DE1928537A1 - Verfahren zur Reinigung von Isophoron - Google Patents

Verfahren zur Reinigung von Isophoron

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DE1928537A1 DE19691928537 DE1928537A DE1928537A1 DE 1928537 A1 DE1928537 A1 DE 1928537A1 DE 19691928537 DE19691928537 DE 19691928537 DE 1928537 A DE1928537 A DE 1928537A DE 1928537 A1 DE1928537 A1 DE 1928537A1
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Description

  • Verfahren zur Reinigung von Isophoron.
  • Die Erfindung betrifft die Reinigung von Isophoron und insbesondere ein Verfahren zur Gewinnung von äußerst reinem Isophoron durch Destillation. Isophoron ist ein wertvolles Lösungsmittel für Anstriche und Lacke.
  • Die Herstellung von Isophoron durch die basenkatalysierte Kondensation von Aceton ist ein bekanntes Verfahren, das in mehreren Patenten und Veröffentlichungen beschrieben ist, so z.B. in Craven, J.Appl. Chem. 12, 120-122 (1962) und in den U.S.A. Patentsehriften 2 566 564 sowie 2 399 976. Es wird allgemein angenommen, daß die Reaktion Uber die Bildung von Diacetonalkohol und Mesityloxyd als Zwischenstufen abläuft. Das bei diesen Verrahren erhaltene Roh-Isophoron enthält normalerweise viele Verunreinigungen einschließlich niedrigsedende Produckte, Phoron, ß-@horon, ß-Isophoron, einige unbekannte Verbindungen mittlerer Siedetemperatur sowie hochsiedende Verunreinigungen0 Typische Konzentrationswerte für diese Verunreinigungen sind ein Roh Isophoron, enthaltend eine kleine Menge niedrigsiedender Verbindungen, 1 - 4 ffi Phoron, 1 - 2 X ß-Phoron, 2 - 6 % ß-Isophoron, 1 - 3 % unbekannte Verbindungen mit mittlerem Siedebereich und 15 - 30 % hochsiedende Verunreinigungen0 Die Reinigung des Roh-Isophorons durch Destillation wird jedoch durch einige dynamische chemische Gleichgewichte erschwert, die während der Reinigung ständig verschoben werden. Es wird angenommen, daß mindestens zwei tautomere Gleichgewichte mit den folgenden Isomeren-Paaren eine Rolle spielen: ISOPHORON ß-ISOPHORON (IPH) (ß-IPH) PHORON ß-PHORON Bei den fUr die Destillation (entweder bei Normaldruck oder unter mäßigem Vakuum) erforderlichen erhöhten Tern peraturen befindet sich das System in einem dynamischen Gleichgewicht zwlschen den beiden Isomerenpaaren. In der Praxis lassen sich die niedrigersiedenden ß-Isomeren bevorzugt über Koft abziehen. Im Rückstand tritt jedoch eine Wiederherstellung des Gleichgewichts ein, so daß sich weiteres ß-Isomeres bildet, das erneut bevorzug abgezogen wird. Das Gesamtergebnis dieses Verfahrens besteht darin, daß das ß-Isomere in dem Überkopfprodukt angereichert wird0 Folglich ist die Gewinnung von im wesentlichen reinem Isophoron recht schwierig.
  • Weiterhin erschwert das Isophoron/ß-Isophoron Gleichwicht auch die Abtrennung des Phorons. Die vier entscheidenden Bestanteile tür die Reinigung sind demgem§B in der Reihenfolge der ansteigenden Siedepunkte fl-Phoron (1830C), B-Isophoron (1860c), Phoron (2000C) und Isophoron (215°C).
  • Das Gleichgewicht, das zur Umwandlung des Isophoron in das niedriger als Phoron siedende ß-Isomeren ftlhrt, ist für das Auftrennungsverfahren störend. Da darüber hinaus das ß-Isophoron durch Destillation selektiv abgetrennt wird, bildet sich weiteres 0-Isomeres aus dem Isophoron, wodurch die Abtrennung des Phorons weiter behindert wird0 Das einfache Vorgehen, d.h. die Abtrennung der nie driger siedenden Verunreinigungen in einer ersten Destillationskolonne und die anschließende Trennung des Isophoron von den hoher siedenden Anteilen in einer zweiten Destillationakolonne wird somit stark erschwert und durch die Tatsache weiter kompliziert, daß die Abtrennung von Isophoron von den höher siedenden Produkten nicht einfach von statten geht, sondern eine große Anzahl von theoretischen Böden sowie ein hohes Vakuum von beispielsweise 25 mm/Hg oder weniger erforderlich macht, um eine Isomerisierung zu verhindern. Ein derartiges Verfahren ist jedoch unwirt-Schaftlich.
