DE1215674B

DE1215674B - Verfahren zur Reinigung von Diacetonalkohol unter Abtrennung von Diacetonalkoholmethylaether

Info

Publication number: DE1215674B
Application number: DES85751A
Authority: DE
Inventors: George Fulton Johnson; Thomas Roche Mifflin
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1962-06-22
Filing date: 1963-06-20
Publication date: 1966-05-05

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C 07c

Deutsche Kl.: 12 ο - 5/04

1215 674
S85751IVb/12o
20. Juni 1963
5. Mai 1966

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Abtrennung von Diacetonalkoholmethyläther von Diacetonalkohol. Dieses Verfahren ist besonders für die Herstellung von Diacetonalkohol einer hohen Reinheit geeignet.

Die Herstellung von Diacetonalkohol und Mesityloxyd durch Erhitzen von Aceton mit methanolischer Alkalilauge ist wohlbekannt. In diesem Verfahren wird jedoch etwas Diacetonalkoholmethyläther als Nebenprodukt durch die basisch katalysierte Kondensation des Mesityloxyds mit dem Methanol gebildet.

Da der Diacetonalkohol und sein Methyläther einen Siedepunkt von 167,9 bzw. von 160 bis 161° C besitzen, ist die Trennung dieser beiden Verbindungen voneinander nicht leicht und reiner Diacetonalkohol nur schwierig herzustellen.

Es wurde nun ein Verfahren zur Reinigung von Diacetonalkohol unter Abtrennung von Diacetonalkoholmethyläther gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Diacetonalkohol, Diacetonalkoholmethyläther, Mesityloxyd und Wasser enthaltendes Gemisch mit Hilfe einer Fraktionierzone destilliert und dabei am oberen Ende der Kolonne ein Destillat aus Wasser, Mesityloxyd und Diacetonalkoholmethyläther ableitet und am unteren Ende der Kolonne ein Bodenprodukt von im wesentlichen von Diacetonalkoholmethyläther freiem Diacetonalkohol erhält und daß man das Destillat unter Bildung einer vorwiegend aus Wasser bestehenden wäßrigen Phase und einer vorwiegend aus Mesityloxyd und Diacetonalkoholmethyläther bestehenden organischen Phase abkühlt, die organische Phase von der wäßrigen Phase trennt und die erhaltene wäßrige Phase in die Fraktionierzone zurückleitet.

Das aus Diacetonalkohol, Diacetonalkoholmethyläther, Mesityloxyd und Wasser bestehende, in dem obigen Verfahren verwendete Gemisch kann nach " bekannten Verfahren wie folgt erhalten werden.

Gemäß einem Verfahren, wie es beispielsweise in der USA.-Patentschrift 1066 474 oder 1 844 430 beschrieben wird, wird Aceton in Methanol mit einem Alkalihydroxyd wie Kalium- oder Natriumhydroxyd umgesetzt. Nach Verlassendes Reaktionsgefäßes wird der nicht umgesetztes Aceton und die genannten Produkte enthaltende Reaktionsproduktstrom neutralisiert, in geeigneter Weise mit einer Mineralsäure wie Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Chlorwasserstoffsäure oder auch Kohlendioxyd. Der neutralisierte Strom wird entsprechend der Figur durch die Reaktionsproduktleitung 2 in eine erste Fraktionierzone Verfahren zur Reinigung von
Diacetonalkohol unter Abtrennung von
Diacetonalkoholmethyläther

Anmelder:

Shell Internationale Research Maatschappij N.V., Den Haag

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

George Fulton Johnson, Baytown, Tex.;

Thomas Roche Mifflin, Pasadena, Tex. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 22. Juni 1962 (204 336) - -

geleitet, die in typischer Weise eine Kolonne 3 ist, die unter vermindertem Druck in Betrieb genommen werden kann. In dieser Zone werden die leichten Fraktionen, insbesondere nicht umgesetztes Aceton und Methanol über die Leitung 4 abgeleitet und in das Reaktionsgefäß zurückgeleitet. Die schwerflüchtigen Fraktionen, die Wasser, Mesityloxyd, Diacetonalkohol und Diacetonalkoholmethyläther enthalten, werden über die untere Leitung 6 abgeleitet. Dieses Gemisch dient als Ausgangssubstanz für das erfindungsgemäße Verfahren.

Erfindungsgemäß wird das Gemisch in eine zweite Fraktionierzone geleitet, die in typischer Weise eine Kolonne 7 ist, die bei einem Druck von weniger als 1 Atmosphäre in Betrieb genommen werden kann. In der zweiten Zone werden die leichtflüchtigen Fraktionen über die obere Leitung 8 am oberen Ende der Kolonne abgetrennt, während die schwerflüchtigen Fraktionen über die am unteren Ende der Kolonne angebrachte Leitung 9 abgetrennt werden. Die leichten Fraktionen aus der zweiten Zone enthalten Wasser, Mesityloxyd und Diacetonalkoholmethyläther; wohingegen die am unteren Ende abgeleiteten Fraktionen vorwiegend aus Diacetonalkohol und etwas

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nicht aufgetrennten Nebenprodukten bestehen, die einen schwachen Dampfdruck aufweisen.

