DE2037275C2 - Verfahren zur Reinigung von Rohaceton - Google Patents

Description

Rohaceton, wie man es als Nebenprodukt mit Phenolen bei der katalytischen Zersetzung von Cumolhydroperoxid erhält, enthält schwankende Mengen an Verunreinigungen, die schwer aus dem Aceton zu entfernen sind. Diese Verunreinigungen sind in der Hauptsache aldehydische Substanzen, wie Propionaldehyd und Acetaldehyd.

Aus der US-PS 29 06 675 ist es bekannt, solches Rohaceton durch Destillation in einer Mehrbödenkolonne unter kontinuierlichem Zusatz einer wäßrigen Alkaliiauge einer Konzentration von 5 bis 25% an einer Stelle oberhalb des Acetonzulaufpunktes und Abnahme des reinen Acetons an der Spitze der Kolonne zu reinigen. Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß halbgereinigtes Aceton abgenommen und zu dem Zersetzungsreaktor zurückgeführt werden muß, was den Durchsatz vermindert, und daß ein Teil des Acetons unter dem Einfluß des Alkalihydroxids abgebaut werden kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand somit darin, aus der Zersetzung von Cumolhydroperoxid stammendes Rohaceton derart zu reinigen, daß man ein von aldehydischen Verunreinigungen hochgereinigtes Produkt ohne Acetonzersetzung bekommt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung von durch Zersetzung von Cumolhydroperoxid erhaltenem Rohaceton durch Destillation des Rohacetons in einer Mehrbödenkolonne unter kontinuierlichem Zusatz einer verdünnten wäßrigen Lösung von Alkalihydroxid an einer Stelle oberhalb des Acetonzulaufpunktes und Abnahme des reinen Acetons an der Spitze der Kolonne ist dadurch gekennzeichnet, daß man das Alkalihydroxid als 0,05- bis 5,O°/oige Lösung zusetzt und das Verhältnis der Zulaufgeschwindigkeit der Alkalihydroxidlösung zu der Rückflußgeschwindigkeit ohne Bildung einer zweiten flüssigen Phase auf 1 :2 bis 1 :10 hält.

Es wurde festgestellt, daß aldehydische Verunreinigungen enthaltendes Rohaceton in diesem Verfahren in solchem Ausmaß gereinigt werden kann, daß es dem Kaliumpermanganattest nach ASTM D-1363-67 entspricht. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein schematisches Fließbild des Verfahrens nach der Erfindung und

Fig.2 ein Diagramm, das die Phasenbildung bei Gemischen von Natriumhydroxid, Aceton und Wasser zeigt.

Das schematische Fließbild gemäß Fig. 1 erläutert die kontinuierliche Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung in gewerblichem Maßstab. Man verwendet eine einzige Mehrbödenkolonne, und zwar sei angenommen, daß die in F i g. 1 dargestellte Kolonne 60 Böden besitzt und mit dem üblichen Zubehör, wie einer Heizquelle 6 zur Wärmezuführung, beispielsweise in Form von Wasserdampf, zum Boden der Kolonne, einen Kondensor 9 zur Kondensierung von aus der Kolonne austretenden Dämpfen, einen Bodenauslaß 8 zum Abziehen nichtflüchtiger Bestandteile, einen Einlaß Fl ίο zur Einleitung von Rohaceton, einen Einlaß F2 zur Einführung von verdünntem flüssigem Alkali, eine Leitung 3 zur Beförderung von Kopfdämpfen zum Kondensor, eine Leitung 4 zur Zurückführung eines Teils des kondensierten Dampfes zur Kolonne als Rückfluß und eine Leitung 5 zum Abziehen von Produkt versehen ist. Die Böden 1, 7,17,57 und 60 sind nur ein Teil der in der Kolonne angeordneten Böden, der Einfachheit halber sind die anderen nicht dargestellt Der Kolonnenteii zwischen Fl und F2 dient als Reaktionszone.

