DE19647349A1 - Preparation of 1,6-hexan:diol and epsilon-caprolactone from carboxylic acid mixture - Google Patents

Preparation of 1,6-hexan:diol and epsilon-caprolactone from carboxylic acid mixture

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DE19647349A1 DE1996147349 DE19647349A DE19647349A1 DE 19647349 A1 DE19647349 A1 DE 19647349A1 DE 1996147349 DE1996147349 DE 1996147349 DE 19647349 A DE19647349 A DE 19647349A DE 19647349 A1 DE19647349 A1 DE 19647349A1
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Abstract

Preparation of 2,6-hexandiol and iota -caprolactone from a carboxylic acid mixture containing adipic acid, 6-hydroxycaproic acid and small amounts of 1,4-cyclohexandiols. The mixture is obtained as a by-product of the oxidation of cyclohexane into cyclohexanone and cyclohexanol with oxygen or oxygen-containing gases, water extraction, esterification and hydrogenation into hexandiol and cyclisation of 6-hydroxycaproic acid esters into caprolactone. Steps involved are: (a) esterification of the monocarboxylic and dicarboxylic acids in the aqueous reaction mixture with low molecular mass alcohols, (b) excess alcohol and low b.pt. substances are distilled off, (c) a second distillation step separates the mixture into an ester fraction substantially free of 1,4-cyclohexandiols and one containing at least the greater part of the 1,4-cyclohexandiols, (d) at least part of a substantially 6-hydroxycaproic acid ester stream is separated from the ester fraction in a third distillation stage, (e) the ester fraction from (d) from which the 6-hydroxycaproic acid ester was at least partially removed, is hydrogenated catalytically and 1,6-hexandiol is extracted by distillation and (f) the substantially 6-hydroxycaproic acid ester containing stream is heated above 200 deg C at reduced pressure so as to effect cyclisation. Pure iota -caprolactone is recovered by distillation. Preferably water is removed from the carboxylic acid mixture before esterification. Alcohol for esterification is either 1-3C (preferably MeOH) or 4-10C (preferably iso-BuOH or tert.-BuOH) and a variety of distillation, collection and separation arrangements are used depending on the relative b.pts. of the intermediate products involved. A Cu, Co and/or Re based catalyst is used for the hydrogenation step, or one of type CuaAlbZrcMndOx (a > 0, b > 0, c \- 0, d > 0, a > b/2, b > a/4, a > c, a > d and x = a number to balance the formula).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 1,6-Hexandiol und Caprolacton, bevorzugt mit mindestens 99%iger Reinheit, die insbesondere von 1,4-Cyclohexandiolen praktisch frei sind, aus einem Carbonsäuregemisch, das als Nebenprodukt der Oxidation von Cyclohexan zu Cyclohexanon/Cyclohexanol mit Sauer­ stoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasen und durch Wasserextrak­ tion des Reaktionsgemisches erhalten wird, durch Veresterung und Hydrierung eines Teilstroms zu Hexandiol und Cyclisierung von 6-Hydroxycapronsäureester, wobei die 1,4-Cyclohexandiole entweder bei der Fraktionierung des Veresterungsgemisches oder zuletzt vom Caprolacton abgetrennt werden. Nach einer Abwandlung des Verfah­ rens der Erfindung. Wird die Hydrierung unterlassen und Adipin­ säurediester gewonnen, der einer unmittelbaren Verwendung z. B. als Schmiermittel zugeführt werden kann.The invention relates to a method for producing 1,6-hexanediol and caprolactone, preferably with at least 99% Purity, particularly practical of 1,4-cyclohexanediols are free from a carboxylic acid mixture which is a by-product of Oxidation of cyclohexane to cyclohexanone / cyclohexanol with acid gases or oxygen-containing gases and water extract tion of the reaction mixture is obtained by esterification and Hydrogenation of a partial stream to hexanediol and cyclization of 6-hydroxycaproic acid esters, with the 1,4-cyclohexanediols either in the fractionation of the esterification mixture or last of Caprolactone are separated. After a modification of the procedure rens of the invention. Refrain from hydrogenation and adipin Acid diester won, the immediate use z. B. can be supplied as a lubricant.

1,6-Hexandiol stellt einen gesuchten Monomerbaustein dar, der überwiegend auf dem Polyester- und Polyurethansektor eingesetzt wird. Caprolacton bzw. die daraus durch Polyaddition hergestell­ ten Polycaprolactone dienen zur Herstellung von Polyurethanen.1,6-hexanediol is a sought-after monomer building block that mainly used in the polyester and polyurethane sector becomes. Caprolactone or the polyaddition produced therefrom Polycaprolactones are used to manufacture polyurethanes.

Die wäßrigen Lösungen von Carbonsäuren, die bei der Oxidation von Cyclohexan zu Cyclohexanol und Cyclohexanon (vgl. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Ed., 1987, Vol. A8, S. 49) als Nebenprodukte entstehen, im folgenden Dicarbonsäure­ lösung (DCL) genannt, enthalten (berechnet wasserfrei in Gew.-%) im allgemeinen zwischen 10 und 40% Adipinsäure, zwischen 10 und 40% 6-Hydroxycapronsäure, zwischen 1 und 10% Glutarsäure, zwischen 1 und 10% 5-Hydroxyvaleriansäure, zwischen 1 und 5% 1,2-Cyclohexandiole, zwischen 1 und 5% 1,4-Cyclohexandiole, zwischen 2 und 10% Ameisensäure sowie eine Vielzahl weiterer Mono- und Dicarbonsäuren, Ester, Oxo- und Oxa-Verbindungen, deren Einzelgehalte im allgemeinen 5% nicht übersteigen. Beispiels­ weise seien Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Valeriansäure, Capronsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, 4-Hydroxy­ buttersäure und γ-Butyrolacton genannt.The aqueous solutions of carboxylic acids involved in the oxidation from cyclohexane to cyclohexanol and cyclohexanone (cf.Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed., 1987, Vol. A8, P. 49) arise as by-products, hereinafter dicarboxylic acid called solution (DCL), contain (calculated anhydrous in% by weight) generally between 10 and 40% adipic acid, between 10 and 40% 6-hydroxycaproic acid, between 1 and 10% glutaric acid, between 1 and 10% 5-hydroxyvaleric acid, between 1 and 5% 1,2-cyclohexanediols, between 1 and 5% 1,4-cyclohexanediols, between 2 and 10% formic acid and a variety of others Mono- and dicarboxylic acids, esters, oxo and oxa compounds, their Individual levels generally do not exceed 5%. Example be wise acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, Caproic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, 4-hydroxy called butyric acid and γ-butyrolactone.

Aus DE 23 21 101 und DE 12 35 879 ist bekannt, diese wäßrigen Dicarbonsäurelösungen bei Temperaturen von 120 bis 300°C und Drücken von 50 bis 700 bar in Gegenwart überwiegend Kobalt ent­ haltender Katalysatoren zu 1,6-Hexandiol als Hauptprodukt zu hydrieren. Die Hydrierausträge werden bevorzugt destillativ aufgearbeitet. Dabei gelingt es auch mit extrem hohem Destil­ lationsaufwand nicht oder nur unvollständig, die bei der Hydrie­ rung nicht veränderten 1,4-Cyclohexandiole von 1,6-Hexandiol zu trennen, so daß sich die 1,4-Cyclohexandiole, die anfänglich bereits in der DCL enthalten waren, mit einem Gehalt von im allgemeinen 2 bis 5 Gew.-% im 1,6-Hexandiol wiederfinden.From DE 23 21 101 and DE 12 35 879 it is known that these are aqueous Dicarboxylic acid solutions at temperatures from 120 to 300 ° C and Pressures from 50 to 700 bar in the presence mainly of cobalt holding catalysts to 1,6-hexanediol as the main product hydrogenate. The hydrogenation outputs are preferably distilled worked up. It is also possible with an extremely high style  lations effort not or only incompletely, which in the hydrie Unchanged 1,4-cyclohexanediols of 1,6-hexanediol separate so that the 1,4-cyclohexanediols, which initially were already included in the DCL, with a content of im generally find 2 to 5% by weight in 1,6-hexanediol.

Um diesem Problem zu begegnen, sind einige Lösungsansätze bekannt:To address this problem are a few approaches known:

In US 3 933 930 wird die Umsetzung von 1,4-Cyclohexandiol in wäßrigen Lösungen von Adipinsäure und 6-Hydroxycapronsäure zu Cyclohexanol, Cyclohexan und/oder Cyclohexen beschrieben, indem das Gemisch katalytisch vorhydriert wird. Dieses Verfahren bedarf des Einsatzes zweier verschiedener Hydrierkatalysatoren, eines für die Vorhydrierung, eines für die eigentliche Carbon­ säurehydrierung und ist daher aufwendig.In US 3 933 930 the reaction of 1,4-cyclohexanediol in aqueous solutions of adipic acid and 6-hydroxycaproic acid Cyclohexanol, cyclohexane and / or cyclohexene described by the mixture is catalytically prehydrogenated. This method requires the use of two different hydrogenation catalysts, one for the pre-hydrogenation, one for the actual carbon acid hydrogenation and is therefore expensive.

Nach DE-OS 20 60 548 wird sehr reines 1,6-Hexandiol durch Kristallisation gewonnen. Auch dieses Verfahren ist sehr aufwen­ dig und außerdem mit erheblichen Ausbeuteverlusten verbunden.According to DE-OS 20 60 548 very pure 1,6-hexanediol Crystallization won. This process is also very expensive dig and also associated with significant losses in yield.

Eine weitere Möglichkeit zur Gewinnung von hochreinem 1,6-Hexan­ diol besteht darin, anstelle von DCL reine Adipinsäure oder reine Adipinsäureester zu hydrieren (K. Weissermel, H.J. Arpe, Indu­ strielle Organische Chemie, VCH-Verlagsgemeinschaft Weinheim, 4. Auflage, Seite 263, 1994). Reine Adipinsäure ist jedoch im Vergleich zu DCL sehr teuer. Ferner ist das Carbonsäuregemisch, das bei der Cyclohexanoxidation anfällt, ein Abfallprodukt, das auch aus Umweltschutzgesichtspunkten einer stofflichen Verwertung zugeführt werden sollte.Another way of obtaining high-purity 1,6-hexane diol consists of pure adipic acid or pure instead of DCL Hydrogenate adipic acid esters (K. Weissermel, H.J. Arpe, Indu Strielle Organic Chemistry, VCH Publishing Association Weinheim, 4th edition, page 263, 1994). Pure adipic acid is however in Very expensive compared to DCL. Furthermore, the carboxylic acid mixture that arises from cyclohexane oxidation, a waste product that also from an environmental point of view of material recycling should be fed.

Caprolacton wird bislang großtechnisch ausschließlich auf Basis Cyclohexanon durch Baeyer-Villiger-Oxidation hergestellt. Dabei werden explosive Perverbindungen entweder eingesetzt oder im Ver­ fahren durchlaufen.Caprolactone has so far only been based on industrial scale Cyclohexanone produced by Baeyer-Villiger oxidation. Here explosive per compounds are either used or in ver drive through.

Auch die Herstellung von Caprolacton aus DCL ist z. B. aus DE 16 18 143 bereits beschrieben worden. Dabei wird entwässerte DCL mit Phosphorsäure thermisch umgesetzt und ein Gemisch aus Dicarbonsäuren, Caprolacton sowie eine Vielzahl anderer Komponen­ ten fraktioniert. Der Sumpf fällt dabei z. T. fest und schwer­ löslich an. Das Caprolacton hat aber auch nach weiterer destillativer Aufarbeitung nur eine 98%ige Reinheit. The production of caprolactone from DCL is e.g. B. from DE 16 18 143 has already been described. It is drained DCL thermally reacted with phosphoric acid and a mixture of Dicarboxylic acids, caprolactone and a variety of other components fractionated. The swamp falls z. T. firm and heavy soluble. The caprolactone also has other only 98% purity by distillation.  

Ferner ist vielfach beschrieben, 6-Hydroxycapronsäure oder deren Ester zu Caprolacton umzusetzen (z. B. DE 20 13 525, EP-A 349 861 und darin zitierte Literatur).Furthermore, 6-hydroxycaproic acid or its is widely described Convert ester to caprolactone (e.g. DE 20 13 525, EP-A 349 861 and literature cited therein).

Es bestand daher die Aufgabe, ausgehend von DCL die darin enthal­ tene 6-Hydroxycapronsäure in sehr reines Caprolacton umzuwandeln und gleichzeitig sehr reines 1,6-Hexandiol bzw. Adipinsäureester aus der in der DCL enthaltenen Adipinsäure zu gewinnen und damit die Nachteile des Standes der Technik, d. h. entweder hohe Kosten der Herstellung oder unzureichende Reinheit der Produkte, zu ver­ meiden.It was therefore the task, based on DCL, to contain the content to convert tene 6-hydroxycaproic acid into very pure caprolactone and at the same time very pure 1,6-hexanediol or adipic acid ester win from the adipic acid contained in the DCL and thus the disadvantages of the prior art, i. H. either high cost the manufacture or insufficient purity of the products, ver avoid.

