DD142298A1 - Verfahren zur trennung tetrahydrofuranhaltiger gemische - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung der Brüdenkondensate aus der Polybutylenterephthalat-Herstellung. Ihr Ziel ist es, ein energiesparendes Verfahren zur Trennung dieser Gemische zu entwickeln, bei dem das Tetrahydrofuran in möglichst reiner Form isoliert werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, geeignete Selektivlösungsmittel zu finden, die in kleinen Konzentrationen wirksam sind und deren Rückgewinnung durch Phasentrennung erleichtert wird. Diese Aufgabe wird gelöst, indem man die Extraktivdestillation mit unpolaren Lösungsmitteln durchführt und ihr eine Extraktions- sowie mehrere Rektifikationsstufen nachschaltet. Als unpolare Lösungsmittel eignen sich aromatische Kohlenwasserstoffe mittlerer Siedetemperatur. Als mögliches Anwendungsgebiet der Erfindung kommt die /Aufarbeitung der Polybutylenterepnthalatbrüden in Betracht.

Description

Verfahren zur Trennung tetrahydrofuranhaltiger Gemische Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung der Brüdenkondensate aus der Polyhutylenterephthalat-Herstellung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Herstellung von Polybutylenterephthalat aus Terephthalsäuredimethylester und Butandiol 1,4 werden größere Brüdenmengen ,freigesetzt* Ihre Hauptbestandteile sind Butandiol 1.4, Wasser, Methanol und Tetrahydrofuran. Die destillative Trennung dieser Bestandteile stößt auf Schwierigkeiten, da Tetrahydrofuran sowohl mit Methanol als auch mit Wasser Azeotrope bildet.

Es ist bekannt, Probleme der genannten Art durch Extraktivdestillation zu lösen. Pur die Trennung der Methanolazeotrope kamen dabei ausschließlich polare Selektivlösungsmittel zum Einsatz. Im Falle der DE-PS 876 993 und der DE-PS 1 815 282 ist dies Wasser, im Falle der US-PS 2 636 0^0 sind es 2-wertige Alkohole. Das gleiche gilt für die Aufarbeitung der Brüdenkondensateaus der Polybutylenterephthalat-Hersteilung. Hier wird ein Verfahren praktiziert, welches sich vier hintereinandergeschalteter Kolonnen bedient. In der ersten schickt man dem verdampfenden Gemisch Wasser oder Butandiol als Selektivlösungsmittel entgegen. Sie waschen aus den aufsteigenden Dämpfen Butandiol, Wasser und Methanol heraus. Am Kopf geht somit Tetrahydrofuran über. Setzt man Butandiol als Selektivlosungsmittel ein, ist es rein, anderenfalls enthält es bis

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zu 6 % Wasser. Das Sumpfprodukt, bestehend aus den übrigen Brüdenbestandteilen, wird der zweiten Kolonne zugeführt. Dort fällt ein Gemisch aus Wasser und Methanol als Kopfprodukt an, welches in der dritten Kolonne getrennt wird. Die vierte Kolonne schließlich dient der Feinreinigung des aus dem Sumpf der zweiten Kolonne ablaufenden Butandio"ls.

Die genannten Verfahren haben den Nachteil, daß die Rückgewinnung der verwendeten Selektivlösungsmittel sehr energieaufwendig ist. Hinzu kommt, daß bei Einsatz von Wasser als Selektivlösungsmittel das Tetrahydrofuran nicht mehr wasserfrei isoliert werden kann.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein energiesparendes Verfahren zur Trennung der Brüdengemische aus der Polybutylenterephthalat-Herstellung zu entwickeln, bei dem das Tetrahydrofuran in reiner Form isoliert werden kann. Dieses Ziel soll durch Verbesserung und Ergänzung der Extraktivdestillation erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, Selektivlösungsmittel zu finden, die bereits in sehr kleinen Konzentrationen wirksam sind und deren Rückgewinnung durch Phasentrennung erleichtert wird. Die Phasentrennung soll dabei gleichzeitig für die Tetrahydrofuran-Isolierung ausgenutzt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem man die Extraktivdestillation mit unpolaren Lösungsmitteln durchführt und ihr eine Extraktions- sowie mehrere Rektifikationsstufen nachschaltet. Es zeigte sich, daß in der Stufe der Extraktivdestillation aromatische Kohlenwasserstoffe mittlerer Siedetemperatur am besten als Selektivlösungsmittel geeignet.sind. Durch ihre Anwesenheit wird die relative Flüchtigkeit des Methanols gezielt erhöht. Dieser Effekt ist bei den genannten

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Selektivlösungsmitteln besonders groß. Bezogen auf die azeotropbildenden Komponenten reichen daher bereits Zusätze von 30 - 40 Mol % aus, um das Methanol azeotropfrei über Kopf abzutrennen· Wie sich weiterhin herausstellte, v/eist das methanolfreie Bodenprodukt unterhalb der Sumpftemperatur eine Mischungslücke auf· Bei Abkühlung kommt es daher zur Bildung zweier Phasen. Die leichtere enthält das Selektivlösungsmittel, die schwerere das gesamte Butandiol und Wasser. Das Tetrahydrofuran verteilt sich zwischen beiden, bevorzugt dabei aber eindeutig das Selektivlösungsmittel. Die Phasentrennung hat also überraschenderweise eine Tetrahydrofuranextraktion zur Folge· In Gestalt dieser beiden Phasen erhält man somit zwei azeotropfreie Gemische. Sie lassen sich in einfacher Weise durch Rektifikation in ihre Bestandteile zerlegen. Die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Anlage besteht aus einer Extraktivdestillationskolonne, einem Trenngefäß und mindestens zwei Rektifikationskolonnen. Sie sind so miteinander verknüpft, daß das Selektivlösungsmittel im Kreislauf gefahren werden kann.

