DE2121123C3 - Verfahren zum Abtrennen von Wasser aus wäßrigen Lösungen von Acrylsäure durch azeotrope Destillation - Google Patents
Verfahren zum Abtrennen von Wasser aus wäßrigen Lösungen von Acrylsäure durch azeotrope DestillationInfo
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- Y10S203/00—Distillation: processes, separatory
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von Wasser von wäßrigen Lösungen von Acrylsäure, die
bei der Oxydation von Propylen oder dem daraus durch Oxydation erhaltenen Acrolein gewonnen wurde, durch
azeotrope Destillation.
Es sind nach dem einschlägigen Stand der Technik bereits verschiedene Verfahren bekannt, um z. B.
Acrylsäure aus ihrer wäßrigen Lösung zu gewinnen. So wird vorgeschlagen, mit organischen Lösungsmitteln,
z. B. Äthylacetat oder Äthylacrylat zu extrahieren, das Lösungsmittel und das Wasser aus dem Extrakt
abzudestillieren und aus dem Rückstand die Essigsäure durch fraktionierte Destillation von der Acrylsäure
abzutrennen. Der Rückstand enthält wegen des ungünstigen Verteilungskoeffizienten der Maleinsäure
nur etwa 60 bis 70 Gewichtsprozent der in der ursprünglichen wäßrigen Lösung enthaltenen Maleinsäure.
Die restliche Maleinsäure geht bei der Extraktion mit dem Raffinat verloren.
Die fraktionierte Destillation eines Essigsäure-Acrylsäure-Gemisches
erfordert eine Kolonne mit vielen theoretischen Böden und ein hohes Rücklaufverhältnis.
Man muß nach den Angaben der DE-OS 19 50 750 ein Gemisch, das aus 10 Teilen Acrylsäure und 1 Teil
Essigsäure besteht, zur Trennung in einer Kolonne mit 55 theoretischen Böden bei einem Rücklaufverhältnis
von 15:1 destillieren. Hierbei treten nicht nur erhebliche Verluste durch die Bildung der sogenannten
Diacrylsäure
Ul, ClI C(X)II 4 CH. CH COOII
CII, CH CO
O CH, CH, COOII
auf, sondern es ist nach eigenen Versuchen auch nicht
möglich, die C —C-Polymerisation in den Griff zu
bekommen. Eine solche Kolonne kann wegen der häufigen Polymerisationsstörungen nicht auf die Dauer
betrieben werden. Darüber hinaus muß die im Kolonnensumpf erhaltene Acrylsäure zur Reinigung
noch einmal destilliert werden, um sie von der entstandenen Diacrylsäure, der Maleinsäure und den
polymeren Acrylsäuren zu reinigen. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist vorgeschlagen worden, den
Äthylacetat-Extrakt zunächst zur Entfernung der Essigsäure mit Wasser zu waschen. Nach Abdestilliercn
des Äthylacetats gewinnt man dann zwar eine von Essigsäure nahezu freie Acrylsäure, doch beträgt nach
den Angaben im Beispiel der GB-PS 9 97 325 die Ausbeute an Acrylsäure nur 54%.
Nach der DE-OS 19 42 338 wird bei der gleichen Maßnahme die Acrylsäure-Ausbeute zwar verbessert,
wenn man als Lösungsmittel z. B. Isophoron oder 3,3,5-TrimethylcycIohexanon verwendet, doch besteht
noch immer der Nachteil, daß Essigsäure und Maleinsäure nachher in noch geringerer Konzentration in
wäßriger Lösung vorliegen als vor der Gewinnung der Acrylsäure. Außerdem dienen hier die Lösungsmittel als
Waschmittel und nicht als Schleppmittel für eine azeotrope Destillation.
Zur Abtrennung der Essigsäure von der Acrylsäure ist ferner in der DE-OS 19 50 750 (Seite 6, Absatz 2)
bekannt, die wäßrige Lösung einer azeotropen Destillation mit Butylacetat oder einer Reihe anderer
Schleppmittel zu unterwerfen. Auch hierbei erhält man am Kopf der Kolonne die Essigsäure nur in Form ihrer
verdünnten wäßrigen Lösung, die dann durch andere aufwendige Maßnahmen aufkonzentriert werden muß.
Die in der genannten Literaturstelle beschriebene Arbeitsweise lehrt ferner nicht, wie wäßrige Lösungen,
die auch Maleinsäure enthalten, aufzuarbeiten sind. Da aber alle bisher bekannten Katalysatoren für die
Oxydation von Propylen neben Acrylsäure und Essigsäure auch Maleinsäure als Nebenprodukt erzeugen,
ist die nach der DE-OS 19 5Ü75O gewonnene
Acrylsäure mit der gesamten, in der wäßrigen Lösung enthaltenen Maleinsäure verunreinigt. Diese und die bei
der Essigsäure-Abtrennung entstehende Diacrylsäure müssen deshalb in weiteren Kolonnen dcstillativ
abgetrennt werden.
Schließlich gewinnt man nach der DE-OS 15 68 937
die Acrylsäure aus den Reaktionsgasen der Propylenoxydation
durch eine Wäsche mit hochsiedenden Lösungsmitteln. Nach dieser Patentschrift erhält man
jedoch ebenfalls nur ein Gemisch aus Acrylsäure und Essigsäure, das außerdem pro 100 Teile Acrylsäure noch
30 Teile Wasser enthält. Neben der — wie oben geschilderten — schwierigen Aufgabe der Abtrennung
der Essigsäure muß auch noch das Wasser entfernt werden.
