CS234604B1

CS234604B1 - Process for the treatment of the reaction mixture in the production of methyl isobutyl ketone

Info

Publication number: CS234604B1
Application number: CS11484A
Authority: CS
Inventors: Josef Pasek; Vaclav Pexidr; Rudolf Zidek; Jaroslav Hajek
Original assignee: Josef Pasek; Vaclav Pexidr; Rudolf Zidek; Jaroslav Hajek
Priority date: 1984-01-04
Filing date: 1984-01-04
Publication date: 1985-04-16

Abstract

Podstata vynálezu spočívá v tom, že se z reakční směsi kontinuálně oddestiluje aceton a popřípadě isopropylalkohol na koncentraci maximálně 10 % obou látek dohromady, zbytek se rozdělí na organickou a vodnou fázi, vodná fáze se podrobí kontinuální rektifikaci, přičemž se páry z hlavy kolony zavádějí bez kondenzace do spodní části kolony na oddestilování acetonu, resp. isopropylalkoholu a organická fáze se zpracuje na methylisobutylketon rektifikaci.The essence of the invention lies in the fact that acetone and, if applicable, isopropyl alcohol are continuously distilled from the reaction mixture to a concentration of a maximum of 10% of both substances together, the remainder is divided into an organic and an aqueous phase, the aqueous phase is subjected to continuous rectification, while the vapors from the top of the column are introduced without condensation into the lower part of the column to distill off acetone or isopropyl alcohol, respectively, and the organic phase is processed into methyl isobutyl ketone by rectification.

Description

Vynález se týká výroby methylisobutylketonu z acetonu nebo isopropylalkoholu a představuje energeticky úspornou rektifikaei reakční směsi. Methylxsobutylketon je důležitým rozpouštědlem zejména pro nitrocelulosové laky, pro extrakce organických látek z vody a dále slouží k syntézám jiných látek, například při výrobě antiozonantů pro pryž.The present invention relates to the production of methyl isobutyl ketone from acetone or isopropyl alcohol and represents an energy-saving rectification of the reaction mixture. Methylxsobutyl ketone is an important solvent especially for nitrocellulose lacquers, for the extraction of organic substances from water, and also for the synthesis of other substances, for example in the manufacture of antiozonants for rubber.

Methylxsobutylketon se vyrábí buč z acetonu, nebo v menší míře z isopropylalkoholu. Jestliže se vychází z acetonu, dává se dnes přednost tak zvanému jednostupňovému procesu, při kterém kondenzace acetonu na mesityloxid a jeho hydrogenace probíhají v jednom reaktoru na bifunkčním katalyzátoru. Jako kondenzační složky se používají alumosilxkáty /čs. AO 201 060/,organické ionexy /NSR 1 260 454/, zirkonium fosfát /J. Catalysis 40, 76 /1975//· Hydrogenační složkou je paladium. Reakce se uskutečňuje při 100 až 200 °G a tlaku 0,5 až 10 MPa. Reakční směs obsahuje 15 až 40 % methylisobutylketonu, selektivita je 80 až 96 % na zreagovaný aceton. Reakční směs obsahuje malé množství isopropylalkoholu, methylisobutylkarbinolu, diisobutylketonu, 2-methylpentanu a jiné. Ze směsi se oddestiluje aceton, zbytek se rozdělí na organickou a vodnou fázi, organická fáze se zpracuje rektifikaei na čistý methylxsobutylketon, vodná vrstva se buč likviduje, nebo se z ní vydestilují těkavé látky, to je zbytek acetonu, isopropylalkohol a methylxsobutylketon a destilát se zpracuje spolu s organickou vrstvou.Methylxsobutyl ketone is produced either from acetone or, to a lesser extent, from isopropyl alcohol. When starting from acetone, it is now preferable to use a so-called one-stage process, in which the condensation of acetone to mesityloxide and its hydrogenation take place in a single reactor on a bifunctional catalyst. Alumosiloxates / MS are used as condensation components. AO 201 060), organic ion exchangers (NSR 1 260 454), zirconium phosphate (J. Catalysis 40, 76/1975 // The hydrogenation component is palladium. The reaction is carried out at 100 to 200 ° C and a pressure of 0.5 to 10 MPa. The reaction mixture contains 15 to 40% methyl isobutyl ketone, the selectivity is 80 to 96% for the reacted acetone. The reaction mixture contains a small amount of isopropyl alcohol, methyl isobutylcarbinol, diisobutyl ketone, 2-methylpentane and others. Acetone is distilled off from the mixture, the residue is separated into an organic and aqueous phase, the organic phase is rectified to give pure methylxsobutylketone, the aqueous layer is either discarded or volatiles, i.e., acetone residue, isopropyl alcohol and methylxsobutylketone are distilled off and the distillate is treated. together with the organic layer.