Die am oberen Ende über die Leitung 8 abgetrennten leichten Fraktionen werden in einen Kondensator 11 weitergeleitet, in welchem sie kondensiert werden. In dem erhaltenen Kondensat liegen zwei nicht miteinander mischbare Phasen vor: eine obere organische Phase, die hauptsächlich aus Mesityloxyd und Diacetonalkoholmethyläther besteht, und eine untere wäßrige Phase, die vorwiegend aus Wasser besteht.

Die beiden Phasen werden über die Leitung 12 in ein Phasentrennungsgefäß 13 geleitet. Die obere organische Phase wird über die Produktleitung 14 abgetrennt. Die untere wäßrige Phase wird vollständig oder teilweise über die Leitung 16 in die zweite Fraktionierzone? zurückgeleitet, in welche sie entweder als Rückfluß oder auf eine solche Weise eingeleitet wird, daß sie mit dem von unten über die Leitung 6 in die Zone 7 eintretenden Strom der schweren Fraktionen vermischt wird.

Wird das Verfahren auf diese Weise durchgeführt, so wird die Abtrennung von Diacetonalköholmethyläther von Diacetonalkohol überraschenderweise bedeutend erleichtert. Die untere Abführleitung 9 enthält dann hauptsächlich Diacetonalkohol, in welchem nur Spuren von Äther enthalten sind. Durch Destillation dieses am unteren Ende abgeleiteten Produktes kann leicht Diacetonalkohol mit einem Reinheitsgrad von mehr als 99% erhalten werden. Das oben über die Leitung 14 abgeleitete Produkt enthält Mesityl-Qxyd und Diacetonalkoholmethyläther und lediglich Spuren von Diacetonalkohol. Da Mesityloxyd einen wesentlich niedrigeren Siedepunkt als Diacetonalkohol aufweist, kann der Äther ohne weiteres in der organischen Phase durch gewöhnliche Fraktionierverfahren von dem Mesityloxyd abgetrennt werden. Der bei dieser Fraktionierung erhaltene Diacetonalkohohnethyläther kann zur Umwandlung in Diacetonalkohol oder Mesityloxyd in das Reaktionsgefäß zurückgeleitet werden. Umgekehrt kann der Produktstrom weiterverarbeitet werden, etwa durch Destillation zur Gewinnung von reinem Diacetonalkoholmethyläther, der ein wertvolles Lösungsmittel, beispielsweise für das Aufbringen von Überzügen ist.

Da die wäßrige Phase lediglich Spuren von organischen Substanzen enthält, kann dieser Teil der Phase, falls ein solcher vorhanden ist, verworfen werden und braucht nicht in die Fraktionierkolonne 7 zurückgeleitet zu werden.

Das in der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens zu destillierende Gemisch enthält vorzugsweise 5 bis 20 Gewichtsprozent Wasser, 15 bis 60 Gewichtsprozent Mesityloxyd, 30 bis 65 Gewichtsprozent Diacetonalkohol und 3 bis 12 Gewichtsprozent Diacetonalkoholmethyläther.

Die Destillation in der Stufe 1 kann bei einer beliebigen und geeigneten Temperatur und einem ebensolchen Druck erfolgen. Vorzugsweise wird ein Druck von weniger als 1 Atmosphäre angewandt, so daß die Destillation bei einer relativ niedrigen Temperatur erfolgen und die thermische Zersetzung der Produkte entsprechend herabgesetzt werden kann. Die Destillation wird vorzugsweise bei einem Druck im Bereich von 25 bis 400 mm Hg durchgeführt, wobei der optimale Druck zwischen 200 und 300 mm Hg liegt. Bei einer Inbetriebnahme bei einem Druck von weniger als !Atmosphäre kann am unteren Ende ohne weiteres eine Temperatur von 150° C und vorzugsweise eine solche zwischen 75 und 150° C vorliegen.

Die Abkühlungsstufe 2 wird vorzugsweise so durchgeführt, daß das Destillat aus der Stufe 1 in einen Kondensor geleitet und auf einer Temperatur zwischen 0 und 85° C gehalten wird. In diesem Stadium beträgt die Temperatur vorzugsweise weniger als 50° C. Durch Kühlen des Kondensors mit Wasser

ίο von gewöhnlicher Temperatur in Rohrleitungen werden ausgezeichnete Ergebnisse erhalten. Unter solchen Arbeitsbedingungen wird der Kondensor bei 20 bis 30° C in Betrieb genommen.