Bei dem aus der US-HS 35 27 677 bekannten Verfahren zum azeotropen Abtrennen von Wasser aus
wäßriger Acrylsäure-Lösung wird 2-Äthylhexanol oder 2-Äthylhexylacylat als .Schleppmittel hinzugesetzt, d. h.
Stoffe deren Siedepunkte unter dem Siedepunkt der Maleinsäure, dem höchstsiedenden Nebenprodukt der
Propylenoxydation, liegen, doch arbeitet dieses Verfahren verhältnismäßig aufwendig, beispielsweise sind zwei
Vstillationskolonnen für die Acrylsäure erforderlich, und man erhält die als Nebenprodukt auftretende
Essigsäure nur als sehr verdünnte wiißrige Losung.
Schließlich ist es aus der DE-OS 18 05 758 bekannt,
die Acrylsäure sowie Nebenprodukte der Propylenoxydation
aus ihrer verdünnten wäßrigen Lösung mit einem hydrophoben Lösungsmittel zu extrahieren und so von
der Hauptmenge des Wassers abzutrennen. Anschließend muß dann die Acrylsäure in zwei Destillationsstufen
gereinigt werden. Auch dieses Verfahren ist jedoch sehr aufwendig.
Die Aufgabe, in einem einfachen Verfahren in wirtschaftlicher Weise die Acrylsäure und die Nebenprodukte
vo:ft Wasser zu trennen, ist daher bisher noch nicht befriedigend gelöst worden.
Die Aufgabe, die geschilderten Schwierigkeiten zu überwinden und die Wachteile zu beseitigen, wurde
durch die erfindungsgemäße Arbeitsweise gelöst. Sie erlaubt es, nacheinander z. B. Essigsäure, Acrylsäure und
Maleinsäure (als Anhydrid) in konzentrierter Form aus einer wäßrigen Lösung zu gewinnen. Sie ist selbstverständlich
auch geeignet, jede einzelne der genannten Säuren allein aus wäßriger Lösung in konzentrierter
Form abzutrennen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Abtrennung von Wasser aus wäßrigen Lösungen von
Acrylsäure, die bei der Propylen- bzw. Acroleinoxidation erhalten worden sind und noch bei der Oxidation
entstandene Nebenprodukte enthalten, durch azeotrope Destillation unter Zugabe von hydrophoben Schleppmitteln,
die höher als die Acrylsäure sieden und weder mit dieser noch mit den Nebenprodukten azeotrope
Gemische bilden, in einer Menge, die größer ist als die zur azeotropen Entfernung des Wassers notwendig, gibt
man ein Schleppmittel zu, das höher siedet als alle destillierbaren Anteile.
Das neue Verfahren eignet sich für Acrylsäure, sofern sie durch die Oxydation von Propylen mit Sauerstoff
unter Mitwirkung von Katalysatoren erhallen wc _,i
ist bzw. durch Oxydation des bei dieser Reaktion als Zwischenprodukt entstehenden Acroleins. Die Durchführung
dieser Oxydationsreaktionen ist in zahllosen Patentschriften und Patentanmeldungen sowie in der
Fachliteratur beschrieben und bedarf ;in dieser Stelle keiner näheren Erläuterung. Das Gemeinsame bei
diesen Verfahren besteht darin, daß als Nebenprodukte neben der Acrylsäure auch Essigsäure und Maleinsäure
entstehen. Die Maleinsäure geht bei diesem Verfahren während der Aufarbeitung in das Maleinsäureanhydrid
über, das als solches gewonnen wird.
Die Quintessenz des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht nun darin, daß man nicht nur das Wasser
azeotrop mit einem höher siedenden Schleppmittel abtrennt, wozu man im allgemeinen, wenn die
Zusammensetzung der zu trennenden Gemische bekannt ist, eine definierte Menge des Schleppmittels
benötigt, sondern daß man das Schleppmittel in einem Überschuß zuführt, und daß man ein Schleppmi'.tel mit
einem Siedepunkt wählt, der höher liegt als alle in dem Reaktionsgemisch zu erwartenden destillierbaren Anteile.
Man wählt also bewußt einen Schleppmittelüberschuß und nimmt dabei in Kauf, daß hierbei nach
Abtrennung des Wassers die Acrylsäure keineswegs in gereinigter Form vorliegt, sondern vielmehr als ein
Gemisch, das nicht nur die er-, :;;;:>ien Nebenbestandtei-Ie.
die aus der Oxydationsreaktion stammen, enthüll, sondern zusätzlich noch Schleppmittcl. Diese Arbeit· weise
hai die Fachwelt offensichtlich aus diesen firunden nie in Erwägung gezogen. Man war also bisher
gezwungen, ein azeotropbildendcs .Schleppmittel gcnauestens
zu dosieren. Diese Dosierung ist nun gemäß der erfindungsgeniäßen Arbeitsweise nicht mehr notwendig,
was zur Folge hat, daß man wesentlich großzügiger in der Dosierung und damit auch mit den
dazugehörigen Bauelementen der Anlage verfahren kann.