Diese Aufgabe wurde gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung von 1,6-Hexandiol und ε-Caprolacton aus einem Adipinsäure, 6-Hydrocapronsäure und geringe Mengen 1,4-Cyclohexandiole enthaltenden Carbonsäuregemisch, das als Nebenprodukt der. Oxidation von Cyclohexan zu Cyclohexanon/Cyclohexanol mit Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasen und durch Wasser­ extraktion des Reaktionsgemisches erhalten wird, durch Ver­ esterung und Hydrierung eines Teilstroms zu Hexandiol und Cyclisierung von 6-Hydroxycapronsäureester zu Caprolacton, wobei man
This object was achieved with a process for the preparation of 1,6-hexanediol and ε-caprolactone from an adipic acid, 6-hydrocaproic acid and small amounts of 1,4-cyclohexanediols containing carboxylic acid mixture, which as a by-product of. Oxidation of cyclohexane to cyclohexanone / cyclohexanol with oxygen or oxygen-containing gases and water extraction of the reaction mixture is obtained by esterification and hydrogenation of a partial stream to hexanediol and cyclization of 6-hydroxycaproic acid ester to caprolactone, wherein

  • a) die in dem wäßrigen Reaktionsgemisch enthaltenen Mono- und Dicarbonsäuren mit einem niedermolekularen Alkohol zu den entsprechenden Carbonsäureestern umsetzt,a) the mono- and contained in the aqueous reaction mixture Dicarboxylic acids with a low molecular weight alcohol corresponding carboxylic acid esters,
  • b) das erhaltene Veresterungsgemisch in einer ersten Destilla­ tionsstufe von überschüssigem Alkohol und Leichtsiedern befreit,b) the esterification mixture obtained in a first distilla level of excess alcohol and low boilers liberated,
  • c) aus dem Sumpfprodukt in einer zweiten Destillationsstufe eine Auftrennung in einen von 1,4-Cyclohexandiolen im wesentlichen freie Esterfraktion und eine zumindest den größeren Teil der 1,4-Cyclohexandiole enthaltende Fraktion durchführt,c) from the bottom product in a second distillation stage Separation into one of 1,4-cyclohexanediols essentially free ester fraction and at least the greater part of the Fraction containing 1,4-cyclohexanediols,
  • d) von der Esterfraktion in einer dritten Destillationsstufe zumindest teilweise einen im wesentlichen 6-Hydroxycapron­ säureester enthaltenden Strom abtrennt,d) the ester fraction in a third distillation stage at least partially an essentially 6-hydroxycapron separates stream containing acid esters,
  • e) die Esterfraktion aus (d) aus der zumindest teilweise 6-Hydroxycapronsäureester entfernt wurde, katalytisch hydriert und durch Destillation des Hydrierproduktes in an sich bekannter Weise 1,6-Hexandiol gewinnt und e) the ester fraction from (d) from the at least partially 6-hydroxycaproic acid ester was removed catalytically hydrogenated and in by distillation of the hydrogenation product in a manner known per se, 1,6-hexanediol wins and  
  • f) den im wesentlichen 6-Hydroxycapronsäureester enthaltenden Strom auf Temperaturen über 200°C bei vermindertem Druck erhitzt, wodurch 6-Hydroxycapronsäureester zu Caprolacton cyclisiert wird und aus dem Cyclisierungsprodukt durch Destillation reines ε-Caprolacton gewinnt.f) essentially containing 6-hydroxycaproic acid ester Current at temperatures above 200 ° C at reduced pressure heated, causing 6-hydroxycaproic acid ester to form caprolactone is cyclized and from the cyclization product Distillation of pure ε-caprolactone wins.

Nach einer Abwandlung dieses Verfahrens kann auch der Adipin­ säureester als solcher gewonnen und einer unmittelbaren Verwendung, z. B. als Schmiermittel zugeführt werden, d. h. die Stufe (e) kann weggelassen werden.After a modification of this procedure, the adipin can Acid esters obtained as such and an immediate Use, e.g. B. supplied as a lubricant, d. H. the Step (s) can be omitted.

Es war überraschend, daß bei der Trennung der Estergemische, die durch die Veresterung der in der DCL enthaltenen Mono- und Dicarbonsäuren entstehen, die 1,4-Cyclohexandiole, die ja eben­ falls mit. Carbonsäuren verestert vorliegen können, so abgetrennt werden können, daß nach Hydrierung und Aufarbeitung dem verblei­ benden sehr geringen 1,4-Cyclohexandiolgehalt im 1,6-Hexandiol keine praktische Bedeutung mehr zukommt. Wegen der zu trennenden komplizierten Stoffgemische war es überraschend, daß es gelang, die 1,4-Cyclohexandiole oder deren Ester trotz der ungünstigen Siedepunktverhältnisse und zu befürchtenden Azeotropbildung, praktisch vollständig von den für die Hydrierung zu 1,6-Hexandiol verwendeten C6-Estern abzutrennen.It was surprising that in the separation of the ester mixtures, which result from the esterification of the mono- and dicarboxylic acids contained in the DCL, the 1,4-cyclohexanediols, which if so with. Carboxylic acids can be esterified, can be separated so that after hydrogenation and work-up the remaining very low 1,4-cyclohexanediol content in 1,6-hexanediol is no longer of any practical importance. Because of the complicated mixture of substances to be separated, it was surprising that the 1,4-cyclohexanediols or their esters, despite the unfavorable boiling point ratios and azeotropic formation to be feared, were practically completely free of the C 6 esters used for the hydrogenation to 1,6-hexanediol cut off.

Die Veresterung kann ohne Zusatz von Katalysatoren bevorzugt unter Einwirkung von Katalysatoren durchgeführt werden. Als niedermolekulare Alkohole kommen in der Regel solche mit 1 bis 10 C-Atomen, insbesondere Alkanole mit 1 bis 8 C-Atomen in Betracht. Auch Diole wie Butandiol oder Pentandiol kommen prinzipiell in Betracht. Soll Caprolacton und Adipinsäureester gewonnen werden, kommen auch Alkohole, die höher als Caprolacton sieden, wie z. B. 1,6-Hexandiol, Octadecanol oder Trimethylol­ propan in Betracht.The esterification can be preferred without the addition of catalysts be carried out under the action of catalysts. As low molecular weight alcohols usually come from 1 to 10 carbon atoms, in particular alkanols with 1 to 8 carbon atoms in Consideration. Diols such as butanediol or pentanediol also come in principle. Said caprolactone and adipic acid ester alcohols that are higher than caprolactone are also obtained boil, such as B. 1,6-hexanediol, octadecanol or trimethylol propane into consideration.

Die technisch bevorzugten für die Veresterung zu verwendenden Alkohole sind n- oder i-Butanol und insbesondere Methanol.The technically preferred ones to be used for the esterification Alcohols are n- or i-butanol and especially methanol.

Im Falle der Veresterung mit Methanol (Variante A) geht man so vor, daß man in der Destillationsstufe (c) eine im wesentlichen von 1,4-Cyclohexandiolen freie Carbonsäuremethylesterfraktion am Kopf der Kolonne und eine die Hochsieder und die 1,4-Cyclohexan­ diole enthaltende Sumpffraktion gewinnt und die Carbonsäure­ methylesterfraktion in der Hydrierstufe (d) katalytisch hydriert.In the case of esterification with methanol (variant A), this is how it is done before that in the distillation stage (c) an essentially 1,4-cyclohexanediols free carboxylic acid methyl ester fraction on Head of the column and one of the high boilers and the 1,4-cyclohexane bottom fraction containing diols wins and the carboxylic acid methyl ester fraction in the hydrogenation stage (d) catalytically hydrogenated.

Wird n- oder i-Butanol zur Veresterung verwendet (Variante B), werden in der Destillationsstufe (c) die 1,4-Cyclohexandiole mit den Leichtsiedern über Kopf abgetrennt und man gewinnt die Carbonsäurebutylester als Seitenabzug oder als diese enthaltenden Sumpf mit nachfolgender Einleitung in die Hydrierstufe (d), bzw. in eine weitere Destillation, falls man Adipinsäureester gewinnen will.If n- or i-butanol is used for the esterification (variant B), in the distillation stage (c) the 1,4-cyclohexanediols separated with the low boilers overhead and you win the  Carboxylic acid butyl ester as a side draw or as containing it Sump with subsequent introduction into the hydrogenation stage (d), or in a further distillation if you win adipic acid esters want.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit seinen Varianten A (Fig. 1), B (Fig. 2), C (Fig. 3) und D (Fig. 4) wie folgt all­ gemein erläutert (wobei die Begriffe über Kopf bzw. als Sumpf jeweils den Abzug oberhalb bzw. unterhalb des Zulaufs bedeuten):The method according to the invention, with its variants A ( FIG. 1), B ( FIG. 2), C ( FIG. 3) and D ( FIG. 4), is explained in general as follows (the terms overhead and swamp in each case) mean the deduction above or below the inlet):

Variante Aoption A

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird die Dicarbonsäurelösung (DCL), gegebenenfalls nach Entwässerung, zusammen mit einem C1- bis C3-Alkohol, vorzugsweise Methanol, in den Veresterungsreaktor R1 eingespeist, in dem die Carbonsäuren verestert werden. Das erhaltene Veresterungsgemisch gelangt dann in die Kolonne K1, in der der überschüssige Alkohol (ROH), Wasser und Leichtsieder (LS) über Kopf abdestilliert und das Estergemisch (EG) als Sumpf abge­ zogen und in die Kolonne K2 eingespeist wird. In dieser Kolonne wird das EG in eine im wesentlichen von 1,4-Cyclohexandiolen freie Esterfraktion (EF) und eine Sumpffraktion bestehend aus Hochsiedern (HS) und cis- und trans-1,4-Cyclohexandiolen (1,4-CHDO) fraktioniert. Die Esterfraktion wird dann in einen weitere Fraktionierkolonne K3 geleitet, in der die Esterfraktion in ein Kopfprodukt, bestehend im wesentlichen aus Adipinsäure­ diester (ADSE), vorzugsweise -dimethylester und ein Sumpfprodukt bestehend im wesentlichen aus 6-Hydroxycapronsäureester (HCSE), vorzugsweise -methylester aufgetrennt wird.As shown in Fig. 1, the dicarboxylic acid solution (DCL), optionally after dewatering, is fed together with a C 1 to C 3 alcohol, preferably methanol, into the esterification reactor R 1 , in which the carboxylic acids are esterified. The esterification mixture obtained then passes into column K 1 , in which the excess alcohol (ROH), water and low boilers (LS) are distilled off overhead and the ester mixture (EG) is drawn off as a bottom and is fed into column K 2 . In this column, the EG is fractionated into an ester fraction (EF) essentially free of 1,4-cyclohexanediols and a bottom fraction consisting of high boilers (HS) and cis and trans-1,4-cyclohexanediols (1,4-CHDO). The ester fraction is then passed into a further fractionation column K 3 , in which the ester fraction is converted into a top product consisting essentially of adipic acid diester (ADSE), preferably dimethyl ester and a bottom product consisting essentially of 6-hydroxycaproic acid ester (HCSE), preferably methyl ester is separated.

Die im wesentlichen Adipinsäurediester enthaltende Fraktion wird dann in der katalytischen Hydrierung R2 zu 1,6-Hexandiol hydriert, das in der Kolonne K4 reindestilliert wird.The fraction essentially containing adipic acid diester is then hydrogenated in the catalytic hydrogenation R 2 to 1,6-hexanediol, which is purely distilled in the column K 4 .

Die 6-Hydroxycapronsäureesterfraktion wird im Reaktor R3 einer thermischen Behandlung über 100°C, in der Regel 150 bis 350°C, vorzugsweise 200 bis 300°C bei vermindertem Druck, z. B. 900 bis 10 mbar, vorzugsweise 300 bis 20 mbar unterworfen; dies führt zur Cyclisierung des Esters unter Bildung von ε-Caprolacton, das in der Kolonne K5 reindestilliert wird.The 6-hydroxycaproic acid ester fraction is subjected to a thermal treatment in the reactor R 3 above 100 ° C., generally 150 to 350 ° C., preferably 200 to 300 ° C. under reduced pressure, for. B. 900 to 10 mbar, preferably subjected to 300 to 20 mbar; this leads to the cyclization of the ester with formation of ε-caprolactone, which is distilled in column K 5 .

Variante BVariant B

Sie unterscheidet sich von Variante A dadurch, daß man zur Ver­ esterung Alkohole mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen verwendet. Vor­ zugsweise verwendet man n- oder i-Butanol. Man erhält dadurch in der Destillationskolonne durch die Erhöhung der Siedepunkte der Ester eine Umkehrung der Fraktionierung, d. h. die Esterfraktion (EF) fällt hier als Sumpfprodukt an. Wie in Fig. 2 dargestellt, wird dann das EF wiederum in die Fraktierkolonne K3 geleitet, in der Adipinsäurediester, vorzugsweise der -dibutylester (ADSE) nunmehr als Sumpf und der 6-Hydroxycapronester, vorzugsweise -butylester, als Kopfprodukt erhalten wurde, worauf beide, wie in Variante A beschrieben, aufgearbeitet werden.It differs from variant A in that alcohols containing 4 to 10 carbon atoms are used for the esterification. Before preferably one uses n- or i-butanol. This results in a reversal of the fractionation in the distillation column by increasing the boiling points of the esters, ie the ester fraction (EF) is obtained as the bottom product. As shown in Fig. 2, the EF is then again passed into the fracture column K 3 , in which the adipic acid diester, preferably the -dibutyl ester (ADSE), was now obtained as the bottom product and the 6-hydroxycapronester, preferably -butyl ester, as the top product, both of which were obtained , as described in variant A, be worked up.

Variante CVariant C

Gemäß dieser Variante wird die Destillation der Kolonnen K2 und K3 zu einer Destillationsstufe zusammengezogen.According to this variant, the distillation of the columns K 2 and K 3 is drawn together to form a distillation stage.

Gemäß Fig. 3 wird dabei das durch Veresterung mit Alkoholen mit 1 bis 3 C-Atomen, vorzugsweise Methanol, erhaltene Estergemisch (EG) einer fraktionierenden Destillation unterworfen und in einem oberen Seitenabzug der Adipinsäureester, vorzugsweise Dimethylester, in einem unteren Seitenabzug der 6-Hydroxycapronester, vorzugsweise -methylester, und als Sumpf die 1,4-Cyclohexandiole gewonnen.According to FIG. 3, the ester mixture (EG) obtained by esterification with alcohols having 1 to 3 carbon atoms, preferably methanol, is subjected to a fractional distillation and the adipic esters, preferably dimethyl esters, in an upper side draw, and the 6-hydroxycapronester in a lower side draw , preferably methyl ester, and the 1,4-cyclohexanediols obtained as the bottom.

Die Adipinsäureester- und 6-Hydroxycapronsäureesterfraktionen werden dann wie in Fig. 1 beschrieben aufgearbeitet.The adipic acid ester and 6-hydroxycaproic acid ester fractions are then worked up as described in FIG. 1.

Variante DVariant D

Diese Ausführungsform entspricht der Variante C mit dem Unter­ schied, daß zur Veresterung Alkohole einschließlich Diole mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise n- oder i-Butanol verwendet werden. Aufgrund der Umkehrung der Siedepunktrelationen erhält man als oberen Seitenabzug 6-Hydroxycapronsäureester als unteren Seitenabzug Adipinsäureester und als Kopfprodukt die 1,4-Cyclohexandiole. Die Weiterverarbeitung der Esterfraktionen erfolgt dann wie oben beschrieben.This embodiment corresponds to variant C with the sub decided that for the esterification alcohols including diols 4 to 10 carbon atoms, preferably n- or i-butanol be used. Due to the reversal of the boiling point relations 6-hydroxycaproic acid ester is obtained as the upper side draw lower side deduction adipic acid ester and as the top product 1,4-cyclohexanediols. The further processing of the ester fractions is then carried out as described above.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden für die Variante A im einzelnen anhand der Fig. 5 erläutert. Die Reaktionsbedingungen gelten für die anderen Varianten gleicher­ maßen.The method according to the invention is explained in detail below for variant A with reference to FIG. 5. The reaction conditions apply equally to the other variants.

