DE1568923A1

DE1568923A1 - Verfahren zur Reinigung von Mesityloxyd enthaltendem Methylisobutylcarbinol

Info

Publication number: DE1568923A1
Application number: DE19661568923
Authority: DE
Inventors: Shiro Kudo; Shinichi Tsurugi
Original assignee: Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd
Current assignee: KH Neochem Co Ltd
Priority date: 1965-07-27
Filing date: 1966-07-26
Publication date: 1970-06-18
Also published as: GB1103815A; US3442772A

Description

PATENTANWÄLTE *

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-I NG. TH. M EYE R DR. F U ES

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den 20.7.1966 Ihi/Ax/st

Kyowa Hakko Kogyo Company Limited (Kyowa Hakko Kogyo Kabushiki Kaisha), 4, 1-chome, Ohte-machi, Chiyoda-ku, Tokyo-to (Japan).

Verfahren zur Reinigung von Mesityloxyd enthaltendem Methylisobutylcarbinol

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Methylisobutylcarbinol, das Mesityloxyd als Verunreinigung enthält, durch Destillation in G-egenwart von Wasser»

Methylisobutylcarbinol (nachstehend kurz als MIBO bezeichnet) und Methylisobutylke-fcon (nachstehend als MIBK bezeich net) werden durch Hydrierung von Mesityloxyd hergestellt«, Die Hydrierung von Mesityloxyd zu den entsprechenden Keton- und Carbinolverbindungen ist eine bekannte chemische Reaktion und braucht nicht näher beschrieben zu werden. Das Produkt dieser Hydrierung enthält jedoch in Kombination MIBK₉ MIBC und nicht umgesetztes Mesityloxyd_e Da MIBK bei 116° O₁ Mesityloxyd bei 129,5° 0 und MIBO bei 131_P6° G sieden, ist es sehr schwierig, MIBO von hoher Reinheit zu . gewinnen. Insbesondere war es bisher sehr schwierig^ das M@sityloxyä und das ΜΙΒ0 aufgrund ihrer dicht- 'b©i©iaancL©r-.

Siedepunkte am treßanso feöße Sss^iGSfiglsoitaa eish "blsäm? bei der QeiTlmwin^ von toeteeiaen 1IBÖ

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von 80 mit einer Destillationskolonne destilliert wird, die bis zu 80 effektive Böden hat, wird eine Lösung vom Kopf der Kolonne abgenommen, die 20 i° Mesityloxyd und 80% MIBC enthält, während das vom Kolonnenboden abgezogene, an MIBO reiche Produkt immer noch 2,7 1° Mesityloxyd, d.h. einen hohen Anteil der Verunreinigung enthält. Da MIBO einer Reinheit von mehr als 99 fi gewünscht wird, sind diese Verfahren offensichtlich unbefriedigend. Zur Gewinnung von LiIBC hoher Reinheit wurde daher vorgeschlagen, die zusätzliche Hydrierreaktion beispielsweise unter hohem Druck durchzuführen, um das restliche Mesityloxyd in MIBC umzu-" wandeln und auf diese Weise hochreines MIBG zu erhalten. Diese Arbeitsweise erfordert zusätzliche Arbeitsgänge und ist von begrenzter Anwendbarkeit.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, MIBC von hoher Reinheit aus einem Gemisch, das MIBC und Hesityloxyd enthält, in verhältnismäßig einfacher und wirksamer V/eise zu gewinnen. Dies wird dadurch erreicht, daß Wasser einer Destillationskolonne zugesetzt wird, in der ein Gemisch von MIBC und Mesityloxyd behandelt wird, wobei das Wasser eine selektive Trennung der beiden Komponenten so bewirkt, daß das Mesityloxyd selektiv über Kopf und ein an MIBC reicher Strom als Bodenprodukt abgezogen wird·

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Verfahren zur Reinigung von Methylisobutylcarbinol, das Mesityloxyd als Verunreinigung enthält. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Methyliaobutylckrbinol in Gegenwart von Wasser fraktioniert wird, wobei Mesityloxyd abdestilliert wird.