> Die Durchführung des Verfahrens soll anhand der
Zeichnungen F i g. 1 und 2 im einzelnen erläutert werden:
Man führt einer Destillationskolonne 1 (B i 1 d 1) über die Leitung 2 in den unteren Teil (der Kolonne 1) die
κι acrylsäurehaltige Lösung und über die Leitung 3 das
Schleppmittel, das höher als alle Reaktionsprodukte, d. h. auch höher als das Maleinsäureanhydrid siedet, auf
den Kopf der Kolonne in einer Menge zu, die größer ist als die zur azeotropen Entfernung des Wassers
ι i notwendige Menge. Das Schleppmittel enthält einen der
bekannten Polymerisationsinhibitoren für Acrylsäure, wie z. B. Hydrochinon, Hydrochinonmonomethyläther,
Methylenblau, Phenothiazin od. dgl. Das Wasser wird durch Beheizung des Kolonnensumpfes azeotrop über
die Leitung 4 abdestilliert und im Kondensator 5 kondensiert. Das Wasser enthält somit geringe Mengen,
die praktisch vernachlässigbar sind, an zur Bildung des azeotropen Gemisches notwendigem hochsiedendem
Schleppmittel. Wenn das azeotrope Gemisch nach der t Kondensation in zwei Phasen zerfällt, leitet man das
Kondensat über die Leitung 6 in das Trenngefäß 7, zieht über die Leitung 8 die wäßrige Phase ab und gibt die
organische Phase (das Schleppmittel) durch die Leitung 9 auf den Kopf der Kolonne 1 zurück.
in Als Schleppmittel können grundsätzlich alle organischen Lösungsmittel verwendet werden, soweit sie mit Acrylsäure, Essigsäure und Maleinsäureanhydrid kein azeotropes Gemisch bilden.
in Als Schleppmittel können grundsätzlich alle organischen Lösungsmittel verwendet werden, soweit sie mit Acrylsäure, Essigsäure und Maleinsäureanhydrid kein azeotropes Gemisch bilden.
Die anzuwendende Menge des Schleppmittels hängt f-, ab vom Verteilungskoeffizienten der Acrylsäure, ausgedrückt
durch die Konzentration der Acrylsäure im Schleppmittel zur Konzentration der Acrylsäure im
Wasser
C Lösungsmittel
C II,O
C II,O
Ist dieser Verteilungskoeffizient der Acrylsäure in einem Schleppmittel klein, so wendet man eine größere
Menge dieses Schleppmittels an als bei einem Schleppmittel, in dem die Acrylsäure einen höheren
Verteilungskoeffizienten besitzt.
Geeignete Schleppmittel, die erfindungsgemäß zur Gewinnung von Acrylsäure aus ihren wäßrigen
Lösungen verwendet werden und die mit den organischen Anteilen keine Azeotrope bilden, sind hochsiedende
Carbonsäurenitrile, wie Adipinsäuredinitril, Carbonsäuren, wie 2-Äthylhexansäure, schwerverseifbare
Ester von Carbonsäuren, wie Phthalsäuredimethyl- und -dibu'ylester. Ester der Phosphorsäure, wie Tributylphosphat,
hochsiedende Äther, die nicht zur Bildung von Peroxiden befähigt sind, wie Diphenyläther, und
hoehsiedene Kohlenwasserstoffe, wie Diphenyl. Aber auch Gemische solcher hochsiedenden Äther mit
hochsiedenden Kohlenwasserstoffen, wie das azeotrop siedende Gemisch aus 73.5% Diphenyläther und 26,5%
Diphenyl, das im Handel erhältlich ist. sind geeignet.
Nacn der azeotropeii Entfernung des Wassers
gelangt das Sumpfprodukt der Kolonne 1 über die Leitung 10 in die Kolonne 11. Dort wird über die
Leitung 12 die Essigsaure zusammen mit Restmengen Wasser abdestilliert, im Kondensator 13 niedergeschla-
gen und über die Leitung 14 abgenommen. Über die Leitung 15 wird die Rücklaufmenge auf die Kolonne
aufgegeben, die zur Erreichung der erwünschten Destillatqualität erforderlich ist. Gleichzeitig führt man
der Kolonne H über die Leitung 16 das Polymerisationsinhibitoren unthaltende Schleppmittel an einer
Stelle so zu, daß die Trennwirkung des über der Zulaufstelle liegende Kolonnenteil ausreichend ist, um
ein Übergehen des Schleppmittels zu verhindern. Hierzu sind wegen des hohen Siedepunktes des
Schleppmittels nur wenige Trennstufen notwendig. Das Sumpfprodukt der Kolonne 11, das das Schleppmittel,
Acrylsäure, Maleinsäure und das durch teilweise Wasserabspaltung aus Maleinsäure entstandene Anhydrid
enthält, führt man über die Leitung 17 der Kolonne
18 zu. Die Acrylsäure destilliert durch die Leitung 19 ab, wird im Kondensator 20 kondensiert und über die
Leitung 21 entnommen. Den Rücklauf gibt man über die Leitung 22 auf die Kolonne 18 auf.
Das Sumpfprodukt der Kolonne 18 besteht nun aus dem Schleppmittel und Maleinsäureanhydrid, das unter
den Destillationsbedingungen durch Wasserabspaltung aus der Maleinsäure entstanden ist. Es wird durch die
Leitung 23 in die Kolonne 24 geleitet, in der das Maleinsäureanhydrid über die Leitung 25 abdestilliert,
im Kondensator 26 niedergeschlagen und über Leitung 27 abgenommen wird. Der Rücklauf geht über die
Leitung 28 zur Kolonne 24.