  • Mit der Erfindung wird es Jedoch nunmehr möglich, Isophoron in im wesentlichen reiner Form zu gewinnen,chne die zuvor beschriebenen Schwierigkeiten in Kauf zu nehmen. Damit wird es nunmehr möglich, Isophoron bis zu einem Reinheitsgrand von 98+%, vorzungsweise 99+% herzustellen oder zu reinigen, Gegenstand der Erf>indung ist demgemäß ein Verfahren zur Gewinnung von äußerst reinem Isophoron, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Roh-Isophoron-Strom, enthaltend Isophoron, B-Isophoron, Phoron, ß-Phoron, niedriger siedende Verunreinigungen und höher siedende Verunreinigungen, der Destillation in einer ersten Destillationskolonne unterwirft und dabei die höher siedenden Verunreinigungen als Destilla tionssumpf abtrennt, und über Kopf ein Produkt bestehend aus Isophoron, ß-Isophoron, Phoron, ßPhoron Sand niedriger siedenden Verunreinigungen gewinnt, das man der Destillation in einer zweiten Kolonne unterwlrft, wobei man im wesentlichen gereinigtes Isophoron an einem unterhalb der Produkteingabe liegenden Punkt der zweiten Kolonne abzieht.
  • Das reine Isophoron kann, wie im folgenden noch beschrieben werden wird, an jedem beliebigen Punkt unterhalb der Produkt eingabe abgezogen werden, wobei vorzugsweise der Punkt fUr die Produktentnahme möglichst weit von der Produkteingabe entfernt liegt, da die Reinheit des Produktes umso größer ist, je größer die Entfernung ist. Das Produckt kann entweder dampfförmig oder flüssig abgezogen werden Die Gewinnung eines dampfförmigen Produktes ist besonders bevorzugt, da ein flüssiges Produkt im allgemeinen gefärbte Verunreinigungen enthält. Flüssige Produkte können Jedoch einfach verdampft werden, um auf diese Weise die Gewinnung des im wesentlichen reinen Isophorons zu vervollständigen0 Die Gewinnung eines dampfförmigen Produktes macht die Verdamprung überflüssig, da hierbei der Abstreifteil der Kolonne praktisch als Verdampfer diente Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Roh-Isophoron-Strom nach Abtrennung der hochsiedenden Produkte entweder einer thermischen Behandlung oder einer Behandlung mit einem sauren Katalysator unterworfen, um die Isomerisierung des ß-Isophorons zu Isophoron herbeizuführen und damit die Endausbeute zu erhöhen.
  • Zur näheren Erläuterung der Erfindung soll die beiliegende Zeichnung dienen, in der eine typisehe Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt ist, Ein beispielsweise mittels der basenkaralysierten Kondensation von Aceton gewonnener Roh-Isophoron-Strom aus den Phoron- und Isophoronisomeren sowie niedrig@ mittel- und hochsiedenden Verunreinigungen wird über die Leitung 10 einem herkömmlichen Destillationsturm 11 zugeführt, der bei einer Bcdentemperatur von etwa 100 bis 250°C, vorzugsweis etwa 175 bis 2260C betrieben wird; in diesem Turm werden die hochsiedenden Anteile über die Leitung 12 als Sumpfprodukt abgetrennt, während ein Isophoron enthaltender Strzirn überkopf durch die Leitung 13 abgesogen und in dem Kondensator 14 kondensiert wird, wobei ein Teil des Überkopfproduktes über die Leitung 16 abgeführt wird, während der Rest über die Leitung 15 u der Kolonne 11 zurückge führt wird, Der überkopf gewonne Isophoron enthaltende Strem wird im aligemeinen einen höheren Gehalt an ß-Isomerem aufwelsen als das Einsatzprodukt, was auf die zuvor be= schriebenen dynamischen Gleichgewichte zurückzuführen ist.
  • Da jedoch das ß-Isomere bei der Enddestillation ent@ernt wird, kann in diesem Stadium des Verfahrens ein gewisser Konsentrationsanstieg in Kauf genommen werden.
