 2 Adipinsäure und Methanol durch den Eintritt 1 zugeführt. Methanol und Wasser, die vom Kopf der Destillationskolonne 5 abgezogen werden, Dimethyladipat vom Kopf der Destillationskolonne 7, Adipinsäure und Monomethyladipat vom Boden der Destillationskolonne 8 und ein Teil der Reaktionslösung aus dem verzweigten Austritt 9 werden in den Lösebehälter 2 zurückgeführt. Im Lösebehälter 2 wird Adipinsäure gelöst, und die gebildete Lösung wird als Ausgangslösung oben auf eine lonenaustauscherharzsäule 3 aufgegeben. In der Säule 3 werden geringfügige Mengen von Metallionen in der Ausgangslösung adsorbiert. Ferner findet die Veresterungsreaktion teilweise statt. Die von Metallionen befreite Ausgangslösung tritt am Boden der Säule 3 aus und wird oben auf die lonenaustauscherharzsäule 4 aufgegeben. Die Veresterungsreaktion findet hauptsächlich in der Säule 4 statt. Sobald der Ablauf vom Boden der Säule 3 die Anwesenheit von Metallionen in einer Konzentration zeigt, die eine vorbestimmte Grenze überschreitet, muss das Ionenaustauscherharz in üblicher Weise durch Behandlung beispielsweise mit wässriger Salpetersäure regeneriert werden. Ein Teil der vom Boden der Säule 4 ablaufenden Veresterungsreaktionslösung wird durch den verzweigten Austritt 9 in den Lösebehälter 2 zurückgeführt, und der Rest wird der Destillationskolonne 5 zugeführt. Methanol und Wasser, die am Kopf der Kolonne 5 übergehen, werden in den Lösebehälter 2 zurückgeführt, während der am Boden abgezogene Rückstand einer Destillationskolonne 6 zugeführt wird. In der Kolonne 6 werden In the first stage, 2 adipic acid and methanol are fed to inlet 1 through a dissolving tank. Methanol and water, which are withdrawn from the top of the distillation column 5, dimethyl adipate from the top of the distillation column 7, adipic acid and monomethyl adipate from the bottom of the distillation column 8 and part of the reaction solution from the branched outlet 9 are returned to the dissolving tank 2. Adipic acid is dissolved in the dissolving container 2, and the solution formed is applied to the top of an ion exchange resin column 3 as a starting solution. Small amounts of metal ions are adsorbed in the starting solution in column 3. Furthermore, the esterification reaction takes place partially. The starting solution freed from metal ions emerges at the bottom of the column 3 and is applied to the top of the ion exchange resin column 4. The esterification reaction mainly takes place in column 4. As soon as the discharge from the bottom of the column 3 shows the presence of metal ions in a concentration which exceeds a predetermined limit, the ion exchange resin must be regenerated in the usual way by treatment with, for example, aqueous nitric acid. A part of the esterification reaction solution running from the bottom of the column 4 is returned to the dissolving tank 2 through the branched outlet 9, and the rest is fed to the distillation column 5. Methanol and water, which pass at the top of column 5, are returned to dissolving tank 2, while the residue taken off at the bottom is fed to a distillation column 6. Be in column 6
Wasser und Cyclopentanon abdestilliert. Der vom Boden abgezogene Rückstand wird einer Destillationskolonne 7 zugeführt. In der Kolonne 7 wird Dimethyladipat abdestilliert, und der vom Fuss der Kolonne abgezogene Rückstand wird einer Destillationskolonne 8 zugeführt. Das vom Kopf der Destillationskolonne 7 abgezogene Dimethyladipat wird zum Lösebehälter 2 zurückgeführt. Vom Kopf der Destillationskolonne 8 wird Monomethyladipat abgezogen, und der Adipinsäure und Monomethyladipat enthaltende Rückstand wird vom Boden der Kolonne abgezogen und zum Lösebehälter 2 im Kreislauf geführt. Das vom Kopf der Kolonne 8 abgezogene Monomethyladipat wird der zweiten Stufe des Verfahrens zugeführt. Distilled water and cyclopentanone. The residue drawn off from the bottom is fed to a distillation column 7. In the column 7, dimethyl adipate is distilled off, and the residue taken off from the bottom of the column is fed to a distillation column 8. The dimethyl adipate drawn off from the top of the distillation column 7 is returned to the dissolving tank 2. Monomethyl adipate is withdrawn from the top of the distillation column 8, and the residue containing adipic acid and monomethyl adipate is withdrawn from the bottom of the column and circulated to the dissolving tank 2. The monomethyl adipate drawn off from the top of column 8 is fed to the second stage of the process.
In der zweiten Stufe wird einem Elektrolytlösungsbehälter 12 das vom Kopf der Destillationskolonne 8 in der ersten Stufe abgezogene Monomethyladipat zugeführt. Das vom Kopf der Destillationskolonne 14 erhaltene Methanol und die vom Fuss der Rückgewinnungskolonne 20 abgezogene Monomethyladipatlösung, die das Alkalisalz von Monomethyladipat enthält, werden dem Elektrolytlösungsbehälter 12 zugeführt. Die im Behälter 12 gebildete Lösung wird durch eine Elektrolyse-Zelle 13, in der die elektrolytische Kondensation stattfindet, umgewälzt. Nach Beendigung der elektrolytischen Kondensation wird die Elektrolytlösung aus dem Behälter 12 abgezogen und mit Wasser, das vom Kopf der Rückgewinnungskolonne 20 über einen Eintritt 21 zugeführt wird, gemischt. Die hierbei gebildete, Wasser enthaltende Elektrolytlösung wird der Destillationskolonne 14 zugeführt. In der Destillationskolonne 14 wird Methanol über Kopf abdestilliert und zum Elektrolytlösungsbehälter 12 zurückgeführt, während der vom Fuss der Kolonne abgezogene Rückstand einem Dekantiergefäss 15 zugeführt wird, wo er stehen gelassen wird, wobei er sich in zwei Schichten trennt. In the second stage, the monomethyl adipate drawn off from the top of the distillation column 8 in the first stage is fed to an electrolyte solution container 12. The methanol obtained from the top of the distillation column 14 and the monomethyl adipate solution drawn off from the bottom of the recovery column 20 and containing the alkali salt of monomethyl adipate are supplied to the electrolyte solution tank 12. The solution formed in the container 12 is circulated through an electrolysis cell 13 in which the electrolytic condensation takes place. After the electrolytic condensation has ended, the electrolyte solution is drawn off from the container 12 and mixed with water which is fed from the top of the recovery column 20 via an inlet 21. The water-containing electrolyte solution thus formed is fed to the distillation column 14. In the distillation column 14, methanol is distilled off overhead and returned to the electrolyte solution tank 12, while the residue withdrawn from the bottom of the column is fed to a decanter 15 where it is left to stand, separating into two layers.