Das nun von den Carbonsäuren befreite Schleppmittel entnimmt man über die Leitung 29 aus der Kolonne
24 und führt es nach Abkühlung der Kolonne 1 über die Leitung 3 der erneuten Verwendung zu. Die bei der
Abkühlung frei werdende Wärme kann in üblicher Weise in einem Wärmetauscher zur Aufheizung der der
Kolonne 1 über die Leitung 2 zugeführten wäßrigen Acrylsäure ausgenutzt werden. Zur Ausschleusung von
nicht destillierbaren Rückständen, die entweder im Schleppmittel suspendiert oder gelöst sein können,
entnimmt man der Leitung 29 über die Leitung 30 einen Teilstrom des Schleppmittels, trennt sie in der
Stoff trennvorrichtung 31 ab und schleust sie aus dem Prozeß über die Leitung 32 aus. Die Einrichtung 31 kann
entweder ein Filter, eine Zentrifuge oder ein Verdampfer mit Kondensator sein. Dies richtet sich danach, ob es
sich um suspendierte oder im Schleppmittel gelöste Rückstände handelt.
Das gereinigte Schleppmittel wird danach über die Leitung 23 in den Prozeß zurückgeführt. Über die
Leitung 34 werden die Schleppmittelverluste ergänzt.
In einer anderen Ausführungsform (Bi Id 2) kann rnar. in der Kolonne 18 Acrylsäure und Maleinsäureanhydrid
gemeinsam über die Leitung 19 abdestillieren, die Dämpfe im Wärmetauscher 20 kondensieren und das
Gemisch zur weiteren Trennung über die Leitung 21 in die Kolonne 24 einleiten. Den Rücklauf gibt man über
die Leitung 22 auf die Kolonne 18 auf. In diesem Fall fällt das von den Säuren befreite Schleppmittel im Sumpf der
Kolonne 18 an und wird durch die Leitungen 23 und 3 wieder auf den Kopf der Kolonne 1 zurückgefahren.
Aus der Kolonne 24 gewinnt man über Leitung 25, den Kondensator 26 und die Leitung 27 die Acrylsäure,
während das Maleinsäureanhydrid aus dem Kolonnensumpf durch die Leitung 29 entnommen wird. Der
Rücklauf zur Kolonne 24 fließt über die Leitung 28.
Ein Teilstrom des Schleppmittels wird aus der Leitung 23 über die Leitung 30 entnommen, in der Trennvorrichtung
31 — wie im B i 1 d 1 beschrieben — die nicht destillierbaren Anteile abgetrennt und über die Leitung
32 ausgeschleust. Das gereinigte Schleppmittel kehr über die Leitungen 33,23 und 3 in die Kolonne 1 zurück.
r> Im Verlauf von 66 Stunden leitet man in die Mitte dei
Kolonne 1 (H = 2000 mm; D = 42 mm), die auf einer Druck von 100 mm Hg evakuiert ist, 17 390 g einei
wäßrigen Lösung ein, die 19,7 Gewichtsprozen Acrylsäure, 2,36 Gewichtsprozent Essigsäure, 1,15
H) Gewichtsprozent Maleinsäure. 0,8 Gewichtsprozen Formaldehyd, 2,23 Gewichtsprozent Carbonylverbin
düngen insgesamt (als Dinitrophenylhydrazone gefäll und als Acrolein berechnet) und 660 ppm Hydrochinor
enthält. Die Kolonne ist mit Edelstahldrahtnetzringer 5-5 mm gefüllt. Gleichzeitig gibt man auf den Kopf de:
Kolonne 39 075 g Phthalsäuredimethylester auf, in den 0,5 Gewichtsprozent Phenolthiazin als Inhibitor gelös
sind. Man heizt die Blase auf 95—960C auf und destillier
bei 510C 13 187 g Wasser ab, das noch 0,05;
Gewichtsprozent Acrylsäure, 0,03 Gewichtsprozen Essigsäure und ferner 1 Gewichtsprozent Formaldehyd
2,18 Gewichtsprozent Carbonylverbindungen insgesamt (bestimmt und berechnet wie oben beschrieben) und
0,34 Gewichtsprozent Phthalsäuredimethylester enthält
r> In der Blase fällt eine Lösung von Acrylsäure, Essigsäure und Maleinsäure an, die noch 0,5 Gewichtsprozent
Wasser enthält.
Diese Lösung leitet man in die Füllkörperkolonne 11
in einer Höhe von 1000 mm ein und gibt in einer Höhe
Jd von 2700 mm weitere 6200 g stabilisatorhaltigen Phthalsäuredimethylester
auf die Füllkörperschicht auf. Die Kolonne 11 ist 3000 mm lang und hat bis zu einer Höhe
von 2000 mm einen Durchmesser von 42 mm, darüber von 32 mm. Auf den Kopf der Kolonne führt man 8940 g
Rücklauf und erhält bei einer Blasentemperatur von 125° C, einer Übergangstemperatur von 42° C und einem
Druck von 50 mm Hg 596 g Essigsäure mit einem Gehalt von 63 Gewichtsprozent. Sie enthält noch 0,93
Gewichtsprozent Acrylsäure. In dem aus der Blase abgezogenen Produkt sind nur noch Spuren von
Essigsäure gelöst.
