DE2061803C3 - Process for the production of isoprene - Google Patents

Process for the production of isoprene

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DE2061803C3 DE19702061803 DE2061803A DE2061803C3 DE 2061803 C3 DE2061803 C3 DE 2061803C3 DE 19702061803 DE19702061803 DE 19702061803 DE 2061803 A DE2061803 A DE 2061803A DE 2061803 C3 DE2061803 C3 DE 2061803C3
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/20Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms
    • C07C1/24Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms by elimination of water

Description

Das Patent 2031921 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Isopren durch Dehydratisierung von 3-Methyl-3-buten-l-ol, bei dem man das VMethyl-3-buten-l-ol bei Temperaturen zwischen 40 und 100° C mit Säuren oder mit Stoffen, die in wäßrigem Medium Säuren bilden, in Gegenwart von Wasser und Salzen und gegebenenfalls von Verdünnungsmitteln behandelt, wobei man die Säuren oder die Säuren bildenden Stoffe und die Salze so wählt, daß entweder das Anion der Säure oder das Anion des Salzes oder beide Anionen Halogenide sind.The patent 2031921 relates to a process for the production of isoprene by dehydrating 3-methyl-3-buten-l-ol, in which the VMethyl-3-buten-l-ol at temperatures between 40 and 100 ° C with acids or with substances that form acids in an aqueous medium in the presence of water and Treated salts and, if appropriate, of diluents, the acids or the acids forming substances and the salts being chosen so that either the anion of the acid or the anion of the salt or both anions are halides.

Nach einer zweckmäßigen Arbeitsweise dieses Verfahrens gibt man das 3-Methyl-3-buten-1 -öl in das mit der sauren wäßrigen Salzlösung beschickte und auf Umsetzungstemperatur gebrachte Reaktionsgefäß unter Rühren in dem Maße zu, in dem man gebildetes Isopren einer auf dem Reaktionsgefäß aufgesetzten Fraktionierkolonne entnehmen kann.After an expedient procedure of this process, the 3-methyl-3-butene-1-oil is added to the charged with the acidic aqueous salt solution and brought to the reaction temperature with stirring to the extent that isoprene formed is placed on the reaction vessel Fractionation column can be taken.

Es wurde nun gefunden, daß man Isopren nach dem Verfahren des Hauptpatents besonders vorteilhaft erhält, wenn man aus dem Reaktionsgemisch bei Temperaturen, die zwischen dem Siedepunkt des Isoprens und dem Siedepunkt des aus dem Reaktionsgemisch entweichenden azeotropen Gemisches liegen, ein Destillat entnimmt, das Destillat gegebenenfalls neutralisiert und daraus das Isopren durch fraktionierte Destillation isoliert.It has now been found that isoprene is obtained particularly advantageously by the process of the main patent if the reaction mixture is obtained at temperatures between the boiling point of isoprene and the boiling point of the azeotropic mixture escaping from the reaction mixture, a distillate is withdrawn, the distillate is optionally neutralized and the isoprene is isolated therefrom by fractional distillation.

Nach diesem verbesserten Verfahren wird das Isopren also nicht durch eine fraktionierte Destillation aus dem Reaktionsgemisch isoliert, sondern aus einem Destillat erhalten, das man dem Reaktionsgemisch im Temperaturbereich zwischen 7", und T2 destillativ entnimmt und das man vor der Isolierung des Isoprens neutralisiert. T1 bedeutet der Siedepunkt des Isoprens beim gewählten Reaktionsdruck und T1 der Siedepunkt - ebenfalls beim gewählten Druck - des azeo tropen Gemisches, das aus dem Reaktionsgemisch entweicht und das aus Dimethylvinylcarbinol und Wasser besteht. Dimethylvinylcarbinol ist das am niedrigsten siedende Isopentenol, das unter dem kataly- According to this improved method, the isoprene is thus not isolated by fractional distillation from the reaction mixture, but instead obtained from a Distillate extracts by distillation the reaction mixture in the temperature range between 7 ", and T 2 and the mixture is neutralized before isolation of isoprene. T 1 means the boiling point of isoprene at the selected reaction pressure and T 1 the boiling point - also at the selected pressure - of the azeotropic mixture that escapes from the reaction mixture and that consists of dimethylvinylcarbinol and water. Dimethylvinylcarbinol is the lowest-boiling isopentenol that is under the cataly -

s tischen Einfluß des Dehydratisierungskatalysators möglicherweise als Zwischenstufe entsteht.static influence of the dehydration catalyst may arise as an intermediate stage.