Methylxsobutylketon se rovněž získává jako vedlejší produkt při výrobě acetonu dehydrogenací isopropylalkoholu. Obvykle se dehydrogenuje azeotropická směs isopropylalkoholu s vodou. Vhodným složením katalyzátoru lze podíl methylisobutylketonu zvýšitMethylxsobutylketone is also obtained as a byproduct in the production of acetone by dehydrogenation of isopropyl alcohol. Typically, the azeotropic mixture of isopropyl alcohol with water is dehydrogenated. The proportion of methyl isobutyl ketone can be increased by suitable catalyst composition

234 604234 604

-.“2až na 20 % /NSR 1 016 695, Brit. 868 023, US 2 891 095/. Z reakční směsi se vydestilují všechny těkavé látky, zbývá voda znečištěná málo těkavými organickými látkami. Nejen isopropylalkohol, ale též methylisobutylketon i ketony C9 tvoří totiž s vodou azeotropní směs s minimálním bodem varu. Destilát ze stripovací kolony se pak rektifikuje na sérii kolon na aceton, vratný isopropylalkohol, methylisobutylketon a výše vroucí látky, především diisobutylketon·- up to 20% / Germany 1 016 695, Brit. No. 868,023, U.S. Pat. No. 2,891,095. All volatiles are distilled from the reaction mixture, leaving water contaminated with low volatile organic substances. Not only isopropyl alcohol, but also methyl isobutyl ketone and ketones C9 form an azeotropic mixture with minimum boiling point with water. The stripping column distillate is then rectified in a series of columns to acetone, isopropyl alcohol, methyl isobutyl ketone and higher boilers, in particular diisobutyl ketone.

- _ '' _ i- _ '' _ i

Popsané způsoby zpracování reakční směsi představují při obou výrobních postupech značnou spotřebu tepla. Úsporu tepla a kromě toho i jiné výhody představuje způsob zpracování reakční směsi při výrobě methylisobutylketonu z acetonu nebo isopropylalkoholu vyznačený tím, že se z reakční směsi kontinuálně oddestiluje aceton a isopropylalkohol na koncentraci maximálně 10 % obou látek dohromady, zbytek se rozdělí na organickou a vodnou fázi, vodná fáze se podrobí kontinuální rektifikací/ přičemž se péry z hlavy kolony bez kondenzace zavádějí do spodní části kolony na oddestilování acetonu resp. isopropylalkoholu a organická fáze se zpracuje ria methylisobutylketon rektifikací.The processes described for treating the reaction mixture represent a considerable heat consumption in both processes. Heat-saving and, in addition, other advantages are represented by the method of treating the reaction mixture in the production of methyl isobutyl ketone from acetone or isopropyl alcohol, characterized in that acetone and isopropyl alcohol are continuously distilled from the reaction mixture to a maximum of 10% of both. the aqueous phase is subjected to continuous rectification (wherein the fumes from the top of the column are condensed without condensation into the bottom of the column to distill off acetone and / or acetone. isopropyl alcohol and the organic phase is treated with methylisobutylketone by rectification.