Man trennt daraus in der Füllkörperkolonne 18 (H = 2000 mm; D = 42 mm; ρ = 25 mm Hg; Zulauf bei
H = 1000 mm) bei einem Rücklaufverhältnis von 1:1
einer Blasentemperatur von 173°C und einer Übergangstemperatur
von 56°C 3418 g einer Acrylsäure mit 99 Gewichtsprozent Acrylsäure, 0,1 Gewichtsprozent
Essigsäure, 0,8 Gewichtsprozent Wasser und 0,1 Gewichtsprozent Stabilisator sowie Spuren von Maleinsäure
ab. Dies entspricht einer Ausbeute von 98,8%.
Der Rückstand in der Blase der Kolonne 18 wird dann in die Mitte der Füllkörperkolonne 24 (H = 1000 mm:
Dverstäricersätilc = 25 mm; DAbtriebsäule = 42 mm; ρ =
25 mm Hg) zugefahren. Man erhält bei einer Blasentemperatur von 176°C, einer Übergangstemperatur von
1124° C bei einem Rücklaufverhältnis von 3:1 160 g
Maleinsäureanhydrid in einer Konzentration von 96,7 Gewichtsprozent Dies sind 88,8% Ausbeute, bezogen
auf die Maleinsäure in der ursprünglichen Lösung. Das Maleinsäureanhydrid enthält noch 3,1 % Acrylsäure und
0,2% freie Phthalsäuredimethylester. Der von Maleinsäureanhydrid weitgehend freie Phthalsäuredimethylester
wird zur erneuten Verwendung wieder der Kolonne 1 und der Kolonne 11 zugeführt
Im Verlauf von 116 Stunden werden 31 100 g einer wäßrigen Lösung, die 443 Gewichtsprozent Acrylsäure,
3,86 Gewichtsprozent Essigsäure und 4,61 Gewichtsprozent Maleinsäure enthält, bei H= 1000 mm in einer
Füllkörperkolonne 1 (H =3000 mm; D = 42 mm; p= 100 mm Hg; Edelslahlmaschendrahtring 5-5 mm)
eingefahren und gleichzeitig auf den Kopf der Kolonne 55 170 g Adipinsäuredinitril, die 0,5 Gewichtsprozent
Phenothiazin gelöst enthalten, aufgegeben. Man heizt die Blase der Kolonne auf 1100C auf und erhält bei einer
Temperatur am Kolonnenkopf von 50°C ein Destillat, das bei der Kondensation in zwei Phasen zerfällt. Die
organische Phase leitet man auf die Kolonne zuriicl. Die wäßrige Phase (14 568 g) enthält 0,04% Acrylsäure und
0,013% Adipinsäuredinitril.
Aus der Blase wird das Adipinsäuredinitril mit den darin gelösten Säuren und 0,09 Gewichtsprozent
Wasser ausgetragen. Es wird der im Beispiel 1 beschriebenen Füllkörperkolonne 11 zugeführt. Gleichzeitig
gibt man bei H = 2700 mm 14 900 g Adipinsäuredinitril zusätzlich auf. Bei einer Sumpftemperatur von
109°C und einem Rücklaufverhältnis von 12:1 werden
1080 g Destillat erhalten, das bei 45—46°C übergeht. Es enthält 92,45 Gewichtsprozent Essigsäure und 1,5
Gewichtsprozent Acrylsäure. Dies sind 83,1% der Ausbeute, bezogen auf die Essigsäure in der ursprünglichen
Lösung.
Die nur noch Spuren von Essigsäure enthaltende Lösung von Acrylsäure in Adipinsäuredinitril wird in
der im Beispiel 1 beschriebenen Kolonne 18 destilliert, und bei einem Rücklaufverhältnis von 1 :1, einem Druck
von 25 mm Hg, einer Blasentemperatur von 179 bis 180°C und einer Kopftemperatur von 53,5°C werden
13 790 g Acrylsäure und 0,1 Gewichtsprozent Stabilisator enthalten. Dies entspricht einer Ausbeute von 98,1 %,
bezogen auf die Acrylsäure in der ursprünglichen Lösung.
Das in der Blase der Kolonne 18 anfallende Produkt wird in der im Beispiel 1 beschriebenen Kolonne 24
weiterdestilliert. Man erhält bei einem Rücklaufverhältnis von 3 :1. einer Blasentemperatur von 182°C, einer
Übergangstemperatur von 98°C und einem Druck von 25 mm Hg 978 g Maleinsäureanhydrid, das noch mit 4,5
Gewichtsprozent Acrylsäure und 0,1 Gewichtsprozent Adipinsäurenitril verunreinigt ist. Dies entspricht, auf
die Maleinsäure in der ursprünglichen Lösung bezogen, einer Ausbeute von 77%.
Innerhalb von 45 Stunden führt man 9460 g der im Beispiel 2 beschriebenen wäßrigen Acrylsäure in die
dort ebenfalls beschriebene Kolonne 1 und gibt als Schleppmiue! auf die Füükörpcrschichi 37 510 g des im
Handel unter der Bezeichnung »Diphyl« erhältlichen azeotrop siedenden Gemisches aus 73,5 Gewichtsprozent
Diphenyläther und 26.5 Gewichtsprozent Diphenyl auf. Bei einer Blasentemperatur von 1100C werden
unter einem Druck von 100 mm Hg bei einer Übergangstemperatur von 48°C 4435 g eines wäßrigen
Destillats erhalten, das 0,39 Gewichtsprozent Acrylsäure, 0.41 Gewichtsprozent Essigsäure, 0.15 Gewichtsprozent
Maleinsäure und 0,02 Gewichtsprozent Diphyl enthält. Eine geringe Menge des sich als organische
Phase abscheidenden Diphyls wird auf die Kolonne zurückgegeben. Das aus der Blase ablaufende Produkt
enthält noch 6,13 Gewichtsprozent Wasser. Es wird der in Beispiel 1 beschriebenen Kolonne 11 bei
W= 1000 mm zugeführt und gleichzeitig bei H = 2700 mm weitere 5010 g Diphyl aufgegeben. Bei
einem Druck von 50 mm Hg, einer Blasentemperatur von 101,5°Cund einer Kopftemperatur'von 42°C gehen
bei einem Rücklaufverhältnis von 11 :1391 g Essigsäure
(82,65 Gewichtsprozent) über, die noch 15,8 Gewichtsprozent Wasser, 1,55 Gewichtsprozent Acrylsäure und
■> Spuren von Diphyl enthält. Dies sind 88,5% der
Essigsäure in der ursprünglichen Lösung.