Beim Arbeiten unter Normaldruck bedeuten T1 = 34° C und T2 = 86° C. Der bevorzugte Temperaturbereich für die Destillatentnahme liegt zwischen denWhen working under normal pressure, T 1 = 34 ° C. and T 2 = 86 ° C. The preferred temperature range for the distillate removal is between the Werten T1 + 5° C und T210° C. Man entnimmt das Destillat zweckmäßig durch einen Dephlegmator und neutralisiert es entweder noch in der Gasphase oder nach vorausgegangener Kondensation in der flüssigen Phase, ehe es zur Reinigung des IsoprensValues T 1 + 5 ° C and T 2 - 10 ° C. The distillate is expediently removed through a dephlegmator and neutralized either in the gas phase or after previous condensation in the liquid phase before it is used to purify the isoprene

η destilliert wird.η is distilled.

Vor der destillativen Reinigung des Isoprens wird gegebenenfalls neutralisiert, und zwar das gasförmige oder flüssige Destillat. Die Neutralisation in der Gasphase bietet den Vorteil, daß man — ohne zusätzlichenBefore the isoprene is purified by distillation, it is optionally neutralized, namely the gaseous one or liquid distillate. The neutralization in the gas phase has the advantage that - without additional Energieaufwand - die neutralen Gase unmittelbar einer kontinuierlich arbeitenden Destillationskolonne zuführen kann, an deren Kopf reines Isopren und als deren Sumpfprodukt Wasser und iso-Pentenole erhalten werden. Letztere kehren ir» den Dehydratisie-Energy expenditure - the neutral gases directly from a continuously operating distillation column can supply, at the top of which pure isoprene and water and iso-pentenols are obtained as the bottom product. The latter return to the dehydration rer zurück. Bei dieser Arbeitsweise ist die Temperatur in der Neutralisationsstufe mindestens so hoch wie im Dephlegmator.rer back. In this procedure, the temperature in the neutralization stage is at least as high as in Dephlegmator.

Für die Neutralisation sind alle Basen geeignet, die mit den zur Dehydratisierung verwendbaren SäurenAll bases are suitable for the neutralization with the acids that can be used for dehydration

in Salze bilden. Genannt seien beispielsweise Ammoniak, Natronlauge, Natriumcarbonat, Calciumcarbonat, Calciumhydroxid, Kaliumhydroxid, basische Ionenaustauscher und organische Basen, wie primäre, sekundäre und tertiäre Amine. Bei Anwendung derform in salts. Examples include ammonia, caustic soda, sodium carbonate, calcium carbonate, calcium hydroxide, potassium hydroxide, basic ion exchangers and organic bases, such as primary, secondary and tertiary amines. When using the Neutralisation erhält man bessere (etwa 1 bis 5% höhere) Ausbeuten als ohne diese Maßnahme.Neutralization gives better (about 1 to 5% higher) yields than without this measure.