Die Verfahrensschritte sind in Stufen aufgeschlüsselt, wobei die Stufen 2, 3, 4, 5, 6, 7 sowie 12, 13 und 14 für das Verfahren essentiell sind (die Stufen 5, 6, 7 allerdings nur, falls Hexandiol und nicht Adipinsäurediester als solcher gewonnen wird) und die Stufen 3 und 4 sowie 6 und 7 auch zusammengefaßt werden können. Die Stufen 8, 9, 10 und 11 sind fakultativ, aber zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gegebenenfalls sinnvoll. The process steps are broken down into stages, whereby stages 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 and 12 , 13 and 14 are essential for the process (stages 5 , 6 , 7, however, only if hexanediol and not adipic acid diesters as such) won) and the levels 3 and 4 as well as 6 and 7 can also be combined. Levels 8 , 9 , 10 and 11 are optional, but may be useful to increase the economics of the process.

Die Dicarbonsäurelösung (DCL) ist im allgemeinen eine wäßrige Lösung mit einem Wasseranteil von 20 bis 80%. Da eine Ver­ esterungsreaktion eine Gleichgewichtsreaktion darstellt, bei der Wasser entsteht, ist es sinnvoll, insbesondere bei Veresterung mit z. B. Methanol vorhandenes Wasser vor der Reaktion zu ent­ fernen, vor allem wenn während der Veresterungsreaktion Wasser nicht, z. B. nicht azeotrop, entfernt werden kann. Die Entwässe­ rung in Stufe 1 kann z. B. mit einem Membransystem erfolgen, oder bevorzugt durch eine Destillationsapparatur, bei der bei 10 bis 250°C, bevorzugt 20 bis 200°C, besonders 30 bis 200°C und einem Druck von 1 bis 1500 mbar, bevorzugt 5 bis 1100 mbar, besonders bevorzugt 20 bis 1000 mbar Wasser über Kopf und höhere Mono­ carbonsäuren, Dicarbonsäuren und 1,4-Cyclohexandiole über Sumpf abgetrennt werden. Die Sumpftemperatur wird dabei bevorzugt so gewählt, daß das Sumpfprodukt flüssig abgezogen werden kann. Der Wassergehalt im Sumpf der Kolonne kann 0,01 bis 10 Gew.-%, bevor­ zugt 0,01 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 bis 1 Gew.-% betragen.The dicarboxylic acid solution (DCL) is generally an aqueous solution with a water content of 20 to 80%. Since an esterification reaction is an equilibrium reaction in which water is formed, it is useful, especially when esterifying with z. B. To remove existing water before the reaction ent, especially if water is not during the esterification reaction, for. B. can not be removed azeotropically. The dewatering tion in stage 1 can, for. B. with a membrane system, or preferably by a distillation apparatus in which at 10 to 250 ° C, preferably 20 to 200 ° C, particularly 30 to 200 ° C and a pressure of 1 to 1500 mbar, preferably 5 to 1100 mbar, particularly preferably 20 to 1000 mbar water overhead and higher monocarboxylic acids, dicarboxylic acids and 1,4-cyclohexanediols are separated off at the bottom. The bottom temperature is preferably chosen so that the bottom product can be drawn off in liquid form. The water content in the bottom of the column can be 0.01 to 10% by weight, preferably 0.01 to 5% by weight, particularly preferably 0.01 to 1% by weight.

Die Abtrennung des Wassers kann so erfolgen, daß das Wasser über­ wiegend säurefrei erhalten wird oder man kann die in der DCL enthaltenen niederen Monocarbonsäuren - im wesentlichen Ameisen­ säure - zum größten Teil mit dem Wasser abdestillieren, damit diese in der Veresterung keinen Veresterungsalkohol binden.The water can be separated so that the water is above is obtained acid-free or can be obtained in the DCL contained lower monocarboxylic acids - essentially ants acid - for the most part distill off with the water, so these do not bind esterification alcohol in the esterification.

Dem Carbonsäurestrom aus der Stufe 1 wird Alkohol ROH mit 1 bis 10 C-Atomen zugemischt. Dabei können Methanol, Ethanol, Propanol oder iso-Propanol oder Gemische der Alkohole, bevorzugt aber Methanol einerseits oder C4 und höhere Alkohole, insbesondere mit 4 bis 8 C-Atomen und bevorzugt n- oder i-Butanol oder auch n-Pentanol oder i-Pentanol andererseits verwendet werden. Das Mischungsverhältnis Alkohol zu Carbonsäurestrom (Massenver­ hältnis) kann von 0,1 bis 30, bevorzugt 0,2 bis 20, besonders bevorzugt 0,5 bis 10 betragen.Alcohol ROH with 1 to 10 carbon atoms is added to the carboxylic acid stream from stage 1 . Here, methanol, ethanol, propanol or isopropanol or mixtures of the alcohols, but preferably methanol on the one hand or C 4 and higher alcohols, in particular with 4 to 8 C atoms and preferably n- or i-butanol or also n-pentanol or i -Pentanol on the other hand can be used. The mixing ratio of alcohol to carboxylic acid stream (mass ratio) can be from 0.1 to 30, preferably 0.2 to 20, particularly preferably 0.5 to 10.

Dieses Gemisch gelangt als Schmelze oder Lösung in den Reaktor der Stufe 2, in dem die Carbonsäuren mit dem Alkohol verestert werden. Die Veresterungsreaktion kann bei 50 bis 400°C, bevorzugt 70 bis 300°C, besonders bevorzugt 90 bis 200°C durchgeführt wer­ den. Es kann ein äußerer Druck angelegt werden, bevorzugt wird die Veresterung aber unter Eigendruck des Reaktionssystems durch­ geführt. Als Veresterungsapparat kann dabei ein Rührkessel oder Strömungsrohr oder es können jeweils mehrere verwendet werden. Die für die Veresterung notwendige Verweilzeit liegt zwischen 0,3 und 10 Stunden, bevorzugt 0,5 bis 5 Stunden. Die Ver­ esterungsreaktion kann ohne Zusatz eines Katalysators ablaufen, bevorzugt wird aber zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit ein Katalysator zugesetzt. Dabei kann es sich um einen homogenen gelösten oder um einen festen Katalysator handeln. Als homogene Katalysatoren seien beispielhaft Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salzsäure, Sulfonsäuren wie p-Toluolsulfonsäure, Heteropolysäuren wie Wolframatophosphorsäure oder Lewissäuren wie z. B. Aluminium-, Vanadium-, Titan-, Bor-Verbindungen genannt. Bevorzugt sind Mine­ ralsäuren, insbesondere Schwefelsäure. Das Gewichtsverhältnis von homogenem Katalysator zu Carbonsäureschmelze beträgt in der Regel 0,0001 bis 0,5, bevorzugt 0,001 bis 0,3.This mixture reaches the stage 2 reactor as a melt or solution, in which the carboxylic acids are esterified with the alcohol. The esterification reaction can be carried out at 50 to 400 ° C., preferably 70 to 300 ° C., particularly preferably 90 to 200 ° C. An external pressure can be applied, but the esterification is preferably carried out under the autogenous pressure of the reaction system. A stirred tank or flow tube or several each can be used as the esterification apparatus. The residence time required for the esterification is between 0.3 and 10 hours, preferably 0.5 to 5 hours. The esterification reaction can proceed without the addition of a catalyst, but a catalyst is preferably added to increase the reaction rate. This can be a homogeneous dissolved or a solid catalyst. Examples of homogeneous catalysts are sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfonic acids such as p-toluenesulfonic acid, heteropolyacids such as tungstophosphoric acid or Lewis acids such as. B. called aluminum, vanadium, titanium, boron compounds. Mine acids, in particular sulfuric acid, are preferred. The weight ratio of homogeneous catalyst to carboxylic acid melt is generally 0.0001 to 0.5, preferably 0.001 to 0.3.

Als feste Katalysatoren sind saure oder supersaure Materialien, z. B. saure und supersaure Metalloxide wie SiO2, Al293, SnO2, ZrO2, Schichtsilikate oder Zeolithe, die alle zur Säureverstärkung mit Mineralsäureresten wie Sulfat oder Phosphat dotiert sein können, oder organische Ionentauscher mit Sulfonsäure-, oder Carbonsäure­ gruppen geeignet. Die festen Katalysatoren können als Festbett angeordnet oder als Suspension eingesetzt werden.As solid catalysts, acidic or superacid materials, e.g. B. acidic and superacid metal oxides such as SiO 2 , Al 2 9 3 , SnO 2 , ZrO 2 , layered silicates or zeolites, all of which can be doped with acid residues with mineral acid residues such as sulfate or phosphate, or organic ion exchangers with sulfonic or carboxylic acid groups . The solid catalysts can be arranged as a fixed bed or used as a suspension.

Das bei der Reaktion gebildete Wasser wird zweckmäßig kontinuier­ lich z. B. durch eine Membran oder destillativ entfernt.The water formed in the reaction is expediently continuous Lich z. B. removed by a membrane or by distillation.

Die Vollständigkeit des Umsatzes der in der Carbonsäureschmelze vorhandenen freien Carboxylgruppen wird mit der nach der Reaktion gemessenen Säurezahl (mg KOH/g) festgestellt. Sie beträgt abzüg­ lich der gegebenenfalls zugesetzten Säure als Katalysator 0,01 bis 59, bevorzugt 0,1 bis 10. Dabei müssen nicht alle im System vorhandenen Carboxylgruppen als Ester des eingesetzten Alkohols vorliegen, sondern ein Teil kann in Form von dimeren oder oligo­ meren Estern mit dem OH-Ende der Hydroxycapronsäure vorliegen.The completeness of the turnover in the carboxylic acid melt Existing free carboxyl groups are added to those after the reaction measured acid number (mg KOH / g) found. It is deducted Lich the optionally added acid as a catalyst 0.01 to 59, preferably 0.1 to 10. Not all of them have to be in the system existing carboxyl groups as esters of the alcohol used but some can be in the form of dimers or oligo mere esters with the OH end of the hydroxycaproic acid are present.

Das Veresterungsgemisch wird in Stufe 3, ein Membransystem oder bevorzugt eine Destillationskolonne, eingespeist. Wurde zur Ver­ esterungsreaktion eine gelöste Säure als Katalysator eingesetzt, wird das Veresterungsgemisch zweckmäßig mit einer Base neu­ tralisiert, wobei pro Säureäquivalent des Katalysators 1 bis 1,5 Basenäquivalente zugesetzt werden. Als Basen werden in der. Regel Alkali- oder Erdalkalimetalloxide, -Carbonate, -Hydroxyde oder -Alkoholate, oder Amine in Substanz oder in dem Vereste­ rungsalkohol gelöst verwendet.The esterification mixture is fed in stage 3 , a membrane system or preferably a distillation column. If a dissolved acid was used as the catalyst for the esterification reaction, the esterification mixture is expediently neutralized with a base, 1 to 1.5 base equivalents being added per acid equivalent of the catalyst. As bases are in the. Rule alkali or alkaline earth metal oxides, carbonates, hydroxides or alcoholates, or amines used in bulk or dissolved in the esterification alcohol.

Wird in Stufe 3 eine Kolonne verwendet, so erfolgt der Zulauf zur Kolonne bevorzugt zwischen dem Kopf- und dem Sumpfstrom. Über Kopf wird bei Drücken von 1 bis 1500 mbar, bevorzugt 20 bis 1000 mbar, besonders bevorzugt 40 bis 800 mbar und Temperaturen zwischen 0 und 150°C, bevorzugt 15 und 90°C und insbesondere 25 und 75°C der überschüssige Veresterungsalkohole ROH, Wasser sowie entsprechende Ester der Ameisensäure, Essigsäure und Propionsäure abgezogen. Dieser Strom kann entweder verbrannt oder bevorzugt in der Stufe 11 weiter aufgearbeitet werden.If a column is used in stage 3 , the feed to the column preferably takes place between the top stream and the bottom stream. The excess esterification alcohol ROH, overhead, at pressures of 1 to 1500 mbar, preferably 20 to 1000 mbar, particularly preferably 40 to 800 mbar and temperatures between 0 and 150 ° C., preferably 15 and 90 ° C. and in particular 25 and 75 ° C. Water and corresponding esters of formic acid, acetic acid and propionic acid are withdrawn. This stream can either be burned or preferably processed further in stage 11 .

Als Sumpf wird ein Estergemisch erhalten, das vorwiegend aus den Estern des eingesetzten Alkohols ROH mit Dicarbonsäuren wie Adipinsäure und Glutarsäure, Hydroxycarbonsäuren wie 6-Hydroxy­ capronsäure und 5-Hydroxyvaleriansäure, sowie aus Oligomeren und freien bzw. veresterten 1,4-Cyclohexandiolen besteht. Es kann sinnvoll sein, einen Restgehalt vom Wasser und/oder Alkohol ROH bis je 4 Gew.-% im Estergemisch zuzulassen. Die Sumpftemperaturen betragen 70 bis 250°C, bevorzugt 80 bis 220°C, besonders bevorzugt 100 bis 190°C.An ester mixture is obtained as the sump, which mainly consists of the esters of the alcohol used ROH with dicarboxylic acids such as Adipic acid and glutaric acid, hydroxycarboxylic acids such as 6-hydroxy caproic acid and 5-hydroxyvaleric acid, and from oligomers and free or esterified 1,4-cyclohexanediols. It can be useful, a residual content of water and / or alcohol ROH allow up to 4 wt .-% in the ester mixture. The swamp temperatures are 70 to 250 ° C, preferably 80 to 220 ° C, particularly preferred 100 to 190 ° C.

Der weitgehend von Wasser und Veresterungsalkohol ROH befreite Strom aus Stufe 3 wird in die Stufe 4 eingespeist. Dabei handelt es sich um eine Destillationskolonne, bei der der Zulauf zwischen den leicht siedenden Komponenten und denk schwersiedenden Komponen­ ten erfolgt. Die Kolonne wird bei Temperaturen von 10 bis 300°C, bevorzugt 20 bis 270°C, besonders bevorzugt 30 bis 250°C und Drucken von 1 bis 1000 mbar, bevorzugt 5 bis 500 mbar, besonders bevorzugt 10 bis 200 mbar betrieben.The stream from stage 3 , largely freed of water and esterification alcohol ROH, is fed into stage 4 . This is a distillation column in which the feed between the low-boiling components and the high-boiling components takes place. The column is operated at temperatures from 10 to 300 ° C., preferably 20 to 270 ° C., particularly preferably 30 to 250 ° C. and pressures from 1 to 1000 mbar, preferably 5 to 500 mbar, particularly preferably 10 to 200 mbar.

Die Kopffraktion besteht überwiegend aus Restwasser und Rest­ alkohol ROH, Estern des Alkohols ROH mit Monocarbonsäuren, überwiegend C3- bis C6-Monocarbonsäureestern mit Hydroxycarbon­ säuren, wie 6-Hydroxycapronsäure, 5-Hydroxyvaleriansäure sowie vor allem den Diestern mit Dicarbonsäuren wie Adipinsäure, Glutarsäure und Bernsteinsäure, 1,2-Cyclohexandiolen, Caprolacton und Valerolaceton.The top fraction consists predominantly of residual water and residual alcohol ROH, esters of the alcohol ROH with monocarboxylic acids, predominantly C 3 - to C 6 -monocarboxylic acid esters with hydroxycarbon acids, such as 6-hydroxycaproic acid, 5-hydroxyvaleric acid, and especially the diesters with dicarboxylic acids such as adipic acid, glutaric acid and succinic acid, 1,2-cyclohexanediols, caprolactone and valerol acetone.

