DE2103687B2 - Process for the production of trioxane - Google Patents
Process for the production of trioxaneInfo
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- DE2103687B2 DE2103687B2 DE19712103687 DE2103687A DE2103687B2 DE 2103687 B2 DE2103687 B2 DE 2103687B2 DE 19712103687 DE19712103687 DE 19712103687 DE 2103687 A DE2103687 A DE 2103687A DE 2103687 B2 DE2103687 B2 DE 2103687B2
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Trioxan aus wäßrigen Formaldehyd-Lösungen in Gegenwart von sauren Katalysatoren.The invention relates to a method of manufacture of trioxane from aqueous formaldehyde solutions in the presence of acidic catalysts.
Die Herstellung von Trioxan durch Trimerisierung von Formaldehyd ist bekannt Sie erfolgt im allgemeinen durch Erhitzen von wäßrigen konzentrierten Formaldehydlösungen, in Gegenwart saurer Katalysatoren zum Sieden und durch destillative Entfernung der entstehenden trioxanhaltigen Synthesedämpfe aus dem Reaktor, die in bekannter Weise in einer Kolonne auf Trioxan angereichert werden und woraus das Trioxan isoliert wird. Nach der französischen Patentschrift 13 77 169 kann man bei dieser Herstellungsweise auch in Gegenwart von inerten, mit dem Reaktionsgemisch nicht oder nur teilweise mischbaren flüssigen Substanzen arbeiten. Die Ausbeute an Trioxan hängt bei dem bekannten Verfahren von der Säurestärke des eingesetzten sauren Katalysators ab. Zur Erzielung befriedigender Ausbeuten war es daher bisher notwendig, siat-ke Säuren zu verwenden. So werden in den DE-OS 15 43 340 und 15 43 390 Schwefelsäure, Kaliumhydrogensulfat, Perchlorsäure, Sulfonsäuren und Phosphor- η säure als Katalysatoren empfohlen. Diese Säuren greifen jedoch Reaktionsgefäße aus rostbeständigem Stahl an und führen zu Korrosion. Es ist daher notwendig, zur Ausführung der Umsetzung korrosionsfeste Behältermaterialien aus Blei, Keramik oder Glas einzusetzen. Bleigefäße sind infolge ihres hohen Gewichtes schwierig zu handhaben und zudem nur begrenzt haltbar.» Keramik- oder Glasgefäße haben den Nachteil, daß sie nicht bruchsicher sind und dadurch die Betriebssicherheit beeinträchtigen. v, The preparation of trioxane by trimerization of formaldehyde is known. It is generally carried out by heating aqueous concentrated formaldehyde solutions in the presence of acidic catalysts to boiling and by distillative removal of the trioxane-containing synthesis vapors that are formed from the reactor and are enriched in a column with trioxane in a known manner and from which the trioxane is isolated. According to French patent 13 77 169, this method of preparation can also be used in the presence of inert liquid substances which are immiscible or only partially miscible with the reaction mixture. The yield of trioxane in the known process depends on the acid strength of the acidic catalyst used. In order to achieve satisfactory yields, it has therefore hitherto been necessary to use siat-ke acids. For example, in DE-OS 15 43 340 and 15 43 390 sulfuric acid, potassium hydrogen sulfate, perchloric acid, sulfonic acids and phosphoric acid are recommended as catalysts. However, these acids attack reaction vessels made of rust-proof steel and lead to corrosion. It is therefore necessary to use corrosion-resistant container materials made of lead, ceramic or glass to carry out the implementation. Due to their heavy weight, lead vessels are difficult to handle and also only have a limited shelf life. " Ceramic or glass vessels have the disadvantage that they are not break-proof and thereby impair operational safety. v,
Weiterhin wird bei dem in der DE-OS 20 01 070 beschriebenen Verfahren als Katalysator Aluminiumoxid oder Aluminiumsilikat eingesetzt, die ggf. mit Säuren imprägniert sein können. Korrosionsprobleme können hier nicht auftreten, da in einem organischen r> <> Reaktionsmedium gearbeitet wird. Der wesentliche Nachteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, daß man von dem verhältnismäßig teuren Paraformaldehyd ausgeht. Will man wäßrige Formaldehydlösung einsetzen, so muß diese erst durch eine azeotrope Destillation 5 > von der Hauptmenge des Wassers befreit werden.Furthermore, in the process described in DE-OS 20 01 070, the catalyst used is aluminum oxide or aluminum silicate, which can optionally be impregnated with acids. Corrosion problems can not occur here since you are working in an organic r> <> reaction medium. The main disadvantage of this process can be seen in the fact that the relatively expensive paraformaldehyde is used as a starting point. If you want to use aqueous formaldehyde solution, this must first be freed from the bulk of the water by an azeotropic distillation.