Die Ölschicht wird einer Destillationskolonne 16 zugeführt, während die vom Boden abgezogene wässrige Schicht mit Monomethyladipat, das von einem abgezweigten Austritt 11 über einen Eintritt 22 zugeführt wird, gemischt wird. Das hierbei erhaltene Gemisch wird zum Boden eines Verdampfers 19 geführt, wo Wasser verdampft wird. Das verdampfte Wasser wird zusammen mit dem Rückstand der Gewinnungskolonne 20 zugeführt. Das Wasser wird vom Kopf der Rückgewinnungskolonne 20 abgezogen und zur Eintragsöffnung 21 zurückgeführt, während eine Monomethyladipatlösung, die das Alkalisalz von Monomethyladipat enthält, vom Fuss der Kolonne 20 abgezogen und zum Elektrolytlösungsbehälter 12 zurückgeführt wird. In der Destillationskolonne 16 werden die niedrigsiedenden Verunreinigungen abdestilliert, während der Rückstand einer Destillationskolonne 17 zugeführt wird. Vom Rückstand werden in der Kolonne 17 weiter niedrigsiedende Verunreinigungen abgestreift, worauf der Rückstand auf eine Destillationskolonne 18 aufgegeben wird. Vom Kopf der Kolonne 18 wird Dimethylsebacat erhalten und der dritten Stufe des Verfahrens zugeführt. Hochsiedende Verunreinigungen werden vom Boden der Kolonne 18 abgezogen. The oil layer is fed to a distillation column 16, while the aqueous layer drawn off from the bottom is mixed with monomethyl adipate, which is fed from a branched outlet 11 via an inlet 22. The resulting mixture is led to the bottom of an evaporator 19, where water is evaporated. The evaporated water is fed to the recovery column 20 together with the residue. The water is withdrawn from the top of the recovery column 20 and returned to the entry port 21, while a monomethyl adipate solution containing the alkali salt of monomethyl adipate is withdrawn from the bottom of the column 20 and returned to the electrolyte solution tank 12. In the distillation column 16, the low-boiling impurities are distilled off, while the residue is fed to a distillation column 17. Low-boiling impurities are stripped off from the residue in column 17, whereupon the residue is fed to a distillation column 18. Dimethyl sebacate is obtained from the top of column 18 and fed to the third stage of the process. High-boiling impurities are drawn off from the bottom of column 18.
In der dritten Stufe wird Dimethylsebacat, das vom Kopf der Destillationskolonne 18 in der zweiten Stufe abgezogen wird, einem Reaktor 23 zugeführt. Sebacinsäure und Wasser werden durch einen Eintritt 27 eingeführt. Nach Auslösung der Reaktion wird weiter erhitzt, bis eine homogene Lösung gebildet worden ist. Nach Bildung der homogenen Lösung werden Methanol und Wasser kontinuierlich abgezogen und einer Destillationskolonne 24 zugeführt. In der Kolonne 24 wird Methanol über Kopf abdestilliert und dem Eintritt 10 zur ersten Stufe zugeführt, während Wasser vom Boden als Rückstand abgezogen und kontinuierlich im Kreislauf in den Reaktor 23 zurückgeführt wird. Nach Beendigung der Hydrolyse im Reaktor 23 wird Aktivkohle durch einen Ein5 In the third stage, dimethyl sebacate, which is drawn off from the top of the distillation column 18 in the second stage, is fed to a reactor 23. Sebacic acid and water are introduced through an inlet 27. After the reaction has been initiated, heating is continued until a homogeneous solution has been formed. After formation of the homogeneous solution, methanol and water are continuously drawn off and fed to a distillation column 24. In column 24, methanol is distilled off at the top and fed to inlet 10 to the first stage, while water is withdrawn from the bottom as a residue and is continuously recycled to reactor 23. After the hydrolysis in the reactor 23 has ended, activated carbon is replaced by an
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
59 59
55 55
60 60
65 65
646201 646201
8 8th
tritt 27 zugesetzt, um die Reaktionslösung zu entfärben. Eine wässrige Lösung, die die Aktivkohle und Sebacinsäure enthält, wird vom Reaktor 23 ausgetragen und zur Abtrennung, der Aktivkohle einem Filter 25 zugeführt. Das Filtrat wird zu einem Verdampfer 26 geleitet. Im Verdampfer 26 wird Wasser verdampft und abgezogen. Geschmolzene Sebacinsäure wird vom Verdampfer 26 abgezogen und einer Schuppenbildungsvorrichtung oder einem Granulator zugeführt, um schuppenförmige oder körnige Sebacinsäure zu bilden. occurs 27 added to decolorize the reaction solution. An aqueous solution, which contains the activated carbon and sebacic acid, is discharged from the reactor 23 and fed to a filter 25 for separation, the activated carbon. The filtrate is passed to an evaporator 26. Water is evaporated and drawn off in the evaporator 26. Melted sebacic acid is withdrawn from the evaporator 26 and fed to a flaking device or a granulator to form flaky or granular sebacic acid.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert. The invention is further illustrated by the following examples.
Beispiel 1 example 1
Sebacinsäure wurde aus Adipinsäure gemäss dem Fliessschema in der Abbildung hergestellt. Die Herstellung von Monomethyladipat in der ersten Stufe wurde wie folgt durchgeführt: Sebacic acid was prepared from adipic acid according to the flow diagram in the figure. The preparation of monomethyl adipate in the first stage was carried out as follows:
der Kolonne 7 übergehende Dimethyladipat wurde zum Lösebehälter 2 zurückgeführt, während der Rückstand, der Adipinsäure und Monomethyladipat enthielt, vom Boden abgezogen und der Destillationskolonne 8 zugeführt wurde, s Die Temperatur der am Boden unter vermindertem Druck von 27 mbar arbeitende Kolonnen 8 wurde auf 210°C eingestellt. Das am Kopf der Kolonne 8 in einer Menge von 15 kg/ Std. übergehende Monomethyladipat wurde zur Herstellung der Elektrolytlösung für die elektrolytische Kondensation io verwendet. Eine Lösung, die Adipinsäure und Monomethyladipat enthielt, wurde vom Boden der Kolonne 8 abgezogen und zum Lösebehälter 2 zurückgeführt. the column 7 passing dimethyl adipate was returned to the dissolving tank 2, while the residue, which contained adipic acid and monomethyl adipate, was drawn off from the bottom and fed to the distillation column 8, s The temperature of the columns 8 operating at the bottom under reduced pressure of 27 mbar became 210 ° C. The monomethyl adipate passing at the top of column 8 in an amount of 15 kg / h was used to prepare the electrolytic solution for the electrolytic condensation. A solution containing adipic acid and monomethyl adipate was withdrawn from the bottom of column 8 and returned to dissolving tank 2.