Beispiel

Es wurde ein Ausgangsgemisch der folgenden Zusammensetzung aufgetrennt:

Gewichtsprozent

Aceton 0,4

Methanol 0,3

Wasser 8,1

Mesityloxyd 22,2

Diacetonalkoholmethyläther 8,3

Diacetonalkohol 57,5

nicht aufgetrennte schwere Fraktionen 3,3

Dasselbe wurde hierzu in den zwanzigsten Trennboden einer fünfunddreißig Böden aufweisenden Oldershaw-Kolonne mit einem Durchmesser von 2,54 cm (1 inch) gepumpt. Der Druck am unteren Ende der Kolonne wurde auf einen absoluten Druck von 250 mm Hg und die Temperatur am unteren Ende auf 134° C eingestellt. Die am oberen Ende der Kolonne austretenden Dämpfe wurden kondensiert und auf 30° C abgekühlt und ein Teil der wäßrigen Schicht in einer Menge von 6,2 Mol wäßrigem Rückfluß pro Mol der Gesamtmenge des organischen Destillats in die Kolonne zurückgeleitet. Eine solche Rückflußmenge ergab am oberen Ende der Kolonne einen Wassergehalt von 75 Gewichtsprozent.

Die beim Arbeiten unter diesen Bedingungen erhaltenen Ströme waren wie folgt:

Unten abgeleitetes Gemisch ... 60% des Ausgangsstromes

Verbindung

Gewichtsprozent

Mesityloxyd 0,1

Diacetonalkoholmethyläther 0,4

Diacetonalkohol 94,8

Schwerflüchtige

Fraktionen 4,7

Organische Destillationsschicht 32% des Ausgangsstromes
Verbindung Gewichtsprozent

Wasser 5,1

Mesityloxyd 64,6

Diacetonalkoholmethyläther 23,5

Diacetonalkohol 3,1

g Schwerflüchtige

Fraktionen 2,0

Methanol 0,3

Aceton 1,4

Claims

5 6

Wäßrige Destillationsschicht .. 8% des Ausgangs- acetonalkoholmethyläther ableitet und am unteren

stromes Ende der Kolonne ein Bodenprodukt von im

Verbindung Gewichtsprozent wesentlichen von Diacetonalkohohnethyläther

\y_asser gp g freiem Diacetonalkohol erhält und daß man das

_Λ/Γ ·₊ , ' j ' 5 Destillat unter Bildung einer vorwiegend aus

Mesityioxya ζ,υ Wasser bestehenden wäßrigen Phase und einer

Diacetonalkohol- vorwiegend aus Mesityloxyd und Diaceton-

methyläther 3,5 alkoholmethyläther bestehenden organischen

Diacetonalkohol 2,1 Phase abkühlt, die organische Phase von der

Methanol 1,7 ¹⁰ wäßrigen Phase trennt und die erhaltene wäßrige

Aceton 0 9 Phase in die Fraktionierzone zurückleitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-

Aus den obigen Angaben geht hervor, daß der am kennzeichnet, daß man ein Gemisch von 5 bis

unteren Kolonnenende abgeleitete Strom ohne wei- 20 Gewichtsprozent Wasser, 15 bis 60 Gewichts-

teres zur Erhaltung von Diacetonalkohol einer Rein- 15 prozent Mesityloxyd, 30 bis 65 Gewichtsprozent

heit von mehr als 99% destilliert werden kann. Es Diacetonalkohol und 3 bis 12 Gewichtsprozent

ist weiterhin klar, daß auf Wunsch Mesityloxyd und Diacetonalkohohnethyläther destilliert.
Diacetonalkoholmethyläther leicht aus der organi-
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

sehen Destillationsschicht isoliert werden können. gekennzeichnet, daß man die Destillation unter

_ .. , 20 einem Druck von weniger als 1 Atmosphäre

Patentansprüche: durchführt.

1. Verfahren zur Reinigung von Diaceton-
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch alkohol unter Abtrennung von Diacetonalkohol- gekennzeichnet, daß man die Destillation bei methyläther, dadurch gekennzeichnet, einem Druck von 25 bis 400 mm Hg, vorzugsdaß man ein Diacetonalkohol, Diacetonalkohol- 25 weise zwischen 200 und 300 mm Hg, durchführt, methyläther, Mesityloxyd und Wasser enthalten-
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch des Gemisch mit Hilfe einer Fraktionierzone gekennzeichnet, daß man die Destillation bei destilliert und dabei am oberen Ende der Kolonne einer Temperatur von weniger als 150⁰C, vorein Destillat aus Wasser, Mesityloxyd und Di- zugsweise zwischen 75 und 150° C, durchführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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