Die genannten Komponenten können zusammen über Kopf abgetrennt oder in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in der Kolonne der Stufe 4 in einen Kopfstrom, der überwiegend Restwasser und Restalkohol sowie die oben erwähnten Bestandteile mit 3 bis 5 C-Atomen enthält und einen Seitenstrom, der überwiegend die oben erwähnten Bestandteile der C6-Ester enthält, aufgetrennt werden. Der die Ester der C6-Säuren enthaltende Strom, entweder als Gesamt-Kopfstrom oder als Seitenstrom kann dann, je nachdem wieviel Caprolacton hergestellt werden soll, im Grenzfall - ohne Caprolacton-Herstellung - ganz in die Hydrierung (Stufe 5) gelan­ gen, erfindungsgemäß jedoch zum Teil oder als Gesamtstrom in die Stufe 12 eingespeist werden.The components mentioned can be separated off overhead or, in a further preferred embodiment, in the column of stage 4 into a top stream which predominantly contains residual water and residual alcohol and the above-mentioned constituents having 3 to 5 carbon atoms and a side stream which predominantly contains the above contains components of the C 6 esters mentioned, are separated. The stream containing the esters of C 6 acids, either as a total overhead stream or as a side stream can then, depending on how much caprolactone is to be produced, in the limit case - without caprolactone production - being completely in the hydrogenation (stage 5 ), according to the invention however, part or all of it can be fed into stage 12 .

Die schwersiedenden Komponenten des Stromes aus Stufe 4, über­ wiegend bestehend aus 1,4-Cyclohexandiolen oder deren Estern, dimeren oder oligomeren Estern sowie nicht näher definierte z. T. polymeren Bestandteilen der DCL, werden über den Abtriebsteil der Kolonne der Stufe 4 abgetrennt. Diese können zusammen anfallen oder so, daß über einen Seitenstrom der Kolonne im Abtriebsteil vorwiegend die 1,4-Cyclohexandiole und über Sumpf der Rest abge­ trennt werden. Die so gewonnenen 1,4-Cyclohexandiole können z. B. als Ausgangsstoff für Wirkstoffe Verwendung finden. Die schwer­ siedenden Komponenten, mit oder ohne den Gehalt an 1,4-Cyclo­ diolen, können entweder verbrannt werden oder in einer bevorzug­ ten Ausführungsform zur sogenannten Umesterung in die Stufe 8 gelangen.The high-boiling components of the stream from stage 4 , consisting predominantly of 1,4-cyclohexanediols or their esters, dimeric or oligomeric esters and unspecified z. T. polymeric constituents of the DCL are separated off via the stripping section of the stage 4 column. These can occur together or in such a way that the 1,4-cyclohexanediols are separated predominantly via a side stream of the column in the stripping section and the rest are separated off via the bottom. The 1,4-cyclohexanediols obtained in this way can, for. B. find use as a starting material for active ingredients. The high-boiling components, with or without the 1,4-cyclodiols content, can either be burned or, in a preferred embodiment, go to stage 8 for the so-called transesterification.

Die Stufen 3 und 4 können, insbesondere wenn nur kleinere Mengen verarbeitet werden, zusammengefaßt werden. Dazu kann bei­ spielsweise in einer absatzweise durchgeführten fraktionierten Destillation der C6-Esterstrom gewonnen werden, wiederum ohne daß 1,4-Cyclohexandiole in den zur Hydrierung geführten Strom gelangen.Stages 3 and 4 can be combined, especially if only small quantities are processed. For this purpose, the C 6 ester stream can be obtained, for example, in a batchwise fractional distillation, again without 1,4-cyclohexanediols entering the stream led to the hydrogenation.

Die Hydrierung erfolgt katalytisch entweder in der Gas- oder Flüssigphase. Als Katalysatoren kommen prinzipiell alle zur Hydrierung von Carbonylgruppen geeigneten homogenen und hetero­ genen Katalysatoren wie Metalle, Metalloxide, Metallverbindungen oder Gemische daraus in Betracht. Beispiele für homogene Katalysatoren sind in H. Kropf, Houben-Weyl, Methoden der Orga­ nischen Chemie, Band IV/1c, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1980, S. 45 bis 67, und Beispiele für heterogene Katalysatoren sind in Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Band IV/1c, S. 16 bis 26, beschrieben.The hydrogenation takes place catalytically either in the gas or Liquid phase. In principle, all come as catalysts Hydrogenation of carbonyl groups suitable homogeneous and hetero gene catalysts such as metals, metal oxides, metal compounds or mixtures thereof. Examples of homogeneous Catalysts are in H. Kropf, Houben-Weyl, methods of organization African chemistry, volume IV / 1c, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1980, Pp. 45 to 67, and examples of heterogeneous catalysts are in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume IV / 1c, p. 16 to 26.

Man verwendet bevorzugt Katalysatoren, die eines oder mehrere der Elemente aus den Nebengruppen I. und VI. bis VIII. des Perioden­ systems der Elemente, bevorzugt Kupfer, Chrom, Molybdän, Mangan, Rhenium, Ruthenium, Kobalt, Nickel und Palladium, besonders bevorzugt Kupfer, Kobalt oder Rhenium enthalten.Catalysts which use one or more of the Elements from subgroups I. and VI. to VIII. of the periods systems of elements, preferably copper, chrome, molybdenum, manganese, Rhenium, ruthenium, cobalt, nickel and palladium, especially preferably contain copper, cobalt or rhenium.

Die Katalysatoren können allein aus den Aktivkomponenten bestehen oder die Aktivkomponenten können auf Trägern aufgebracht sein. Als Trägermaterialien eignen sich z. B. Cr2O3, Al2O3, SiO2, ZrO2, TiO2, ZnO2, BaO und MgO oder Mischungen daraus.The catalysts can consist solely of the active components or the active components can be applied to supports. Suitable carrier materials are, for. B. Cr 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , TiO 2 , ZnO 2 , BaO and MgO or mixtures thereof.

Besonders bevorzugt sind Katalysatoren, wie sie in EP 0 552 463 beschrieben sind. Dies sind Katalysatoren, die in der oxidischen Form die Zusammensetzung
Catalysts as described in EP 0 552 463 are particularly preferred. These are catalysts that are in the oxidic form the composition

CuaAlbZrcMndOx
Cu a Al b Zr c Mn d O x

besitzen, wobei a < 0, b < 0, c ≘ 0, d < 0, a < b/2, b < a/4, a < c, a < d gilt und x die zur Wahrung der Elektroneutralität pro Formeleinheit erforderliche Anzahl von Sauerstoffionen be­ zeichnet. Die Herstellung dieser Katalysatoren kann beispiels­ weise nach den Angaben der EP 0 552 463 durch Fällung von schwer­ löslichen Verbindungen aus Lösungen erfolgen, welche die entspre­ chenden Metallionen in Form ihrer Salze enthalten. Geeignete Salze sind beispielsweise Halogenide, Sulfate und Nitrate. Als Fällungsmittel eignen sich alle Agenzien, die zur Bildung solcher unlöslicher Zwischenstufen führen, die sich durch thermische Be­ handlung in die Oxide überführen lassen. Besonders geeignete Zwi­ schenstufen sind die Hydroxide und Carbonate bzw. Hydrogen­ carbonate, so daß man als besonders bevorzugte Fällungsmittel Alkalicarbonate oder Ammoniumcarbonat einsetzt. Wichtig für die Herstellung der Katalysatoren ist die thermische Behandlung der Zwischenstufen bei Temperaturen zwischen 500°C und 1000°C. Die BET-Oberfläche der Katalysatoren liegt zwischen 10 und 150 m2/g.have, where a <0, b <0, c ≘ 0, d <0, a <b / 2, b <a / 4, a <c, a <d and x is the number required to maintain electroneutrality per formula unit denoted by oxygen ions. According to EP 0 552 463, these catalysts can be prepared, for example, by precipitation of poorly soluble compounds from solutions which contain the corresponding metal ions in the form of their salts. Suitable salts are, for example, halides, sulfates and nitrates. Suitable agents are all agents which lead to the formation of such insoluble intermediates which can be converted into the oxides by thermal treatment. Particularly suitable intermediate stages are the hydroxides and carbonates or hydrogen carbonates, so that alkali metal carbonates or ammonium carbonate are used as particularly preferred precipitants. The thermal treatment of the intermediates at temperatures between 500 ° C and 1000 ° C is important for the production of the catalysts. The BET surface area of the catalysts is between 10 and 150 m 2 / g.

Bevorzugt werden Heterogenkatalysatoren verwendet, die entweder fest angeordnet oder als Suspension eingesetzt werden. Wird die Hydrierung in der Gasphase und über fest angeordnetem Katalysator durchgeführt, werden im allgemeinen Temperaturen von 150 bis 300°C bei Drücken von 1 bis 100 bar, bevorzugt 15 bis 70 bar angewandt. Dabei wird zweckmäßig mindestens so viel Wasserstoff als Hydrier­ mittel und Trägergas verwendet, daß Edukte, Zwischenprodukte und Produkte während der Reaktion nie flüssig werden. Der überschüs­ sige Wasserstoff wird vorzugsweise im Kreis geführt, wobei ein kleiner Teil als Abgas zur Entfernung von inerten wie z. B. Methan ausgeschleust werden kann. Es können dabei ein Reaktor oder meh­ rere Reaktoren hintereinander geschaltet verwendet werden.Heterogeneous catalysts are preferably used, which either fixed or used as a suspension. Will the Hydrogenation in the gas phase and over a fixed catalyst are carried out, generally temperatures of 150 to 300 ° C. applied at pressures of 1 to 100 bar, preferably 15 to 70 bar. It is useful to use at least as much hydrogen as hydrogenation medium and carrier gas used that educts, intermediates and Products never become liquid during the reaction. The surplus Sige hydrogen is preferably circulated, with a small part as exhaust gas for the removal of inert such. B. Methane can be removed. A reactor or meh rere reactors are used in series.

Erfolgt die Hydrierung in der Flüssigphase mit fest angeordnetem oder suspendiertem Katalysator, so wird sie im allgemeinen bei Temperaturen zwischen 100 und 350°C, bevorzugt 120 und 300°C und Drücken von 30 bis 350 bar, bevorzugt 40 bis 300 bar durchge­ führt.The hydrogenation takes place in the liquid phase with a fixed arrangement or suspended catalyst, it is generally at Temperatures between 100 and 350 ° C, preferably 120 and 300 ° C and Pressures from 30 to 350 bar, preferably 40 to 300 bar leads.

Die Hydrierung kann in einem Reaktor oder mehreren hintereinander geschalteten Reaktoren durchgeführt werden. Die Hydrierung in Flüssigphase über einem Festbett kann man sowohl in Riesel- als auch Sumpffahrweise durchführen. Nach einer bevorzugten Aus­ führungsform verwendet man mehrere Reaktoren, wobei im ersten Reaktor der überwiegende Teil der Ester hydriert wird und der erste Reaktor bevorzugt mit Flüssigkeitskreislauf zur Wärmeabfuhr und der oder die nachfolgenden Reaktoren bevorzugt ohne Umlauf zur Vervollständigung des Umsatzes betrieben werden. The hydrogenation can be carried out in one or more reactors in succession switched reactors are carried out. The hydrogenation in Liquid phase over a fixed bed can be used both in trickle and also carry out swamp driving. After a preferred off In one embodiment, several reactors are used, the first being The majority of the esters are hydrogenated and the reactor first reactor preferably with a liquid circuit for heat dissipation and the subsequent reactor or reactors, preferably without circulation operated to complete sales.  

Die Hydrierung kann diskontinuierlich, bevorzugt kontinuierlich erfolgen.The hydrogenation can be carried out batchwise, preferably continuously respectively.

Der Hydrieraustrag besteht im wesentlichen aus 1,6-Hexandiol und dem Alkohol ROH. Weitere Bestandteile sind vor allem, falls der gesamte leichtsiedende Strom der Stufe 4 eingesetzt wurde, 1,5-Pentandiol, 1,4-Butandiol, 1,2-Cyclohexandiole sowie kleine Mengen von Monoalkoholen mit 1 bis 6 C-Atomen und Wasser.The hydrogenation consists essentially of 1,6-hexanediol and the alcohol ROH. Other constituents are, above all, if the entire low-boiling stream from stage 4 was used, 1,5-pentanediol, 1,4-butanediol, 1,2-cyclohexanediols and small amounts of monoalcohols with 1 to 6 carbon atoms and water.

Der Hydrieraustrag wird in der Stufe 6, z. B. ein Membransystem oder bevorzugt eine Destillationskolonne, in den Alkohol ROH, der zusätzlich den größten Teil der weiteren leichtsiedenden Kompo­ nenten enthält und einen Strom, der überwiegend 1,6-Hexandiol neben 1,5-Pentandiol und den 1,2-Cyclohexandiolen enthält, auf­ getrennt. Dabei werden bei einem Druck von 10 bis 1500 mbar, bevorzugt 30 bis 1200 mbar, besonders bevorzugt 50 bis 1000 mbar Kopftemperaturen von 0 bis 120°C, bevorzugt 20 bis 100°C, besonders bevorzugt 30 bis 90°C sowie Sumpftemperaturen von 100 bis 270°C, bevorzugt 140 bis 260°C, besonders bevorzugt 160 bis 250°C eingestellt. Der leichtsiedende Stoffstrom kann entweder direkt in die Veresterung der Stufe 2 zurückgeführt werden oder in die Stufe 8 oder in die Stufe 11 gelangen.The hydrogenation is in stage 6 , z. B. a membrane system or preferably a distillation column, in the alcohol ROH, which additionally contains the major part of the other low-boiling components and a stream which predominantly contains 1,6-hexanediol in addition to 1,5-pentanediol and the 1,2-cyclohexanediols , on separately. At a pressure of 10 to 1500 mbar, preferably 30 to 1200 mbar, particularly preferably 50 to 1000 mbar, head temperatures of 0 to 120 ° C., preferably 20 to 100 ° C., particularly preferably 30 to 90 ° C. and bottom temperatures of 100 to 270 ° C, preferably 140 to 260 ° C, particularly preferably 160 to 250 ° C. The low-boiling material stream can either be returned directly to the esterification of stage 2 or can reach stage 8 or stage 11 .

