DE1668482C - Procedure for splitting acetals or hemiacetals - Google Patents
Procedure for splitting acetals or hemiacetalsInfo
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Description
von etwa 8.7 bis 10.8 Gewichtsprozent verwendet. Erfindungsgemäß ist es von ausschlaggebender Be-from about 8.7 to 10.8 weight percent used. According to the invention, it is of crucial importance
30 deuiung, mit möglichst kurzen Kontaktzeiten zu30 interpretation, with the shortest possible contact times
arbeiten, weil man auf diese Weise die Bildungwork because that way you get education
schwerer Nebenprodukte vermeidet, was bei einem feststehenden Katalysator nicht möglich ist.Avoids heavy by-products, which is not possible with a fixed catalyst.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spalten Unter den möglichen industriellen Anwendungen desThe invention relates to a method of splitting Among the possible industrial applications of the
von Acetalen oder Halbacetalen durch Hydrolyse oder 35 Verfahrens der Acetalhydrolyse gemäß der Erfindungof acetals or hemiacetals by hydrolysis or the process of acetal hydrolysis according to the invention
Alkoholyse bei erhöhter Temperatur unter Verwen- können insbesondere die Hydrolyse von Methylal zuAlcoholysis at elevated temperature using, in particular, the hydrolysis of methylal can
dung eines in dem Reaktionsmedium unlöslichen Formaldehyd und Methanol sowie die Hydrolyse vonformation of a formaldehyde and methanol which is insoluble in the reaction medium and the hydrolysis of
Ionenaustauschharzes mit SO3H-Gruppen als Kataiy- Butyralen und Isobutyralen der rohen ButylalkoholeIon exchange resin with SO 3 H groups as catalyst butyrals and isobutyrals of the crude butyl alcohols
sator. aus der Oxosynthese erwähnt werden. Im Falle vonsator. from the oxo synthesis. In case of
Das Prinzip der Anwendung von sauren Ionenaus- 4° Methylal kann der Formaldehyd direkt während der tauschern für die Alkoholyse von Acetalen und ahn- einfachen Destillationsstufe der Reaktionsprodukte licher Reaktionen ist bekannt. Dabei können zwei entfernt werden. Der Formaldehyd wird dann in Form Gruppen von Verfahren unterschieden werden, näm- seiner Lösung in Wasser oder Wasser plus Methanol lieh diskontinuierliche Verfahren, bei denen die Er- erhalten, welche das Rückstandsprodukt bei dieser hitzung des Reaktionsmediums am Rückflußkühler 45 Destillation darstellt. Im Falle der Butyrale und Isostattfindet, oder kontinuierliche Verfahren, bei denen butyrale kann der Buiyraldehyd und der Isobutyrein festes, unbewegliches Austauschbett in einer Reak- aldehyd leicht durch Destillation von den entsprechentionskolonne vorgesehen ist. den Alkoholen in Form ihrer binären Aldehyd-Wasser-The principle of the application of acidic ions from 4 ° methylal can formaldehyde directly during the exchangers for the alcoholysis of acetals and the simple distillation stage of the reaction products licher reactions are known. Two can be removed. The formaldehyde is then in shape A distinction is made between groups of processes, namely its solution in water or water plus methanol Borrowed discontinuous processes in which the received, which the residue product in this heating of the reaction medium on the reflux condenser 45 represents distillation. In the case of butyrals and isos, or continuous processes in which the butyrals can be the butyraldehyde and the isobutyric pure Fixed, immobile exchange bed in a reac- aldehyde easily by distillation from the corresponding column is provided. the alcohols in the form of their binary aldehyde-water
Das Verfahren der Erfindung entspricht keiner dieser Azeotrope abgetrennt werden.The process of the invention does not correspond to any of these azeotropes being separated.
