DE1052970B

DE1052970B - Method and device for the production of diacetone alcohol

Info

Publication number: DE1052970B
Application number: DEB45154A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Schmitt; Dr Josef Disteldorf
Original assignee: Bergwerksgesellschaft Hibernia AG
Current assignee: Bergwerksgesellschaft Hibernia AG
Priority date: 1957-06-29
Filing date: 1957-06-29
Publication date: 1959-03-19

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Diacetonalkohol Diacetonalkohol wird bekanntlich groß technisch so dargestellt, daß man alkalisch wirksame Stoffe auf Aceton einwirken läßt. Die Kondensation verläuft hierbei ausschließlich in heterogener Phase, d.h., der Katalysator wird in fester Form zugegeben. Das geschieht im allgemeinen so, daß man durch einen fest angeordneten Kontakt Aceton strömen läßt. Diese Verfahrensart bedingt jedoch eine ganze Reihe - von Nachteilen. So ist die wechselnde Beschickung und Entleerung des Reaktors mit festem Kontakt störend bei der Durchführung des Verfahrens. Hinzu kommt, daß sich im Katalysatorbett Kanäle biIden können mit der Folge einer ungleichmäßigen Belastung des Kontakts. Außerdem tritt mit fortschreitender Zeit durch Besetzung der wirksamen Oberfläche des Katalysators ein Abfall der Umsatzleistung ein. Wegen des hohen Konzentrationsgefälles besteht schließlich die Gefahr von Verharzungstendenzen an der Oberfläche des Katalysators. Insgesamt ist auch die Ausnutzung des Katalysators sehr ungünstig, da nur seine Oberfläche für die Katalyse ausgenutzt wird. Method and device for the production of diacetone alcohol Diacetone alcohol is known to be technically represented on a large scale in such a way that alkaline substances are used lets act on acetone. The condensation here runs exclusively in a heterogeneous manner Phase, i.e. the catalyst is added in solid form. That happens in general so that acetone is allowed to flow through a fixed contact. This type of procedure However, it entails a whole series of disadvantages. Such is the changing load and emptying the fixed contact reactor interfering with the implementation of the Procedure. In addition, channels can form in the catalyst bed with the Result of an uneven load on the contact. It also occurs with advancing Time due to occupation of the effective surface of the catalyst, a drop in sales performance a. Because of the high concentration gradient, there is finally the risk of resinification tendencies on the surface of the catalyst. Overall, the utilization of the catalyst is also very unfavorable, since only its surface is used for catalysis.

Um einer Reihe dieser Nachteile aus dem Wege zu gehen, ist schon vorgeschlagen worden, den Katalysator in feinverteilter Form, z. B. als Dispersion, zuzugeben. So hat man beispielsweise festes Ätzkali so lange durch intensive Rührung mit Aceton behandelt, daß eine Aufschlämmung erreicht wurde. In einem anderen Falle wurde Ätzkali in Benzol durch intensive Mischung in Dispersion gebracht und anschließend dem Aceton unter Rührung zugegeben. Schließlich ist man in der Weise verfahren, daß man eine alkoholische Lösung von Natronlauge dem Aceton zugegeben hat, wobei eine Ausfällung des Ätzkalis in feinverteilter Form erreicht werden sollte. Alle diese Verfahren gewährleisten jedoch keine genauen Arbeitsbedingungen, weil die Art der Ausfällung bzw. To avoid a number of these disadvantages is a good idea has been proposed to use the catalyst in finely divided form, e.g. B. as a dispersion, admit. For example, you have solid caustic potash for such a long time through intensive stirring treated with acetone so that a slurry was achieved. In another case caustic potash was dispersed in benzene by intensive mixing and then added to the acetone with stirring. After all, one has proceeded in the way that one has added an alcoholic solution of sodium hydroxide solution to the acetone, wherein a precipitation of the caustic potash in finely divided form should be achieved. All however, these procedures do not guarantee precise working conditions because the Type of precipitation or

Dispergierung von Ansa.tz zu Ansatz verschieden sein kann. Zudem ist die Haltbarkeit der Dispersion sehr begrenzt, zumindest aber nicht konstant.Dispersion can vary from batch to batch. In addition, is the shelf life of the dispersion is very limited, but at least not constant.