Tabelle 1 Table 1
15 15
20 20th
35 35
40 40
Dem Lösebehälter 2 wurden stündlich 13,8 kg Adipinsäure und 3,0 kg Methanol durch den Eintritt 1 zugeführt. In den Behälter 2 wurden ferner Kreislaufmethanol und Wasser vom Kopf der Destillationskolonne 5, Dimethyladipat vom Kopf der Destillationskolonne 7, Adipinsäure und Monomethyladipat vom Boden der Destillationskolonne 8 und ein Teil der Reaktionslösung vom abgezweigten Austritt 9 eingeführt. Während die Temperatur des Behälters 2 bei 80°C 2s gehalten wurde, wurde die im Behälter gebildete Lösung des Ausgangsmaterials in einer Menge von 240 kg/Std. abgezogen und oben auf die lonenaustauscherharzsäule 3 aufgegeben. Die Lösung der Ausgangsmaterialien hatte die folgende Zusammensetzung: 28,0 Gew.% Adipinsäure, 20,3 30 Gew.% Dimethyladipat, 30,8 Gew.% Monomethyladipat, 5,7 Gew.% Methanol, 14,9 Gew.% Wasser und 0,3 Gew.% Cyclo-pentanon. Diese Lösung wurde bei 80°C durch eine lonenaustauscherharzsäule 3 geleitet, die mit 151 eines regenerierten stark sauren Kationenaustauscherharzes vom H+-Typ (Amberlite 200 C, Hersteller Rohm and Haas Co.) gefüllt war. Das Harz wurde nach jeweils 200 Stunden kontinuierlich in Betriebs unter Verwendung von N-Salpetersäure als Regenerierungsmittel regeneriert. Der Ablauf vom Fuss der Säule 3 wurde oben auf eine weitere lonenaustauscherharzsäule 4 aufgegeben, die mit 601 regeneriertem stark saurem Kationenaustauscherharz vom H+-Typ «Amberlite 200 C» gefüllt war. Die Temperatur der Lösung wurde ständig bei 80°C gehalten. Die Reaktionslösung wurde vom Fuss der lonenaustauscherharzsäule 4 in einer Menge von 240 kg/Std. 45 abgezogen. Ein Viertel der Reaktionslösung wurde der Destillationskolonne 5 zugeführt, und dreiviertel wurden über den abgezweigten Austritt 9 dem Lösebehälter 2 zugeführt. Die vom Fuss der lonenaustauscherharzsäule 4 abgezogenen Reaktionslösung hatte die folgende Zusammenset- s0 zung: 22,0 Gew.% Adipinsäure, 20,2 Gew.% Dimethyladipat, 37,4 Gew.% Monomethyladipat, 4,3 Gew.% Methanol, 15,7 Gew.% Wasser und 0,3 Gew.% Cyclopentanon. Die Änderungen des Gehalts an Eisenionen und Cyclopentanon der aus der lonenaustauscherharzsäule 4 abgezogenen Lösung mit S5 der Zeit sind in Tabelle 1 genannt. Die Temperatur am Boden der bei Normaldruck arbeitenden Destillationskolonne 5 wurde auf 140°C eingestellt. Methanol und Wasser, die am Kopf der Kolonne 5 übergingen, wurden zum Lösebehälter 2 zurückgeführt, während der vom Boden abgezogene Rück- 60 stand der Destillationskolonne 6 zugeführt wurde. Die Temperatur am Boden der unter vermindertem Druck von 266 mbar arbeitenden Kolonne 6 wurde auf 175°C eingestellt. Wasser und Cyclopentanon wurden vom Kopf der Kolonne 6 abdestilliert, während der vom Boden abgezogene Rück- 65 stand der Destillationskolonne 7 zugeführt wurde. Die Temperatur am Boden der unter Normaldruck von 27 mbar arbeitenden Kolonne 7 wurde auf 200°C eingestellt. Das am Kopf 13.8 kg of adipic acid and 3.0 kg of methanol were fed to the dissolving tank 2 through the inlet 1 per hour. Into the container 2, circulating methanol and water were also introduced from the top of the distillation column 5, dimethyl adipate from the top of the distillation column 7, adipic acid and monomethyl adipate from the bottom of the distillation column 8 and part of the reaction solution from the branched outlet 9. While the temperature of the container 2 was kept at 80 ° C for 2 seconds, the solution of the raw material formed in the container was charged in an amount of 240 kg / hour. withdrawn and placed on top of the ion exchange resin column 3. The solution of the starting materials had the following composition: 28.0% by weight adipic acid, 20.3 30% by weight dimethyl adipate, 30.8% by weight monomethyl adipate, 5.7% by weight methanol, 14.9% by weight water and 0.3% by weight cyclopentanone. This solution was passed at 80 ° C. through an ion exchange resin column 3 which was filled with 151 of a regenerated strongly acidic cation exchange resin of the H + type (Amberlite 200 C, manufacturer Rohm and Haas Co.). The resin was continuously regenerated in operation every 200 hours using N-nitric acid as a regenerant. The drain from the base of column 3 was placed on top of another ion exchange resin column 4, which was filled with 601 regenerated strongly acidic cation exchange resin of the H + type "Amberlite 200 C". The temperature of the solution was kept constantly at 80 ° C. The reaction solution was from the base of the ion exchange resin column 4 in an amount of 240 kg / hour. 45 deducted. A quarter of the reaction solution was fed to the distillation column 5, and three-quarters were fed to the dissolving tank 2 via the branched outlet 9. The reaction solution drawn off from the base of the ion exchange resin column 4 had the following composition: 22.0% by weight adipic acid, 20.2% by weight dimethyl adipate, 37.4% by weight monomethyl adipate, 4.3% by weight methanol, 15. 7% by weight of water and 0.3% by weight of cyclopentanone. The changes in the iron ion and cyclopentanone content of the solution withdrawn from the ion exchange resin column 4 with S5 of time are shown in Table 1. The temperature at the bottom of the distillation column 5 operating at normal pressure was set to 140.degree. Methanol and water which passed at the top of column 5 were returned to dissolving tank 2, while the residue taken off from the bottom was fed to distillation column 6. The temperature at the bottom of the column 6 operating under reduced pressure of 266 mbar was set to 175 ° C. Water and cyclopentanone were distilled off from the top of column 6, while the residue withdrawn from the bottom was fed to distillation column 7. The temperature at the bottom of the column 7 operating under normal pressure of 27 mbar was set at 200 ° C. That on the head
Verstrichene Zeit, Std. Elapsed time, hours
Cyclopentanon-gehalt, Gew.% Cyclopentanone content,% by weight
Gehalt an Eisenionen, ppm Iron ion content, ppm
50 50
0,3 0.3
5 5
100 100
0,3 0.3
5 5
150 150
0,3 0.3
5 5
200 200
0,3 0.3
5 5
Für die vorstehend genannten Apparaturen wurden die folgenden Konstruktionswerkstoffe verwendet: Auflösebehälter 2: SUS 304 (JIS); Ionenaustauscherharzsäulen 3 und 4: SUS 304; Destillationskolonne 5 und 6: SUS 304; Destillationskolonne 7: SUS 316; Destillationskolonne 8: Titan (Reboiler) und SUS 316 (andere Teile). The following construction materials were used for the above-mentioned apparatus: Dissolving tank 2: SUS 304 (JIS); Ion exchange resin columns 3 and 4: SUS 304; Distillation columns 5 and 6: SUS 304; Distillation column 7: SUS 316; Distillation column 8: Titan (reboiler) and SUS 316 (other parts).
