DE10237746A1 - Process for the distillative removal of formaldehyde from polyol-containing reaction mixtures with the addition of solvents - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum destillativen Abtrennen von Formaldehyd aus Reaktionslösungen, enthaltend ein methyloliertes Alkanal, das aus der Umsetzung von Formaldehyd mit einem Alkanal, das wenigstens ein acides Wasserstoffatom in alpha-Stellung zur Carbonylfunktion aufweist, oder aus der Umsetzung eines 2-Alkylacroleins oder Acrolein mit Wasser und Formaldehyd erhalten wird und diese Umsetzung in Gegenwart katalytischer Mengen eines organischen Amins durchgeführt wird, wobei die am Kopf einer destillativen Trenneinrichtung erhaltenen, leicht siedenden Verbindungen kondensiert und der in Wasser nicht lösliche Anteil des Kondensats abgetrennt wird.Process for the distillative removal of formaldehyde from reaction solutions containing a methylolated alkanal which results from the reaction of formaldehyde with an alkanal which has at least one acidic hydrogen atom in the alpha position to the carbonyl function, or from the reaction of a 2-alkylacrolein or acrolein with water and Formaldehyde is obtained and this reaction is carried out in the presence of catalytic amounts of an organic amine, the low-boiling compounds obtained at the top of a distillation separator being condensed and the water-insoluble fraction of the condensate being separated off.
Description
Zur Darstellung der Erfindungs-Gattung
ist im Oberbegriff des Anspruchs 1 von einem bekannten Verfahren
im Sinne der
Mit der Erfindung soll ein Verfahren zum destillativen Abtrennen von Formaldehyd aus polyolhaltigen Reaktionsgemischen geschaffen werden, welches das sichere Ausschleusen unerwünschter Nebenprodukte gewährleistet.A method is intended with the invention for the separation of formaldehyde from reaction mixtures containing polyol by distillation be created, which the safe discharge undesirable By-products guaranteed.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 enthaltenen Maßnahmen gelöst.This task is performed by the in the indicator of the measures contained in claim 1 solved.
Die Abtrennung des Formaldehyds aus den Aldolisierungsgemischen erfolgt generell in einer destillativen Trenneinrichtung, vorzugsweise in einer Destillationskolonne mit 5 bis 100 Trennstufen. Die Kolonne wird dabei im allgemeinen mit einer Temperatur von 50°C bis 160°C betrieben; der Druck beträgt 0,2 bar bis 5 bar, das Rücklaufverhältnis etwa 10 bis 0. Insgesamt hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das aufzutrennende Reaktionsgemisch am Kopf der Kolonne einzuspeisen und gleichzeitig über den Kolonnenboden Wasser, im allgemeinen Wasserdampf, zuzuführen.The separation of the formaldehyde the aldolization mixtures generally take place in a distillative Separating device, preferably in a distillation column 5 to 100 separation levels. The column is generally with operated at a temperature of 50 ° C to 160 ° C; the pressure is 0.2 bar to 5 bar, the reflux ratio approximately 10 to 0. Overall, it has proven to be expedient to separate what is Feed the reaction mixture at the top of the column and at the same time via the Column tray to supply water, generally water vapor.
Durch die Destillation werden ein leichtsiedendes Kopfprodukt, im wesentlichen enthaltend Wasser, Ethylacrolein, Formaldehyd und Trimethylamin sowie etwa 2 Gew.-% organische Hochsieder, und ein hochsiedendes Sumpfprodukt erhalten. Das Sumpfprodukt wird beispielsweise nach dem in der deutschen Patentanmeldung 198 09 418 A1 beschriebenen Verfahren hydriert und anschließend zu reinem spezifikationsgerechtem Trimethylolpropan (TMP) aufgearbeitet.By distillation low-boiling overhead product, essentially containing water, Ethyl acrolein, formaldehyde and trimethylamine and about 2% by weight organic high boilers, and a high-boiling bottom product. The bottom product is, for example, according to that in the German patent application 198 09 418 A1 hydrogenated process and then to pure processed according to specification trimethylolpropane (TMP).
Die am Kopf der destillativen Trenneinrichtung erhaltenen leicht siedenden Verbindungen (Kopfprodukt) werden erfindungsgemäß kondensiert und der in Wasser nicht lösliche Anteil des Kondensats abgetrennt. Hierzu eignen sich praktisch alle bekannten Phasenscheider, insbesondere Abscheider,die als Trennkräfte die Schwerkraft, Fliehkräfte, Massenträgheitskräfte oder elektrische Kräfte benutzen.The one at the head of the distillation separator Low-boiling compounds obtained (top product) are condensed according to the invention and the insoluble in water Part of the condensate separated. Virtually all are suitable for this known phase separators, in particular separators, which act as separating forces Gravity, centrifugal forces, inertia or electrical forces to use.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der in Wasser nicht lösliche Anteil des Kondensats in einem Phasenscheider mit geordneten Trennelementen abgetrennt. Als Trennelemente kommen gitterartige Gebilde, Distanzierungsanordnungen aus zwei oder mehreren Scharen von Stegen und/oder Profilen oder Packungen aus Blechen oder Gewebelagen, wie sie üblicherweise in der destillativen Trenntechnik verwendet werden, in Betracht. Durch einen solchen Phasenscheider mit geordneten Trennelementen lassen sich besonders hohe Trennleistungen bei geringem Druckverlust des Destillats erreichen.According to a further feature of the invention the insoluble in water Proportion of condensate in a phase separator with ordered separators separated. Grid-like structures and spacing arrangements come as separating elements from two or more sheets of webs and / or profiles or Packings made of sheet metal or fabric layers, as is usually the case in the distillation separation technique can be used. With such a phase separator orderly separating elements enable particularly high separating performance reach with little pressure loss of the distillate.
