DE102008053315A1 - Preparation of tetrahydrofuran, comprises heating 1,4-diacetoxy butane in the presence of a strong acid and excess water to reflux and continuously separating the formed tetrahydrofuran by rectification - Google Patents
Preparation of tetrahydrofuran, comprises heating 1,4-diacetoxy butane in the presence of a strong acid and excess water to reflux and continuously separating the formed tetrahydrofuran by rectification Download PDFInfo
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Abstract
Description
Großtechnisch wird Tetrahydrofuran durch intramolekulare Wasserabspaltung aus Butanddiol-1.4 in Gegenwart eines sauren Katalysators gewonnen.Industrially tetrahydrofuran is released by intramolecular dehydration Butanediol-1,4 obtained in the presence of an acidic catalyst.
Für
die Herstellung des Ausgangsproduktes Butandiol-1.4 (im Folgenden
als BDO abgekürzt) existieren mehrere mit einander konkurrierende
Verfahren. Bei einem dieser Verfahren wird geht man von Butadien
aus. Butadien wird zunächst mit Essigsäure in
Gegenwart von Sauerstoff in 1.4-Diacetoxybuten-2 überführt
und daraus durch katalytische Hydrierung 1.4-Diacetoxybutan (im
Folgenden abgekürzt zu DAB) gewonnen. Aus DAB wird dann
anschließend durch sauer katalysierte Hydrolyse das gewünschte
BDO erzeugt (vgl. z. B.
Ein
gravierender Nachteil dieses Verfahrens resultiert aus der ungünstigen
Lage des sich einstellenden Hydrolysegleichgewichts. Auch bei Verwendung
eines sehr großen Wasserüberschusses werden nur
Teilumsätze des DAB erzielt, so dass neben großen
Mengen an Wasser auch noch nicht umgesetztes DAB sowie der entsprechende
Monoester mit großem Aufwand von gebildetem Butandiol (BDO) energieintensiv
abgetrennt werden müssen (vgl.
Eine
dieses Verfahren ausübende Gesellschaft – MCI
in Japan – hat kürzlich publiziert, eine Produktionsanlage
nach diesem Verfahren wegen zu hoher Kosten stilllegen zu müssen
(vgl.
Es wurde jetzt ein neues, verbessertes Verfahren zur Herstellung von THF ausgehend von DAB gefunden, das die geschilderten Nachteile nicht aufweist.It has now become a new, improved process for the production of THF from DAB found that the disadvantages described does not have.
Dazu wird DAB in Gegenwart von überschüssigem Wasser und einer starken Säure zum Rückfluss erhitzt und das durch Hydrolyse und Wasserabspaltung sich bildende THF laufend über eine dem Hydrolysereaktor aufgesetzte Rektifikationskolonne abdestilliert.To DAB is in the presence of excess water and a strong acid heated to reflux and the THF which forms by hydrolysis and dehydration continuously overflows distilled off a rectification column attached to the hydrolysis reactor.
THF fällt hierbei in Form seines Aceotrops mit einem Wassergehalt (5–6%) an und kann bei Bedarf mittels bekannter Methoden in wasserfreies THF überführt werden. Durch geeignete Wahl der Temperatur und des Druckes in der Hydrolyse-/Destillationsapparatur gelingt es, auch direkt praktisch wasserfreies THF zu gewinnen.THF falls here in the form of its aceotrope with a water content (5-6%) and can if necessary by known methods be converted into anhydrous THF. By suitable Choice of temperature and pressure in the hydrolysis / distillation apparatus manages to obtain directly practically anhydrous THF.
Die
bei der Hydrolyse freiwerdende Essigsäure fällt
bei diesem Verfahren im Sumpf der der Destillationsapparatur an
und kann daraus nach bekannten Verfahren (
Das neue Verfahren zeichnet sich durch große Einfachheit und vor allem durch einen energiesparenden vollständigen Umsatz aus.The new process is characterized by great simplicity and especially through energy-efficient complete sales out.