Die Wassermenge, die dem zu destillierenden Gemisch von MIBC und Meeityloxyd zugeeetst wird, kann innerhalb weiter Grenzen liegen. Im allgemeinen kann aie 0,25 - 50 Gew.-Teile pro 100 Grew.-Teil· ßemlioii von KIBC und Mesityloxyd betragen, Im allgemeinen beträgt tie Waaaermenge 0,5 - 30 Teile pro 100 Teile MIBC-Meaityloxyd-Semiaoh. " '""

BAD ORIGINAL 0 09825/1996

Bei Verwendung eines verhältnismäßig niedrigen Wasseranteils bei der Destillation wird bei dieser Destillation direkt ein Produkt erhalten, das sehr reich an IIIBG ist und dann gegebenenfalls nur einer Behandlung zur Entfernung hochsiedender Substanzen unterworfen zu werden braucht. Bei Verwendung größerer V/assermengen kann die Destillation in .Gegenwart von Wasser mit einer dehydratisierenden Zwischenbehandlung kombiniert werden, der das Bodenprodukt der■ Destillation unterworfen wird, das einen verhältnismäßig hohen Vaseeranteil enthält. Das aus der Entwässerung austretende Produkt kann dann einer Behandlung zur Entfernung hochsiedender Komponenten etwa in der gleichen weise direkt bei den Systemen zur Anwendung kommen, bei denen verhältnismäßig geringe v/asseranteile bei der Destillation verwendet werden.

ΰ-emäß der Erfindung wird ein Gemisch von IuIBO und Iiesityloxyd, wie es bei der Hydrierung von Hesityloxyd gewonnen wird, in den oberen Teil einer Destillationskolonne entweder als getrennter Strom eingeführt, oder in Mischung mit dem LiIBC und Hesityloxyd wird gleichzeitig V/asser in die Kolonne gegeben. Der vom Kopf der Kolonne übergehende Wasserdampf wird in einem Kühler kondensiert und in ein Dekantiergefäß gegeben. Die hier gebildete untere Schicht ist eine Wasserschicht, während die darin gebildete obere Schicht eine Lösungsmittelschicht ist. Ein Teil der Lösungsmittelsehicht wird aus dem System abgezogen, während der verbleibende Teil sowie die Wasserschicht zum Kopf der Destillationskolonne zurückgeführt wird.·

Das flüssige Bodenprodukt bildet einen absoluten oder wasserhaltigen ISIBC—Strom, der sehr wenig oder kein Mesityloxyd enthält. Dieses flüssige Bodenprodukt wird dann vom Fuß der Destillationskolonne abgezogen. Wenn das flüssige Bodenprodukt ein absoluter MIBC-Strom ist (bei Verwendung verhältnismäßig geringer Wassermengen in einer Kolonne) _p kann er zur Entfernung hochsiedender Bestandteile in eine weitere einfache Kolonne eingeführt werden. Aus der zweiten Kolonne

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wird LIIBC von sehr hoher Heinheit von beispielsweise mehr als 99 % erhalten, ienn dagegen das flüssige Bodenprodukt wesentliche Wassermengen enthält (bei Verwendung großer V/'assermengen bei der Destillation), wird das Wasser vom Bodenprodukt durch eine als Zwischenstufe eingeschobene Entwässerung entfernt, worauf das Irodukt dieser otufe einer gleichen Behandlung zur Entfernung hochsiedender Substanzen unter Gewinnung eines KIBC-Produkts hoher Reinheit unterworfen wird.

Zur Gewinnung eines relativ absoluten L'IBC-Stroms vom unteren i'eil der ersten, in Gegenwart von Wasser arbeiten-