Der 1,6-Hexandiol enthaltene Stoffstrom wird in der Stufe 7 in einer Kolonne gereinigt. Dabei werden 1,5-Pentandiol, die 1,2-Cyclohexandiole sowie weitere eventuell vorhandene Leicht­ sieder über Kopf abgetrennt. Sollen die 1,2-Cyclohexandiole und/oder 1,5-Pentandiol als zusätzliche Wertprodukte gewonnen werden, so können diese in einer weiteren Kolonne aufgetrennt werden. Über den Sumpf werden eventuell vorhandene Hochsieder aus­ geschleust. 1,6-Hexandiol wird mit einer Reinheit von mindestens 99% aus einem Seitenstrom der Kolonne entnommen. Dabei werden bei Drücken von 1 bis 1000 bar, bevorzugt 5 bis 800 mbar, beson­ ders bevorzugt 20 bis 500 mbar Kopftemperaturen von 50 bis 200°C, bevorzugt 60 bis 150°C und Sumpftemperaturen von 130 bis 270°C, bevorzugt 150 bis 250°C eingestellt.The stream of 1,6-hexanediol is purified in stage 7 in a column. 1,5-pentanediol, 1,2-cyclohexanediols and any other low boilers that may be present are removed overhead. If the 1,2-cyclohexanediols and / or 1,5-pentanediol are to be obtained as additional valuable products, they can be separated in a further column. Any existing high boilers are removed from the swamp. 1,6-hexanediol is removed with a purity of at least 99% from a side stream of the column. At pressures of 1 to 1000 bar, preferably 5 to 800 mbar, particularly preferably 20 to 500 mbar, head temperatures of 50 to 200 ° C., preferably 60 to 150 ° C. and bottom temperatures of 130 to 270 ° C., preferably 150 to 250 ° C set.

Sollen nur kleinere Mengen 1,6-Hexandiol hergestellt werden, so können die Stufen 6 und 7 auch in einer diskontinuierlichen frak­ tionierten Destillation zusammengefaßt werden.If only small amounts of 1,6-hexanediol are to be produced, stages 6 and 7 can also be combined in a batchwise fractional distillation.

Um das erfindungsgemäße Verfahren möglichst wirtschaftlich zu be­ treiben, ist es sinnvoll, den Veresterungsalkohol ROH zurückzuge­ winnen und immer wieder zur Veresterung einzusetzen. Dazu kann der vorwiegend den Alkohol ROH enthaltende Strom aus Stufe 3 und/oder 6 in der Stufe 11 aufgearbeitet werden. Dazu wird vorteil­ haft eine Kolonne verwendet, in der Komponenten, die leichter sieden als der Alkohol ROH über Kopf, Wasser und Komponenten, die höher sieden als der Alkohol ROH, über Sumpf vom Alkohol ROH, der in einem Seitenstrom gewonnen wird, abgetrennt werden. Die Kolonne wird zweckmäßig bei 500 bis 5000 mbar, bevorzugt bei 800 bis 3000 mbar betrieben.In order to operate the process according to the invention as economically as possible, it makes sense to recover the esterification alcohol ROH and to use it again and again for the esterification. For this purpose, the stream from stage 3 and / or 6, predominantly containing the alcohol ROH, can be worked up in stage 11 . For this purpose, a column is advantageously used in which components which boil more easily than the alcohol ROH overhead, water and components which boil higher than the alcohol ROH are separated off at the bottom from the alcohol ROH which is obtained in a side stream. The column is advantageously operated at 500 to 5000 mbar, preferably at 800 to 3000 mbar.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Verfahrens wird der hochsiedende Strom aus Stufe 4 zur Erhöhung der Gesamtausbeute an Wertprodukten, bezogen auf einge­ setzte DCL aufgearbeitet. Dazu wird in der Stufe 8 der Anteil an dimeren und oligomeren Estern der Adipinsäure bzw. Hydroxycapron­ säure mit weiteren Mengen des Alkohols ROH, vorzugsweise Metha­ nol, in Gegenwart eines Katalysators umgesetzt. Das Gewichts­ verhältnis von Alkohol ROH und dem Sumpfstrom aus Stufe 4 beträgt zwischen 0,1 bis 20, bevorzugt 0,5 bis 10, besonders bevorzugt 1 bis 5. Als Katalysatoren eignen sich prinzipiell die bereits für die Veresterung in Stufe 2 beschrieben. Bevorzugt werden jedoch Lewissäuren eingesetzt. Beispiele hierzu sind Verbindungen oder Komplexe des Aluminiums, Zinns, Antimons, Zirkons oder Titans, wie Zirkoniumacetylacetonat oder Tetraalkyltitanat wie Tetraiso­ propyltitanat, die in Konzentrationen von 1 bis 10000 ppm, bevorzugt 50 bis 6000 ppm besonders bevorzugt 100 bis 4000 ppm, angewandt werden. Besonders bevorzugt sind Titan­ verbindungen.According to a further preferred embodiment of the process according to the invention, the high-boiling stream from stage 4 is worked up to increase the overall yield of valuable products, based on the DCL used. For this purpose, the proportion of dimeric and oligomeric esters of adipic acid or hydroxycaproic acid is reacted in step 8 with further amounts of the alcohol ROH, preferably methanol, in the presence of a catalyst. The weight ratio of alcohol ROH and the bottom stream from stage 4 is between 0.1 to 20, preferably 0.5 to 10, particularly preferably 1 to 5. In principle, the catalysts already described for the esterification in stage 2 are suitable. However, Lewis acids are preferably used. Examples include compounds or complexes of aluminum, tin, antimony, zircon or titanium, such as zirconium acetylacetonate or tetraalkyl titanate such as tetraisopropyl titanate, which are used in concentrations of 1 to 10,000 ppm, preferably 50 to 6000 ppm, particularly preferably 100 to 4000 ppm. Titanium compounds are particularly preferred.

Die Umesterung kann absatzweise oder kontinuierlich, in einem Reaktor oder mehreren Reaktoren, in Reihe geschaltenen Rühr­ kesseln oder Rohrreaktoren bei Temperaturen zwischen 100 und 300°C, bevorzugt 120 bis 270°C, besonders bevorzugt 140 bis 240°C und den sich dabei einstellenden Eigendrücken, durchgeführt werden. Die benötigten Verweilzeiten liegen bei 0,5 bis 10 Stun­ den, bevorzugt bei 1 bis 4 Stunden.The transesterification can be carried out batchwise or continuously, in one Reactor or several reactors, stirrer connected in series boilers or tubular reactors at temperatures between 100 and 300 ° C, preferably 120 to 270 ° C, particularly preferably 140 to 240 ° C and the resulting self-pressures will. The required residence times are 0.5 to 10 hours den, preferably at 1 to 4 hours.

Dieser Strom aus der Stufe 8 läßt sich im Falle der Veresterung mit Methanol z. B. wieder in die Stufe 3 einschleusen. Zur Vermei­ dung von Aufpegelungen, vor allem von 1,4-Cyclohexandiolen, muß dann absatzweise oder kontinuierlich ein Teilstrom der Hochsieder aus Stufe 4 ausgeschleust werden. Eine andere Möglichkeit ist, den Strom aus Stufe 8 nicht in Stufe 3 zurückzuführen, sondern ihn, analog zur Stufe 3, in einer Stufe 9 in vorwiegend Alkohol ROH, der dann wieder in die Stufe 2, 8 oder 11 gelangen kann und einen Strom der die Ester enthält, aufzutrennen.This stream from stage 8 can in the case of esterification with methanol, for. B. back in level 3 . To avoid leveling, especially of 1,4-cyclohexanediols, a partial stream of the high boilers from stage 4 must then be discharged batchwise or continuously. Another possibility is not to return the stream from stage 8 to stage 3 , but rather, analogously to stage 3 , to stage 9 in predominantly alcohol ROH, which can then return to stage 2 , 8 or 11 and a stream of which contains esters to separate.

Dieser Esterstrom kann prinzipiell (mit der Maßgabe der Vermei­ dung von Aufpegelungen der 1,4-Cyclohexandiole) in die Stufe 4 zurückgeführt werden oder wird bevorzugt in eine weitere Stufe 10 in die Ester der C6-Säuren und, mengenmäßig eher unbedeutend, in die Ester der C5-Säuren einerseits, die entweder in die Stufe 4 oder direkt in die Stufe 5 eingeschleust werden und Hochsieder andererseits, die 1,4-Cyclohexandiole enthalten, aufgetrennt, worauf die Hochsieder ausgeschleust werden.This ester stream can in principle (with the proviso of avoiding the leveling of 1,4-cyclohexanediols) be returned to stage 4 or is preferably used in a further stage 10 in the esters of C 6 acids and, in terms of quantity rather insignificantly, in the Esters of C 5 acids, on the one hand, which are either introduced into stage 4 or directly into stage 5 , and high boilers, on the other hand, which contain 1,4-cyclohexanediols, are separated, whereupon the high boilers are removed.

Für die Caprolactonherstellung wird der vorwiegend Ester der C6-Säuren enthaltende Strom aus der Stufe 4 eingesetzt. Dazu wird dieser Strom in Stufe 12, einer Destillationskolonne, in einen überwiegend Adipinsäurediester enthaltenden Strom, der die vor­ handenen 1,2-Cyclohexandiole enthält, über Kopf und einen über­ wiegend 6-Hydroxycapronsäureester enthaltenden Strom, der keine 1,2-Cyclohexandiole enthält, über Sumpf aufgetrennt. Die Kolonne wird bei Drücken von 1 bis 500 mbar, bevorzugt 5 bis 350 mbar, besonders bevorzugt 10 bis 200 mbar und Sumpftemperaturen von 80 bis 250°C, bevorzugt 100 bis 200°C, besonders bevorzugt 110 bis 180°C betrieben. Die Kopftemperaturen stellen sich dabei ent­ sprechend ein.For the production of caprolactone, the predominantly ester of C 6 acids containing stream from stage 4 is used. For this purpose, this stream is passed in stage 12 , a distillation column, into a stream containing predominantly adipic acid diester, which contains the 1,2-cyclohexanediols present, and a stream containing predominantly 6-hydroxycaproic acid ester, which contains no 1,2-cyclohexanediols, separated over swamp. The column is operated at pressures of 1 to 500 mbar, preferably 5 to 350 mbar, particularly preferably 10 to 200 mbar and bottom temperatures of 80 to 250 ° C., preferably 100 to 200 ° C., particularly preferably 110 to 180 ° C. The head temperatures are set accordingly.

Wichtig für eine hohe Reinheit und hohe Ausbeute an Caprolacton ist die Abtrennung der 1,2-Cyclohexandiole vom Hydroxycapronsäu­ reester, da diese Komponenten Azeotrope miteinander bilden. Es war in dieser Stufe 12 nicht vorauszusehen, daß die Trennung der 1,2-Cyclohexandiole und des Hydroxycapronsäureesters vollständig gelingt, vor allem wenn als Ester der bevorzugte Methylester ein­ gesetzt wird.It is important for a high purity and high yield of caprolactone that the 1,2-cyclohexanediols be separated from the hydroxycaproic acid ester, since these components form azeotropes with one another. In this stage 12, it was not foreseeable that the separation of the 1,2-cyclohexanediols and the hydroxycaproic acid ester would be completely successful, especially if the preferred methyl ester was used as the ester.

Zur Verminderung des Trennaufwands kann es vorteilhaft sein in der Stufe 12 zusammen mit dem Adipinsäurediester auch etwas Hy­ droxycapronsäureester abzutrennen. Die Gehalte an Hydroxycapron­ säureester liegen dabei vorteilhaft zwischen 0,2 und 7 Gew.-%. Je nach Alkoholkomponente der Ester wird dieser Anteil Hydroxy­ capronsäureester zusammen mit dem Adipinsäurediester über Kopf (z. B. Methylester) oder über Sumpf (z. B. Butylester) abgetrennt.To reduce the separation effort, it can be advantageous in step 12 to remove some hy droxycaproic acid ester together with the adipic acid diester. The contents of hydroxycaproic acid ester are advantageously between 0.2 and 7% by weight. Depending on the alcohol component of the ester, this portion of hydroxycaproic acid ester is separated off together with the adipic acid diester via the top (e.g. methyl ester) or via the bottom (e.g. butyl ester).

Der 6-Hydroxycapronsäureester enthaltende Sumpfstrom der Stufe 12 wird in der Stufe 13 in an sich bekannter Weise entweder in der Gas- oder Flüssigphase zu Alkohol und Caprolacton umgesetzt. Bevorzugt ist die Flüssigphase.The bottom stream of stage 12 containing 6-hydroxycaproic acid ester is converted in stage 13 in a manner known per se to either alcohol or caprolactone in the gas or liquid phase. The liquid phase is preferred.

Die Reaktion wird ohne Katalysator oder aber bevorzugt in Anwesenheit eines Katalysators durchgeführt. Als Katalysatoren eignen sich saure oder basische Katalysatoren, die homogen gelöst oder heterogen vorliegen können. Beispiele sind Alkali- und Erd­ alkalimetallhydroxide-, -oxide, -carbonate, -alkoxylate oder -carboxylate, Säuren wie Schwefel- oder Phosphorsäure, organische Säuren wie Sulfonsäuren oder Mono- oder Dicarbonsäuren, bzw. Salze der vorgenannten Säuren, Lewissäuren, bevorzugt aus der III. und IV. Hauptgruppe bzw. der I. bis VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente.The reaction is preferably carried out without a catalyst or in In the presence of a catalyst. As catalysts acidic or basic catalysts that are homogeneously dissolved are suitable or can be heterogeneous. Examples are alkali and earth alkali metal hydroxides, oxides, carbonates, alkoxylates or carboxylates, acids such as sulfuric or phosphoric acid, organic Acids such as sulfonic acids or mono- or dicarboxylic acids, or Salts of the aforementioned acids, Lewis acids, preferably from the  III. and IV. main group or the I. to VIII. subgroup of Periodic table of the elements.

Bevorzugt verwendet man die gleichen Katalysatoren, die auch in der Stufe 8 eingesetzt werden, da der hochsiedende Ausschleus­ strom der Stufe 13 oligomere Hydroxycapronsäureeinheiten enthält, die vorteilhaft über die Stufe 8 wiederverwertet werden können. Wird ein heterogener Katalysator eingesetzt, so beträgt die Katalysatorbelastung üblicherweise 0,05 bis 5 kg Edukt/l Kataly­ sator und Stunde. Bei homogenen Katalysatoren wird der Kataly­ sator bevorzugt dem Eduktstrom zugemischt. Dabei beträgt die Konzentration üblicherweise 10 bis 10000 ppm, bevorzugt 50 bis 5000 ppm, besonders bevorzugt 100 bis 1000 ppm. Die Reaktion wird üblicherweise bei 150 bis 400°C, bevorzugt 180 bis 350°C, beson­ ders bevorzugt 190 bis 330°C und Drücken von 1 bis 1020 mbar, bevorzugt 5 bis 500 mbar, besonders bevorzugt 10 bis 200 mbar durchgeführt.The same catalysts which are also used in stage 8 are preferably used, since the high-boiling discharge stream in stage 13 contains oligomeric hydroxycaproic acid units which can advantageously be recycled in stage 8 . If a heterogeneous catalyst is used, the catalyst load is usually 0.05 to 5 kg of educt / l catalyst and hour. In the case of homogeneous catalysts, the catalyst is preferably added to the feed stream. The concentration is usually 10 to 10,000 ppm, preferably 50 to 5000 ppm, particularly preferably 100 to 1000 ppm. The reaction is usually carried out at 150 to 400 ° C., preferably 180 to 350 ° C., particularly preferably 190 to 330 ° C. and pressures of 1 to 1020 mbar, preferably 5 to 500 mbar, particularly preferably 10 to 200 mbar.