Es lässt sich sowohl absatzweise als auch besonders vorteilhaft kontinuierlich durchführen. Bei der absatzweisen Fahrweise wird der saure Katalysator und überschüssiges Wasser in einem Rührbehälter mit aufgesetzter Rektifikationskolonne vorgelegt und man erhitzt dann zum Rückfluss. Unter fortwährendem Rühren pumpt man dann DAB in einer Geschwindigkeit zu wie sich das bildende THF in der Destillatvorlage ansammelt. Die Wärmezufuhr zum Reaktor reguliert man so ein, dass bis zu einem Umsatz des DAB von rund 90% ein Rückflussverhältnis von rund 1 eingehalten wird. Danach erhöht man dieses bis zum vollständigen Umsatz auf rund 2–3. Nachdem das gesamte DAB dem Reaktor zugeführt wurde, setzt man das Erhitzen zum Rückfluss weiter fort. Man nimmt solange Destillat ab bis die Kopftemperatur um rund 5 Grad angestiegen ist. Im allgemeinen reichen für die Zugabe von DAB 2–3 Stunden und für die Nachreaktion 30 Minuten vollkommen aus. Das in der Destillatvorlage angesammelte THF hat einen Wassergehalt von maximal 6%. Durch gaschrommatographische Analyse ist sichergestellt, dass das so gewonnene THF frei von irgendwelchen Verunreinigungen ist. Die Ausbeute bez. auf DAB ist praktisch quantitativ. Sie liegt in jedem Fall über 98%.It can be both batchwise and particularly advantageous perform continuously. In the paragraph-wise driving style becomes the acid catalyst and excess Water in a stirred tank with attached Rektifikationskolonne submitted and then heated to reflux. With continued stirring, one pumps then DAB at a rate as the forming THF in the distillate receiver accumulates. The heat supply to the reactor is regulated in this way A, that up to a turnover of the DAB of approximately 90% a reflux ratio of around 1 is complied with. Then you increase this until the complete sales to around 2-3. After that the entire DAB was fed to the reactor, one sets the Heat to reflux further. You take distillate for so long until the head temperature has risen by about 5 degrees. In general, enough for the addition of DAB 2-3 hours and for the afterreaction 30 minutes completely off. The in the distillate template accumulated THF has a maximum water content of 6%. By gas chromatographic Analysis ensures that the THF thus obtained free of any impurities is. The yield bez. on DAB is virtually quantitative. she lies in any case over 98%.
Die
im Sumpf des Rührbehälters zurückbleibende
wasserhaltige Essigsäure lässt sich nach Entfernung
des Katalysators nach bekannten Methoden entwässern (vgl.
Durch
Addition der Reaktionsgleichungen für die Herstellung des
DAB sowie die Hydrolyse desselben und für die Wasserabspaltung
des bei der Hydrolyse freigesetzten BDO erkennt man, dass bei dem beanspruchten
Verfahren zur Synthese des Zielproduktes THF nur die Vorprodukte
Butadien, Wasserstoff und Sauerstoff als Einsatzstoffe benötigt
werden. Als Katalysatoren für die Hydrolyse des DAB und
die intramolekulare Wasserabspaltung zum THF eignen sich alle starken
Säuren, die mit BDO keine unerwünschten chemische
Reaktionen eingehen wie z. B. mit Salzsäure. Eine Aufzählung
für die in Frage kommenden Säuren findet sich
beispielsweise in
Besonders bevorzugt werden starke Säuren, die im Reaktionsmedium unlöslich sind wie z. B. stark saure Kation-Austauscher (im allgemeinen vernetzte Polystyrolsulfonsäuren) wie Amberlite IR 120, Dowex HCR und 50 WX, Lewatit S 100 oder Diaion SK 1B H.Especially preferred are strong acids in the reaction medium insoluble are such. B. strong acid cation exchangers (Generally crosslinked polystyrenesulfonic acids) such as Amberlite IR 120, Dowex HCR and 50 WX, Lewatit S 100 or Diaion SK 1B H.