  • Der isophoronhaltige Strom 16 wird on ein geeignetes Umsetzungsgefäß 17 weitergeleitet, in dem ß-Isophoron zu Isophoron beispielsweise durch Kontrakt mit einem sauren Katalysator wie Phosphorsäure isomerisiert wird, so daß der das Gefäß 17 über die Leitung 18 verlassende, Isophoron enthaltende Strom einen verminderten ß-Isophorongehalt auf weist. Der Produkstrom in der Leitung 18 wird anschließend der Destillationskolonne 19 zugeleitet, die mit einer Bodentemperatur on etwa 220 bis 2250C betrieben wird, so daß aus dieser Kolonne im wesentlichen reines Isophoron mittels mehrerer, alternativ anwendbarer Arbeitsweisen abge@ogen werden kann. Die niedrigsiedenden Bestandteile werden über leitung 20 überkopf abgezogen und in einem Kondensate 21 kondensiert, wobei ein Teil dem System über die Leitung 23 entzogen wird, während der Rest Uber die Leitung 22 in die Kolonne zurückgeführt wird. Das gereinigte Isophoron kann an irgendeinem beli@bigen Punkt unterhalb der Produktzufuhr zu der Kolonne 19 abgen@mmen werden. Wie berelte oben beschrieben, siedet das ß-Isophoron niedriger, so W es bevorzugt überkopf abgetrennt wird. Aufgrund dieser Tatsache stellt sich das Gleichgewicht in dem Rückstand in der Kolonne erneut ein, so daß sich weiteres ß-Isophoron bildet. Aufgrund dieser Tatsache besteht in der Kolonne ein Konzentrationsgefälle, wobei der Gehalt an ß-Isophoron nach oben zu in der Kolonne zunimmt. Anderer@eits b@s@@ht ein entgegengesetztes Konzentrationsgefälle nach unten zu, wenn man sich dem Boden der Kolonne nähert, so daß im wesentlichen reines Issphorcn an Jedem Punkt unterhalb der Produktzufuhr abgezogen werden kann. Gemäß einer Ausführungsform kann somit ein dampfförmiger oder flüssiger Seitenstrom 24 an irgendeinem Punkt unterhalb der Produktzufuhr abgenommen werden. Ein dampfförmiger Producktstr@m ist ausreichend rein, so daß keine weiteren Verfahransschritte erforderlich sind. Ein flüssiger Produktstrom kann dagegen sinige gefärbte Verunreinigungen enthalten, doch ist in diesem Fall nur e-in einfaches Verdampfen erfoderlich, um die gewünschte Reinheit zu erzie@en (In der Zeichnung nicht dargestellt). Andererseits ist es möglich, das Sumpfprodukt Uber Leitung 25 dem Zwischen@ erhitzer 26 zuzuführen und als Produkt einen flüssigen Strom 32 abzuziehen, der in Whnlicher Weise wie die FlUsslg keit aus der Leitung 24 verdampft wird0 Als aitere Alter native iat es möglich, den Dampf aus dem Zwischenerhitzer in zwei Ströme aufzuteilen und über Leitung 27 zur Kolonne zurückzuführen und Uber Leitung 28 durch eins Demister 29 zu leiten, aus dem gereinigtes Isophoron über die Leitung 31 abgezogen wird0 In dem Demister 29 abgetrennte Feststofre oder hochstedende Anteile werden über Leitung 30 wiedertam dem Zwischenverdampfer 26 zugef'Ur't, aus dem die hochsiedenden Anteile über Leitung 33 abgetrennt werden, worauf sie erneut der Kolonne 11 zugeführt werden können.
  • Aus den vorstehenden Erläu@@rungen dürfte es deutlich sein, daß das gereinigte Isophoron entweder als dampfförmiger @oder flüssiger Seitenstrom oder als Dampf oder Flüssigkeit aus dem Zwischenerhitzer abgezogen werden kann, daß jedoch bei Gewinnung eines flüssigen Produktes dieses normalerweise verdampft Wird, um gegerbte Verunreinigungen zu entfernen. Es ist bevorzugt, das gereinigte Isophoron soweit wie möglich unterhalb der Produktzufuhr abzuziehen, vorzugsweise unterhalb des ersten Bodens oder aus dem Zwlschenerllltzer, und zwar besonders bevorzugt als Dampf Im vorliegenden wird Zusammenhang wird unter einem "Seitenstrom" jeder Strom verstanden, der der Destillationskolonne z.B.
  • oberhalb oder unterhalb des ersten Bodens entnommen wird und unter Zwischenverdampfer" jede Vorrichtung,durch die das Sumpfprodukt außerhalb der Destillationskolonne durch geleitet wird.
  • Die Enddestillation, d.h. die in Kolonne 19 stattfindende Destillation kann normalerweise bei subatmosphärischem Druck. beispielsweise bis herab zu 22 mm/Hg oder bei Uber atmosphärischem Druck durchgeführt werden. Ein Druck von einer Atmosphäre ist aufgrund wirtschaftlicher Uberlegungen bevorzugt. Selbstverständlich wird durch Wahl des Druckes ii allgemeinen auch die Temperatur festgelegt.