Es wurde nun gefunden, daß alle diese Nachteile vermieden werden können, wenn man die Kondensation in homogener Phase, also in Lösung, durchführt. Dies kann man in der Weise erreichen, daß man für die Kondensation ein Aceton-Wasser-Gemisch verwendet, dessen Wassergehalt so eingestellt wird, daß in dem Gemisch die notwendige Menge Katalysator gelöst wird. Zweckmäßigerweise verfährt man hierbei so, daß man zuerst den Katalysator in entsprechender Menge Wasser löst und daraufhin dem Aceton zufügt. It has now been found that all of these disadvantages are avoided can if the condensation is carried out in a homogeneous phase, i.e. in solution. This can be achieved in such a way that an acetone-water mixture is used for the condensation used, the water content of which is adjusted so that the necessary in the mixture Amount of catalyst is dissolved. Appropriately, one proceeds here in such a way that one first dissolve the catalyst in the appropriate amount of water and then the acetone inflicts.

Die bei der erfindungsgemäßen Lösungskondensation benötigten Mengen an Katalysator liegen erheblich unter denen der bekannten Verfahren. Sie betragen zweckmäßig nur etwa zwischen 0,002 und 0,008 Gewichtsprozent festes Alkali, bezogen auf eingesetztes Aceton. Um diese Mengen an Kontakt zu lösen, setzt man das Wasser in Mengen von etwa 0,5 bis 10 0/o, vorzugsweise von 1 bis 3 0/o, bezogen auf eingesetztes Aceton, ein. The amounts required for the solution condensation according to the invention of catalyst are considerably below those of the known processes. They amount to expediently only approximately between 0.002 and 0.008 percent by weight of solid alkali, based on on acetone used. To dissolve these amounts of contact, one sets the water in amounts from about 0.5 to 10%, preferably from 1 to 3%, based on the amount used Acetone, a.

Die Kondensation läßt sich sowohl chargenweise wie kontinuierlich durchführen. Beim letzteren Verfahren geht man beispielsweise so vor, daß man das wasserhaltige Aceton, das den Katalysator in gelöster Form enthält, durch ein beispielsweise als längliches Rohr ausgebildetes Reaktionsgefäß leitet, wobei der kontinuierliche Ab- und Zufluß so eingestellt wird, daß eine bestimmte Verweilzeit gewährleistet ist. Nach Abziehung der Reaktionsprodukte wird zur Neutralisation der Lauge und zur Stabilisierung des Reaktionsgemisches eine aliquote Menge Säure zugesetzt, beispielsweise Essigsäure, Weinsäure, Phthalsäure oder eine Mineralsäure, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure usw. Aus dem Umsatzprodukt wird dann durch Destillation ein noch etwas Wasser enthaltendes Produkt gewonnen. Je nach Verwendungszweck des RohdiacetonalkohoIs kann man durch entsprechende Methodik in der Destillation das Wasser mehr oder weniger dem Sumpf entziehen und mit dem Aceton in den Kreislauf zurückgeben. Das auf diese Weise in den Umlauf gebrachte Wasser kann -dann dadurch kompensiert werden, daß man den Zusatzkatalysator in konzentrierter Form zugibt. Will man einen reinen Diacetonalkohol erhalten, so unterzieht man das Sumpfprodukt einer Vakuumdestillation, wobei die Destillatanteile (Aceton und Wasser) dem ersten Prozeß wiederum zugeführt werden. Soll der Rohdiacetonalkohoi beispielsweise Verwendung zur Gewinnung von Mesityloxyd und dessen Folgeprodukten finden, so ist eine besondlerle Entfernung des Wassers nicht nötig. Es kann im Anschluß an den Dehydratisierungsprozeß zusammen mit dem dort gebildeten Wasser gemeinsam entfernt werden. The condensation can be carried out batchwise or continuously carry out. In the latter procedure, for example, the procedure is that one hydrous acetone, which contains the catalyst in dissolved form, by an example Conducted as an elongated tube reaction vessel, the continuous Outflow and inflow is adjusted so that a certain residence time is guaranteed is. After removal of the reaction products, the alkali and is used to neutralize an aliquot amount of acid added to stabilize the reaction mixture, for example Acetic acid, tartaric acid, phthalic acid or a mineral acid such as sulfuric acid, phosphoric acid etc. The conversion product is then distilled into something that still contains some water Product won. Depending on the intended use of the RohdiacetonalkohoIs one can through corresponding methodology in the distillation the water more or less the sump withdraw it and return it to the circuit with the acetone. That way in The water brought into circulation can then be compensated for by adding the additional catalyst adds in concentrated form. If you want to get a pure diacetone alcohol, so the bottom product is subjected to vacuum distillation, the distillate fractions (Acetone and water) are fed back to the first process. Should the crude diacetone alcohol for example use for the production of mesityl oxide and its derivatives find, so is a special distance of the water is not necessary. It can follow the dehydration process together with that formed there Water can be removed together.

Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, -nicht nur die eingangs genannten Nachteile der früheren Verfahren zu vermeiden, man hat darüber -hinaus noch den wesentlichen Vorteil einer absoluten Gleichmäßigkeit der Reaktionsführung. Man erhält sehr einheitliche Endprodukte ohne das Auftreten von Uberkondensationen und Verharzungen, die zu einer Verfärbung des Produktes führen können und auch die effektiven Ausbeuten schmälern. Während bei Festbettkatalysatoren der üblichen Art eine Gewinnung von nur etwa 50 kg reinem Diacetonalkohol pro kg Kontakt möglich ist, beträgt die effektive Umsatzleistung beim erfindungsgemäßen Verfahren rund 1000 kg pro kg Kontakt, also das 28fache. The present invention makes it possible, not only at the outset To avoid the disadvantages of the earlier methods mentioned, one has-moreover nor the essential advantage of absolute uniformity in the conduct of the reaction. Very uniform end products are obtained without the occurrence of overcondensations and gumming that can lead to discoloration of the product and also the reduce effective yields. While fixed bed catalysts of the usual type A recovery of only about 50 kg of pure diacetone alcohol per kg of contact is possible is, the effective sales performance in the process according to the invention is around 1000 kg per kg of contact, i.e. 28 times as much.

Als Katalysatofen kommen für das erfindungsgemäße Verfahren vor allem Natron- und Kalilauge in Frage. Vorzugsweise wird Kalilauge verwendet, die eine etwa 1,2- bis 1,4fach höhere Wirksamkeit als Natronlauge zeigt. The catalyst furnace used for the process according to the invention is primarily Soda and potassium hydroxide solution in question. Potassium hydroxide solution is preferably used, the one about 1.2 to 1.4 times more effective than sodium hydroxide solution.

In Fig. 1 ist der Einfluß der Wasserzugabe auf die Löslichkeit von Natriumhydroxyd gezeigt. Aus der Darstellung ergibt sich deutlich, daß bereits 1 bis 30/0 Wasser genügen, um die für die Reaktion optimalen Alkalimengen zu lösen. In Fig. 1, the influence of the addition of water on the solubility of Sodium hydroxide shown. The illustration clearly shows that already 1 up to 30/0 water is sufficient to dissolve the optimal amount of alkali for the reaction.

Fig. 2 zeigt eine zur kontinuierlichen Durchführung der Lösungskondensation geeignete Vorrichtung. Fig. 2 shows one for the continuous implementation of the solution condensation suitable device.

Über die Pumpen 1 und 2 und Leitungen 7 und 8 werden dem Reaktor 3 Aceton aus Behälter 4 und wäßriger Katalisator aus Behälter 5 kontinuierlich zugeführt. Durch besondere Formgebung des Reaktors (Einbau von Umlenkblechen 6) werden gleichmäßige Strömungsverhältnisse und somit nicht nur eine statistische Verweilzeit für die durchfließende Gesamtflüssigkeit, sondern auch eine spezielle gleichbleibende Verweilzeit für jedes Molekül gewährleistet.Via pumps 1 and 2 and lines 7 and 8, reactor 3 Acetone from container 4 and aqueous catalizer from container 5 are continuously fed. Due to the special design of the reactor (installation of baffles 6), uniformity is achieved Flow conditions and thus not just a statistical residence time for the total liquid flowing through, but also a special constant dwell time guaranteed for each molecule.

Die durch Leitung 9 austretende Reaktionsflüssigkeit wird einer Aufkonzentrierungskolonne 10 zugeführt.The reaction liquid exiting through line 9 becomes a concentration column 10 supplied.

Gleichzeitig wird eine aliquote Menge Säure, z. B.At the same time, an aliquot of acid, e.g. B.

Phthalsäure, aus Tank 11 über Pumpe 12 durch Leitung 13 zur Neutralisation der Lauge und zur Stabilisierung des Reaktionsgemisches eingeschleust Das Umsatzprodukt, das je nach den Gleichgewichtsbedingungen rund 10 bis 12 O/o Diacetonalkohol enthält, wird in der Kolonne bei Normaldruck in Aceton und ein hochkonzentriertes Sumpfprodukt von rund 80 bis 90 °/o Diacetonalkohol zerlegt, welches über Leitung 14 der weiteren Verwendung zugeführt wird.Phthalic acid, from tank 11 via pump 12 through line 13 for neutralization the lye and to stabilize the reaction mixture introduced the sales product, which, depending on the equilibrium conditions, contains around 10 to 12 o / o diacetone alcohol, is in the column at normal pressure in acetone and a highly concentrated bottom product broken down by around 80 to 90% diacetone alcohol, which via line 14 of the other Use is fed.