Das Produkt aus der Blase der Kolonne 11 wird dann
in die im Beispiel 1 beschriebene Kolonne 18 gepumpt (bei H= 1000 mm) und bei einem Rücklaufverhällnis
ίο von 1 :1 unter einem Druck von 25 mm Hg bei einer
Blasentemperatur von 144°C und einer Übergangstemperatur
von 53°C 4178 g einer 98,5gewichtsprozentigen Acrylsäure erhalten, die noch 0,29 Gewichtsprozent
Essigsäure, 0,09 Gewichtsprozent Maleinsäure, 1 Ge-
Γ) wichtsprozent Wasser und 0,1 Gewichtsprozent Stabilisator
enthält. Dies ist eine Ausbeute von 97,6%, bezogen auf die Acrylsäure in der ursprünglichen Lösung.
Das Lösungsmittel aus der Blase der Kolonne 18 wird in der im Beispiel 1 beschriebenen Kolonne 24
weiterdestilliert. Bei einem Druck von 25 mm Hg, einem Rücklaufverhältnis von 4 :1, einer Blasentemperatur
von 146°C gehen bei 93,50C 289 g 95,7gewichtsprozentiges
Maleinsäureanhydrid über, das mit 3,9 Gewichtsprozent Acrylsäure und 0,40 Diphyl verunreinigt ist.
r> Dies entspricht einer Ausbeute von 75%, bezogen auf die Maleinsäure in der ursprünglichen Lösung.
Das gebrauchte Diphyl wird zur weiteren Verwendung wieder in den Prozeß zurückgeleitet.
)(| Beispiel 4
Man führt der im Beispiel 2 beschriebenen Kolonne 1 20 400 g einer wäßrigen Lösung, die 45,7 Gewichtsprozent
Acrylsäure, 3,25 Gewichtsprozent Essigsäure, 3,29 Gewichtsprozent Maleinsäure, 1,2 Gewichtsprozent
Formaldehyd, 3,19 Gewichtsprozent Gesamtcarbonylverbindungen (wie in Beispiel 1 beschrieben bestimmt
und berechnet) und 0,045 Gewichtsprozent Hydrochinon enthält, innerhalb von 77 Stunden in einer Höhe von
1000 mm zu und gibt am Kopf der Kolonne 40 145 g Phthalsäuredibutylester (mit 0,5 Gewichtsprozent Phenothiazin)
auf die Füllkörperfüllung auf. Bei einem Druck von 100 mm Hg, einer Blasentemperatur von
109—110°C gehen bei einer Temperatur von 52°C 9740 g Wasser über, in dem noch 0,08 Gewichtsprozent
4r) Acrylsäure, 0,14 Gewichtsprozent Essigsäure, 0,08
Gewichtsprozent Maleinsäure, 2,2 Gewichtsprozent Formaldehyd, 4,22 Gewichtsprozent Gesamtcarbonylverbindungen
und 0,013 Gewichtsprozent Phthalsäuredibutylester gefunden werden. Bei der Kondensation
V) scheidet sich eine geringe Menge einer organischen
Phase ab, die abgeirciiiii und auf die Kolonne
zurückgegeben wird. Das aus der Blase ablaufende Produkt, das noch 0,06 Gewichtsprozent Wasser
enthält, wird der im Beispiel 1 beschriebenen Füllkörperkolonne
11 bei H= 1000 mm zugefahren und bei H = 2700 mm weitere 6420 g. Phthalsäuredibutylester
eingeleitet. Man heizt die Blase auf 102° C auf und destilliert bei einem Druck von 50 Torr das restliche
Wasser und die Essigsäure ab. Als Rücklauf fährt man
to 6430 g des Destillats auf den Kopf der Kolonne und erhält bei einer Übergangstemperatur von 45,5° C 643 g
einer 92J5gewichtsprozentigen Essigsäure. Dies entspricht
einer Ausbeute von 90%, bezogen auf die Essigsäure in der ursprünglichen Lösung. Die Essigsäure
enthält noch 2,5 Gewichtsprozent Acrylsäure.
Die in der Blase der Kolonne 11 erhaltene Acrylsäurelösung leitet man in die im Beispiel 1
beschriebene Kolonne 18 bei H = 1000 mm und erhält
dort bei einem Rücklaufverhältnis von 1 : 1, einem Druck von 25 Torr, einer Blasentemperatur von 213°C
und einer Übergangstemperatur von 56,5°C 9285 g Acrylsäure in einer Reinheil von 98,5 Gewichtsprozent.