beider. Arbeitsweisen. Demgegenüber betrifft die Erfin- 50 Wie vorstehend erwähnt, kann das Verfahren nachin the. Working methods. In contrast, the invention relates to 50 As mentioned above, the method according to
dung ein Verfahren zum Spalten von Acetalen oder der Erfindung auch mit ähnlichen Vorteilen auf diedung a method for splitting acetals or the invention also with similar advantages to the
Halbacetalen durch Hydrolyse oder Alkoholyse bei Alkoholyse von Acetalen oder Halbacetalen mit Alko-Hemi-acetals by hydrolysis or alcoholysis in alcoholysis of acetals or hemi-acetals with alcohol
erhöhter Temperatur unter Verwendung eines im Reak- holen unter Bildung von Acetalen angewendet werden,increased temperature using an in the reac- fetch with the formation of acetals,
tionsmedium unlöslichen Ionenaustauschharzes mit bei denen die Alkoholreste von den Ausgangsalkoholention medium insoluble ion exchange resin with which the alcohol residues from the starting alcohols
SO3H-Gruppen als Katalysator, das dadurch gekenn- 55 unterschiedlich sind. Eine industrielle Anwendung einerSO 3 H groups as a catalyst, which are thereby marked differently. An industrial application of a
zeichnet ist, daß das Harz in dem flüssigen homogenen derartigen Reaktion ist z. B. die Reaktion von Metha-is characterized is that the resin is in the liquid homogeneous such reaction z. B. the reaction of metha-
Reaktioncgemisch in Suspension gehalten und die Um- nol mit einer Lösung von Formaldehyddibutylacetal,The reaction mixture is kept in suspension and the umol with a solution of formaldehyde dibutyl acetal,
Setzungstemperatur auf 60 bis 140° C eingeregelt wird. gelöst in Butanol oder wassergesättigtem Butanol.Settlement temperature is regulated to 60 to 140 ° C. dissolved in butanol or water-saturated butanol.
Die Aufrechterhaltung eines homogenen Reaktions- Das Verfahren nach der Erfindung kann ansatzweise mediums ist ausschlaggebend. Wenn das Medium 60 oder kontinuierlich ausgeführt werden. Die kontinuiernämlich heterogen ist, vermag sich der suspendierte liehe Arbeitsweise kann z. B. durch Hindurchleiten Ionenaustauscher nicht gleichmäßig innerhalb der ge- der flüssigen Reaktionsteilnehmer, die auf Reaktionssamten Flüssigkeit zu verteilen. Er hat vielmehr das temperatur erhitzt wurden, durch eine den suspendier-Bestreben, sich an der Trennfläche der flüssigen ten Katalysator enthaltende Reaktionszone ausgeführt Phasen anzusammeln, wodurch seine Wirksamkeit er- 65 werden, wobei ein Druck angewendet wird, der ausheblich abgeschwächt wird. Außerdem besteht die Ge- reicht, um das Reaktionsgemisch im flüssigen Zustand fahr, daß eine zu große Menge des Ionenaustauschers zu halten. Man kann vorteilhafterweise einen konuswährend des beständigen Abziehens des Reaktions- förmigen Reaktor verwenden, dessen Spitze nach untenMaintaining a homogeneous reaction The process of the invention can be batchwise mediums is crucial. When running medium 60 or continuously. That’s continuous is heterogeneous, the suspended borrowed working method can, for. B. by passing it through Ion exchangers do not evenly distribute the liquid reactants within the liquid reactants. Rather, the temperature has been heated by a suspending endeavor, carried out at the interface of the liquid th catalyst containing reaction zone To accumulate phases, whereby its effectiveness becomes 65, whereby a pressure is applied which is substantial is weakened. In addition, there is sufficient space to keep the reaction mixture in the liquid state drive to hold too much of the ion exchanger. One can advantageously use a cone during Use the constant peeling of the reaction-shaped reactor with its tip pointing downwards
gerichtet ist, durch weichen das Reaktionsgemisch aufwärts fließt und so den teilchenförmigen Katalysator in suspendierter Beschaffenheit in fluidisiertem Zustand innerhalb der gesamten flüssigen Phase hält. Ein derartiger Reaktor ist in der deutschen Patentschrift 1136 676 beschrieben.is directed, by soft the reaction mixture upwards flows and so the particulate catalyst in a suspended state in a fluidized state holds within the entire liquid phase. Such a reactor is in the German patent 1136 676 described.
Die Reaktionen gemäß der Erfindung schreiten im allgemeinen mit Acetalen von mäßig hohem Molekulargewicht schnell fort. Es ist vorteiltuic, diese Reaktionen bei relativ hohen Temperaturen auszuführen, um den Vorteil der durch die Temperaturerhöhung bewirkten Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit auszunutzen und um die Bildung komplexer Verbindungen von nicht genau definiertem Polymerisationsgrad zu verhindern, die sich aus dem durch Hydrolyse freigesetzten Aldehyd bei mäßig hohen Temperaturen bilden Oas ist z. B. bei Formaldehyd der Fall.The reactions according to the invention generally proceed with acetals of moderately high molecular weight away quickly. It is advantageous to this Perform reactions at relatively high temperatures in order to take advantage of the increase in temperature caused an increase in the reaction rate and to make the formation more complex To prevent compounds of undefined degree of polymerization resulting from hydrolysis released aldehyde at moderately high temperatures form Oas is z. B. the case with formaldehyde.