  • Bin. wichtige Uberlegung für die Herstellung von im wesenthohen reine. Isophoron ist Jedoch eine verhältnismäßig kurze Aufenthaltsdauer in dem Zwischenerhitzer. Bezüglich der Isophoronisomeren liegt das Gleichgewicht so, daß das B-Isomere bei höheren Temperaturen begünstigt ist; beispielsweise beträgt die Konzentration an B-Isomerem bei Zimmertemperatur etwa 0,1 %, während die Konzentration bei 200°C bei etwa 2% liegt. Da die Isomerisierung zu der ß-Verbindung eine endliche Zeit erfordert, sollte die Aufenthaltsdauer in dem Zwischenerhitzer möglichst klein gehalten werden. um eine Ansam@lung an ß-Isomerem zu verhindern. Somit werden Aufenthalt@zeiten im Zwischenerhitzer von weniger als etwa 8 Stunden, vorzugsweise von weniger als etwa 4 Stunden und ganz besonders bevorzugt von weniger als etwa 1 Stunde angewendet.
  • Die Verdaupfung kann bei einem Druck von 2 - 3 mm/Hg bis zu 1 AtosphUre durchgeführt werden Wie bei Jedem derartigen Verfahren ist durch den einmal gewählten Druck auch die Temperatur festgelegt, beispielsweise ist bei einem Durch von 100 - 125 mm/Hg die Temperatur ungefähr 100 bis 115 B. Weiterhin diesen die gleichen Uberlegungen bezüglich der Aufenthaltsdauer wie bei der Enddestillation b@rücksichtigt werden. Demgemäß sind kürzere Aufenthaltszeiten zur Aufrechterhaltung der Produktreinheit wünschenswert. Durch Bestimmung der kinetischen Daten des Isophoron/ ß-Isophoron-Gleichgewichts können die Aufenthaltazeiten bei verschiedenen Drucken und Temperaturen auf optisale Werte eingestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Endausbeuten an Isophoron dadurch verbessert werden, daß man das Roh-Isophoron nach Entfernung der bochsiedenden Bestandteile einer zur Umwandlung des B-lsophorons in das gewünschte Endprodukt dienenden Behandlung unterwirft.
  • Diese Behandlung kann entweder thermisch oder katalytisch erfolgen. Bei' Anwendung einer katalytischen Umwandlung kann der Katalysator irgendein flüssiger oder fester saurer Katalysatorsein, z.B. Phosphorsäure, Polyphosphorsäure, Superphosphorsäure, andere Mineralsäuren wie Schwefelsäure, Salpetersäure, Salssäure, organische Säuren, z.B. para-Toluolsulfonsäuren und Sulfonsäuren ganz allgemein, Trichloressigsäure, Monochloressigfäure, Kieselsäure, Tonerde, Ionenaustauscherharze wie Amberlyst 15, Sultonsäureharze, saure. Tone wie Attapulgaston, Alumosilikat wie Fuller-Erde und andere. Bei Verwendung flüssiger Katalysatoren ist ein Scheider und/oder Neutralisierer sur Abtrennung des Katalysators ebenfalls erforderlich.
  • Deshalb werden n feste saure Katalysatoren im allgemeinen bevorzugt und Katalysatoren, wie mit Phosphorsäure imprägniertes Kie@elgur, Tonerde und Ionenaustauscherharze sind ganz bezonders bevorzugt. Diese Umwandlung kann innerhalb eines großen Temperaturbereiches, d.h. bei o bis 250°C, vorzugsweise bei 75 bis 150°C innerhalb von etwa 5 Minuten bis 10 Stunden, vorzugsweise 15 Minuten bis 2 Stunden durchgeführt werden. Die Drucke sind nicht kritisch und können innerhalb eines großen Bereiches schwanken, z.B. zwischen atmosphärischem Druck und etwa 30 Atmosphären.
  • Die Isomerisierung kann auch thermisch bewirkt werden, d.h.
  • ohne Verwendung eines Katalysators unter ähnlichen wie den zuvor beschriebenen Bedingungen, wobei Jedoch die Behandlungsdauer etwas länger ist, d.h. etwa 5 bis 30 Stunden, vorzugsweise etwa 5 bis 15 Stunden beträgt. Zwar führt eine Erhöhung der Temperatur auch zu einer Erhöhung der Isomerisierungsgeschwindigkeit, doch nimmt die Gleichgewiohtskonzentration an B-Isomerem bei höheren Temperaturen ebenfalls zu und es findet ein Cracken der Verbindungen statt, wenn diese Temperaturen oberhalb von etwa 2200C längere Zeit lang unterworfen werden.