Der Vorteil dieser besonderen Ausführungsform des Verfahrens gegenüber dem Verfahren des Hauptpatents ist der, daß aus dem Ausgangsstoff IsoprenThe advantage of this particular embodiment of the process over the process of the main patent is that isoprene is made from the starting material mit etwa der um den Faktor 2 bis 6 erhöhten Reaktionsgeschwindigkeit entsteht. Das benötigte Reaktionsvolumen zur Durchführung der Synthese wird entsprechend kleiner und das Verfahren wirtschaftlicher. Der Erhöhungsfaktor der Dehydratisierungsgcwith the reaction rate increased by a factor of 2 to 6. The reaction volume required to carry out the synthesis is correspondingly smaller and the process is more economical. The increasing factor of dehydration gc schwindigkeit hängt im wesentlichen von der gewähl ten Dephlegmatortemperatur ab. Je mehr man diese steigert, desto schneller tritt die Dehydratisierung ein. Bei einer für das Verfahren besonders empfehlenswerten Reaktionstemperatur von ca. 40 bis 60 ° C ist sie umspeed essentially depends on the choice th dephlegmator temperature. The more you increase this, the faster the dehydration occurs. At a reaction temperature of approx. 40 to 60 ° C, which is particularly recommended for the process, it is over etwa den Faktor 2 bis 5 höher als viei einer Arbeitsweise, bei der mit einem auf dem Reaktionsgefäß aufgesetzten Rektifizierkolonne gearbeitet wird. Die absolute Reaktionsgeschwindigkeit hängt natürlich noch von den in dem Hauptpatent erwähnten Parametern,about a factor of 2 to 5 higher than a procedure in which a rectifying column placed on the reaction vessel is used. Of course, the absolute reaction speed still depends of the parameters mentioned in the main patent, wie Reaktionstemperatur, Katalysatorkonzentration, Intensität der Durchmischung und der Art des gewählten Katalysators ab.such as reaction temperature, catalyst concentration, Intensity of mixing and the type of catalyst chosen.

Bei der neuen Ausführungsform des Verfahrens verliert man je nach gewählter Dephlegmatortempe ratur geringe Mengen an Säure. Das wirkt sich aber nicht erschwerend auf das Verfahren aus, da man meist mit der wohlfeilen Salzsäure arbeitet. Bei einer Dephlegmatortemperatur von z. B. 45° C werden je 1000 Teile Isopren nur etwa 1 bis 2 Teile Salzsäure aus dem Dehydratisiergefäß über den Dephlegmator ausgetragen. Diese Verlustmenge ist im Dehydratisiergefäß leicht zu ersetzen. In the new embodiment of the method, depending on the selected Dephlegmatortempe temperature, small amounts of acid are lost. However, this does not aggravate the process, since one usually works with the cheap hydrochloric acid. At a Dephlegmator temperature of z. B. 45 ° C per 1000 parts of isoprene only about 1 to 2 parts of hydrochloric acid are discharged from the dehydration vessel via the dephlegmator. This loss can easily be replaced in the dehydration vessel.

Im übrigen gelten die Angaben des Hauptpatents.Otherwise, the details of the main patent apply. Beispielexample

Ein zylindrisches mit Rührer versehenes Reaktionsgefäß von 3 Volumteilen Inhalt wird mit der sauren Salzlösung, die man durch Vermischen von 400 Teilen Natriumchlorid, 600 Teilen Wasser und 40 Teilen 35 %iger Salzsäure erhält, beschickt und auf ca, 95 ° C erhitzt. Das Reaktionsgefäß ist mit einem bei 45° C betriebenen Rückflußkühler als Dephlegmator und einem daran angeschlossenen mit Kühlmittel von —10° C betriebenen absteigenden Kühler versehen. Darin kondensiert das entstandene Isopren und die dampfdruckmäßig mit übergegangenen Isopentenole (zu 95% Dimethylvinylcarbinol).A cylindrical reaction vessel provided with a stirrer and having a capacity of 3 parts by volume is filled with the acidic Salt solution obtained by mixing 400 parts of sodium chloride, 600 parts of water and 40 parts 35% hydrochloric acid is obtained, charged and heated to approx. 95 ° C heated. The reaction vessel is operated at 45 ° C with a reflux condenser as a dephlegmator and an attached descending cooler operated with coolant at -10 ° C. The isoprene formed and the isopentenols which have passed over with the vapor pressure condense therein (95% dimethylvinylcarbinol).