Der bevorzugte Druckbereich liegt zwischen 5 und 8 Atmosphären.The preferred pressure range is between 5 and 8 atmospheres.
Die bevorzugte Kontaktzeit beträgt 1 bis 3 Stunden, je nach der Art des verwendeten Acetals.The preferred contact time is 1 to 3 hours depending on the type of acetal used.
Da Acetale nicht oder um schwer in Wasser löslich sind, ist es erforderlich, in Gegenwart eines Lösungsmittels für die Acetale zu arbeiten, das unter den Arbeitsbedingungen auch mit Wasser mischbar ist. Damit keine Fremdsubstanz in die Reaktion eingeführt wird, ist es vorteilhaft, als Lösungsmittel einen Alkohol zu verwenden, der identisch mit demjenigen ist, der durch die Hydrc'.yseres'tion freigesetzt wird.Since acetals are insoluble or only slightly soluble in water, it is necessary to work in the presence of a solvent for the acetals which is also miscible with water under the working conditions. So that no foreign substance is introduced into the reaction, it is advantageous to use an alcohol as the solvent which is identical to that which is released by the hydration.
Die in diesem Fall zu verwendende Wassermenge, welche offensichtlich von der Lösungsfähigkeit des Alkohols oder anderen in das Reaktionsmedium eingeführten Lösungsmitteln abhängt, kann innerhalb ziemlich weiter Grenzen variieren, vorzugsweise von 8,7 bis 10,8%, bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches, je nach den verwendeten Arbeitsbedingungen. The amount of water to be used in this case, which apparently from the solubility of the alcohol or others introduced into the reaction medium Depending on solvents, can vary within fairly wide limits, preferably from 8.7 to 10.8%, based on the weight of the reaction mixture, depending on the working conditions used.
Es werden einige Hydrolysevorgänge ansatzweise in Gegenwart eines Polystyrolharzes mit S03H-Gruppen von während einer Oxosynthese aus Butyraldehyden (nämlich n-Butyraldehyd und Isobutyraldehyd) gebH-deten Butylbutyralen ausgeführt. Es ist bekannt, daß diese Synthese Anlaß zur Entstehung von kondensierten Verbindungen als Nebenprodukten gibt und dazu führt, daß man unter anderem eine Butanolfraktion (n-Butanol und Isobutanol) erhält, die wichtige Mengen der verschiedenen isomeren Butyl- und Isobutylbutyrale sowie Isobutyrale enthält.Some hydrolysis processes are carried out in the presence of a polystyrene resin with S0 3 H groups from butylbutyrals formed during an oxo synthesis from butyraldehydes (namely n-butyraldehyde and isobutyraldehyde). It is known that this synthesis gives rise to the formation of condensed compounds as by-products and leads to the fact that, inter alia, a butanol fraction (n-butanol and isobutanol) is obtained which contains important amounts of the various isomeric butyl and isobutyl butyrals and isobutyrals.
Diese Butyrale und Isobutyrale werden gemäß dem Verfahren der oben beschriebenen Hydrolyse unter den besonderen Arbeitsbedingungen, unter deuen dieThese butyrals and isobutyrals are according to the method of hydrolysis described above under the special working conditions, including the
as Butanole (n-Butanol und Isobutanol) vollständig mit Wasser mischbar sind und die Rolle von Lösungsmitteln für die letzteren spielen, behandelt. Es wurden folgende Arbeitsweisen mit diesen Gemischen von Butyralen und Isobutyralen ausgeführt.as butanols (n-butanol and isobutanol) completely with Water are miscible and the role of solvents play for the latter is treated. There were the following procedures are carried out with these mixtures of butyrals and isobutyrals.