Die Erfindung wird nachfolgend unter
Hinweis auf die Zeichnung anhand eins Ausführungsbeispiels näher erläutert. In
diesem Beispiel wurde ein Aldolisierungsgemisch verwendet, das wie
folgt dargestellt worden war:
Eine Apparatur bestehend aus
zwei heizbaren, durch Überlaufrohre
miteinander verbundenen Rührkesseln
mit einem Fassungsvermögen
von insgesamt 72 lwurde mit frischer, wässriger Formaldehydlösung (4300
g/h einer 40%igen wässrigen
Lösung
bzw. n-Butyraldehyd (1800 g/h) und mit frischem Trimethylamin als
Katalysator (130 g/h) in Form einer 45%igen wässrigen Lösung kontinuierlich beschickt. Die
Reaktoren wurden auf 40°C
temperiert. Es kann dabei ein methanolarmer Formaldehyd verwendet werden,
wie dies in dem Dokument
An apparatus consisting of two heatable stirred tanks connected by overflow pipes with a total capacity of 72 l was filled with fresh, aqueous formaldehyde solution (4300 g / h of a 40% aqueous solution or n-butyraldehyde (1800 g / h) and with fresh trimethylamine as a catalyst (130 g / h) in the form of a 45% strength aqueous solution, the reactors were heated to 40 ° C. A low-methanol formaldehyde can be used, as described in the document
Der Austrag wurde direkt über einen Fallfilmverdampfer mit aufgesetzter Kolonne (11 bar Heizdampf) geleitet und dort bei normalem Druck destillativ in ein leichtsiedendes Kopfprodukt, im wesentlichen enthaltend Butyraldehyd, Ethylacrolein, Formaldehyd, Wasser und Trimethylamin und ein hochsiedendes Sumpfprodukt aufgetrennt.The discharge was made directly via a Falling film evaporator with attached column (11 bar heating steam) passed and there at normal pressure into a low-boiling overhead product, essentially containing butyraldehyde, ethyl acrolein, formaldehyde, Water and trimethylamine and a high-boiling bottom product separated.
Das Kopfprodukt wurde kontinuierlich kondensiert und in die oben beschriebenen Reaktoren zurückgeführt.The top product became continuous condensed and returned to the reactors described above.
Das hochsiedende Sumpfprodukt aus dem Verdampfer (ca. 33,5 kg/h) wurde kontinuierlich mit frischem Trimethylamin-Katalysator (50 g/h in Form einer 45%igen wässrigen Lösung) versetzt und in einen beheizbaren, mit Füllkörpern versehenen Rohrreaktor mit einem Leervolumen von 12 l geführt. Der Reaktor war dabei auf 40°C temperiert.The high-boiling bottom product the evaporator (approx. 33.5 kg / h) was continuously supplied with fresh Trimethylamine catalyst (50 g / h in the form of a 45% aqueous solution Solution) added and into a heatable tubular reactor provided with packing guided with an empty volume of 12 l. The reactor was there to 40 ° C tempered.
Der Austrag des Nachreaktors wurde
kontinuierlich in den oberen Teil einer weiteren Destillationseinrichtung
(
Das so erhaltene Sumpfprodukt enthielt neben Wasser im wesentlichen Dimethylolbutyraldehyd, Formaldehyd und Spuren von Monomethylolbutyraldehyd.The bottom product thus obtained contained in addition to water essentially dimethylol butyraldehyde, formaldehyde and traces of monomethylol butyraldehyde.
Die Abtrennung des Formaldehyds aus
dem Sumpfprodukt erfolgte nach dem in dem Dokument
Die am Kopf der Destillationseinrichtung
(
Über Kopf wurde diskontinuierlich organische Phase ausgetragen. Der Austrag erfolgte ab 50% Stand, der über ein Schauglas festgestellt wurde; er wurde beendet bei ca. 100% Stand wässrige Phase. Im Versuchszeitraum wurde ca. alle 20 h ausgeschleust mit einem durchschnittlichen Fluss an organischen Hochsiedern von ca. 30 g/h. Diese enthielten folgende Bestandteile: 20 Flächen-% Ethylacrolein, 30 % Ethylhexenal, 20 % Dimeres Ethylacrolein, 1% Formaldehyd sowie weitere nicht genauer bestimmbare "organische Hochsieder". Die wässrige Phase wurde kontinuierlich über Sumpf ausgetragen und wie bisher in die Aldolisierungsreaktoren zurückgeführt.about Head was discontinuously discharged organic phase. The discharge took place from 50% level, the over a sight glass was found; it ended at about 100% Stand aqueous phase. During the test period, one was removed approximately every 20 hours average flow of organic high boilers of approx. 30 g / h. These contained the following components: 20% by area ethyl acrolein, 30% Ethylhexenal, 20% dimeric ethyl acrolein, 1% formaldehyde and others "organic high boilers" which cannot be determined more precisely. The aqueous phase was continuously over Dumped and as before in the aldolization reactors recycled.
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