  • Nach der vorstehenden allgemeinen Beschreibung sollen die folgenden Beispiele zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen, ohne daß die Erfindung auf diese Beispiele beschränkt sein soll. Insbesondere gilt dies für die Destillationskolonnen, in denen abhängig von der Anzahl der verwendeten Böden die Rückflußverhältniswerte (die im allgemeinen zum Abstreifen der nahe beim Isophoron siedenden Verunreinigungen hoch sein werden) schwanken können und im allgemeinen ist es erforderlich, ein wirtschaftliches Verhältnis von RUckflußzahl und Kolonnengröße zu wählen. Für den Durchschnittsfachmenn ist es jedoch ohne Schwierigkeit möglich, eine für die Jeweils gewünschten Bedingungen geeignete Kolonne anzugeben. Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß das hier beschriebene Reinigungsverfahren für Isophoron zur Gewinnung hochreinen Isophorons auf Jedes isophoronhaltige Rohprodukt anwendbar ist, unabgängig von dem Jeweils gewählten Herstellungsverfahren, da unabhängig von dem Herstellungsverfahren jeweils das dynamische Gleichgewicht zwischen Isophoron und B-Isophoron vorliegt.
  • Beispiel 1 Ein Isophoron und höhersiedende Anteile enthaltendes Ausgangsprodukt wurde mit einer Geschwindigkeit von 1893 Liter/ Std. einer Xolonne mit 40 Baden zugeführt. Der Turm wurde bei einer Temperatur von etwa 2000C bei einem Überkopfvakuum von etwa 100 mm/Hg mit einem 2/1 Rückflußverhältnis betrieben. Btwa 85% des Ausgangsproduktes wurde als Uber.
  • kopfdestillat agezogen. Bei ausschließlicher Berücksichtigung des Isophorons (IPH) und der hochsiedenden Anteile des Ausgangsproduktes wurde die folgende Produktzusammensetzung errechnet: hochsiedende α-IPH ß-IPH Anteile Einsatzprodukt 85,4 Spuren 14,6 Uberkopfdestillat 97,4 2,4 0,2 Sumpf 1,4 Spuren 98,6 Das Beispiei zeigt, daß es nicht praktikabel ist, bei einer fra#tionierten Destillation Isophoron als Endprodukt über Kopf bei einer Kolonne mit vielen Böden abzuziehen, da sich ß-IPH bildet. Aus diesem Grund wurde ein neues Verfahren entwickelt. Dies Verfahren besteht darin, daß man zunächst die hochsiedendenAnteile abtrennt und dadurch Roh-Isophoron gewinnt, das anschließend unter geeigneten Bedingungen von den niedrlgsiedenden Bestandteilen befreit wird, um ein verhältnismäßig reines Isophoron als Produkt zu erzeugens Eine Diskussion der erhaltenen Versuchsergebnisse und Beispiele für das neuartige Reinigungsverfahren folgen.
  • Beispiele 2 - 7 Aus den folgenden Tabellen, in denen Ergebnisse bei kontinuierlicher Versuchsführung zusammengefaßt sind, läßt sich der Einfluß des RUckflußverhältnisses, der Bodenzahl und des prozentualen Überkopfanteils auf die Reinheit des Produktes ablesen ( wenn nicht anders festgestellt, betrug die Sumpftemperatur 220 bis 2250C in allen folgenden Beispielen).
  • Tabelle 1 Ergebnisse einer kontinuierlichen Destillation mit mit 40 Baden Zusammensetzung in Gew.% Bei- % über Rückfluß- Strom IPH ß-IPH Phoron andere spiel Kopf verhält-(1) nis Binsats- 9Q,3 2,80 3,05 1,85 produkt (2) 2 ~10 18 Produkt 99,2 0,19 0,38 0,23 3 ~10 35 Produkt 99s5 0,11 0,14 0,25 4 ~10 52 Produkt .99,6 0,14 0,07 0,19 5 ~15 35 Produkt 99,5 0,19 0,02 0,29 (1) Prozent vom Einsatzprodukt, die über Kopf abgezogen wurden.
  • (2) Bezogen aur diese Rohzusammensetzung.
  • Diese Beispiele zeigen gute Ergebnisse für eine Destillation mit einer Kolonne mit 40 Böden. Phoron ist die wichtigste Verunreinigung, da es stark gefärbt ist. Die Beispiele zeigen ferner die Verminderung des ß-IPH-Anteils im Bodenprodukt.