den Destillationskolonne wird vorzugsweise in der nachstehend beschriebenen Weise gearbeitet. Eine W'assermenge, die der .Vassermenge entspricht, die in der lösung enthalten ist, die aus der oberen Schicht des jjekantiergefäßes ausgetragen wird, wird in die Kolonne gegeben, um die Wassermenge im Destillationssystem praktisch konstant zu halten. Das './asser kann jedem beliebigen Teil der Kolonne oberhalb der Llitte zugeführt werden. In jedem Pail muß die Destillationskolonne so gefahren werden, daß in den oberen fünf oder zehn Böden, gerechnet vom ThxQ der Kolonne, immer Y/asser vorhanden ist. Der llolonnenkopf wird bei einer Temperatur von etwa 90 - 95° C, vorzugsweise 92 - 93° C gehalten. Das vom Kolonnenkopf übergehende dampfförmige Produkt enthält in typischer Weise etwa 60 i» V/asser, 15 - 35 % Mesityloxyd und 5 - 25 °/° IIIBC. Die Dämpfe werden kondensiert und in das Dekantiergefäß geführt. Die im Dekantiergefaß gebildete wässrige Schicht enthält Wasser in einer Konzentration von mehr als 95 ⁰Ai und die gebildete Lösungsmittelschicht enthält nicht mehr als etwa 5 % Y/asser. Die gesamte Wasserschicht wird zum oberen Teil der Kolonne zurückgeführt, während die Lösungsmittelschicht teilweise zurückgeführt und teilweise abgezogen wird· Im allgemeinen wird die Lösungsmittelschicht bei einem Rückflußverhältnis von 0,5i1 bis 10:1 zurückgeführt, während die überschüssige Menge, die reich an Mesityloxyd ist, aus dem System abgezogen wird.

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BAD OBlGlNAL

Das abgezogene Lösungsmittel kann gegebenenfalls zur Mesityloxyd-Hydrierstufe zurückgeführt werden.

Der untere Teil der in Gegenwart von Wasser arbeitenden Destillationskolonne wird bei einer Temperatur von 130 bis 140° C, vorzugsweise 133 - 139° G gehalten. Das bei dieser Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung aus der Kolonne abgezogene flüssige Bodenprodukt enthält sehr wenig oder kein Mesityloxyd sowie verhältnismäßig wenig Wasser. Es kann eine geringe Menge hochsiedender Substanzen enthalten, die während der Hydrierreaktion gebildet werden, so daß es erwünscht sein kann, diese hochsiedenden Substanzen vom so gewonnenen HIBO zu entfernen. Die vom Fuß der in Gegenwart von Wasser arbeitenden Destillationskolonne abgezogene lösung kann daher in eine Kolonne eingeführt werden, in der die hochsiedenden Substanzen entfernt werden, so daß hochreines MIBO als Kopfprodukt aus der nachgeschalteten Fraktionierkolonne erhalten werden kann.

Wenn eine verhältnismäßig hohe Wassermenge, die beispielsweise über der vorstehend angegebenen Menge liegt, der Destillationskolonne zugeführt wird, kann .das als Bodenprodukt aus der Kolonne abgezogene MIBC zusätzliches Wasser enthalten. Dieses Wasser wird dann durch eine Dehydratisierungskolonne entfernt, und der aus dieser Kolonne abgezogene» an MIBO reiche Strom wird dann einer ähnlichen Behandlung zur Entfernung hochsiedender Substanzen unterworfen. Vorzugsweise wird im allgemeinen keine-, zu hohe Wassermenge verwendet. Bevorzugt wird ein Wasserzusatz von 0,25 - 1 Teil pro 100 Teile des in die Kolonne gehenden, aus MIBC und Mesityloxyd bestehenden Einsatzes»

Verschiedene Aspekte und Modifikationen der Erfindung ergeben sich/ der Abbildung und den folgenden Beispielen. Die Abbildung veranschaulicht sowohl die bevorzugte Arbeiteweise der Verwendung einer verhältnismäßig geringen W&esermeng?. bei der Behydratißierung gowie dl« Alternativ» ei sr, -einer Deiiydriereinheit in Kombination mit der

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BAD ORIGINAL

. in Gegenwart von Wasser durchgeführten Destillation und Entfernung hochsiedender Substanzen aus dem EIBC-lr'roduktstrom. Die Beziehungen der verschiedenen, in der Abbildung dargestellten Einheiten werden aus den folgenden Beispielen deutlicher.