Das aus Butandiol, Methanol, Tetrahydrofuran und Wasser bestehende Brüdenkondensat wird der Extrakt!vdestillationskolonne in mittlerer Höhe zugeführt. Den sich hieraus entwickelnden und aufsteigenden Dämpfen strömt das Selektivlösungsmittel, welches unterhalb des Rücklaufs in die Kolonne eintritt, entgegen. Es wäscht dabei das gesamte Butandiol, Tetrahydrofuran und V/asser heraus, so daß am Kolonnenkopf nur noch Methanol übergeht. Es besitzt eine ausreichende Qualität und braucht nicht weiter gereinigt zu werden. Im Sumpf der Kolonne sammelt sich ein Produkt, bestehend aus dem Selektivlösungsmittel, aus Butandiol, Tetrahydrofuran und Wasser· Es wird über einen Kühler in ein Trenngefäß abgelassen, v/o es in 2 Phasen zerfällt. Die spezifisch leichtere besteht aus dem Selektivlösungsmittel und enthält nahezu das gesamte Tetrahydrofuran. Sie wird einer Rektifikationskolonne zugeführt und dort in Tetrahydrofuran und Selektivlösungsmittel, welches wieder in die Extraktivdestillation zurückgeht, zerlegt. Die spezifisch schwerere Phase besteht aus Butandiol, Wasser sowie aus Spuren von Selektivlösungsmittel und Tetrahydro-

furan. Sie wird in 2 hintereinandergeschalteten Rektifikationskolonnen aufgearbeitet. Die erste davon dient der Abtreibung der leichter als Butandiol siedenden Komponenten, die letztere der Destillation des zurückbleibenden Butandiols.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß es mit geringen Mengen an Selektivlösungsmitteln auskommt. Daraus ergibt sich ein für Extraktivdestillationen ungewöhnlich niedriger Wärmeverbrauch, Außerdem wird Energie durch die nachgeschaltete Phasentrennung mit Tetrahydrofuranextraktion eingespart. Die Abtrennung des Tetrahydrofurans erfolgt somit nur noch vom Selektivlösungsmittel und zwar aus einem stark reduzierten Stoffstrom bei weit auseinanderliegenden Siedepunkten der Komponenten.

Ausführungsbeispiel

Ein Brüdenkondensat, bestehend aus 5 Gew. % Tetrahydrofuran, 50 Gew, % Methanol, 1 Gew. % Wasser und 4^-Gew. % Butandiol wird in einer Menge von 100 kg/h der Extraktionsdestillationskolonne 1 auf dem 10. Boden eingespritzt. Die Kolonne besitzt insgesamt 20 Böden und arbeitet mit einem Rücklaufverhältnis von 3 "bei Normaldrucke Auf den 2. Boden vom Kolonnenkopf aus werden 85 kg/h Xylol als Lösungsmittel aufgegeben. Am Kopf dieser Kolonne fällt reines Methanol an, während alle anderen Komponenten die Kolonne am Sumpf verlassen. Dieses Sumpfprodukt wird im Kühler 2 auf eine Temperatur von ca, 40 ⁰C abgekühlt und dem Trenngefäß 3 zugeführt. Hier trennt sich das Gemisch bei einer Verweilzeit von einer Stunde in zwei Phasen unterschiedlicher Dichte, wobei die spezifisch leichtere aus Xylol besteht, welches nahezu das gesamte Tetrahydrofuran enthalt. Die spezifisch schwerere Phase besteht aus Wasser und Butandiol und enthält nur noch Spuren von Xylol und Tetrahydrofuran, Beide Phasen werden kontinuierlich abgezogen. Aus dem Xylol wird in der Rektifikationskolonne 4 am Kopf reines Tetrahydrofuran gewonnen, während das am Sumpf anfallende Xylol wieder zur Extraktivdestillationskolonne 1 zurückgeführt wird.

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Von der spezifisch schwereren Phase aus dein Trenngefäß 3 werden in den beiden Rektifikationskolonnen 5 "und 6 in herkömmlicher V/eise zuerst die leichter als Butandiol siedenden Bestandteile in Kolonne 5 und danach die schwerer siedenden in Kolonne 6 abgetrennt, so daß am Kopf der Kolonne 6 reines Butandiol gewonnen wird·

Claims (2)

-e- 2f1 671 Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Trennung tetrahydrofuranhaltiger Gemische, welche als weitere Komponenten Methanol, V/asser und Butan- . diol enthalten, durch Kombination von extraktiver Destillation mit selektiven Lösungsmitteln und anschließender Rektifikation bei gleichzeitiger Rückführung des Selektivlösungsmittels, gekennzeichnet dadurch, daß man die Extraktivdestillation mit unpolaren Lösungsmitteln durchführt, dabei

• das Methanol über Kopf abtrennt, zwischen Extraktivdestillation und Rektifikation eine Tetrahydrofuranextraktion schaltet, in welcher das Sumpfprodukt der Extraktivdestillation durch Abkühlung in eine unpolare, tetrahydrofuranhaltige und eine polare, weitgehend tetrahydrofuranfreie Phase zerlegt wird und anschließend beide Phasen mittels Rektifikation in ihre Bestandteile zerlegt.

2, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als unpolare Selektivlösungsmittel aromatische Kohlenwasserstoffe mittlerer Siedetemperatur, insbesondere Di- oder Trimethylbenzole eingesetzt werden.