Sie enthält noch 0,97 Gewichtsprozent Wasser, 0,3 Gewichtsprozent Essigsäure, 0,05 Gewichtsprozent
Maleinsäure und 0,1 Gewichtsprozent Stabilisator.
Aus dem in der Blase der Kolonne 18 erhaltenen Plithalsäuredibutylester werden der im Beispiel 1
beschriebenen Kolonne 24 bei einem Druck von 25 mm Hg, einem Rücklaufverhältnis von 2:1, einer
Blasentemperatur von 2210C und einer Übergangstemperatur
von 98,8°C 533 g eines Maleinsäureanhydrids mit 92 Gewichtsprozent Maleinsäureanhydrid, 7,96
Gewichtsprozent Acrylsäure und 0,04 Gewichtsprozent Phihalsäuredibutylester gewonnen. Dies entspricht 86
Gewichtsprozent der in der ursprünglichen Lösung enthaltenen Maleinsäure. Das aus der Blase abgezogene
Dibutylphthalat wird in den Prozeß zurückgeführt.
19 570 g der im Beispiel 4 beschriebenen Acrylsäurelösung werden innerhalb von 37 Stunden in einer Höhe
von 1000 mm in die im Beispiel 2 angegebene Kolonne 1
gefahren. Auf den Kopf dieser Kolonne rieselt man gleichzeitig 17 955 g Tributylphosphat mit 0,5 Gewichtsprozent
Phenothiazin. In der Blase hält man eine Temperatur von 115°C aufrecht, evakuiert auf
1OO mm Hg und destilliert bei einer Kopftemperatur von 49°C 9280 g Wasser ab, in dem 0,033 Gewichtsprozent
Acrylsäure, 1,7 Gewichtsprozent Formaldehyd, 3,25 Gewichtsprozent Gesamtcarbonylverbindunjen
(bestimmt und berechnet wie im Beispiel 1 beschrieben) und 0,034 Gewichtsprozent Tributylphosphat, jedoch
keine Essigsäure und keine Maleinsäure gefunden werden. Eine kleine Menge Tributylphosphat, das sich
bei der Kondensation als zweite Phase abscheidet, wird abgetrennt und auf die Kolonne 1 zurückgegeben. Die in
der Blase der Kolonne 1 erhaltene Lösung der Sauren in Tributylphosphat, in der noch 0,23% Wasser gefunden
werden, destilliert man in der im Beispiel 2 beschriebenen Kolonne 11. Man gibt die Lösung bei // = 1000 mm
in die Kolonne und fügt bei H = 2700 mm weitere 5745 g Tribulylphosphat zu. Man evakuiert die Kolonne
11 auf einen Druck von 50 mm I Ig, heizt auf eine
Blasentemperatur von 106—107"C auf und destilliert
bei 43 —44CC 608g einer 87,lgewichlsprozentigen
Essigsäure bei einem Rücklaufverhältnis von 12:1 ab. Die Essigsäure enthält noch 2,29 Gewichtsprozent
Acrylsäure. Der Rest ist Wasser und Carbonylverbindüngen,
die nicht quantitativ bestimmt wurden.
Die aus dem Sümpf der Kolonne ί! auge/ugc-ni;
I.ösung. die nur noch Spuren von Essigsäure enthält, wird in der im Beispiel 1 beschriebenen Kolonne 18
weiterverarbeitet. Bei //= 1000 mm fährt man den Zulauf ein, evakuiert auf einen Druck von 25 mm Hg
und erhält bei einem Rücklaufverhältnis von 1 : I, einer Blasentcmperatur von 172°C und einer Übergangstemperatur
von 54°C 8860 g Acrylsäure mit 98,80 Gewichtsprozent Acrylsäure. 0,94 Gewichtsprozent
Wasser. 0,1 Gewichtsprozent Essigsäure, Spuren Maleinsäure und 0.1 Gewichtsprozent Stabilisator. Dies
sind 97,l>% der Acrylsäure in der ursprünglichen
Lösung.
Aus der Blase der Kolonne 18 zieht man das Tributylphosphat ab und destilliert daraus in der im
Beispiel 1 beschriebenen Kolonne 24 bei einem Druck von 25 mm Hg, einem Rücklaufverhältnis von 3:1, einer
Blasentemperatur von 181°C und einer Kopftemperatur von 95 —96°C 487 g Maleinsäureanhydrid, das noch 5,95
Gewichtsprozent Acrylsäure und 0,08 Gewichtsprozent Tributylphosphat enthält. Dies entspricht einer Ausbeute
von 84%, bezogen auf die Maleinsäure in der ursprünglichen Lösung.
Das in der Blase der Kolonne 24 erhaltene Tributylphosphat wird in den Prozeß zurückgeleitet.
21 100 g der im Beispie! 2 beschriebenen Acrylsäurelösung
werden im Verlauf von 79 Stunden bei H = 1000 mm in die im Beispiel 2 beschriebene
Kolonne 1 gefahren, die unter einem Druck von 100 mm Hg erhalten und deren Blase auf 1100C
aufgeheizt wird. Auf den Kopf der Kolonne gibt man in dieser Zeit 53 360 g 2-Äthylhexansäure in der 0.5
Gewichtsprozent Phenothiazin gelöst sind. Man erhält bei einer Übergangstemperatur von 50°C 9845 g eines
Destillats, in dem 0,31 Gewichtsprozent Acrylsäure, 0,07
Gewichtsprozent Essigsäure, 0,06 Gewichtsprozent Maleinsäure und 0,09 Gewichtsprozent 2-Äthylhexansäure
gefunden werden. (Der Formaldehyd und die Gesamtcarbonylverbindungen wurden nicht bestimmt.)