Bei dem Verfahren der DE-AS 11 35 491 werden als Katalysatoren saure Ionenaustauscher verwendet. Diese ergeben zwar gute Ausbeuten und führen auch nicht zu Korrosion; bei den hier angewandten hohen bo Formaldehyd-Konzentrationen bildet sich aber in einer Nebenreaktion immer fester Paraformaldehyd. Dieser muß von Zeit zu Zeit abgetrennt werden, wobei naturgemäß auch der feste Ionenaustauscher mit entfernt wird. Aus diesem Gemisch läßt sich der teure b> Ionenaustauscher dann nicht mehr ohne weiteres rückgewinnen.In the process of DE-AS 11 35 491 are as Catalysts used acidic ion exchangers. Although these give good yields and do not lead either to corrosion; At the high bo formaldehyde concentrations used here, however, formaldehyde is formed in one Side reaction always solid paraformaldehyde. This must be separated from time to time, whereby naturally the solid ion exchanger is also removed. The expensive b> Ion exchangers can then no longer be easily recovered.
Der Erfindung lag bei diesem Stande der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Trioxan aus wäßrigen Formaldehyd-Lösungen zu schaffen, das die Ausführung in Vorrichtungen aus rostbeständigem Stahl ermöglicht und troizdem zu hohen Raum-Zeit-Ausbeuten führt Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöstIn this prior art, the invention was based on the object of a method for producing To create trioxane from aqueous formaldehyde solutions, which is carried out in devices stainless steel enables and leads to high space-time yields. This task becomes solved by the inventive method
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Trioxan aus wäßrigen Formaldehyd-Lösungen in Gegenwart von sauren Katalysatoren ist dadurch gekennzeichnet, daß man als saure Katalysatoren ein Gemisch aus Borsäure und Phosphorsäure im Gewichtsverhältnis zwischen 1 :4 bis 4 :1, ggf. zusammen mit 1 bis 25 Gew.-% Schwefelsäure, bezogen auf das Gesamtsäuregemisch verwendetThe inventive method for the preparation of trioxane from aqueous formaldehyde solutions in The presence of acidic catalysts is characterized in that the acidic catalysts are one Mixture of boric acid and phosphoric acid in a weight ratio between 1: 4 to 4: 1, possibly together with 1 up to 25% by weight of sulfuric acid, based on the total acid mixture
Überraschend hat sich gezeigt, daß solche Reaktionsgemische rostbeständigen Stahl nicht angreifen. Dies ist um so erstaunlicher, als Borsäure und Phosphorsäure allein diesen Effekt nicht zeigen. Ebenso erfolgt bei Zugabe von Bor- oder Phosphorsäure zu anderen Säuren gleichfalls Korrosion, allerdings bei Zugabe von Borsäure in leicht vermindertem Maße. Außerdem hat sich gezeigt, daß Phosphorsäure oder Borsäure einzeln als Katalysatoren zugesetzt die Ausbeute an Trioxan stark vermindern.It has surprisingly been found that such reaction mixtures Do not attack rust-resistant steel. This is all the more astonishing as boric acid and phosphoric acid alone do not show this effect. The same is done when adding boric or phosphoric acid to others Acids also corrode, but slightly less when boric acid is added. Also has it has been shown that phosphoric acid or boric acid added individually as catalysts increases the yield of trioxane greatly decrease.
Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die als Katalysator verwendeten Borsäure-Phosphorsäure-Gemische gewöhnlich in Mengen von etwa I bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Menge der eingesetzten Formaldehydlösung, besonders vorteilhaft in Mengen zwischen 10 und 25 Gew.-%, eingesetzt. Das Verhältnis von Borsäure zu Phosphorsäure liegt im Bereich von 1 :4 bis 4:1. Die Umsetzung kann in Gegenwart von inerten, mit dem Reaktionsgemisch nicht oder nur teilweise mischbaren Flüssigkeiten durchgeführt werden.The boric acid-phosphoric acid mixtures used as a catalyst are used to carry out the process according to the invention usually in amounts of about 1 to 30% by weight, based on the amount of formaldehyde solution used, particularly advantageous used in amounts between 10 and 25% by weight. That The ratio of boric acid to phosphoric acid is in the range from 1: 4 to 4: 1. The implementation can be done in Presence of inert liquids which are immiscible or only partially miscible with the reaction mixture be performed.
Aus den nachstehend durchgeführten Versuchen ist die technische Fortschrittlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erkennbar:From the experiments carried out below, the technical progressiveness of the invention Process recognizable:
1. Durchführung der Versuche zur Herstellung des Trioxans1. Carrying out the experiments for the production of trioxane
Aus einer Zulaufbürette wurden mit Hilfe einer Pumpe 700 bis 900 g wäßrige Formaldehydlösung in einen beheiz- und rührbaren Synthesebehälter gepumpt. Hier befanden sich 2 kg Synthesegemisch (ca. IO5°C), das die Säure enthielt. Eine dem Zulauf entsprechende Menge Synthesegemisch wurde über ein Steigrohr abdestilliert (Dampftemperatur 970C), in einem absteigenden, auf 6O0C thermostatisierten Kühler kondensiert und in einem Rührbehälter gesammelt. Die Entlüftung erfolgte über einen Wasserkühler (Raumtemperatur). Die Reaktionsdauer betrug 5 bis 7 Stunden. Die Vorlage wurde analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.From a feed burette, 700 to 900 g of aqueous formaldehyde solution were pumped into a heatable and stirrable synthesis container with the aid of a pump. Here there were 2 kg synthesis mixture (approx. 10 5 ° C) which contained the acid. An appropriate amount of the feed synthesis mixture was distilled off through a riser (vapor temperature 97 0 C), condensed in a descending, thermostatically controlled at 6O 0 C condenser and collected in a stirred vessel. The ventilation took place via a water cooler (room temperature). The reaction time was 5 to 7 hours. The template has been analyzed. The results are shown in Table 1.
3 43 4
Tabelle 1 Umsetzungen von Formaldehyd zu Trioxan in Gegenwart von Säuren als KatalysatorenTable 1 Conversions of formaldehyde to trioxane in the presence of acids as catalysts
konzentration der
wäßrigen Lösung
(Gew.-%)Formaldehyde-
concentration of
aqueous solution
(Wt .-%)
tion (Gew.-%)
bezogen auf
FormaldehydlosungAcid concentration
tion (% by weight)
related to
Formaldehyde solution
(Gew.-%)
Trioxan Form
aldehydVapor composition
(Wt .-%)
Trioxane form
aldehyde
+ Borsäurephosphoric acid
+ Boric acid
2010
20th
+ Borsäurephosphoric acid
+ Boric acid
3015th
30th
+ Borsäurephosphoric acid
+ Boric acid
2010
20th
+ Phosphorsäure
+ SchwefelsäureBoric acid
+ Phosphoric acid
+ Sulfuric acid
10
520th
10
5
+ Phosphorsäure
+ SchwefelsäureBoric acid
+ Phosphoric acid
+ Sulfuric acid
10
520th
10
5
Tabelle 1 ist zu entnehmen, daß die Ausbeuten an Trioxan bei Anwendung der e: nndungsgemäßen, gegebenenfalls Schwefelsäure enthaltenden Phosphorsäure-Borsäure-Gemische deutlich üb..,- denen liegen, die bei alleiniger Anwendung von Pphosphorsäure oder Borsäure erhalten werden.Table 1 shows that the yields of trioxane when using the following phosphoric acid-boric acid mixtures containing sulfuric acid, if necessary, are clearly above those, obtained with the sole use of phosphoric acid or boric acid.