In der zweiten Stufe wurde Dimethylsebacat wie folgt hergestellt: In the second stage, dimethyl sebacate was produced as follows:
In den Elektrolytlösungsbehälter 12 wurden das in der ersten Stufe hergestellte Monomethyladipat, vom Kopf der Destillationskolonne 14 übergehendes Methanol und eine vom Boden der Rückgewinnungskolonne 20 abgezogene Monomethyladipatlösung, die das Kaliumsalz von Monomethyladipat enthielt. Die Einsatzlösung hatte ein Gewicht von insgesamt 500 kg und bestand aus einer Methanollösung, die 35,7 Gew.% Monomethyladipat, 5,0 Gew.% (der Neutralisationsgrad entsprach 10 Mol%) des Kaliumsalzes von Monomethyladipat und 1,8 Gew.% Wasser enthielt. Die Einsatzlösung wurde durch den Elektrolytlösungsbehälter 12 und die Elektrolyse-Zelle 13 umgewälzt. Die Elektrolyse-Zelle war mit einer Anode, einer Kathode und drei Zwischenelektroden versehen. Jede Elektrode bestand aus einem 100 cm x 100 cm grossen Titanblech von 3 mm Dicke. Die Anode und die drei Zwischenelektroden waren auf einer Seite mit Platin in einer Dicke von 3 (im plattiert. Die Elektroden wurden durch Einsetzen von Polypropylenplatten von je 1 mm Dicke zwischen benachbarte Elektroden in einem Abstand von 1 mm gehalten. Die effektive Fläche der Elektroden betrug insgesamt 277 dm2. Die Elektrolyse-Zelle war mit einem Eintritt und einem Austritt für die Lösung versehen. Die Elektrolyse wurde 13,7 Stunden durchgeführt, wobei die Elektrolytlösung zwischen den Elektroden mit einer linearen Strömungsgeschwindigkeit von 2,0 m/Sek. geleitet und die Stromdichte bei 10,1 A/dm2 und die Temperatur der Lösung bei 53 bis 56°C gehalten wurde. Die Zellenspannung pro Elektrodenpaar ändert sich von 7,5 V auf 5,7 V. Die Menge der Elektrolytlösung nach Beendigung der elektrolytischen Reaktion betrug 445 kg. Sie hatte die folgende, durch Gaschromatographie bestimmte Zusammensetzung: 23,0 Gew.% Dimethylsebacat, 0,01 Gew.% Monomethyladipat, 1,8 Gew.% Wasser. Die Stromausbeute für die Bildung von Dimethylsebacat betrug 62,2% und die Materialausbeute 79,8%. In the electrolytic solution tank 12, the monomethyl adipate produced in the first stage, methanol passing from the top of the distillation column 14 and a monomethyl adipate solution drawn off from the bottom of the recovery column 20, which contained the potassium salt of monomethyl adipate. The feed solution had a total weight of 500 kg and consisted of a methanol solution containing 35.7% by weight of monomethyl adipate, 5.0% by weight (the degree of neutralization corresponded to 10 mol%) of the potassium salt of monomethyl adipate and 1.8% by weight of water contained. The feed solution was circulated through the electrolyte solution tank 12 and the electrolysis cell 13. The electrolysis cell was provided with an anode, a cathode and three intermediate electrodes. Each electrode consisted of a 100 cm x 100 cm titanium sheet 3 mm thick. The anode and the three intermediate electrodes were plated on one side with platinum in a thickness of 3 μm. The electrodes were held at a distance of 1 mm by inserting polypropylene plates of 1 mm thickness between adjacent electrodes. The effective area of the electrodes was 277 dm2 in total The electrolysis cell was provided with an inlet and an outlet for the solution The electrolysis was carried out for 13.7 hours, the electrolyte solution being passed between the electrodes at a linear flow rate of 2.0 m / sec and the Current density at 10.1 A / dm2 and the temperature of the solution at 53 to 56 ° C. The cell voltage per pair of electrodes changes from 7.5 V to 5.7 V. The amount of the electrolyte solution after the electrolytic reaction was complete was 445 It had the following composition, determined by gas chromatography: 23.0% by weight of dimethyl sebacate, 0.01% by weight of monomethyl adipate, 1.8% by weight of water The yield for the formation of dimethyl sebacate was 62.2% and the material yield 79.8%.
Nach Beendigung der elektrolytischen Reaktion wurde die Elektrolytlösung vom Elektrolytlösungsbehälter 12 abgezogen und mit 46 kg Wasser gemischt, das vom Kopf der Rückgewinnungskolonne 20 abgezogen und durch den Austritt 21 der Elektrolytlösung zugeführt wurde. Die mit dem Wasser gemischte Elektrolytlösung wurde dann der Destillationskolonne 14 zugeführt. Die Temperatur am Boden der bei Normaldruck arbeitenden Kolonne 14 wurde bei 98°C gehalten. Methanol wurde vom Kopf der Kolonne 14 abdestilliert, während ein Gemisch von Öl und Wasser vom Boden abgezogen wurde. Die mittlere Verweilzeit am Boden der Kolonne 14 betrug 1 Stunde und der mittlere Methanolgehalt des vom Boden abgezogenen Gemisches 1,1 Gew.%. Nach der Abkühlung wurde dieses Gemisch dem Dekantier-gefäss 15 zugeführt und darin 1 Stunde stehen gelassen, After the electrolytic reaction was completed, the electrolytic solution was withdrawn from the electrolytic solution tank 12 and mixed with 46 kg of water, which was withdrawn from the top of the recovery column 20 and supplied to the electrolytic solution through the outlet 21. The electrolytic solution mixed with the water was then supplied to the distillation column 14. The temperature at the bottom of the column 14 operating at normal pressure was kept at 98 ° C. Methanol was distilled off from the top of column 14 while a mixture of oil and water was withdrawn from the bottom. The average residence time at the bottom of column 14 was 1 hour and the average methanol content of the mixture drawn off from the bottom was 1.1% by weight. After cooling, this mixture was fed to the decanter 15 and left to stand for 1 hour,
wobei es sich in zwei Schichten, eine Ölschicht und eine Wasserschicht, trennte. Die ölige Schicht wog 139 kg und enthielt 0,01 Gew.% Kaliumsalz von Monomethyladipat. Die ölige Schicht wurde der Destillationskolonne 16 zugeführt. In der bei Normaldruck arbeitenden Kolonne 16 wurde die Boden-tempertur auf 170 °C eingestellt. Niedrigsiedende Nebenprodukte wurden aus der Kolonne 16 über Kopf abdestilliert, und der Rückstand wurde zur Destillationskolonne 17 geführt. In der unter vermindertem Druck von 27 mbar arbeitenden Kolonne 17 wurde die Bodentemperatur auf 185°C eingestellt. Niedrigsiedende Nebenprodukte wurde aus der Kolonne 17 über Kopf abdestilliert, während der Rückstand der Destillationskolonne 18 zugeführt wurde. In der unter vermindertem Druck von 27 mbar arbeitenden Kolonne 18 wurde die Bodentemperatur auf 230°C eingestellt. Dimethylsebacat wurde vom Kopf der Kolonne 18 abgezogen und der dritten Stufe zugeführt. Das Dimethylsebacat hatte eine Reinheit von 99,9% oder mehr (die Reinheit als Konzentration in Gew.% wurde durch Gaschromatographie bestimmt). Die vom Dekantiergefäss 15 abgezogene wässrige Schicht wurde mit 71 kg Monomethyladipat, das vom Austritt 11 abgezogen wurde, gemischt und durch den Eintritt 22 eingeführt. Das erhaltene Gemisch wurde dem Boden des Verdampfers 19 zugeführt. In dem bei Normaldruck arbeitenden Verdampfer 19 wurde die Temperatur auf 120°C eingestellt. Der am Kopf des Verdampfers 19 austretende Wasserdampf und der Rückstand wurden der Rückgewinnungskolonne 20 zugeführt. Wasser, das kein Monomethyladipat enthielt, wurde vom Kopf der Rückgewinnungskolonne 20 abgezogen und zum Eintritt 21 zurückgeführt. Eine Monomethyladipatlösung, die das Kaliumsalz von Monomethyladipat enthielt, wurde vom Boden der Kolonne 20 abgezogen und zur Elektrolyse-Anlage zurückgeführt. Die Verweilzeit der Lösung im Verdampfer 19 und in der Rückgewinnungskolonne 20 betrugen insgesamt 3 Minuten. Der Wassergehalt der Monomethyladipatlösung, die das Kaliumsalz von Monomethyladipat enthielt und vom Boden der Rückgewinnungskolonne 20 abgezogen wurde, betrug 6,8 Gew.