Das Säuregemisch in der Blase der Kolonne 1 enthält 0,2 Gewichtsprozent Wasser und wird zur Abtrennung
des Wassers und der Essigsäure in der im Beispiel 1 beschriebenen Kolonne 11 bei einem Druck von 50 Torr
destilliert. Man heizt die Blase auf 1200C auf und fährt
bei H = 1000 mm das Säuregemisch und bei H = 2700 mm weitere 5720 g 2-Äthylhexansäure zu. Bei
einem Rücklaufverhältnis von 14 : 1 und einer Übergangstemperatur von 41,5'C destillieren 826g einer
Essigsäure mit einem Gehalt von 82,2 Gewichtsprozent Essigsäure, 2 Gewichtsprozent Acrylsäure und 0.2
Gewichtsprozent 2-Äthylhexansäure ab. Der Essigsäuregehalt entspricht 83.4% der Essigsäure in der
ursprünglichen Lösung.
Das Säuregemisch, das aus der Blase der Kolonne 11
abgezogen wird, enthält noch 0.04 Gewichtsprozent Essigsäure.
In der im Beispiel 1 beschriebenen Kolonne 18, in die
man bei H= 1000 mm das .Säuregemisch einleitet,
destilliert man die Acrylsäure ab. Man evakuiert die Kolonne auf 45 mm flg. stellt in der Blase eine
Temperatur von 156.5"C ein und erhält bei einem Rücklaufvcrhältnis von 1,5 : 1 und einer Übergangstempcralur
von 64,5°C 9190 g Destillat mit 98.2 Gewichtsprozent Acrylsäure, 1.4 Gewichtsprozent Wasser. 0,3
Gewichisprozeni Essigsaure und O.i Gewichtsprozent
Stabilisator. Dies sind 96,1 Gewichtsprozent der Acrylsäure in der ursprünglichen Lösung.
Die aus der Blase der Kolonne 18 anfallende 2-Äthylhexansäure wird in der im Beispiel 1 beschriebenen
Kolonne 24 weitcrdestillierl und bei einem Druck von 35 mm Hg, einer Blasentemperatur von 151,5"C,
einer Kopftemperatur von 109"C und einem Rücklaufverhältnis von 2:1 780g Maleinsäureanhydrid mit
einem Gehalt von 90,6 Gewichtsprozent erhalten. Dies entspricht einer Ausbeute von 86%, bezogen auf die
Maleinsäure in der ursprünglichen Lösung. Das Maleinsäureanhydrid enthält noch 8,4 Gewichtsprozent
Acrylsäure und 1 Gewichtsprozent 2-Äthylhexansäure. Die in der Blase anfallende 2-Äthylhcxansäure wird in
den Prozeß zurückgeführt.
llicr/u 1 Blatt/.eichnuimcn
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Abtrennung von Wasser aus wäßrigen Lösungen von Acrylsäure, die bei der Propylen- bzw. Acroleinoxidation erhalten worden sind und noch bei der Oxidation entstandene Nebenprodukte enthalten, durch azeotrope Destillation unter Zugabe von hydrophoben Schkppmitteln, die höher als die Acrylsäure sieden und weder mit dieser noch mit den Nebenprodukten azeotrope Gemische bilden, in einer Menge, die größer ist ab die zur azeotropen Entfernung des Wassers notwendige, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Schleppmittel zugibt, das höher siedet als alle destillierbaren Anteile.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2121123A DE2121123C3 (de) | 1971-04-29 | 1971-04-29 | Verfahren zum Abtrennen von Wasser aus wäßrigen Lösungen von Acrylsäure durch azeotrope Destillation |
NL7205590A NL7205590A (de) | 1971-04-29 | 1972-04-25 | |
US00248169A US3844903A (en) | 1971-04-29 | 1972-04-27 | Separating alpha, beta-unsaturated carboxylic acids from aqueous solutions by azeotropic distillation with excess solvent |
IT49932/72A IT952815B (it) | 1971-04-29 | 1972-04-28 | Procedimento per la separazione di acidi carbossilici alfa beta insaturi da soluzioni acquose |
BE782800A BE782800A (fr) | 1971-04-29 | 1972-04-28 | Procede de separation d'acides carboxyliques insatures en alpha, beta apartir de solutions aqueuses |
GB1977072A GB1378716A (en) | 1971-04-29 | 1972-04-28 | Separating alpha,beta-unsaturated carboxylic acids and or by products from their manufacture from aqueous solutions |
FR7215286A FR2134663B1 (de) | 1971-04-29 | 1972-04-28 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2121123A DE2121123C3 (de) | 1971-04-29 | 1971-04-29 | Verfahren zum Abtrennen von Wasser aus wäßrigen Lösungen von Acrylsäure durch azeotrope Destillation |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2121123A1 DE2121123A1 (de) | 1972-11-16 |
DE2121123B2 DE2121123B2 (de) | 1979-10-04 |
DE2121123C3 true DE2121123C3 (de) | 1980-06-12 |
Family
ID=5806374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2121123A Expired DE2121123C3 (de) | 1971-04-29 | 1971-04-29 | Verfahren zum Abtrennen von Wasser aus wäßrigen Lösungen von Acrylsäure durch azeotrope Destillation |
Country Status (7)
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US (1) | US3844903A (de) |
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