2. Durchführung von Korrosionsversuchen2. Carrying out corrosion tests
Stahlprobenplättchen wurden an einem Teflonfaden in eine 50%ige wäßrige Formaldehydlösung, die die Säurezusätze enthielt, eingetaucht. Die wäßrige Lösung wurde unter Rückfluß auf Temperaturen von 103 bis 1050C erhitzt. Nach bestimmten Zeiten wurden Wägungen der Plättchen vorgenommen.Steel sample disks were immersed on a Teflon thread in a 50% strength aqueous formaldehyde solution containing the acid additives. The aqueous solution was heated under reflux at temperatures of 103-105 0 C. After certain times, the platelets were weighed.
Die in Tabelle 2 zusammengestellten Ergebnisse zeigen, daß Normalstahl von der Reaktionsmischung stark angegriffen wird, während bei Proben ausThe results compiled in Table 2 show that normal steel was removed from the reaction mixture is severely attacked while at samples
r> V2A-Stahl eine Gewichtszunahme zu verzeichnen ist, d. h. es tritt eine Passivierung ein. Dabei bleibt die Gewichtszunahme, bezogen auf das Gewicht der ursprünglichen Stahlprobe, in Abhängigkeit von der Laufzeit konstant (Tabelle 3), d. h. das Gewicht derr> V2A steel there is an increase in weight, d. H. a passivation occurs. That remains Weight increase, based on the weight of the original steel sample, depending on the Running time constant (Table 3), i.e. H. the weight of the
4o Passivierungsschicht bleibt konstant. Bei Zugabe von Vor- oder Phosphorsäure zu anderen Säuren erfolgt, wie Tabelle 4 erkennen läßt, ebenfalls Korrosion, allerdings bei Zugabe von Borsäure in leicht vermindertem Maße.4o passivation layer remains constant. When adding Pre-acid or phosphoric acid to other acids occurs, as can be seen in Table 4, also corrosion, but to a slightly reduced extent when boric acid is added.
Korrosionsprüfungen an Stählen mit Phosphorsäure-Borsäure-GemischenCorrosion tests on steels with phosphoric acid-boric acid mixtures
SaureAcid
Siiurekonzcntration Acid concentration
(Gcw.-Vn) Werkstoff (Gcw.-Vn) material
aufgelöst
936
936after 100 hours
dissolved
936
936
+ 0,83
+ 1,1-100
+ 0.83
+ 1.1
+ 0,26
+ 0,18- 9.7
+ 0.26
+ 0.18
90
9090
90
90
+ 0,03
+ 0,01- 75
+ 0.03
+ 0.01
+ 2,6
+ 2.9- 78.2
+ 2.6
+ 2.9
ti
ii I.
ti
ii
+ Borsäurephosphoric acid
+ Boric acid
2010
20th
+ Borsäurephosphoric acid
+ Boric acid
203
20th
+ Borsäurephosphoric acid
+ Boric acid
2020th
20th
+ Borsäurephosphoric acid
+ Boric acid
520th
5
NormalstahlNormal steel
V2A-Stahl
V4A-StahlV2A steel
V4A steel
NormalstahlNormal steel
V2A-StahlV2A steel
V4A-StahlV4A steel
NormalstahlNormal steel
V2A-StahlV2A steel
V4A-StahlV4A steel
NormalstahlNormal steel
V2A-StahlV2A steel
V4A-StahlV4A steel
7 Fortsetzung7th continuation
konzentrationconcentration
(Gew.-%)(Wt .-%)
+ Borsäure 20 V2A-Stahl+ Boric acid 20 V2A steel
V4A-StahlV4A steel
+ Phosphorsäure 10 V2A-Stahl+ Phosphoric acid 10 V2A steel
V4A-StahlV4A steel
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2869259B2 (en) * | 1992-08-04 | 1999-03-10 | ポリプラスチックス株式会社 | Method for producing trioxane |
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1972
- 1972-01-03 FR FR7200022A patent/FR2123298B1/fr not_active Expired
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- 1972-01-26 GB GB358472A patent/GB1369131A/en not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0009797A1 (en) * | 1978-10-05 | 1980-04-16 | Hoechst Aktiengesellschaft | Method for the simultaneous production of trioxane and cyclic formals |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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GB1369131A (en) | 1974-10-02 |
DE2103687A1 (en) | 1972-08-17 |
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BE778230A (en) | 1972-07-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8230 | Patent withdrawn |