Podle vynálezu je možné z vodné fáze vydestilovat všechny těkavé látky i na koloně s nevelkou rektifikační účinností. Vzhledem k tomu, Že se výparné teplo vody využije při rektifikací acetonu nebo isopropylalkoholu, je možné při rektifikací vodné fáze odpařit značné množství vody. Proto také není třeba, aby kolona pro rektifikací vodné fáze pracovala s obohacovací částí a vodná fáze se nástřikuje na hlavu kolony.According to the invention, it is possible to distill out all volatiles from the aqueous phase even on a column with a low rectification efficiency. Since the evaporation heat of the water is used in the rectification of acetone or isopropyl alcohol, it is possible to evaporate a considerable amount of water in the rectification of the aqueous phase. Therefore, it is also not necessary for the aqueous phase rectification column to operate with the enrichment portion and the aqueous phase is injected onto the top of the column.

Při zpracování reakční směsi získané jednostupňovým procesem z acetonu, je obsah isopropylalkoholu velmi nízký a není ho proto třeba před dělením směsi na fáze vůbec oddestilovávat. Isopropylalkohol se rozdělí mezi obě fáze a asi jedná polovina ho recykluje s vodnou fází. Obohacení směsi isopropylalkoholem není nikdy tak vysoké, aby znemožnilo dělení fází.When processing the reaction mixture obtained from a one-step process from acetone, the isopropyl alcohol content is very low and therefore does not need to be distilled off before the mixture is separated into phases. Isopropyl alcohol is split between the two phases and about half recycles it with the aqueous phase. The enrichment of the mixture with isopropyl alcohol is never so high as to prevent phase separation.

při výrobě methylisobutylketonu jako vedlejšího produktuin the production of methyl isobutyl ketone as a by-product

- 3 234 604 pří dehydrogenaci isopropylalkoholu obsahuje reakční směs vedle acetonu i značné množství nezřeagovaného alkoholu. Ten je třeba též oddestilovat, aby bylo možné fáze dělit. Vodná fáze se opět rektifikuje a páry z hlavy koliony se zavádějí do spodu kolony na oddestilování acetonu nebo do kolony na oddestilování isopropylalkoholu. Ve srovnání se stripováním reakční směsi, při kterém se všechny organické látky již v prvním stupni oddestilují od vody, má způsob podle vynálezu další výhodu v tom, že se při něm získá odpadní voda prakticky prostá organických látek, při dělení fází se totiž i látky s vysokým bodem varu vyextrahují do organické vrstvy a vodná fáze obsahuje jen lehce těkavé organické látky.In the dehydrogenation of isopropyl alcohol, the reaction mixture contains, in addition to acetone, a considerable amount of unreacted alcohol. This must also be distilled off to separate the phases. The aqueous phase is again rectified and the vapors from the column head are fed to the bottom of the acetone distillation column or to the isopropyl alcohol distillation column. Compared with stripping the reaction mixture, in which all the organic substances are distilled off from the water in the first step, the process according to the invention has the further advantage that a waste water which is practically free of organic substances is obtained. high boiling point into the organic layer and the aqueous phase contains only slightly volatile organic substances.