  • Tabelle 2 Ergebnisse einer kontinuierlichen Destillation mit 60 Böden Zusammensetzung in Gew.% Bei- % Uber Rückfluß- Strom IPH ß-IPH Phoron andere spiel Kopf(1) verhältnis Einsats- 92,3 2,80 3,05 1.85 produkt (2) 6 11 30 Produkt 99.6 0,20 ~~ 0,20 7 9,5 50 Produkt 99,6 0,15 -- 0,25 (1) Prozent vom Einsatzprodukt, die Uber Kopf abgezogen wurden.
  • (2) Bezogen auf diese Rohzusammensetzung.
  • Verglichen mit den Ergebnissen derDestillationen über X0 Böden zeigt stich, daß eine Destillation Uber 60 Böden bei ähnlichen Bedingungen in der Kolonne ein etwas reineres Produkt ergibt, Diese Ergebnisse zeigen eine weitere Möglichkeit zur Verminderung des Phoronanteils in dem Bodenprodukt ohne Erhöhung des Überkopfanteils, nämlich durch Anwendung einer größeren Bodenzahl Das Beispiel 6 ist mit Beispiel 3 vergleichbar. Der Prozentanteil über Kopf ist etwa der gleiche und die Rückflußverhältnisse sind ähnlich. Jedoch ist in Beispiel 6 das Phoron praktisch durch die 60 Böden vollständig beseitigt, während es mit 40 Böden nur auf 0,14 % zurück gedrängt ist.
  • Beispiel 8 Das folgende Bespiel zeigt ein Produkt, das mittels einer Kolonne mit 40 Böden und einem Durchmesser von 1,20 m erhalten wurde.
  • Das Ausgangsprodukt wurde dem neunten Boden eines Turmes mit 40 Böden bei Normalbedingungen mit einer Geschwindigkeit von 1893 Liter/Std. zugeführt. Der Turn wurde bei atmosphärem Druck mit einem Rückflußverhältnis von 35 : 9 betrieben, wobei 18% des Einsatzproduktes über Kopf abgezogen wurden. Die Zusammensetzung des Ausgangsproduktes und des Endproduktes waren wie folgt: Zusammensetzung in Gew.% α-IPH ß-IPH Phoron andere Einsatzprodukt 88,o 1,90 2,6 7,5 Sumpf 99,2 0,30 0,01 0,49 über Kopf 14,3 31,8 14,5 39,4 Beispiel 9 - 10 Sowohl der 40-bddigen als auch der 60-bödigen Kolonne kann ein Seitenstrom als Produkt entnommen wenden, um ein Endprodukt mit hohem α-Isophoron- und niedrigem Phoron-Gehalt zu erzeugen, wie in folgendem gezeigt werden soll.
  • Eine mit Vakuummantel versehene Oldershaw Kolonne mit 60 Böden (Innendurchmesser 30 cm) wurde kontinuierlich betrieben. Das Einsatzprodukt wurde auf 180°C vcrgehetzt und der Kolonne bei Boden 30 in einer Geschwindigkeit von 1,5 ml/Min. zugefllhrt. Die Kolonne wurde bei Normaldruck betrieben, wobei in der Kolonne ein Druckabfall von 30 mm auftrat. Bei einem Rückflußverhältnis von 30 : 1 wurden 10% des Einsatzproduktes über Kopf abgezogen, 23 % wurden als Bodenprodukt abgenommen und die übrigen 67% wurden unterhalb von Platte 1 als dnmpfförmiger Seitenstrom entnommen. Die Zusammensetzungen des Einsatzproduktes sind im folgenden angegeben.
  • Zusammensetzung in Gew.% Einsatz- über Kopf Seiten- Bodenprodukt strom produkt IPH 91,8 19,0 99,0 99,5 ß-IPH 2,6 32,7 o,6 o,)o Phoron 3,o 30,0 0,02 Spuren andere 2,6 18,3 0,3B 0,20 Die Arbeitsweise, einen dampfförmigen Seitenstrom zu entnehmen, um Roh-IPH zu reinigen,wurde auch unter Verwendung einer Kolonne mit einem Innendurchmesser von 1,2 m mit 40 Ventil-Austauschböden erprobt. Das Einsatzprodukt wurde der Kolonne mit einer Geschwindigkeit von 1893 Liter/Std. beim siebten Boden zugeführt. Die Kolonne wurde unter Normaldruck mit einem Rückflußverhältnis von 50 : 1 betrieben. Etwa 15« des Einsatzproduktes wurden über Kopr sbgenounen, nährend der Rest als Bodenprodukt abgezogen und anschließend verdampft wurde. Bei Boden 1 wurden häufig Dampfproben entnommen, am das Abziehen eines dampfförmigen Seitenstromes zu testen Eine Analysenreihe ist im folgenden zusammengestellt.