%. whereby it separated into two layers, an oil layer and a water layer. The oily layer weighed 139 kg and contained 0.01% by weight of potassium salt of monomethyl adipate. The oily layer was fed to the distillation column 16. In the column 16 operating at normal pressure, the bottom temperature was set to 170 ° C. Low-boiling by-products were distilled off from column 16 overhead, and the residue was sent to distillation column 17. In the column 17 operating under reduced pressure of 27 mbar, the tray temperature was set to 185 ° C. Low-boiling by-products were distilled off from column 17 overhead, while the residue was fed to distillation column 18. In the column 18 operating under reduced pressure of 27 mbar, the tray temperature was set to 230 ° C. Dimethyl sebacate was withdrawn from the top of column 18 and fed to the third stage. The dimethyl sebacate had a purity of 99.9% or more (the purity as a concentration in% by weight was determined by gas chromatography). The aqueous layer withdrawn from the decanter 15 was mixed with 71 kg of monomethyl adipate withdrawn from the outlet 11 and introduced through the inlet 22. The resulting mixture was fed to the bottom of the evaporator 19. In the evaporator 19 operating at normal pressure, the temperature was set to 120 ° C. The water vapor emerging at the top of the evaporator 19 and the residue were fed to the recovery column 20. Water containing no monomethyl adipate was withdrawn from the top of the recovery column 20 and returned to the inlet 21. A monomethyl adipate solution containing the potassium salt of monomethyl adipate was withdrawn from the bottom of column 20 and returned to the electrolysis plant. The total residence time of the solution in the evaporator 19 and in the recovery column 20 was 3 minutes. The water content of the monomethyl adipate solution containing the potassium salt of monomethyl adipate and withdrawn from the bottom of the recovery column 20 was 6.8% by weight.
In der dritten Stufe wurde Sebacinsäure wie folgt hergestellt: In the third stage, sebacic acid was produced as follows:
In den Reaktor 23 wurden 210 kg des in der zweiten Stufe erhaltenen Dimethylsebacats, 9,8 kg Sebacinsäure und 130 kg Wasser gegeben. Unter kräftigem Rühren wurde das Einsatzgemisch auf eine Reaktionstemperatur von 180°C erhitzt, um die Reaktion stattfinden zu lassen. Das Reaktionsgemisch war zunächst heterogen, wurde jedoch nach einer Reaktionszeit von 5,0 Stunden zu einer homogenen Lösung. Sobald das Gemisch homogen wurde, wurden Methanol und Wasser stetig vom Reaktor 23 abdestilliert und der Destillationskolonne 24 zugeführt. In der bei Normaldruck arbeitenden Kolone 24 wurde die Bodentemperatur auf 100°C eingestellt, 210 kg of the dimethyl sebacate obtained in the second stage, 9.8 kg of sebacic acid and 130 kg of water were introduced into the reactor 23. With vigorous stirring, the feed mixture was heated to a reaction temperature of 180 ° C. to allow the reaction to take place. The reaction mixture was initially heterogeneous, but became a homogeneous solution after a reaction time of 5.0 hours. As soon as the mixture became homogeneous, methanol and water were continuously distilled off from the reactor 23 and fed to the distillation column 24. In the column 24 working at normal pressure, the soil temperature was set to 100 ° C.
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und das am Kopf übergebende Methanol wurde dem Eintritt 10 zur ersten Stufe zugeführt. Das vom Methanol befreite Wasser wurde vom Boden der Kolonne 24 abgezogen und zum Reaktor 23 zurückgeführt. Die Reaktion im Reaktor 23 s wurde weitere 10 Stunden durchgeführt, während ständig Methanol und Wasser entfernt wurden und das fehlende Wasser durch Kreislaufwasser aus der Destillationskolonne and the overhead methanol was fed to inlet 10 to the first stage. The water freed from the methanol was withdrawn from the bottom of the column 24 and returned to the reactor 23. The reaction in the reactor for 23 seconds was carried out for a further 10 hours while continuously removing methanol and water and the missing water by means of circulating water from the distillation column
24 und einer geringen Menge Frischwasser durch den Eintritt 27 ergänzt wurde. Insgesamt 956 kg Methanol und Wasser 24 and a small amount of fresh water was added through the inlet 27. A total of 956 kg of methanol and water
10 wurden abdestilliert, und die zugeführte Wassermenge betrug insgesamt 996 kg. Der Druck im Reaktor 23 wurde während der gesamten Reaktion bei 6,9 bis 8,8 bar (Manometerdruck) gehalten. Der Hydrolysengrad nach Beendigung der Reaktion betrug 99,8 Mol%. Der Hydrolysengrad wurde als gebil- 10 were distilled off, and the total amount of water supplied was 996 kg. The pressure in reactor 23 was kept at 6.9 to 8.8 bar (manometer pressure) throughout the reaction. The degree of hydrolysis after the completion of the reaction was 99.8 mol%. The degree of hydrolysis was
15 dete Sebacinsäuremenge in Mol%, bezogen auf eingesetztes Dimethylsebacat, ausgedrückt. 15 dete sebacic acid in mol%, based on the dimethyl sebacate expressed.
Nach Beendigung der Reaktion wurde 1 kg Aktivkohle (Spezialqualität S-C, Hersteller Nihon Jescoal Industry Co.) durch den Eintritt 27 in den Reaktor 23 gegeben, worauf das 2o Reaktionsgemisch 1 Stunde bei 130°C gerührt wurde. Nach Beendigung der Entfärbungsbehandlung mit Aktivkohle wurde das Reaktionsgemisch aus dem Reaktor entfernt und dem Filter 25 zugeführt, um die Aktivkohle abzufiltrieren. Das Filtrat wurde dem Verdampfer 26 zugeführt, wo es auf 25 eine Endtemperatur von 180°C erhitzt wurde, um das Wasser durch Verdampfung zu entfernen. Die geschmolzene Sebacinsäure wurde einer Schuppenbildungsvorrichtung zugeführt, um Sebacinsäure in Flockenform zu bilden. Die in dieser Weise hergestellte Sebacinsäure zeigte eine Schmelz-3o färbe von 70, einen Aschegehalt von 50 ppm, einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,05 Gew.% und eine Säurezahl von 552 mg KOH/g. Für die Messung der Farbe der Schmelze wurden After the reaction had ended, 1 kg of activated carbon (special quality S-C, manufacturer Nihon Jescoal Industry Co.) was introduced into the reactor 23 through the inlet 27, whereupon the reaction mixture was stirred at 130 ° C. for 1 hour. After the decolorization treatment with activated carbon was completed, the reaction mixture was removed from the reactor and fed to the filter 25 to filter out the activated carbon. The filtrate was fed to the evaporator 26 where it was heated to a final temperature of 180 ° C to remove the water by evaporation. The molten sebacic acid was fed to a flaking device to form sebacic acid in flake form. The sebacic acid produced in this way had a melt color of 70, an ash content of 50 ppm, a moisture content of 0.05% by weight and an acid number of 552 mg KOH / g. For measuring the color of the melt
25 g Sebacinsäure 20 Minuten bei 150°C erhitzt. Die Farbe der Sebacinsäure im geschmolzenen Zustand wurde nach der 25 g sebacic acid heated at 150 ° C for 20 minutes. The color of the sebacic acid in the molten state was changed after the
35 Methode der American Public Health Association (APHA-Methode) bestimmt. 35 American Public Health Association (APHA) method.