Das abdestillierte Aceton kann über Leitung 15 in Behälter 4 wieder zurückgeführt werden, so daß ein vollständiger Kreislaufprozeß erreicht wird.The acetone distilled off can be returned to container 4 via line 15 be returned, so that a complete cycle process is achieved.

Über die zeitliche Beständigkeit der verschiedenen Katalysatoren in Lösungs- und Festbettkondensation gibt Fig. 3 Aufschluß. Man erkennt sehr deutlich den Leistungsabfall der Festbettkontakte gegenüber dem Lösungskontakt. About the stability of the various catalysts over time Fig. 3 provides information in solution and fixed bed condensation. You can see very clearly the drop in performance of the fixed bed contacts compared to the solution contact.

Beispiel In einen 5-m3-Reaktor werden bei Raumtemperatur pro Stunde 1,6 mi Aceton und 301 Wasser, das 0,1 kg ätzkali enthält, eingeschleust. Die Einhaltung dieser Temperatur ist aus Energiegründen zweckmäßig. Man kann das Verfahren aber auch bei niedrigeren oder höheren Temperaturen durchführen. Der Reaktor hat die Form eines langgestreckten Rohres, um parasitäre Konvektionsströmungen zu unterbinden. Bei einer Verweilzeit von 3 Stunden gewinnt man ein Umsatzprodukt, welches vollkommen klar und ohne Verfärbung ist. Entsprechend dem Gleichgewicht, welches sich auf Grund der milden Reaktionsbedingungen und der völlig homogenen Verteilung des Katalysators ohne jede Nebenreaktion einstellt, enthält das Umsetzungsprodukt 12 Gewilchtsprozent Diacetonalkolhol. Example In a 5-m3 reactor at room temperature per hour 1.6 ml acetone and 301 water containing 0.1 kg caustic potash were introduced. Compliance this temperature is appropriate for energy reasons. But you can do the procedure also perform at lower or higher temperatures. The reactor has the Shape of an elongated tube to prevent parasitic convection currents. With a residence time of 3 hours, a conversion product is obtained which is perfect is clear and without discoloration. According to the balance, which is due to the mild reaction conditions and the completely homogeneous distribution of the catalyst sets up without any side reaction, the reaction product contains 12 percent by weight Diacetone alcohol.

Das Reaktionsprodukt, dem zur Neutralisation noch 0,2 kg Phthalsäureanhydrid je Stunde zugegeben werden, wird in üblicher Weise in einer ersten Destillationsstufe auf rund 8010/o Diacetonalkohol aufkonzentriert und in einer anschltießenden Vakuumkoionne zu einem Reinprodukt aufgearbeitet. Es ist aber auch möglich, das Rohprodukt aus der ersten Destillation unmittelbar zur hydrolytischen Spaltung zu Mesityloxyd einzusetzen.The reaction product to which 0.2 kg of phthalic anhydride are added for neutralization are added per hour, is in the usual way in a first distillation stage concentrated to around 8010 / o diacetone alcohol and in a subsequent vacuum column worked up to a pure product. But it is also possible to use the raw product the first distillation to use directly for hydrolytic cleavage to mesityl oxide.

PATENTANSPRUCEIE 1. Verfahren zur HersteIlung von Diacetonalkohol durch Kondensation von Aceton mittels alkalisch wirkender Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Kondensation ein Aceton-Wasser-Gemisch verwendet, dessen Wassergehalt so eingestellt wird, daß in dem Gemisch die notwendige Menge Katalysator gelöst wird. PATENT CLAIM 1. Process for the preparation of diacetone alcohol by condensation of acetone by means of alkaline catalysts, thereby characterized in that an acetone-water mixture is used for the condensation, its water content is adjusted so that the necessary amount in the mixture Catalyst is dissolved.

Claims

2. The method according to claim 1, characterized in; that one 0.002 up to 0.008 percent by weight solid alkali and 0.5 to 10 percent by weight, preferably 1 to 3 percent by weight of water, based on acetone, is used.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that as Catalyst caustic potash is used.

4. Apparatus for performing the method according to claim 1 to 3, characterized by a reactor (3) provided with baffles (6), the the reaction mixture entering through lines (7 and 8) flows through it and via a line (9) and a line serving to withdraw the reaction products line (15) with a distillation column serving to recycle the acetone that has been distilled off (10) is connected, by means of a further line (13) to which the line (9) The acid required for neutralization is supplied to the reaction product flowing through will.