Beispiel 1

Ein Lösungsgemisch aus 5 i° Mesityloxyd, 94 i» KIBC und 1 ^:/o hochsiedender Substanz wurde durch eine Einfcrittsleitung 1 in einer Menge von 200 kg/Std. in den 10. Boden (vom Kopf gerechnet) einer Destillationskolonne 3 eingeführt. Die Kolonne 3 enthielt insgesamt 80 Böden. Dann wurde Jasser dem 10. Boden (von oben gerechnet) durch eine Zuführungsleitung 2 in einer Menge von 1 kg/Std. eingeführt. Die Temperatur wurde am Kopf der Kolonne 3 bei 92 - 93° C gehalten. Es ist wichtig, in der Kolonne einen Temperaturgradienten aufrecht zu erhalten, 2.B. eine Temperatur τοη/Τ20 - 128 G ungefähr am 70. Boden und eine Temperatur τοη ungefähr dem Siedepunkt von HIBO, nämlich 131,6° 0, am Fuß der Kolonne. Die am Kolonnenkopf übergehenden Dämpfe wurden in einem Kühler 7 kondensiert und in einer Menge von 485 kg/Std. in ein Dekantiergefäß 4 eingeführt. Die obere Schicht des Dekantiergefäßes 4 bestand aus 47»5 # Mesityloxyd, 47,5 °/° MIBO und 5 $ Y/asser. Von der oberen Schicht wurden stündlich 20,4 kg durch die Leitung 8 abgezogen, während die restliche Lösung über die Leitung 12 zum Kolonnenkopf zurückgeführt wurde.

Das vom fuß der Kolonne 3 abgezogene flüssige Bodenprodukt bestand aus 0,17 $ Mesityloxyd, 98,73 % KCBO und 1,1 % hochsiedender Substanzen. Das flüssige Bodenprodukt wurde in einer Menge von 180,4 kg/Std. durch Leitung 14 abgesogen· Die hochsiedenden Substanzen im flüssigen Bodenprodukt wurden in der Kolonne 6 duroh selektive Destillation auf die In Beispiel 2 ausführlicher beeohrlebene Weise entfernt. Al« Kopf produkt der Kolonne 6 wart· dnroh Leitung •In hochreines MXlO erhalten, am» eint Ieinhelt von mehr

0Q982S/1896

BAD ORrGINAL

als 99,2$ hatte und weniger als 0,2$ Mesityloxyd enthielt.

Beispiel 2

Nachstehend wird ein Versuch beschrieben, bei dem ein höherer Wasseranteil in Verbindung mit einer dehydratisierenden Behandlung verwendet und ein hochreines MIBC als Endprodukt erhalten wird.

Ein Gemisch von 5$ Mesityloxyd, 94$ MIBC und 1% hochsiedender Substanzen wurde durch die Zuführungsleitung 1 in einer Menge von 200 kg/Std. in eine Destillationskolonne eingeführt. Der 10.Boden der insgesamt 80 Böden diente als Zuführungsboden (gerechnet vom Kopf der Kolonne). Am 10.Boden (gerechnet von oben) wurde Wasser durch eine Zuführungsleitung 2 in einer Menge von 50 kg/Std. eingeführt. Am Kopf der Kolonne 3 viurde die Temperatur bei 92 - 93°C. und am unteren Teil der Kolonne bei 95 - 99 C gehalten. Die am Kopf der Kolonne 3 übergehenden Dämpfe wurden mit einem Kühler 7 kondensiert und dann in einer Menge von 485 kg/Std. in ein Dekantiergefäß 4 eingeführt. Die obere Schicht des Dekantiergefäßes bestand aus 47,5$ Mesityloxyd, 47,5$ MIBC und 5$ Wasser. Durch Leitung 8 wurden 20,6 kg der oberen Schicht aus dem System abgezogen. Die gesamte restliche Lösung wurde zum Kopf der Kolonne 3 über die Leitungen 11, 12 und 13 zurückgeführt.