In manchen Fällen ist es vorteilhaft die Cyclisierungsreaktion in Gegenwart von hochsiedenden Mono-, Di- oder Polyolen wie z. B. Decanol, Undecanol, Tridecanol, Pentadecanol, Octadecanol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,4-Cyclohexan­ diolen, Butylethylpropandiol, Neopentylglycol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Trimethylolpropan oder Glycerin durchführen.In some cases the cyclization reaction is advantageous in the presence of high-boiling mono-, di- or polyols such as e.g. B. decanol, undecanol, tridecanol, pentadecanol, octadecanol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,4-cyclohexane diols, butylethyl propanediol, neopentyl glycol, triethylene glycol, Carry out tetraethylene glycol, trimethylolpropane or glycerin.

Diese hochsiedenden Alkohole oder Polyole werden vorgelegt und/oder dem Reaktionsgemisch in Konzentrationen bis 5 Gew.-% zuge­ setzt oder separat zudosiert z. B. jeweils in Konzentrationen von 1 und 20000 ppm, bevorzugt 10 bis 4000 ppm, besonders bevorzugt 50 bis 2000 ppm.These high-boiling alcohols or polyols are introduced and / or the reaction mixture in concentrations up to 5 wt .-% sets or separately metered z. B. each in concentrations of 1 and 20,000 ppm, preferably 10 to 4,000 ppm, particularly preferred 50 to 2000 ppm.

Wird die Cyclisierung in der Flüssigphase durchgeführt, werden dies Reaktionsprodukte, überwiegend Veresterungsalkohol ROH und Caprolacton gasförmig aus dem Reaktionsgemisch entfernt. Vorteil­ haft ist eine dem Reaktionsgefäß aufgesetzte Kolonne, in der noch nicht umgesetztes Edukt im Reaktionssystem gehalten werden kann und über Kopf der Alkohol und Caprolacton abgezogen werden. Dabei kann die Kondensation des Produktstroms so erfolgen, daß fraktio­ niert kondensiert wird, d. h. zuerst vorwiegend Caprolacton, dann der Veresterungsalkohol. Selbstverständlich kann auch nur der Alkohol über Kopf, Caprolacton dagegen in einem Seitenstrom gewonnen werden. Der Alkohol-Strom kann vorteilhaft in die Stufe 2, 8 oder 11 zurückgeführt werden. Das Sumpfprodukt der Cyclierung kann in die Stufe 8 eingeschleust werden. If the cyclization is carried out in the liquid phase, reaction products, predominantly esterification alcohol ROH and caprolactone, are removed in gaseous form from the reaction mixture. A column attached to the reaction vessel is advantageous, in which unreacted starting material can be kept in the reaction system and the alcohol and caprolactone are taken off overhead. The condensation of the product stream can be carried out in such a way that condensed fractionation is carried out, ie first predominantly caprolactone, then the esterification alcohol. Of course, only the alcohol can be obtained overhead, while caprolactone can be obtained in a side stream. The alcohol stream can advantageously be returned to stage 2 , 8 or 11 . The bottom product of the cyclization can be introduced into stage 8 .

Der Zulauf zum Reaktionsgefäß kann ohne Vorheizung erfolgen. Wer­ den homogene Katalysatoren verwendet, so ist es vorteilhaft, den Eduktstrom direkt in den Cyclisierungssumpf einzutragen. Dabei kann der Katalysator entweder schon vor der Reaktion dem Feed zu­ gefügt werden, oder direkt in das Reaktionsgefäß gegeben werden.The feed to the reaction vessel can take place without preheating. Who the homogeneous catalysts used, it is advantageous to the Enter feed stream directly into the cyclization sump. Here the catalyst can either feed the feed before the reaction be added, or added directly to the reaction vessel.

Vorteilhafter ist es jedoch den Zulauf vorzuheizen, vor allem, wenn der Katalysator bereits gelöst ist und ein Hydroxycapronsäu­ reester mit einer C1-C5-Alkoholkomponente verwendet wird. Die Vor­ heiztemperatur liegt dabei zwischen 100 und 300°C, bevorzugt bei 130-270°C, besonders bevorzugt bei 150-250°C. Bei diesen Temperaturen reagiert der Hydroxycapronsäureester bereits zum Teil zu Alkohol, Caprolacton und dimeren bzw. oligomeren Hydroxy­ capronsäureestern. Dies bewirkt, daß nur wenig Hydroxycapron­ säureester, wenn er in das heiße Reaktionsgefäß gelangt, sofort aus dem Reaktionssumpf abdestillieren kann. Auf diese Weise werden Kolonnenböden eingespart.However, it is more advantageous to preheat the feed, especially if the catalyst has already been dissolved and a hydroxycaproic acid ester with a C 1 -C 5 alcohol component is used. The pre-heating temperature is between 100 and 300 ° C, preferably 130-270 ° C, particularly preferably 150-250 ° C. At these temperatures, the hydroxycaproic acid ester already partially reacts to alcohol, caprolactone and dimeric or oligomeric hydroxycaproic acid esters. This means that only a small amount of hydroxycaproic acid ester, when it gets into the hot reaction vessel, can immediately distill off from the reaction sump. This saves column trays.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, den über­ wiegenden Teil des Esteralkohols vor der Aufarbeitung des Capro­ lactons zu gewinnen, vor allem wenn dieser Alkohol, wie Methanol, niedrig siedet und in der Folge nur aufwendig kondensierbar wäre. Dazu wird der Hydroxycapronsäuremethylester in Gegenwart eines Katalysators wie oben beschrieben vorerhitzt, wobei bereits der freiwerdende Alkohol abdestilliert. Dies geschieht vorteilhaft bei 100-1100 mbar, einem Druckbereich, bei dem der Esteralkohol leicht kondensierbar ist. Dieses Vorgehen ist auch in Gegenwart der oben beschriebenen hochsiedenden Alkohole möglich.Another advantageous option is to use the weighing part of the ester alcohol before working up the Capro to win lactones, especially if this alcohol, like methanol, boils low and would only be condensable as a result. For this, the hydroxycaproate in the presence of a Preheated catalyst as described above, the liberated alcohol is distilled off. This is advantageous at 100-1100 mbar, a pressure range at which the ester alcohol is easily condensable. This is still the case today of the high-boiling alcohols described above possible.

Der Caprolacton-Produktstrom der Stufe 13 wird in der Stufe 14 weiter aufgearbeitet. Dabei kann es sich um eine oder mehrere Kolonnen handeln. Wird eine Kolonne verwendet, so werden über Kopf der gegebenenfalls noch vorhandene Veresterungsalkohol, sowie andere C1- bis C6-Leichtsieder abgetrennt, über Seitenstrom reines Caprolacton und über den Sumpf gegebenenfalls noch nicht umgesetzter Hydroxycapronsäureester, der zurückgeführt wird.The caprolactone product stream of stage 13 is worked up further in stage 14 . This can be one or more columns. If a column is used, the esterification alcohol which may still be present, as well as other C 1 to C 6 low boilers, are removed overhead, pure caprolactone via side stream and, if appropriate, unreacted hydroxycaproic acid ester which is recycled via the bottom.

Hochreines Caprolacton erhält man, wenn in der Stufe 14 die er­ wähnten Leichtsieder in einer ersten Kolonne über Kopf, Capro­ lacton und andere Hochsieder über Sumpf in eine zweite Kolonne eingespeist werden, wo Caprolacton über Kopf abgezogen wird. Handelt es sich bei dem zu gewinnenden Caprolactonstrom nur um kleinere Mengen, so kann Caprolacton mit einer Kolonne durch absatzweise fraktionierte Destillation gewonnen werden. High-purity caprolactone is obtained if, in stage 14, the low boilers he mentioned are fed in a first column overhead, capro lactone and other high boilers are added to a second column via the bottom, where caprolactone is taken off overhead. If the caprolactone stream to be obtained is only a small amount, caprolactone can be obtained with a column by batchwise fractional distillation.

Die Destillationen werden bei Sumpftemperaturen von 70 bis 250°C, bevorzugt 90 bis 230°C, besonders bevorzugt 100 bis 210°C und Drücken von 1 bis 500 mbar, bevorzugt 5 bis 200 mbar, besonders bevorzugt 10 bis 150 mbar durchgeführt.The distillations are carried out at bottom temperatures of 70 to 250 ° C, preferably 90 to 230 ° C, particularly preferably 100 to 210 ° C and Pressures from 1 to 500 mbar, preferably 5 to 200 mbar, particularly preferably carried out 10 to 150 mbar.

Nach einer weiteren Abwandlung des Verfahrens - im folgenden Variante E - ist es möglich, insbesondere kleinere Mengen von Caprolacton mit minimalem technischen Aufwand nach einem Batch­ verfahren herzustellen. Dazu verwendet man für die Veresterung der Stufe (a) einen Alkohol, der höher als Caprolacton siedet und führt die Umsetzung ohne Isolierung der Adipinsäureesterfraktion ansatzweise in einer Eintopfreaktion in Gegenwart eines Ver­ esterungskatalysators durch, wobei die Umsetzungen der Stufen (b), (c) und (f) im gleichen Ansatz erfolgen, die hochsiedenden Adipinsäureester im Sumpf verbleiben und Caprolacton als Destil­ lat gewonnen wird.After a further modification of the procedure - in the following Variant E - it is possible, especially smaller quantities of Caprolactone with minimal technical effort after a batch manufacturing process. This is used for the esterification step (a) an alcohol boiling higher than caprolactone and performs the reaction without isolating the adipic acid ester fraction to some extent in a one-pot reaction in the presence of a ver by esterification catalyst, the reactions of the stages (b), (c) and (f) in the same approach, the high-boiling Adipic acid esters remain in the sump and caprolactone remains lat is won.

Bei dieser Variante E werden zur Veresterung z. B. Alkohole wie Undecanol, Tridecanol, Pentadecanol, Octadecanol, 1,6-Hexandiol 1,4-Cyclohexandiole, Butylethylpropandiol, Neopentylglycol, Trie­ thylenglycol, Tetraethylenglycol, Trimethylolpropan oder Glycerin verwendet. Die Veresterung kann im Vakuum bei Temperaturen durchgeführt werden, bei denen einerseits Reaktionswasser, andererseits auch Komponenten wie die 1,2-Cyclohexandiole ab­ destillieren. Diese können natürlich auch erst nach der Vereste­ rung destillativ abgetrennt werden. Der Veresterungsaustrag wird mit weiterem Katalysator wie oben beschrieben versetzt und bei 1-200 mbar, bevorzugt 10-50 mbar unter Destillationsbedingun­ gen erhitzt. Dabei können Leichtsieder, z. B. die 1,2-Cyclohexan­ diole, abdestilliert werden, bevor Caprolacton durch Cyclisierung im Sumpf entsteht. Die bevorzugte Cyclisierungstemperatur liegt zwischen 200 und 300°C. Die Aufarbeitung des Caprolactons erfolgt wie oben beschrieben in einer oder mehreren Reindestillations­ kolonnen.In this variant E, z. B. alcohols such as Undecanol, tridecanol, pentadecanol, octadecanol, 1,6-hexanediol 1,4-cyclohexanediols, butylethyl propanediol, neopentyl glycol, trie ethylene glycol, tetraethylene glycol, trimethylolpropane or glycerin used. The esterification can be carried out in vacuum at temperatures be carried out in which on the one hand water of reaction, on the other hand, components such as 1,2-cyclohexanediols distill. These can of course only after the Vereste tion are separated by distillation. The esterification discharge will with further catalyst as described above and at 1-200 mbar, preferably 10-50 mbar under distillation conditions heated. Low boilers, e.g. B. the 1,2-cyclohexane diols, are distilled off before caprolactone by cyclization arises in the swamp. The preferred cyclization temperature is between 200 and 300 ° C. The caprolactone is worked up as described above in one or more pure distillations columns.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Ausbeuten an 1,6-Hexandiol und Caprolacton von jeweils über 95%, bei Rein­ heiten von über 99% erzielt werden.Yields can be obtained by the process according to the invention 1,6-hexanediol and caprolactone each of over 95%, with pure units of over 99%.

Unter Auslassung der Hydrierstufe gewonnene Adipinsäurediester können als Einsatzstoff auf dem Schmierstoffsektor, als Edukt für Cyclopentanon oder als Weichmacher dienen.Adipic acid diesters obtained by omitting the hydrogenation stage can be used as a feedstock in the lubricant sector, as a starting material serve for cyclopentanone or as a plasticizer.

Das Verfahren wird anhand der nachfolgenden Beispielenäher erläutert, aber dadurch in keiner Weise eingeschränkt. The process is illustrated by the following examples explained, but in no way limited.  

Beispiel 1 (Variante A)Example 1 (variant A) Stufe 1: (Entwässerung)Level 1 : (drainage)

0,1 kg Dicarbonsäurelösung/h (Adipinsäure, 6-Hydroxycapronsäure, 1,4-Cyclohexandiole, Glutarsäure, 5-Hydroxyvaleriansäure, Ameisensäure, Wasser) wurden kontinuierlich in einer Destil­ lationsapparatur (dreibödige Glockenbodenkolonne mit außen­ liegendem Öl-Heizkreislauf, Öltemperatur 150°C, Bodenvolumen je ca. 25 ml, Zulauf über den Glockenböden) mit aufgesetzter Füll­ körperkolonne (ca. 4 theoretische Trennstufen, kein Rücklauf am Kopf) destilliert. Als Kopfprodukt wurden 0,045 kg erhalten mit einem Ameisensäuregehalt im Wasser von ca. 3%. Im Sumpfstrom (5,5 kg) betrug der Wassergehalt ca. 0,4%.0.1 kg dicarboxylic acid solution / h (adipic acid, 6-hydroxycaproic acid, 1,4-cyclohexanediols, glutaric acid, 5-hydroxyvaleric acid, Formic acid, water) were continuously in a still lationsapparatur (three-vaulted bell-bottom column with outside horizontal oil heating circuit, oil temperature 150 ° C, floor volume each approx. 25 ml, inlet via the bubble cap) with the filler attached body column (approx. 4 theoretical plates, no reflux on Head) distilled. The top product was obtained with 0.045 kg a formic acid content in the water of approx. 3%. In the bottom stream (5.5 kg) the water content was about 0.4%.