Beispiel 2 Example 2
Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt, 40 wobei jedoch das Dimethylsebacat in der zweiten Stufe wie folgt hergestellt wurde: The experiment described in Example 1 was repeated, 40 but the dimethyl sebacate in the second stage was prepared as follows:
In den Elektrolytlösungsbehälter 12 wurden Monomethyladipat, Methanol und eine Monomethyladipatlösung, die 45 das Kaliumsalz von Monomethyladipat enthielt, die vom Boden der Rückgewinnungskolonne 20 zurückgeführt wurde, gegeben. Die Einsatzlösung wog insgesamt 500 kg und enthielt 33,0 Gew.% Monomethyladipat, 10,0 Gew.% (der Neutralisationsgrad entsprach 20 Mol%) des Kalium-50 salzes von Monomethyladipat und 1,2 Gew.% Wasser. Unter Verwendung einer ähnlichen Elektrolyse-Zelle wie in Beispiel 1 wurde die Lösung durch den Elektrolytlösungsbehälter 12 und die Elektrolyse-Zelle 13 umgewälzt. Die Einsatzlösung wurde mit einer linearen Strömungsgeschwindig-55 keit von 2 m/Sek. zwischen den Elektroden geführt. Die Elektrolyse wurde 6,3 Std. durchgeführt, während die Stromdichte bei 20 A/dm2 und die Temperatur der Lösung bei 55 bis 58°C gehalten wurde. Die Zellenspannung pro Elektrodenpaar änderte sich von 9,2 auf 7,6 V. Nach beendeter 6o Reaktion wog die Elektrolytlösung 442 kg. Sie hatte die folgende, durch Gaschromatographie bestimmte Zusammensetzung: 21,5 Gew.% Dimethylsebacat, 0,02 Gew.% Monomethyladipat, 1,0 Gew.% Wasser. Die Stromausbeute betrug 63,5% und die Materialausbeute 80,1%. Nach Beendigung der 65 Reaktion wurde die Elektrolytlösung in der gleichen Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, aus dem Elektrolytlösungsbehälter 12 abgezogen, mit 80 kg Wasser gemischt und der Destillationskolonne 14 zugeführt. Die Lösung wurde in der In the electrolytic solution tank 12, monomethyl adipate, methanol and a monomethyl adipate solution containing 45 the potassium salt of monomethyl adipate, which was returned from the bottom of the recovery column 20, were charged. The feed solution weighed a total of 500 kg and contained 33.0% by weight of monomethyl adipate, 10.0% by weight (the degree of neutralization corresponded to 20 mol%) of the potassium 50 salt of monomethyl adipate and 1.2% by weight of water. Using a similar electrolytic cell as in Example 1, the solution was circulated through the electrolytic solution tank 12 and the electrolytic cell 13. The feed solution was at a linear flow rate of 2 m / sec. passed between the electrodes. The electrolysis was carried out for 6.3 hours while the current density was kept at 20 A / dm2 and the temperature of the solution at 55 to 58 ° C. The cell voltage per pair of electrodes changed from 9.2 to 7.6 V. After the end of the 60 reaction, the electrolyte solution weighed 442 kg. It had the following composition, determined by gas chromatography: 21.5% by weight of dimethyl sebacate, 0.02% by weight of monomethyl adipate, 1.0% by weight of water. The current yield was 63.5% and the material yield 80.1%. After completion of the reaction, the electrolytic solution was withdrawn from the electrolytic solution tank 12 in the same manner as described in Example 1, mixed with 80 kg of water, and supplied to the distillation column 14. The solution was in the
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Kolonne in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise behandelt. Vom Boden wurde ein Gemisch von Öl und einer wässrigen Lösung abgezogen. Die mittlere Verweilzeit am Boden der Kolonne betrug 0,8 Stunden und der mittlere Methanolgehalt des vom Boden abgezogenen Gemisches 2,1 Gew.%. Das Gemisch trennte sich im Dekantiergefäss 15 wie in Beispiel 1 in zwei Schichten. Die ölige Schicht wog 130 kg und enthielt 0,03 Gew.% des Kaliumsalzes von Monomethyladipat. Die wässrige Schicht wog 141 kg. Ebenso wie in Beispiel 1 wurde die ölige Schicht in den Destillationskolonne 16,17 und 18 gereinigt. Das vom Kopf der Destillationskolonne 18 abgezogene Dimethylsebacat wurde der dritten Stufe zugeführt. Die Reinheit des erhaltenen Dimethylsebacats betrug 99,9% oder mehr. Die wässrige Schicht aus dem Dekantiergefäss 15 wurde mit 150 kg Monomethyladipat gemischt, das durch den Eintritt 22 zugeführt wurde, und wie in Beispiel 1 zum Verdampfer 19 und zur Rückgewinnungskolonne 20 geleitet. In dem bei Normaldruck arbeitenden Verdampfer 19 wurde die Temperatur auf I28°C eingestellt. Die Verweilzeit der Lösung im Verdampfer 19 und in der Rückgewinnungskolonne 20 betrug insgesamt 4 Minuten. Der Wassergehalt der Monomethyladipatlösung, die Kaliumsalz von Monomethyladipat enthielt und vom Boden der Rückgewinnungskolonne 20 abgezogen wurde, betrug 2,3 Gew.%. Column treated in the manner described in Example 1. A mixture of oil and an aqueous solution was drawn off from the bottom. The average residence time at the bottom of the column was 0.8 hours and the average methanol content of the mixture drawn off from the bottom was 2.1% by weight. The mixture separated into two layers in the decanter 15 as in Example 1. The oily layer weighed 130 kg and contained 0.03% by weight of the potassium salt of monomethyl adipate. The aqueous layer weighed 141 kg. As in Example 1, the oily layer was cleaned in the distillation columns 16, 17 and 18. The dimethyl sebacate drawn off from the top of the distillation column 18 was fed to the third stage. The purity of the dimethyl sebacate obtained was 99.9% or more. The aqueous layer from the decanter 15 was mixed with 150 kg of monomethyl adipate, which was fed through the inlet 22, and passed to the evaporator 19 and the recovery column 20 as in Example 1. In the evaporator 19 operating at normal pressure, the temperature was set at 128 ° C. The residence time of the solution in the evaporator 19 and in the recovery column 20 was 4 minutes in total. The water content of the monomethyl adipate solution containing the potassium salt of monomethyl adipate and withdrawn from the bottom of the recovery column 20 was 2.3% by weight.