Beispielexample
In einem Rührbehälter mit einer diesem aufgesetzten Füllkörperkolonne mit 10 theoretischen Trennstufen legt man 270 Teile Wasser und 100 Teile Dowex 50 WX vor und erhitzt den Reaktorinhalt zum Sieden. Nach Erreichen der Siedetemperatur pumpt man stündlich 61 Teile DAB zu. Die Bildung von THF gibt sich durch den Abfall der Kopftemperatur auf 62–63 Grad C zu erkennen. Nach Erreichen dieser Temperatur beginnt man mit der Abnahme des THF in Form seines Aceotrops mit Wasser. Die Wärmezufuhr von außen reguliert man so ein, dass ein Rückflussverhältnis von rd. 1 eingehalten wird. Nachdem insgesamt 183 Teile DAB dem Reaktor zugeführt wurden erhöht man das Rückflussverhältnis auf rd. 3 und nimmt so lange THF als Destillat ab bis die Temperatur am Kopf der Kolonne 70 Grad C erreicht hat.In a stirred tank with a patch on this Packed column with 10 theoretical plates Place 270 parts of water and 100 parts of Dowex 50 WX and heat boiling the reactor contents. After reaching the boiling point to pump 61 parts DAB every hour. The formation of THF gives by lowering the head temperature to 62-63 degrees C to recognize. After reaching this temperature, you start with the decrease of the THF in the form of its aceotrope with water. The heat supply from the outside you regulate so that a reflux ratio from approx. 1 is complied with. After a total of 183 parts DAB the Reactor were added to increase the reflux ratio on approx. 3 and decreases THF as distillate until the temperature has reached 70 degrees C at the top of the column.
In der Destillatvorlage haben sich dann 73,4 Teile THF mit einem Wassergehalt von max. 6% angesammelt. Im Gaschromatogramm des Destillates sind keinerlei Verunreinigungen zu erkennen.In the distillate sample then have 73.4 parts of THF with a water content by Max. 6% accumulated. In the gas chromatogram of the distillate are to detect any impurities.
Die Ausbeute an wasserfrei gerechnetem THF ergibt sich damit zu 98,4%.The The yield of anhydrous THF is thus 98.4%.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - US 5397439 [0002] US 5397439 [0002]
- - US 4010197 [0003] - US 4010197 [0003]
- - DE 2545658 A [0011] - DE 2545658 A [0011]
- - EP 0468303 B1 [0011] - EP 0468303 B1 [0011]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- - www.icis.com/v2/chemicals/9075175/butanediol.html [0004] - www.icis.com/v2/chemicals/9075175/butanediol.html [0004]
- - Ullmann''s Encylopedia of Ind. Chem., Sixth Edition, 2002 Electronic Release „Acetic Acid, Kap. 4.5 [0008] - Ullmann's Encylopedia of Ind. Chem., Sixth Edition, 2002 Electronic Release "Acetic Acid, Chap. 4.5 [0008]
- - Ullmann''s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition 2002, Acetic Acid, Kap. 4.5 [0011] Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition 2002, Acetic Acid, Ch. 4.5 [0011]
- - Ullmann''s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition, 2002 Electronic Release, Esters Organic, Kap. 5.1.1 [0012] - Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition, 2002 Electronic Release, Esters Organic, Chap. 5.1.1 [0012]
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ID=42055108
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DE200810053315 Withdrawn DE102008053315A1 (en) | 2008-10-27 | 2008-10-27 | Preparation of tetrahydrofuran, comprises heating 1,4-diacetoxy butane in the presence of a strong acid and excess water to reflux and continuously separating the formed tetrahydrofuran by rectification |
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---|---|
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-
2008
- 2008-10-27 DE DE200810053315 patent/DE102008053315A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
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Ullmann''s Encylopedia of Ind. Chem., Sixth Edition, 2002 Electronic Release "Acetic Acid, Kap. 4.5 |
www.icis.com/v2/chemicals/9075175/butanediol.html |
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