  • Zusammensetzung in Gew.% Einsatz- Uber Kopf Seiten. Bodenprodukt strom(1) produkt(2) IPH 90,6 30,6 991 99,6 ß-IPH 4,87 45,17 0,13 O,lO Phoron 1,61 9,62 0,01 0,01 ß-Phoron 0.54 2,98 0,01 0,01 andere 2,42 11,7 0,27 0,31 (1) klar und wasserhell (2) leicht gefärbt, Jedoch durch Flash-Destillation leicht zu reinigen.
  • Die Beispiele 9 und 10 zeigen deutlich, daß mit Hilfe dieses Verfahrens extrem reines IPH erzeugt werden kann.
  • Die bekannte Fenske-Bleichung kann auf die hier gegebenen Versuchswerte angewendet werden, um eine geeignete Destillationskolonne zu konstruieren.
  • Die folgenden Beispiele zeigen den Einfluß der Aufenthaltsdauer während der Topping-Destillation und während der Flash-Destillation.
  • Beispiele 11 - 12 Diese Beispiele zeigen den Einfluß der Aufenthaltszeit auf die Produktreinheit. Die Zugabegeschwindigkeit, das Rückflußverhältnis und der Überkopf-Anteil wurden konstant gehalten, während die Aufenthaltsdauer in der Destillatlonseinheit abgewandelt wurde Konstant gehaltene Parameter Zufuhrgeschwindigkeit in Liter/Std. 2082 Sumpfgeschwindigkeit in Liter/Std. 1798 Rückflußverhältnis 35:1 Über Kopf in sol.% 18 C-IPH ß-IPH Phoron andere Zusammensetzung des Einsatzproduktes in Gew.% 88,0 1,9 2,6 7,5 Dieses Einsatzprodukt wurde einer Kolonne mit 40 Böden zugeführt. Bei dem ersten Test betrug der Bodenrückstau 2271 Liter, im zweiten Test wurde er auf 1514 Liter erniedrigt. Die erhaltenen Produktreinheiten bei der Topping-Destillation ergeben sich aus Tabelle 3.
  • Tabelle 3 Einfluß der Aufenthaltsdauer im Sumpf auf die Produktreinheit Bei- Sumpfmenge Aufenthalts- Produktzusammensetzung spiel in Litern dauer in in Gew.% Std.(1) IPH ß-IPH Phoron andere 11 2271 1,3 99,0 0,47 0,01 0,52 12 1514 0,85 99t2 0,30 0,01 0,49 (1) Die Sumpfmenge dividiert durch die Sumprodukt -geschwindigkeit Die Ergebnisse zeigen, daß eine niedrigere Aufenthaltsdauer die Reinheit des Isophorons verbessert.
  • Beispiel 13 - 15 Die folgenden Beispiele zeigen den Einfluß der Aufenthaltsdauer in der Verdampfereinheit auf die Reinheit des End produktes.
  • Konstant gehaltene Parameter Zufuhrgeschwindigkeit 5678 Liter/Std.
  • Produktgeschwindigkeit 5488 Liter/Std.
  • Sumpfablaß 189 Liter/Std.
  • % Überkopf ~ 96 Druck ~ 100 mm/Hg α-IPH ß-IPH Phoron andere Zusammensetzung des Einsatzproduktes in Gew.% (1) 99,2 0,30 0,01 0,49 (1) dunkelgefärbtes Sumpfprodukt aus dem Turm mit 40 Böden.
  • Es wurden drei Versuche in einer Verdampfereinheit bei ungefähr 100 bis 115°C und 110 - 125 mm/Hg durchgeführt. Bei dem ersten Versuch betrug die Sumpfmenge ungefähr 2271 Liter, beim zweiten ungefähr 1514 Liter und beim dritten ungefähr 946 Liter. Die jeweils gefundenen Produktreinheiten sind in Tabelle 4 angegeben.
  • Tabelle 4 Einfluß der Aufenthaltsdauer im Sumpf auf die Produktreinheit Bei Sumpf Auf.enthalts- Produktzusammensetzung in Gew.% spiel menge dauer in in Liter Std.(1) IPH ß-IPH Phoron andere 13 2271 0,40 98,4 0,78 0,01 0,81 14 1514 0,27 98,7 0,56 0,01 0,73 15 946 0,17 99,0 0,43 0,01 0,46 (1) Sumpfmenge dividiert durch Zugabegeschwindigkeit.