Stufe 2: (Veresterung)Level 2 : (esterification)

5,5 kg des Sumpfstroms aus Stufe 1 wurde mit 8,3 kg Methanol und 14 g Schwefelsäure umgesetzt. Die Säurezahl des Austrags abzüg­ lich Schwefelsäure betrug ca. 10 mg KOH/g.5.5 kg of the bottom stream from stage 1 was reacted with 8.3 kg of methanol and 14 g of sulfuric acid. The acid number of the discharge minus sulfuric acid was approx. 10 mg KOH / g.

Stufe 3 Level 3

In einer Kolonne wurden der Veresterungsstrom aus Stufe 2 destil­ liert (1015 mbar, 65°C Kopftemperatur, bis 125°C Sumpftemperatur). Über Kopf wurden 7,0 kg abgezogen. Als Sumpfprodukt wurden 6,8 kg erhalten.The esterification stream from stage 2 was distilled in a column (1015 mbar, 65 ° C. top temperature, up to 125 ° C. bottom temperature). 7.0 kg were withdrawn overhead. 6.8 kg were obtained as the bottom product.

Stufe 4: (1,4-Cyclohexandiolabtrennung)Stage 4 : (1,4-cyclohexanediol separation)

In einer 50 cm Füllkörperkolonne wurde der Sumpfstrom aus Stufe 3 fraktioniert destilliert (1 mbar, 70-90°C Kopftemperatur, bis 180°C Sumpftemperatur). Im Sumpf fanden sich die 1,4-Cyclohexan­ diole.The bottom stream from stage 3 was fractionally distilled in a 50 cm packed column (1 mbar, head temperature 70-90 ° C., bottom temperature 180 ° C.). The 1,4-cyclohexane diols were found in the sump.

Als Leichtsieder wurden 0,6 kg abdestilliert (1,2-Cyclohexandiole, Valerolacton, 5-Hydroxyvaleriansäuremethylester, Glutarsäuredi­ methylester, Bernsteinsäuredimethylester u. a.); als überwiegend Adipinsäuredimethylester und 6-Hydroxycapronsäuremethylester ent­ haltende Fraktion wurden 4,3 kg erhalten.0.6 kg were distilled off as low boilers (1,2-cyclohexanediols, Valerolactone, 5-hydroxyvaleric acid methyl ester, glutaric acid di methyl ester, dimethyl succinate u. a.); than predominantly Dimethyl adipate and methyl 6-hydroxycaproate ent holding fraction was obtained 4.3 kg.

Stufe 5: (Hydrierung Teilstrom; alternativ Abzug des C6-Ester­ gemisches und Reindestillation zur Gewinnung von Adipinsäuredi­ methylester)Stage 5 : (hydrogenation of partial stream; alternatively deduction of the C 6 ester mixture and purifying distillation to obtain methyl adipate)

2,7 kg C6-Estergemisch aus Stufe 4 wurden kontinuierlich in einem 25 ml Reaktor an einem Katalysator hydriert (Katalysator, 70 Gew.-%, CuO, 25 Gew.-% ZnO, 5 Gew.-% Al2O3, der zuvor im Wasserstoffstrom bei 180°C aktiviert worden ist, Hydrier­ bedingungen: Zulauf 20 g/h, kein Umlauf, 220 bar, 220°C). Der Ester-Umsatz betrug 99,5%, die 1,6-Hexandiolselektivität betrug über 99%.2.7 kg of C 6 ester mixture from stage 4 were continuously hydrogenated in a 25 ml reactor over a catalyst (catalyst, 70% by weight, CuO, 25% by weight ZnO, 5% by weight Al 2 O 3, which was previously activated in a hydrogen stream at 180 ° C, hydrogenation conditions: feed 20 g / h, no circulation, 220 bar, 220 ° C). The ester conversion was 99.5%, the 1,6-hexanediol selectivity was over 99%.

Unter Verwendung eines anderen Katalysators wurde die Esterfrak­ tion in einer zweistufigen Reaktorkaskade (1. Reaktor 2,5 l Katalysator, Rieselfahrweise, 250 bar, Produktrückführung : Zu­ lauf = 10 : 1, 220-230°C; 2. Reaktor 0,5 l Katalysator, Riesel­ fahrweise gerader Durchgang, 260 bar, 220°C) kontin. hydriert. Als Katalysator wurde ein zuvor bei 180°C aktivierter Katalysator aus CuO (60%), Al2O3 (30%) und Mn2O3 (10%) eingesetzt. Die Zulauf­ menge betrug 1 kg/h. Bei 99,5% Umsatz betrug die Hexandiol-Se­ lektivität über 99%.Using another catalyst, the ester fraction was in a two-stage reactor cascade (1st reactor 2.5 l catalyst, trickle mode, 250 bar, product return: inlet = 10: 1, 220-230 ° C; 2nd reactor 0.5 l Catalyst, trickle, straight passage, 260 bar, 220 ° C) contin. hydrated. A catalyst consisting of CuO (60%), Al 2 O 3 (30%) and Mn 2 O 3 (10%) previously activated at 180 ° C. was used as the catalyst. The feed rate was 1 kg / h. With 99.5% conversion, the hexanediol selectivity was over 99%.

Stufe 6 und 7: (Hexandiolreinigung)Level 6 and 7 : (hexanediol purification)

2,5 kg des Hydrieraustrags aus Stufe 5 wurden fraktioniert destilliert (Destillationsblase mit aufgesetzter 70 cm Füll­ körperkolonne, Rücklaufverhältnis 2). Bei 1013 mbar wurden 0,5 kg Methanol abdestilliert und nach Anlegen von Vakuum (20 mbar) destillierten überwiegend die 1,2-Cyclohexandiole und 1,5-Pentan­ diol ab. Danach (Sdp. 146°C) destillierte 1,6-Hexandiol mit einer Reinheit von 99,8% ab.2.5 kg of the hydrogenation from stage 5 were fractionally distilled (still with attached 70 cm packed column, reflux ratio 2 ). At 1013 mbar, 0.5 kg of methanol were distilled off and, after applying a vacuum (20 mbar), the 1,2-cyclohexanediols and 1,5-pentane diol predominantly distilled off. Thereafter (bp. 146 ° C) distilled 1,6-hexanediol with a purity of 99.8%.

Stufe 8 Level 8

2,9 kg des Sumpfaustrages der Stufe 4 wurden mit 3,8 kg Methanol und 3,8 g Tetra-i-propyltitanat versetzt und kontinuierlich in einem 1 m langen, 440 ml fassenden Rohrreaktor, der mit 3 mm V2A-Ringen gefüllt war, umgesetzt. Die mittlere Verweilzeit betrug ca. 2 h.2.9 kg of the bottom discharge from stage 4 were mixed with 3.8 kg of methanol and 3.8 g of tetra-i-propyltitanate and continuously in a 1 m long, 440 ml tubular reactor which was filled with 3 mm V2A rings, implemented. The average residence time was approximately 2 hours.

Stufe 9 Level 9

Der Austrag aus Stufe 8 wurde analog der in Stufe 3 beschriebenen Apparatur fraktioniert destilliert. Bei 65°C Kopftemperatur wurden 3,5 kg abdestilliert (überwiegend Methanol). Im Sumpf verblieben 2,2 kg. The discharge from stage 8 was fractionally distilled analogously to the apparatus described in stage 3 . At 65 ° C top temperature, 3.5 kg were distilled off (mainly methanol). 2.2 kg remained in the swamp.

Stufe 10 Level 10

Der Sumpf aus Stufe 9 wurde analog Stufe 4 bis zu einer Sumpftem­ peratur von 160°C fraktioniert destilliert. Als Destillat wurden 1,3 kg erhalten, das direkt hydriert oder in die 4. Stufe zurück­ geführt werden kann. (Zusammensetzung: 52% 6-Hydroxycapronsäure­ methylester, 31% Adipinsäuredimethylester, 5% Glutarsäuredi­ methylester, 4% 5-Hydroxycapronsäuremethylester sowie eine Viel­ zahl weiterer, mengenmäßig unbedeutender Komponenten).The bottom from stage 9 was fractionally distilled analogously to stage 4 to a bottom temperature of 160 ° C. 1.3 kg were obtained as the distillate, which can be directly hydrogenated or returned to the 4th stage. (Composition: 52% methyl 6-hydroxycaproate, 31% dimethyl adipate, 5% methyl glutarate, 4% methyl 5-hydroxycaproate and a large number of other, insignificant components).

Stufe 11 Level 11

7 kg des Kopfproduktes der Stufe 3 wurden an einer 20 cm Füll­ körperkolonne bei 1015 mbar fraktioniert destilliert. Es wurden 0,8 kg Vorlauffraktion bei 59-65°C Kopftemperatur erhalten, die neben vorwiegend Methanol, C1-C4-Monoethylester enthielt. Bei 65°C Kopftemperatur wurden 5,6 kg Methanol mit einer Reinheit­ < 99% erhalten. Der Sumpf (0,6 kg) bestand überwiegend aus Wasser.7 kg of the top product of stage 3 were fractionally distilled on a 20 cm packed column at 1015 mbar. 0.8 kg of preliminary fraction were obtained at a head temperature of 59-65 ° C. which, in addition to predominantly methanol, contained C 1 -C 4 -monoethyl ester. At a head temperature of 65 ° C., 5.6 kg of methanol with a purity of <99% were obtained. The sump (0.6 kg) consisted mainly of water.

Stufe 12 Level 12

Von 1,6 kg Estergemisch aus Stufe 4 wurden in einer 2 l Destilla­ tionsblase mit aufgesetzter Kolonne (40 cm, 5 mm V2A-Metallring­ füllkörper) und Rücklaufteiler bei 2 mbar vorwiegend Adipinsäure­ dimethylester abdestilliert (Rücklaufverhältnis 2, Kopftemperatur bis 91°C, Sumpftemperatur bis 118°C). Im Sumpf blieben 0,31 kg Hydroxycapronsäuremethylester (82%ig, Rest vorwiegend dimerer Hydroxycapronsäuremethylester, kein Adipinsäuredimethylester) zurück.Dimethyl ester of predominantly adipic acid was distilled off from 1.6 kg of ester mixture from stage 4 in a 2 l distillation still with attached column (40 cm, 5 mm V2A metal ring packing) and reflux divider (reflux ratio 2, top temperature to 91 ° C., bottom temperature) up to 118 ° C). 0.31 kg of hydroxycaproic acid methyl ester (82% strength, remainder predominantly dimeric hydroxycaproic acid methyl ester, no dimethyl adipate) remained in the sump.

Stufe 13: (Cyclisierung)Level 13 : (cyclization)

In einer 250 ml Destillationsblase mit außenliegender Heizung und aufgesetzter Kolonne (70 cm, 5 mm V2A-Metallringfüllkörper) mit Rücklaufteiler wurden 60 ml Sumpfprodukt aus Stufe 12 mit Zusatz von 1000 ppm Tetraisopropyltitanat vorgelegt, auf 260°C bei 40 mbar aufgeheizt und stündlich 35 ml Sumpfprodukt aus Stufe 12, dem 1000 ppm Tetraisopropyltitanat sowie 200 ppm 1,6-Hexandiol zugesetzt wurden, zugefahren. Bei einer Kopftemperatur von 123 bis 124°C und einem Rücklaufverhältnis von 4 wurden bei 25°C vor­ wiegend Caprolacton, bei -78°C Methanol kondensiert. 60 ml of bottom product from stage 12 with the addition of 1000 ppm of tetraisopropyl titanate were placed in a 250 ml distillation still with external heating and a column (70 cm, 5 mm V2A metal ring packing) with reflux divider, heated to 260 ° C. at 40 mbar and 35 ml per hour Bottom product from stage 12 , to which 1000 ppm of tetraisopropyl titanate and 200 ppm of 1,6-hexanediol were added. At a head temperature of 123 to 124 ° C and a reflux ratio of 4 at 25 ° C mainly caprolactone, at -78 ° C methanol was condensed.

Stufe 14: (Caprolactonreinigung)Level 14 : (caprolactone purification)

In einer 250 ml Destillationsblase mit aufgesetzter Kolonne (70 cm, 5 mm V2A-Metallringfüllkörper) und Rücklaufteiler (Rück­ laufverhältnis 4) wurde das aus Stufe 13 erhaltene Caprolacton fraktioniert bei 40 mbar destilliert. Nach Abtrennung von im wesentlichen Valerolacton (Sdp. 90 bis 110°C) wurde Caprolacton (Sdp. 131°C) in einer Reinheit (GC-Flächen-%) von 99,9% erhalten.The caprolactone obtained from stage 13 was fractionally distilled at 40 mbar in a 250 ml still with an attached column (70 cm, 5 mm V2A metal ring packing) and reflux divider (reflux ratio 4 ). After essentially valerolactone (bp. 90 to 110 ° C.) had been separated off, caprolactone (bp. 131 ° C.) was obtained in a purity (GC area%) of 99.9%.

Beispiel 2Example 2

Analog Beispiel 1 wurde die Stufe 13 (Cyclisierung) mit einem Hydroxycapronsäure-haltigen Strom folgender Zusammensetzung be­ trieben: 81% Hydroxycapronsäuremethylester, 9% dimerer Hydroxy­ capronsäuremethylester, 0,1% Adipinsäuredimethylester sowie Ester aus 5-Hydroxyvaleriansäuremethylester und Hydroxycapron­ säuremethylester und oligomere Hydroxycapronsäuremethylester. Dabei wurden in dem 250 ml Reaktionsgefäß 50 g 1,6-Hexandiol, 30 g des Hydroxycapronsäuremethylester-haltigen Stroms und 0,1 g Titanat vorgelegt, die Mischung bei 40 mbar erhitzt und ab 155°C Sumpftemperatur kontinuierlich 30 g/h Esterzulauf (enthielt 1000 ppm Titanat) zugegeben. Bei Sumpftemperaturen zwischen 205 und 260°C wurden innerhalb 56 h 1225 g Caprolacton-haltiges Destillat, 336 g Methanol-haltiges Kühlfallenprodukt und ca. 100 g Sumpfprodukt erhalten. Der zu 100% fehlende Rest geht auf Methanolverluste und den hold-up der Kolonne zurück. Nach fraktionierter Destillation des Caprolacton-haltigen Austrags wie in Beispiel 1 wurde Caprolacton mit Reinheiten zwischen 99 und 99,9% erhalten.Analogously to Example 1, stage 13 (cyclization) was operated with a stream containing hydroxycaproic acid of the following composition: 81% methyl hydroxycaproate, 9% dimeric hydroxycaproate, 0.1% dimethyl adipate, and esters of methyl 5-hydroxyvalerate and methyl hydroxycaproate and oligomeric hydroxycaproate. 50 g of 1,6-hexanediol, 30 g of the hydroxycaproate containing methyl ester and 0.1 g of titanate were initially introduced into the 250 ml reaction vessel, the mixture was heated at 40 mbar and continuously contained 30 g / h of ester feed (from 155 ° C. bottom temperature) 1000 ppm titanate) added. At bottom temperatures between 205 and 260 ° C., 1225 g of caprolactone-containing distillate, 336 g of methanol-containing cold trap product and about 100 g of bottom product were obtained within 56 hours. The 100% missing residue is due to methanol losses and the hold-up of the column. After fractional distillation of the caprolactone-containing discharge as in Example 1, caprolactone was obtained with purities between 99 and 99.9%.