Das flüssige Bodenprodukt der Kolonne 3 wurde durch Leitung 14 abgezogen und dann in ein Dekantiergefäß 9 eingeführt, in dem sich eine obere Schicht und eine untere Schicht bildeten. Die untere Schicht enthielt etwa 93$ Wasser und weniger als.2% MIBC. Sie wurde durch Leitung 16 aus dem System abgezogen. Die obere Schicht bildete, ein Gemisch von Q ,0Q% Mesityloxyd, 98,8# MIBC und 1,1$ hochsiedender Substanzen, sowie 5$ Wasser. Die flüssige obere Schicht wurde vom Dekantiergefaß durch Leitung 17 in eine Dehydratisierungslolonne 5 in einer Menge von etwa I89 kg/Std. eingeführt.

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Der obere Teil der Kolonne 5 wurde "bei 94 - 95° G gehalten, während der -untere Teil dieser Kolonne "bei 135 - 139° G gehalten wurde. Die am Kolonnenkopf übergehenden Dämpfe wurden mit einem Kühler 18 kondensiert und dann in ein Dekantiergefäß 10 geführt. Die hier als obere Schicht gebildete Lösung wurde zum Kolonnenkopf durch Leitung 19 zurückgeführt. Die untere Schicht wurde durch Leitung aus dem System abgezogen. Das durch Leitung 21 aus der Kolonne 5 abgezogene flüssige Bodenprodukt bestand aus 0,09 % Mesityloxyd, 98,81 1» M^BC und 1,1 # hochsiedender Substanzen. Es wurde in einer Menge von 178 kg/Std. abgezogen.

Das abgezogene flüssige Bodenprodukt wurde dann durch Leitungen 21 und 22 zur Entfernung hochsiedender Substanzen in die Kolonne 6 eingeführt. Diese Kolonne hatte eine Bodentemperatur von 154° C und eine KopfteBiperatur von 131,6⁰C. Uach der Kondensation des Kopfprodukts der Kolonne 6 im Kühler 23 wurde über die Leitung 25 ein hochreiner MIBC-Strom abgezogen, der eine Reinheit von mehr als 99»4 % hatte und v/eniger als 0,1 % Mesityloxyd enthielt. Ein Teil dieses Kopfprodukts wird über die Leitung 24 zurückgeführt, während die hochsiedenden Materialien über die Leitung abgezogen werden.

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Claims

Patentansprüche

1) Verfahren zur Reinigung von Mesityloxyd enthaltendem Methylisobutylcarbinol, dadurch gekennzeichnet, daß man das zu reinigende Gemisch in Gegenwart von Wasser destilliert, wobei das Mesityloxyd mit Wasser abdestilliert.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Wasser in einer Menge von 0,25 bis 50 Gew.-Teile, insbesondere-0,25 bis 1 Gew.-Teile, je 100 Gew.-Teile des zu reinigenden Gemisches,einsetzt.

j5) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Destillation eine Destillationskolonne verwendet, wobei die Temperatur am oberen Teil der Kolonne mindestens 90°C beträgt.

4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolonne mindestens 60, insbesondere 60 bis 80 theoretische Böden aufweist.

5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das zu reinigende Gemisch nahe dem oberen Ende der Kolonne und das Wasser in der unteren Hälfte der Kolonne einführt.

6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß man das zu reinigende Gemisch nahe dem 10. theoretischen Boden vom Kopf der Kolonne einführt.

7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Destillation und die in die Kolonne eingeführte Wassermenge so lenkt, dafi man ein wasserfreies Methylisobutylcarbinol aus der Kolonne erhält.

. 8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß man während der fraktionierten Destillation die eingesetzte Wassermenge im wesentlichen konstant hält.

9) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Kolonne eine überschüssige Menge an Wasser einführt, vom Boden der Kolonne ein Gemisch aus Wasser und Methylisobutylcarbinol abzieht, dieses Gemisch trennt und das abgetrennte Methylisobutylcarbinol dehydiÄ'ef't, insbesondere mittels Destillation.

10) Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die üteer- Kopf-Fraktion kondensiert und in eine an V/asser reiche und in eine an Lösungsmittel reiche Phase trennt, einen Teil der an Lösungsmittel reichen Phase aus dem System entfernt und die gesamte, wan Wasser reiche Phase zum oberen Teil der Kolonne zurückführt.

ORfGfNAL INSPECTED