  • Tabelle 4 zeigt, daß eine niedrige Aufenthaltdauer bei der Flash-Destillation wichtig ist, um den ß-IPH-Gehalt in dem Überkopf-Strom (Endprodukt) niedrig zu halten.
  • Bei Abnehmen eines dampfförmigen Seitenstromes während der Topping-Destillation wäre allerdings eine Flash-Destillation nicht mehr erforderlich und die ß-IPH-Bildung könnte vermieden werden, was zu einem reineren Produkt führt.
  • Beispiel 16 Die ist ein Beispiel für die erste Destillation zur Abtrennung der hochsiedenden Anteile von dem rohen IPH.
  • Parameter Temperatur 200°C Druck 100 mm/Hg Bodenzahl 40 Rückflußverhältnis 2:1 Zuga b egeschwindigkeit 2271 Liter/Std.
  • Überkopf-Geschwindigkeit 1893 Liter/Std.
  • Sumpfgeschwindigkeit 379 Liter/Std.
  • Zusammensetzung des Einsatzproduktes: niedrigsiedente Anteile 7 % α-Isophoron 73 % hochsiedende Anteile 20 % Überkopfprodukt (Roh-IPH): niedrigsiedende Anteile 9,6% α-IPH 90,2% hochsiedende Anteile 0,2% Sumpf: α-IPH 2 % hochsiedende Anteile 98 % Hierbei handelt es sich um eine einfache Isophoron Destillation zur Abtrennung Hochsiedender Anteile, also um ein herkömmliches Verfahren. Das Überkopfprodukt wird anschließend dem erfindungsgemäßen Verfahren unter worfen.
  • Beispiel 17 Dieses Beispiel zeigt die thermische und katalytische Isomerisierung von ß-Isophoron zu α-Isophoron bei verschiedenen Temperaturen und unter Verwendung verschiedener Katalysatoren. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt: Tabelle 5 Konzentration an ß-Isophoron Temperatur Katalysator Dauer in % (a) in °C in Std. zu Beginn am Ende 25 PPA (b) 18 95,9 5,65 150 PPA 0,3 5,3 0,95 93 Tonerde (c) 2,5 5,3 0,40 150 Tonerde <0,1 4,4 0,75 211 keiner 28,6 5,3 1,7 207 keiner 12,3 94,8 1,5 (a) bestimmt durch Gaschromatrographie mit einer 10 m langen Säule bei 140°C (Säulenfüllung 5% Carbowachs 20 M auf Chromosorb A-W) (b) Phosphorsäurekatalysator (c) mit Säure gewaschene Tonerde.

Claims (8)

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Reinigung von Isophoron, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Roh-Isophoron-Strom enthaltenfl Isophoron, ß-Isophoron, Phoron, ß-Phoron, niedriger siedende Verunreinigungen und höher siedende Verunreinigungen der Destillation in einer ersten Destillations kolonne unterwirft und dabei die höhersiedenden Verunreinigungen als Destillationssumpf abtrennt und üer Kopf ein Produkt bestehend aus Isophoron, L>-Isophoron, Phoron, ß-Phoron und niedrigsiedenden Verunreinigungen gewinnt, das man der Destillation in einer zweiten Kolonne unterwirft, wobei man im wesentlichen reines Isophoron an einem unterhalb der Produkteingabe liegenden Punkt der zweiten Kolonne abzieht.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daJ man das reine Isophoron als FlUssigkeit gewinnt und bei einem Druck von nicht mehr als etwa 1 Atmosphäre einer Flash-Destillation unterwirft.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man flüssiges oder dampfförmiges Isophoron als Seitenstrom der Kolonne fur die zweite Destillation oder rfem Zwischenerhitzer der zweiten Destillation entnimmt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kolonnen für die erste und die zweite Destillation bei einem Druck von nicht mehr als etwa l Atmosphäre betreibt.
5. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, das die Aufenthaltsdauer im Zwischenerhitzer der zweiten Destillationskolonne weniger als etwa 8 Stunden beträgt.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Einsatzprodukt zur Isomerisierung des B-Isophorons zu Isophoron vor Eingabe in die zweite Destillationskolonne bei einer Temperatur von etwa 75 bis 150°C einer Vorbehandlung mit einem sauren Katalysator unterwirft.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator Phosphorsäure odcr Tonerde verwendet.
8. Verfahren gemäß Anspruch X, dadurch gekennzeichnet, daß man das Einsatzprodukt zur Isomerisierung des B-Isophorons su Isophoron vor Eingabe in die zweite Destillationskolonne etwa 5 bis 30 Stunden lang einer thermischen Behandlung bei Temperaturen von 75 bis 150°C unterwirft.
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