Příklad 1 /obr. 1/Example 1 / FIG. 1 /

Aceton byl zpracován na stacionární vrstvě katalyzátoru Pd na kyselém ionexu 1, při 120 °C a 2 až 5 MPa na směs o složení: 69 % aceton, 1,5 % isopropylalkohol, 27 % methylisobutylketon, 0,3 % mesityloxid, 0,2 % methylisobutylkarbinol, 1 % diisobutylketon a 1 % jiných látek. Do složení není započtena vznikající reakční voda. Na kontinuálně pracující koloně 2 se ze směsi vydestiluje aceton, který se vrací do katalytického procesu. Ze spodu kolony 2 odtéká směs vody, methylisobutylketonu, isopropylalkoholu a ostatních výše vroucích látek, obsah acetonu je 1 směs se dělí v separátoru 2 na vodnou a organickou fázi. Organická fáze obsahuje 85 % methylisobutylketonu, dále vodu, aceton, isopropylalkohol a všechny výše vroucí organické látky. Vodná fáze obsahuje 93 % vody, 2 % methylisobutylketonu, obsah acetonu a alkoholu je dohromady 5 % hmot. Vodná fáze se nástřiku je na hlavu kolony 4 vyplněné kroužky Pall v celkové výšce 6 m. Kolona je vyhřívána parou ve vařáku 2 ^a páry z hlavy kolony se zavádějí na třetí patro acetonové kolony 2. Obsah organických látek v destilačním zbytku kolony 4 je nižší než 0,03 % hmot. Organická vrstva se zpracuje na methylisobutylketon běžnou rektifikací.Acetone was treated on a stationary Pd catalyst layer on acid ion exchanger 1 at 120 ° C and 2 to 5 MPa to a mixture of: 69% acetone, 1.5% isopropyl alcohol, 27% methylisobutylketone, 0.3% mesityloxide, 0.2 % methylisobutylcarbinol, 1% diisobutylketone and 1% other substances. The reaction water produced is not included in the composition. On a continuously operating column 2, acetone is distilled off from the mixture and returned to the catalytic process. From the bottom of column 2 a mixture of water, methyl isobutyl ketone, isopropyl alcohol and other boiling substances is discharged, the acetone content is 1 mixture is separated in separator 2 into aqueous and organic phases. The organic phase contains 85% methyl isobutyl ketone, water, acetone, isopropyl alcohol and all the above-boiling organic substances. The aqueous phase contains 93% water, 2% methyl isobutyl ketone, the acetone and alcohol contents together are 5% by weight. The aqueous phase is injected onto the top of the column 4 filled with Pall rings at a total height of 6 m. The column is heated by steam in the digester 2 ^{and the} vapor from the column head is fed to the third floor of the acetone column. 0.03 wt. The organic layer is treated to methyl isobutyl ketone by conventional rectification.

-4 Příklad 2 /obr. 2/ ^DU’-4 Example 2 / fig. 2 / ^DU '

Isopropylalkohol ve formě azeotropické směsi s vodou je zpracován na dehydrogenačním katalyzátoru v plynné fázi při tep lotě 300 °C. Kapalná reakční směs obsahující 70 % acetonu, % methylisobutylketonu, 18 % isopropylalkoholu a 2 % jiných organických látek se nastřikuje do kolony na oddestilování acetonu. 1, destilační zbytek se vede na isopropylalkoholovou kolonu 2. V destilačním zbytku zbývá kromě vody, methylisobutylketonu a výše vroucích organických látek ještě 5 % isopropylalkoholu. Tento zbytek se rozdělí v separátoru £ na vodnou a organickou vrstvu a vodná vrstva se zpracovává na koloně £ jako v příkladu 1. Páry z hlavy kolony 4 se bez kondenzace vedou do spodu kolony 2. Odpadní voda z kolony £ obsahuje méně než 0,03 % hmot. organických látek. Organická vrstva se zpracuje na čistý methylisobutylketon běžnou rektifikací.Isopropyl alcohol in the form of an azeotropic mixture with water is treated on the dehydrogenation catalyst in the gas phase at a temperature of 300 ° C. A liquid reaction mixture containing 70% acetone,% methyl isobutyl ketone, 18% isopropyl alcohol and 2% other organic substances is fed to the acetone distillation column. 1, the distillation residue is fed to an isopropyl alcohol column 2. In the distillation residue, in addition to water, methyl isobutyl ketone and higher boiling organic substances, 5% of isopropyl alcohol remains. This residue is separated in the separator 6 into aqueous and organic layers and the aqueous layer is treated on column 6 as in Example 1. The vapors from the top of column 4 are condensed to the bottom of column 2 without condensation. % wt. organic substances. The organic layer is treated to pure methyl isobutyl ketone by conventional rectification.

Claims

Process for treating a reaction mixture in the production of methyl isobutyl ketone from acetone or isopropyl alcohol, characterized in that acetone and optionally isopropyl alcohol are continuously distilled from the reaction mixture to a maximum of 10% of the two substances together, the residue is separated into organic and aqueous phases. the vapors from the top of the column are introduced without condensation into the bottom of the column to distill off the acetone and the distillation column respectively. isopropyl alcohol and the organic phase is processed to methyl isobutyl ketone by rectification.