Beispiel 3 Example 3
Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt, wobei jedoch das Dimethylsebacat in der zweiten Stufe in der nachstehend beschriebenen Weise hergestellt wurde. The experiment described in Example 1 was repeated, but the dimethyl sebacate was prepared in the second stage in the manner described below.
In den Elektrolytlösungsbehälter 12 wurden Monomethyladipat, Methanol und die vom Verdampfer 19 zurückgeführte Monomethyladipatlösung, die das Kaliumsalz von Monomethyladipat enthielt, gegeben. Die Einsatzlösung wog insgesamt 500 kg und enthielt 25,0 Gew.% Monomethyladipat, 2,3 Gew.% (der Neutralisationsgrad entsprach 6,9 Mol%) Kaliumsalz von Monomethyladipat und 2,9 Gew.% Wasser. Die Einsatzlösung wurde 9,6 Stunden auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise elektrolysiert. Die Zellenspannung pro Elektrodenpaar änderte sich von 8,8 auf 6,2 V. In the electrolytic solution tank 12, monomethyl adipate, methanol and the monomethyl adipate solution returned from the evaporator 19 containing the potassium salt of monomethyl adipate were put. The feed solution weighed a total of 500 kg and contained 25.0% by weight of monomethyl adipate, 2.3% by weight (the degree of neutralization corresponded to 6.9 mol%) of the potassium salt of monomethyl adipate and 2.9% by weight of water. The feed solution was electrolyzed for 9.6 hours in the manner described in Example 1. The cell voltage per pair of electrodes changed from 8.8 to 6.2 V.
Nach Beendigung der Elektrolysenreaktion wog die Elektro-lytlösung 446 kg und enthielt 16,1 Gew.% Dimethylsebacat und 0,01 Gew.% Monomethyladipat. Die Stromausbeute betrug 62,3% und die Materialausbeute 79,9%. Nach Beendigung der elektrolytischen Reaktion ähnlich wie in Beispiel 1 wurde die Lösung mit Wasser gemischt, in der Destillationskolonne 14 von Methanol befreit und im Dekantiergefäss 15 in zwei Schichten, eine Ölschicht und eine wässrige Schicht, getrennt. Die ölige Schicht wog 98 kg und enthielt 0,01 Gew.% des Kaliumsalzes von Monomethyladipat. Auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise wurde die ölige Schicht in den Destillationskolonnen 16,17 und 18 gereinigt, wobei Dimethylsebacat vom Kopf der Kolonne 18 abgezogen wurde. Das Dimethylsebacat hatte eine Reinheit von 99,9% oder mehr. Die aus dem Dekantiergefäss kommende wässrige Schicht, die 70 kg wog, wurde unmittelbar dem Verdampfer 19 zugeführt. In dem bei Normaldruck arbeitenden Verdampfer 19 wurde die Temperatur auf 110°C eingestellt. Wasserdampf ging über Kopf über, und eine wässrige Lösung, die 47 Gew.% des Kaliumsalzes von Monomethyladipat enthielt, wurde als Seitenstrom erhalten. Die wässrige Lösung wurde durch Zusatz von 100 kg Monomethyladipat abgeschreckt, wobei eine Monomethyladipatlösung, die das Kaliumsalz von Monomethyladipat enthielt, erhalten wurde. After the electrolysis reaction was complete, the electrolyte solution weighed 446 kg and contained 16.1% by weight of dimethyl sebacate and 0.01% by weight of monomethyl adipate. The current yield was 62.3% and the material yield 79.9%. After the electrolytic reaction had ended, as in Example 1, the solution was mixed with water, methanol was removed in the distillation column 14 and separated into two layers, an oil layer and an aqueous layer, in the decanter 15. The oily layer weighed 98 kg and contained 0.01% by weight of the potassium salt of monomethyl adipate. In the manner described in Example 1, the oily layer in the distillation columns 16, 17 and 18 was cleaned, with dimethyl sebacate being drawn off from the top of the column 18. The dimethyl sebacate was 99.9% or more pure. The aqueous layer coming from the decanter, weighing 70 kg, was fed directly to the evaporator 19. In the evaporator 19 operating at normal pressure, the temperature was set to 110 ° C. Water vapor passed overhead and an aqueous solution containing 47% by weight of the potassium salt of monomethyl adipate was obtained as a side stream. The aqueous solution was quenched by adding 100 kg of monomethyl adipate to obtain a monomethyl adipate solution containing the potassium salt of monomethyl adipate.
Beispiel 4 Example 4
Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt, wobei jedoch das Dimethylsebacat in der zweiten Stufe wie folgt hergestellt wurde: The experiment described in Example 1 was repeated, but the dimethyl sebacate in the second stage was prepared as follows:
Die elektrolytische Kondensation wurde auf die in Beispiel The electrolytic condensation was based on that in Example
1 beschriebene Weise durchgeführt, wobei jedoch das Natriumsalz von Monomethyladipat an Stelle des Kaliumsalzes verwendet wurde. Die Zellenspannung pro Elektrodenpaar s wurde von 7,6 V auf 5,6 V geändert. Die Stromausbeute betrug 61,3% und die Materialausbeute 79,1%. Nach Beendigung der Reaktion ähnlich wie in Beispiel 1 wurde die Elektrolytlösung mit Wasser gemischt, dann in der Destillationskolonne 14 von Methanol befreit und im Dekantiergefäss 15 io in eine ölige Schicht und eine wässrige Schicht getrennt. Die ölige Schicht, die 0,01 Gew.% des Natriumsalzes von Monomethyladipat enthielt, wurde auf die in Beispiel I beschriebene Weisein den Destillationskolonnen 16,17 und 18 gereinigt. Das vom Kopf der Kolonne 18 abgezogene Dimethylse-ls bacat zeigte eine Reinheit von 99,9% oder mehr. Die wässrige Schicht aus dem Dekantiergefäss 15 wurde mit 150 kg Monomethyladipat, das durch den Eintritt 22 zugeführt wurde, gemischt. Das Gemisch wurde wie in Beispiel 1 zum Verdampfer 19 geführt. Eine Monomethyladipatlösung, die das 20 Natriumsalz von Monomethyladipat enthielt, wurde als Bodenstrom von der Rückgewinnungskolonne 20 abgezogen. Der Wassergehalt dieser Lösung betrug 4,1 Gew.%. 1 described manner, but using the sodium salt of monomethyl adipate instead of the potassium salt. The cell voltage per pair of electrodes s was changed from 7.6 V to 5.6 V. The current yield was 61.3% and the material yield 79.1%. After the reaction had ended, as in Example 1, the electrolyte solution was mixed with water, then methanol was removed in the distillation column 14 and separated into an oily layer and an aqueous layer in the decanter 15. The oily layer containing 0.01% by weight of the sodium salt of monomethyl adipate was purified in the distillation columns 16, 17 and 18 as described in Example I. The dimethylse-bacat drawn off from the top of column 18 showed a purity of 99.9% or more. The aqueous layer from the decanter 15 was mixed with 150 kg of monomethyl adipate, which was supplied through the inlet 22. The mixture was passed to evaporator 19 as in Example 1. A monomethyl adipate solution containing the sodium salt of monomethyl adipate was withdrawn from the recovery column 20 as a bottom stream. The water content of this solution was 4.1% by weight.