Beispiel 3 (Variante B)Example 3 (variant B)

2400 g Dicarbonsäurelösung gemäß Beispiel 1, 2400 g n-Butanol und 6 g Schwefelsäure wurden in einem Reaktionsgefäß mit aufgesetzter 20 cm Füllkörperkolonne mit Wasserabscheider so lange unter Rück­ fluß erhitzt, bis kein Wasser mehr überging (ca. 8 Stunden). Da­ bei wurde das heterogene Butanol/Wasser-Destillat kontinuierlich im Phasenscheider getrennt, Butanol zurückgeführt und Wasser aus­ geschleust. Die Säurezahl des Reaktionsaustrages betrug abzüglich der eingesetzten Schwefelsäure ca. 10 mg KOH/g. Danach wurden 2,2 Äquivalente NaOH bezogen auf eingesetzte Schwefelsäure zuge­ setzt und dann das überschüssige Butanol bei ca. 120 mbar bis zu einer Sumpftemperatur von 120°C abdestilliert. Der resultierende Rückstand wurde an einem Sambayverdampfer in Destillat (1419 g) und Hochsieder bei 1 mbar und 200°C aufgetrennt. Dieses Destillat wurde dann über eine 75 cm Füllkörperkolonne fraktioniert destil­ liert (ca. 5 mbar), wobei 1,4- und 1,2-Cyclohexandiole vollstän­ dig von Vorfraktionen von Hydroxycapronsäurebutylesterfraktionen, im folgenden Estergemisch bezeichnet, abgetrennt waren.2400 g of dicarboxylic acid solution according to Example 1, 2400 g of n-butanol and 6 g of sulfuric acid were placed in a reaction vessel 20 cm packed column with water separator as long under back flow heated until no more water passed over (approx. 8 hours). There at the heterogeneous butanol / water distillate became continuous separated in the phase separator, butanol returned and water out smuggled. The acid number of the reaction discharge was minus about 10 mg KOH / g of the sulfuric acid used. After that 2.2 equivalents of NaOH based on the sulfuric acid used sets and then the excess butanol at about 120 mbar up to distilled off a bottom temperature of 120 ° C. The resulting one Residue was distilled on a Sambay evaporator (1419 g) and high boilers separated at 1 mbar and 200 ° C. This distillate was then fractionally distilled over a 75 cm packed column (approx. 5 mbar), 1,4- and 1,2-cyclohexanediols being complete  dig of pre-fractions of hydroxycaproic acid butyl ester fractions, hereinafter referred to as ester mixture, were separated.

119 g des Estergemischs (67% Hydroxycapronsäurebutylester, 10% Bernsteinsäuredibutylester, 5% Glutarsäuredibutylester sowie eine Vielzahl anderer Produkte) wurden in einen Destillations­ kolben mit 0,05 g 1,6-Hexandiol und 1,2 g Titanat versetzt. Bei 200 mbar/150-180°C Sumpftemperatur wurde über eine 1 m Drehband­ kolonne ca. 32 g bei einer Kopftemperatur von 75°C überwiegend Butanol abdestilliert. Nach Reduktion des Drucks auf 20 mbar und Steigerung der Sumpftemperatur auf 200-300°C destillierten bei Kopftemperaturen bis 122°C ca. 60 g ab. Davon wurden 50 g an einer 1 m Drehbandkolonne bei 20 mbar fraktioniert destilliert und Caprolacton in einer Reinheit von 99,7% erhalten.119 g of the ester mixture (67% butyl hydroxycaproate, 10% Succinic acid dibutyl ester, 5% glutaric acid dibutyl ester as well a variety of other products) have been distilled flask with 0.05 g of 1,6-hexanediol and 1.2 g of titanate. At 200 mbar / 150-180 ° C bottom temperature was over a 1 m rotating belt column approx. 32 g at a top temperature of 75 ° C predominantly Distilled butanol. After reducing the pressure to 20 mbar and Increasing the bottom temperature to 200-300 ° C distilled at Head temperatures up to 122 ° C from approx. 60 g. 50 g of which were added to one 1 m rotating column column at 20 mbar fractionally distilled and Caprolactone obtained in a purity of 99.7%.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung von 1,6-Hexandiol und ε-Caprolacton aus einem Adipinsäure, 6-Hydroxycapronsäure und geringe Men­ gen 1,4-Cyclohexandiole enthaltenden Carbonsäuregemisch, das als Nebenprodukt der Oxidation von Cyclohexan zu Cyclohexa­ non/Cyclohexanol mit Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasen durch Wasserextraktion des Reaktionsgemisches erhalten wird, durch Veresterung und Hydrierung eines Teilstroms zu Hexandiol und Cyclisierung von 6-Hydroxycapronsäureester zu Caprolacton, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • a) die in dem wäßrigen Reaktionsgemisch enthaltenen Mono- und Dicarbonsäuren mit einem niedermolekularen Alkohol zu den entsprechenden Carbonsäureestern umsetzt,
  • b) das erhaltene Veresterungsgemisch in einer ersten Destillationsstufe von überschüssigem Alkohol und Leichtsiedern befreit,
  • c) aus dem Sumpfprodukt in einer zweiten Destillations­ stufe eine Auftrennung in eine von 1,4-Cyclohexan­ diolen im wesentlichen freie Esterfraktion und eine zumindest den größeren Teil der 1,4-Cyclohexandiole enthaltende Fraktion durchführt,
  • d) von der Esterfraktion in einer dritten Destil­ lationsstufe zumindest teilweise einen im wesent­ lichen 6 -Hydroxycapronsäureester enthaltenden Strom abtrennt,
  • e) die Esterfraktion aus (d), aus der zumindest teil­ weise 6-Hydroxycapronsäureester entfernt wurde, kata­ lytisch hydriert und durch Destillation des Hydrier­ produktes in an sich bekannter Weise 1,6-Hexandiol gewinnt und
  • f) den im wesentlichen 6-Hydroxycapronsäureester enthaltenden Strom auf Temperaturen über 200°C bei vermindertem Druck erhitzt, wodurch 6-Hydroxycapron­ säureester zu Caprolacton cyclisiert wird und aus dem Cyclisierungsprodukt durch Destillation reines ε-Caprolacton gewinnt.
1. Process for the preparation of 1,6-hexanediol and ε-caprolactone from an adipic acid, 6-hydroxycaproic acid and small amounts of 1,4-cyclohexanediols containing carboxylic acid mixture which is a by-product of the oxidation of cyclohexane to cyclohexane / cyclohexanol with oxygen or oxygen containing gases is obtained by water extraction of the reaction mixture, by esterification and hydrogenation of a partial stream to hexanediol and cyclization of 6-hydroxycaproic acid ester to caprolactone, characterized in that
  • a) reacting the mono- and dicarboxylic acids contained in the aqueous reaction mixture with a low molecular weight alcohol to give the corresponding carboxylic acid esters,
  • b) the esterification mixture obtained is freed from excess alcohol and low boilers in a first distillation stage,
  • c) from the bottom product in a second distillation stage, it is separated into an ester fraction essentially free of 1,4-cyclohexane diols and an fraction containing at least the larger part of the 1,4-cyclohexanediols,
  • d) at least partially separating a stream containing essentially 6-hydroxycaproic acid ester from the ester fraction in a third distillation stage,
  • e) the ester fraction from (d), from which at least partially 6-hydroxycaproic acid ester has been removed, catalytically hydrogenated and 1,6-hexanediol is obtained by distillation of the hydrogenation product in a manner known per se and
  • f) the stream essentially containing 6-hydroxycaproic acid ester is heated to temperatures above 200 ° C. under reduced pressure, as a result of which 6-hydroxycaproic acid ester is cyclized to caprolactone and pure ε-caprolactone is obtained from the cyclization product by distillation.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Carbonsäuregemisch vor der Veresterung entwässert.2. The method according to claim 1, characterized in that one the carboxylic acid mixture is dewatered before the esterification. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Veresterung mit Alkanolen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen durchführt.3. The method according to claim 1, characterized in that one esterification with alkanols with 1 to 3 carbon atoms carries out. 4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Veresterung mit Alkanolen mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen durchführt.4. The method according to claim 1, characterized in that esterification with alkanols with 4 to 10 carbon atoms carries out. 5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Veresterung mit Methanol durchführt und in der Destilla­ tionsstufe (c) eine im wesentlichen von 1,4-Cyclohexandiolen freie Carbonsäuremethylester-Fraktion am Kopf der Kolonne und eine die Hochsieder und die 1,4-Cyclohexandiole enthaltende Sumpffraktion gewinnt und die Carbonsäuremethylesterfraktion in die dritte Destillationsstufe (d) überführt.5. The method according to claim 1, characterized in that performs the esterification with methanol and in the distilla tion stage (c) essentially of 1,4-cyclohexanediols free carboxylic acid methyl ester fraction at the top of the column and one containing the high boilers and the 1,4-cyclohexanediols Bottom fraction wins and the carboxylic acid methyl ester fraction transferred to the third distillation stage (d). 6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Veresterung mit n- oder i-Butanol durchführt und in der Destillationsstufe (c) die 1,4-Cyclohexandiole mit den Leichtsiedern über Kopf abtrennt und die Carbonsäurebuthyl­ ester als Seitenstrom oder als diese enthaltenden Sumpf gewinnt und in die dritte Destillationsstufe (d) überführt.6. The method according to claim 1, characterized in that one carries out the esterification with n- or i-butanol and in the Distillation stage (c) the 1,4-cyclohexanediols with the Low boilers are removed overhead and the carboxylic acid butyl esters as a side stream or as a sump containing them wins and transferred to the third distillation stage (d). 7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Destillationsstufen (c) und (d) in einer einzigen Kolonne durchführt.7. The method according to claim 1, characterized in that one distillation stages (c) and (d) in a single column carries out. 8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man im Falle der Veresterung mit Methanol in einem oberen Seiten­ abzug eine im wesentlichen Dicarbonsäuremethylester enthal­ tende Fraktion, als unteren Seitenabzug eine im wesentlichen 6-Hydroxycapronsäuremethylesterfraktion und als Sumpfprodukt eine die 1,4-Cyclohexandiole enthaltende Fraktion abtrennt.8. The method according to claim 7, characterized in that one in the case of esterification with methanol in an upper side deduction containing an essentially dicarboxylic acid methyl ester fraction, essentially a lower side deduction 6-hydroxycaproic acid methyl ester fraction and as bottom product a fraction containing the 1,4-cyclohexanediols is separated off. 9. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man im Falle der Veresterung mit n- oder i-Butanol in einem obe­ ren Seitenabzug eine im wesentlichen 6-Hydroxycapronsäurebu­ tylester enthaltende Fraktion, als unteren Seitenabzug eine im wesentlichen Dicarbonsäurebutylester enthaltende Fraktion und als Kopfprodukt eine die 1,4-Cyclohexandiole enthaltende Fraktion gewinnt. 9. The method according to claim 7, characterized in that one in the case of esterification with n- or i-butanol in one above ren side deduction an essentially 6-hydroxycaproic acid fraction containing tylester, a lower side deduction fraction containing essentially dicarboxylic acid butyl ester and the top product is one containing 1,4-cyclohexanediols Faction wins.   10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Sumpfprodukt der Stufe (c) zumindest teilweise einer erneuten Veresterung unter weiterem Zusatz des niedermoleku­ laren Alkohols und eines Veresterungskatalysators unterwirft und in einer getrennten Destillationsstufe analog (b) und (c) auftrennt oder erst nach Abtrennung der 1,4-Cyclohexandiole die erneute Veresterung durchführt und die die Carbonsäure­ ester enthaltende Fraktion in die Hydrierstufe (d) einleitet.10. The method according to claim 1, characterized in that the bottom product of stage (c) is at least partially one reesterification with further addition of the low molecular weight laren alcohol and an esterification catalyst and in a separate distillation stage analogous to (b) and (c) separates or only after separation of the 1,4-cyclohexanediols carries out the re-esterification and the carboxylic acid introduces ester-containing fraction into the hydrogenation stage (d). 11. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Hydrierung Katalysatoren verwendet, die als katalytisch aktive Hauptbestandteile Kupfer, Kobalt und/oder Rhenium ent­ halten.11. The method according to claim 1, characterized in that used for hydrogenation catalysts, which are called catalytic main active ingredients copper, cobalt and / or rhenium ent hold. 12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Hydrierung Katalysatoren verwendet, die in der oxidischen Form die Zusammensetzung CuaAlbZrcMndOx besitzen, wobei a < 0, b < 0, c ≧ 0, d < 0, a < b/2, b < a/4, a < c und a < d gilt und x die zur Wahrung der Elektroneutralität pro Formeleinheit erforderliche Anzahl von Sauerstoffionen bezeichnet.12. The method according to claim 1, characterized in that catalysts are used for hydrogenation, which have the composition Cu a Al b Zr c Mn d O x in the oxidic form, wherein a <0, b <0, c ≧ 0, d <0, a <b / 2, b <a / 4, a <c and a <d applies and x denotes the number of oxygen ions required to maintain electroneutrality per formula unit. 13. Abwandlung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die Hydrierung der Stufe (e) unterläßt und aus der Esterfraktion der Stufe (d) Adipinsäurediester gewinnt.13. Modification of the method according to claim 1, characterized records that the hydrogenation of step (e) is omitted and from the ester fraction of step (d) adipic diester wins. 14. Abwandlung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man für eine vereinfachte Herstellung von Caprolacton für die Veresterung in Stufe (a) einen Alkohol verwendet, der höher als Caprolacton siedet und daß man die Umsetzung, ohne Isolierung der Adipindiesterfraktion, ansatzweise in einer Eintopfreaktion in Gegenwart eines Veresterungskatalysators durchführt, wobei die Umsetzungen der Stufen (b), (c) und (f) im gleichen Ansatz erfolgen, und die hochsiedenden Adipinsäurediester im Sumpf verbleiben und Caprolacton als Destillat gewonnen wird.14. Modification of the method according to claim 1, characterized records that one for a simplified production of Caprolactone for the esterification in step (a) an alcohol used that boils higher than caprolactone and that one the implementation, without isolation of the adipindiester fraction, to some extent in a one-pot reaction in the presence of a Performs esterification catalyst, the reactions stages (b), (c) and (f) take the same approach, and the high-boiling adipic acid diesters remain in the swamp and Caprolactone is obtained as a distillate.
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