Rohes Aceton wird in die Kolonne durch den Einlaß Fl im unteren Abschnitt des Turms etwa 7 bis 10 Böden über der Wasserdampfzuführung und unterhalb des Einlasses F2 für Alkali, der etwa 15 oder 20 Böden oberhalb des Kolonnenbodens liegt, eingeführt. Das Alkali vermischt sich mit der in der Kolonne herabfließenden Flüssigkeit unter Bildung einer einzigen acetonreichen Flüssigkeitsphase, welche die aufströmenden Aceton- und Aldehyddämpfe berührt. Dadurch werden die Aldehyde in nicht flüchtige Polymere umgewandelt, die sich am Kolonnenboden mit Wasser und verbrauchtem Alkali absetzen und durch den Bodenauslaß 8 entfernt werden. Die aufsteigenden Dämpfe, die jetzt Aceton und eine kleine Menge Wasser enthalten, werden im oberen Teil der Kolonne kontinuierlich rektifiziert. Der Dampf tritt aus der Kolonne über dem Boden 60 durch die Leitung 3 zum Kondensor 9 über, und ein Teil des Kondensates wird der oberen Rektifizierzone durch die Leitung 4 zugeführt. Der andere Teil des Kondensates wird frei von Wasser als raffiniertes Produkt durch die Leitung 5 abgezogen.

Der hier gebrauchte Ausdruck »im wesentlichen wasserfreies Aceton« bedeutet Aceton mit weniger als 0,5% Wasser.

Wenn Natriumhydroxid, Aceton und Wasser vermischt werden, so kann die entstehende Lösung je nach den relativen Anteilen jedes Bestandteiles zwei Phasen enthalten, von denen die weniger dichte Flüssigkeit eine acetonreiche Phase und die dichtere Flüssigkeit eine alkalireiche Phase ist. Die Mischung kann aber auch eine einzige acetonreiche Phase bilden.

F i g. 2 erläutert diese Phasenbeziehung. Gemische, die Aceton, Wasser und Natriumhydroxid in Mengen-Verhältnissen enthalten, die durch den Bereich unterhalb der Kurve wiedergegeben sind, bilden zwei Phasen, während innerhalb des schraffierten Bereiches eine einzige acetonreiche Phase vorliegt.

Es wurde festgestellt, daß aldehydische Verunreinigungen am besten unter Bedingungen entfernt werden können, bei denen eine einzige acetonreiche Phase in der Reaktionszone der Kolonne vorliegt. Als Alkalihydroxid sind Natrium- und Kaliumhydroxid bevorzugt.

Die Gegenwart einer einzigen acetonreichen Flüssiges keitsphase ist insofern wichtig, als die Polymerisation der Aldehyde von den in die Flüssigkeitsphase eintretenden aldehydischen Verunreinigungen abhängig ist und dieses Eintreten nur möglich ist, wenn die

Flüssigkeitsphase reich an Aceton ist, da die Verunreinigungen in Aceton stärker als in Wasser löslich sind. Die Gegenwart einer zweiten Flüssigkeitsphase ist zu vermeiden, da dies die Verweilzeit der acetonreichen Flüssigkeitsphase herabsetzen würde. Außerdem könnte eine zweite Flüssigkeitsphase, die reich an Alkalihydroxid und arm an Aceton ist, auch Aceton polymerisieren und abbauen, ohne wirksam die vorhandenen Aldehyde zu entfernen.

Zur Abtrennung der aldehydischen Verunreinigungen ι ο aus dem Rohaceton wird also das Alkalihydroxid in die Kolonne mit einer solchen Zulauf- und Rückflußgeschwindigkeit und einer solchen Konzentration eingeführt, die ausreichen, mn die Polymerisation vorhandener Aldehyde ohne Bildung einer zweiten Flüssigkeitsphase im Reaktionsgemisch zu fördern. Die Alkalihydroxidkonzentration der in die Kolonne eingeführten Lösung liegt vorzugsweise bei 0,2 bis 1,0%, das Verhältnis der Zulaufgeschwindigkeit der Alkalihydroxidlösung zu der Rückflußgeschwindigkeit vorzugsweise bei 1 :33 bis 1 :6 und das Aceton-Rückflußverhältnis vorzugsweise bei 2,1 :1 bis 3:1. Das letztere Rückflußverhältnis wird durch die gewünschte Trockenheit des gereinigten Acetons bestimmt.