Vergleichsbeispiel 1 25 Die elektrolytische Kondensation wurde auf die in Beispiel Comparative Example 1 25 The electrolytic condensation was based on that in Example
2 beschriebene Weise durchgeführt. Nach Beendigung der Kondensation wurde die Elektrolytlösung unmittelbar ohne vorherigen Zusatz von Wasser der Destillationskolonne 14 zugeführt. In der Kolonne 14 wurde Methanol unter den in 2 performed way described. After the condensation had ended, the electrolyte solution was fed to the distillation column 14 immediately without adding water beforehand. In column 14, methanol was among the in
30 Beispiel 2 genannten Bedingungen entfernt. Wenn der Methanolgehalt des Bodenstroms aus der Kolonne 14 auf 9,2 Gew.% eingestellt wurde, wurde teilweise Zersetzung des Natriumsalzes von Monomethyladipat festgestellt. 30 Example 2 conditions removed. When the methanol content of the bottom stream from column 14 was adjusted to 9.2% by weight, partial decomposition of the sodium salt of monomethyl adipate was found.
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Bezugsbeispiel 1 Reference Example 1
Auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise wurden Methanol, Monomethyladipat und eine das Kaliumsalz von Monomethyladipat enthaltende Monomethyladipatlösung in 40 den Elektrolytlösungsbehälter 12 gegeben. Die insgesamt 500 kg wiegende Einsatzlösung enthielt 35,5 Gew.% Monomethyladipat, 5,5 Gew.% (der Neutralisationsgrad entsprach 11 Mol%) Kaliumsalz von Monomethyladipat und 4,5 Gew.% Wasser. Die Elektrolyse wurde auf die in Beispiel 1 45 beschriebene Weise durchgeführt. Die Zellenspannung pro Elektrodenpaar änderte sich von 6,8 V auf 5,3 V. Nach Beendigung der elektrolytischen Reaktion enthielt die 443 kg wiegende Elektrolytlösung 20,5 Gew.% Dimethylsebacat und 0,01 Gew.% Monomethyladipat. Die Stromausbeute betrug so 55,2% und die Materialausbeute 71,1 %. In the manner described in Example 1, methanol, monomethyl adipate and a monomethyl adipate solution containing the potassium salt of monomethyl adipate were added to the electrolyte solution container 12. The feed solution weighing a total of 500 kg contained 35.5% by weight of monomethyl adipate, 5.5% by weight (the degree of neutralization corresponded to 11 mol%) of the potassium salt of monomethyl adipate and 4.5% by weight of water. The electrolysis was carried out in the manner described in Example 1 45. The cell voltage per pair of electrodes changed from 6.8 V to 5.3 V. After the electrolytic reaction had ended, the electrolyte solution weighing 443 kg contained 20.5% by weight of dimethyl sebacate and 0.01% by weight of monomethyl adipate. The current yield was 55.2% and the material yield 71.1%.
Beispiel 5 Example 5
Der in Beispiel 2 beschriebene Versuch wurde wiederholt, wobei jedoch das Dimethylsebacat in der nachstehend 55 beschriebenen Weise hergestellt wurde. The experiment described in Example 2 was repeated, but the dimethyl sebacate was prepared in the manner described below 55.
Auf die in Beispiel 2 beschriebene Weise wurden 500 kg einer Lösung hergestellt, die 33,0 Gew.% Monomethyladipat, 10,0 Gew.% Kaliumsalz von Monomethyladipat und 0,7 Gew.% Wasser enthielt. Die Lösung wurde in den Elektrolyt-60 lösungsbehälter 12 gegeben, worauf die elektrolytische Kondensation auf die in Beispiel 2 beschriebene Weise durchgeführt wurde. Die Zellenspannung änderte sich von 9,3 V auf 7,6 V. Nach Beendigung der Elektrolyse-Reaktion enthielt die 443 kg wiegende Elektrolytlösung 21,6 Gew.% Dimethyl-65 sebacat, 0,01 Gew.% Monomethyladipat und 0,6 Gew.% Wasser. Die Stromausbeute für die Bildung von Dimethylsebacat betrug 63,8% und die Produktausbeute 80,5%. Auf die in Beispiel 2 beschriebene Weise wurde die Elektrolytlösung 500 kg of a solution which contained 33.0% by weight of monomethyl adipate, 10.0% by weight of potassium salt of monomethyl adipate and 0.7% by weight of water were prepared in the manner described in Example 2. The solution was placed in the electrolyte-60 solution tank 12, whereupon the electrolytic condensation was carried out in the manner described in Example 2. The cell voltage changed from 9.3 V to 7.6 V. After the electrolysis reaction had ended, the electrolyte solution weighing 443 kg contained 21.6% by weight of dimethyl 65 sebacate, 0.01% by weight of monomethyl adipate and 0.6% by weight .% Water. The current yield for the formation of dimethyl sebacate was 63.8% and the product yield 80.5%. In the manner described in Example 2, the electrolytic solution
11 11
646201 646201
nach Beendigung der Reaktion mit 40 kg Wasser, das durch den Eintritt 21 zugeführt wurde, gemischt und in der Destillationskolonne 14 von Methanol befreit. Die mittlere Verweilzeit in der Kolonne 14 betrug 0,6 Std. und der Methanolgehalt des Bodenstroms 2,9 Gew.%. Der Bodenstrom wurde im Dekantiergefäss 15 in eine ölige Schicht und eine wässrige Schicht getrennt. Die ölige Schicht, die 0,06 Gew.% Kaliumsalz von Monomethyladipat enthielt, wurde auf die in Beispiel 2 beschriebene Weise in den Destillationskolonnen 16, after the reaction has ended, mixed with 40 kg of water which was fed in through inlet 21 and freed of methanol in distillation column 14. The mean residence time in column 14 was 0.6 hours and the methanol content of the bottom stream was 2.9% by weight. The bottom stream was separated into an oily layer and an aqueous layer in the decanter 15. The oily layer which contained 0.06% by weight of potassium salt of monomethyl adipate was, in the manner described in Example 2, in the distillation columns 16,
17 und 18 gereinigt. Die Reinheit des vom Kopf der Kolonne 17 and 18 cleaned. The purity of the column head
18 abgezogenen Dimethylsebacats betrug 99,9% oder mehr. Die wässrige Schicht aus dem Dekantiergefäss 15 wurde mit 100 kg Monomethyladipat, das durch den Eintritt 22 zuge- 18 dimethyl sebacate withdrawn was 99.9% or more. The aqueous layer from the decanter 15 was treated with 100 kg of monomethyl adipate, which was added through the inlet 22.
s führt wurde, gemischt und wie in Beispiel 2 zum Verdampfer s was mixed and mixed as in Example 2 to the evaporator
19 geführt. Eine Monomethyladipatlösung, die das Kaliumsalz von Monomethyladipat enthielt, wurde als Bodenstrom von der Rückgewinnungskolonne 20 erhalten. Der Wassergehalt dieser Lösung betrug 2,1 Gew.%. 19 led. A monomethyl adipate solution containing the potassium salt of monomethyl adipate was obtained as a bottom stream from the recovery column 20. The water content of this solution was 2.1% by weight.
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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
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