Absoluter Druck (Atmosphären) Absolute pressure (atmospheres)
Acetalmenge (ml) Amount of acetal (ml)
Zugegebenes Wasser (ml) Added water (ml)
Katalysator (ml) Catalyst (ml)
Temperatur (0Q Temperature ( 0 Q
Reaktionszeit (h) Response time (h)
Ausgangs-Butyraldehyde, gebunden in FormStarting butyraldehydes, bound in the form
von Butyralen (Mol je Liter) of butyrals (moles per liter)
Freigesetzte Butyraldehyde (Mol je Liter) Butyraldehydes released (moles per liter)
In einen konusförmigen Reaktor der vorstehend genannten Art von 0,71 Gesamtkapazität werden 0,35 1 eines Polystyrolharzes mit SO3H-Gruppen eingebracht; dann werden kontinuierlich durch den unteren Teil des Reaktors 0,351 je Stunde eines Gemisches eingeführt, das 85,54 Gewichtsprozent Methylal (d. h. 11,25 Mol/ kg), 4,55 Gewichtsprozent Methanol (1,42 Mol/kg) und 9,91 Gewichtsprozent Wasser (5,5 Mol/kg) enthält. Der Reaktor wird bei einer Temperatur von 96° C und unter einem absoluten Druck von 7 Atmosphären gehalten.In a conical reactor of the type mentioned above with a total capacity of 0.71, 0.35 l of a polystyrene resin with SO 3 H groups are introduced; 0.351 per hour of a mixture is then continuously introduced through the lower part of the reactor which is 85.54 percent by weight methylal (ie 11.25 mol / kg), 4.55 percent by weight methanol (1.42 mol / kg) and 9.91 percent by weight Contains water (5.5 mol / kg). The reactor is kept at a temperature of 96 ° C and under an absolute pressure of 7 atmospheres.
Wenn die Vorrichtung beim Gleichgewicht arbeitet, beträgt der Formaldehydgehalt in der Flüssigkeit am Auslaß des Reaktors 1,6 Mol/kg, entsprechend einem Umsatzanteil des Methylais von 14,23 °/0. Die Konzentration des Fonnaldehyds in Gewicht bezüglich der Gesamtmenge, Formaldehyd + Wasser, in den Reaktionsprodukten beträgt 40,5 °/0.When the device operates at equilibrium, the content of formaldehyde is in the liquid at the outlet of the reactor 1.6 mol / kg, corresponding to a turnover of Methylais of 14.23 ° / 0th The concentration of the Fonnaldehyds in weight of the total amount of formaldehyde + water in the reaction products is relative to 40.5 ° / 0th
In einem Reaktor, entsprechend dem gemäß Beispiel 2, jedoch von größerem Ausmaß, wird die Alkoholyse von Formaldehyddi-n-butylacetal mittels Methanol zur Herstellung von Methylal durchgeführt.In a reactor similar to that of Example 2, but to a greater extent, the alcoholysis is carried out of formaldehyde di-n-butyl acetal using methanol carried out for the production of methylal.
In den 61 eines Polystyrolharzes mit SO3H-Gruppen enthaltenden Reaktor wird kontinuierlich je Stunde durch den unteren Teil des Reaktors folgendes Gemisch eingeführt:The following mixture is introduced continuously every hour through the lower part of the reactor into the reactor containing a polystyrene resin with SO 3 H groups:
Methanol 6000 gMethanol 6000 g
Formaldehyddibutylacetal 1280 gFormaldehyde dibutyl acetal 1280 g
n-Butanol 2216 gn-butanol 2216 g
Wasser 904 gWater 904 g
Der Reaktor wird bei einer Temperatur von 75°C und unter einem absoluten Druck von 5 Atmosphären gehalten. Das aus dem Reaktor austretende Flüssigkeitsgemisch besitzt folgende Zusammensetzung je Stunde:The reactor is at a temperature of 75 ° C and under an absolute pressure of 5 atmospheres held. The liquid mixture emerging from the reactor has the following composition each Lesson:
I 668 482'TI 668 482'T
55
Methylal..-. 38OgMethylal ..-. 38Og
Methanol 5680gMethanol 5680g
Formaldehyddibutylacetal 480 gFormaldehyde dibutyl acetal 480 g
n-Butanol 2956 gn-butanol 2956 g
Wasser 904 gWater 904 g
Der molare Umsetzungsanteil des Formaldehyddi- dnkte das nicht umgesetzte Ausgangsacetal in deuThe molar conversion rate of the formaldehyde donated the unconverted starting acetal in German
butylacetais beträgt 62,5 %. Reaktor zurückgeführt werden, in der Weise, daß manbutyl acetais is 62.5%. Reactor are recycled in such a way that one
Natürlich kann bei den kontinuierlich ausgeführten einen Gesamtumsetzungsanteil von im wesentlichenOf course, in the case of those carried out continuously, a total conversion rate of essentially
Arbeitsweisen nach Gewinnung der Reaktionspro- io 100 °/o erhält.Procedures after recovery of the reaction pro io 100% obtained.
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