Die Kolonne kann selbstverständlich auch mehr oder weniger als 60 Böden haben, und die Böden können von üblicher Konstruktion und Bauweise, z. B. gelocht oder mit Überlaufstutzen versehen sein. a)

Beispiel 1

Aceton wurde durch kontinuierliche Destillation in b) einer Kolonne von 25 mm Durchmesser und mit 3 Abschnitten gereinigt, die einen Mittelabschnitt von 15 Böden mit Vakuum-Mantel, einen zehn theoretische Böden darstellenden oberen Abschnitt mit Packung und einen 15 theoretische Böden darstellenden unteren Abschnitt mit Packung hatte. Am Boden der unteren Kolonnenpackung wurde Wasserdampf und am Boden des Mittelabschnittes Rohaceton mit einer Geschwindigkeit von 2,4 g/Viin. eingeleitet.

Eine wäßrige 0,5%ige Natriumhydroxidlösung wurde an der Spitze des Mittelabschnittes über dem Acetonzulauf mit einer Geschwindigkeit von 2,4 g/Min, eingeleitet, und die Destillation wurde kontinuierlich mit einem Rückflußverhältnis von 2,3 :1 durchgeführt.

Bodenflüssigkeit wurde mit einer Geschwindigkeit von 4,71 g/Min, abgezogen. Dieses System wurde 35 Stunden kontinuierlich betrieben, und von dem Kopfkondensat wurden Acatonproben entnommen und periodisch auf Reinheit geprüft.

Die folgende Tabelle zeigt die Reinheit des von der Spitze der Kolonne abgezogenen Acetons.

Tabelle

P.-obe	Betriebs	Acetaldehyd	Propionaldehyd
	stunden	in ppm	in ppm
Rohaceton		258	80
1	2	3	Spur
2	10	3	Spur
3	20	5	1
4	33	4	1

Beispiel 2

In einer 30-Böden-Kolonne (zwei 15-Böden-Abschnitte), die mit einem Kondensor an der Spitze, einem Bodenabzug und Dampfeinlaß am Boden ausgerüstet war, wurde Rohaceton kontinuierlich mit einem Rückflußverhältnis von 3 :1 destilliert, indem man

Aceton mit 522 ppm Acetaldehyd und 228 ppm Propionaldehyd an einer Stelle ungefähr beim Boden 15 und

0,l°/oige Natriumhydroxidlösung an einer Stelle ungefähr beim Boden 30 der Kolonne

einführte. Das Zulaufverhältnis von Aceton zu Natriumhydroxid betrug 1,4 :1.

Die an der Spitze der Kolonne austretenden Dämpfe wurden kondensiert, und ein Teil hiervon wurde zur Kolonnenspitze als Rückfluß zugeführt. Das aufgefangene Acetonkondensat zeigte bei Analyse durch Gaschromatographie einen Gehalt von 10 ppm Acetaldehyd und 5 ppm Propionaldehyd.

Wenn der Verfahrensgang unter Anwendung von l%igem Natriumhydroxid und mit einem Zulaufverhältnis von Aceton zu Natriumhydroxid von 1 :1 wiederholt wurde, enthielt das aus dem Kopfkondensat gewonnene Aceton weniger als 0,3 ppm Acetaldehyd und Propionaldehyd.

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Reinigung von durch Zersetzung von Cumolhydroperoxid erhaltenem Rohaceton durch Destillation des Rohacetons in einer Mehrbödenkolonne unter kontinuierlichem Zusatz einer verdünnten wäßrigen Lösung von Alkalihydroxid an einer Stelle oberhalb des Acetonzulaufpunktes und Abnahme des reinen Acetons an der Spitze der Kolonne, dadurch gekennzeichnet, daß man das Alkalihydroxid als 0,05- bis 5.0%ige Lösung zusetzt und das Verhältnis der Zulaufgeschwindigkeit der Alkalihydroxidlösung zu der Rückflußgeschwindigkeit ohne Bildung einer zweiten flüssigen Phase auf 1 : 2 bis 1 :10 hält