3-Methy!-3-buten-l-ol wird in das gerührte und bei 95° C gehaltene Dehydratisiergefäß in einer Menge von stündlich 0,45 Teilen kontinuierlich einfriert. Diese Zulaufmenge entspricht ungefähr der Dehydratisiergeschwindigkeit des Systems. Werden größere Mengen der Ausgangsverbindung stündlich zugegeben, so reichert sich nicht umgesetztes 3-MethyI-3-buten-1-o! im Dehydratisiergefäß an. Man erhält stündlich ca. 0,350 Teile Kondensat, die aus 0,33 Teilen Isopren, 0,01 Teilen Dimethylvinylcarbinol und 0,01 Teilen Wasser bestehen. Die wäßrige Phase wird kontinuierlich in das Dehydratisiergefäß zurückge-3-Methy! -3-buten-l-ol is poured into the stirred dehydration vessel kept at 95 ° C. in an amount of 0.45 parts per hour continuously freezes. This feed rate corresponds approximately to the dehydration rate of the system. If larger amounts of the starting compound are added every hour, so unreacted 3-methyl-3-buten-1-o accumulates! in the dehydration vessel. About 0.350 parts of condensate, composed of 0.33 parts, are obtained per hour Isoprene, 0.01 part of dimethylvinylcarbinol and 0.01 part of water. The aqueous phase is continuously returned to the dehydration vessel

ί führt. Die organische Phase wird mit konzentrierter wäßriger Natriumcarbonatlösung neutralisiert und an einer kontinuierlich betriebenen Fraktionierkolonne mit ca. 9 theuretischen Böden in reines Isopren (0,33 Teile) (Gehalt >99,9%) und Isopentenole getrennt.ί leads. The organic phase is concentrated with aqueous sodium carbonate solution and neutralized on a continuously operated fractionation column with approx. 9 theuretic bases in pure isoprene (0.33 Parts) (content> 99.9%) and isopentenols separately.

ίο Die Isopentenole (0,01 Teile) kehren in den Dehydratisator zurück.ίο The isopentenols (0.01 parts) return to the dehydrator return.

Dem Dehydratisator wird in stündlichem Abstand soviel wäßrige Phase entnommen, daß deren ursprünglich vorhandene Standhöhe erhalten bleibt. Die dem System dadurch entzogene Kochsalzmenge und Salzsäure wird entsprechend ergänzt. Ebenfalls in Abständen von einer Stunde wird dem Dehydratisator die stündlich gebildete Menge an höhersiedende;.« Oligomeren (ca. 0,026 bis 0,027 Teile) entnommen.At hourly intervals, enough aqueous phase is removed from the dehydrator that it was originally existing stand height is retained. The amount of common salt withdrawn from the system and Hydrochloric acid is supplemented accordingly. The dehydrator is also turned on every hour the amount of higher-boiling oligomers formed every hour (approx. 0.026 to 0.027 parts).

Diese Versuchsanordnung läßt sich über lange Zeiträume störungsfrei betreiben.This test arrangement can be operated without problems over long periods of time.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von Isopren durch Dehydratisierung von 3-Methyl-3-buten-l-ol mit Säuren nach Patent 2 031 921, bei dem man das 3-Methyl-3-buten-l-o! bei Temperaturen zwischen 40 und 100° C mit den Säuren oder mit Stoffen, die im wäßrigen Medium Säuren bilden, in Gegenwart von Wasser und Salzen und gegebenenfalls von Verdünnungsmitteln behandelt, wobei man die Säuren oder die Säuren bildenden Stoffe und die Salze so wählt, daß entweder das Anion der Säure oder das Anion des Salzes oder beide Anionen Halogenide sind, dadurch gekennzeichnet, daß man aus dem Reaktionsgemisch bei Temperaturen, die zwischen dem Siedepunkt des Isoprens und dem Siedepunkt des aus dem Reaktionsgemisch entweichenden azeotropen Gemisches liegen, ein Destillat entnimmt, das Destillat gegebenenfalls neutralisiert und daraus das Isopren durch fraktionierte Destillation isoliert.Process for the production of isoprene by dehydrating 3-methyl-3-buten-l-ol with Acids according to patent 2,031,921, in which the 3-methyl-3-butene-l-o! at temperatures between 40 and 100 ° C with the acids or with Substances which form acids in an aqueous medium are treated in the presence of water and salts and, if appropriate, of diluents, the acids or acids being formed Substances and the salts are chosen so that either the anion of the acid or the anion of the salt or Both anions are halides, characterized in that one from the reaction mixture at temperatures between the boiling point of isoprene and the boiling point of the the azeotropic mixture escaping from the reaction mixture, removes a distillate which If necessary, the distillate is neutralized and the isoprene is isolated therefrom by fractional distillation.
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