DE2135530B2 - Verfahren zur Gewinnung von tertiär Butylhydroperoxid durch fraktionierte Destillation eines neutralisierten Isobutanoxidationsproduktes bei Atmosphärendruck in Gegenwart von Wasserdampf als Verdünnungsmittel - Google Patents
Verfahren zur Gewinnung von tertiär Butylhydroperoxid durch fraktionierte Destillation eines neutralisierten Isobutanoxidationsproduktes bei Atmosphärendruck in Gegenwart von Wasserdampf als VerdünnungsmittelInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von tertiärem Butylhydroperoxid aus Gemischen, wie
sie bei der Oxidation von Isobutan in flüssiger Phase anfallen und die neben tertiärem Buthylhydroperoxid,
teniärem Butylalkohol, organische Säuren und Ester enthalten. Das tertiäre Butylhydroperoxid soll aus
solchen Oxidationsgemischen in möglichst großer Ausbeute und mit maximaler Reinheit gewonnen
werden.
Aus US-PS 34 49 217 ist es bekannt, das bei der Oxidation von Isobutan anfallende Oxidationsprodukt
mit einer Base zu neutralisieren und anschließend in Gegenwart eines verdünnen Da: '.pfes, vorzugsweise
von Wasserdampf, zu destillieren.
Der Wasserdampf soll dabei eine explosive Zersetzung
während der Destillation verhindern. Bei diesem Verfahren erhält man azeotrope Gemische aus tertiärem
Butylalkohol und Wasser und aus tertiärem Butylhydroperoxid und Wasser als Kopfprodukte. Es
hat sich jedoch herausgestellt, daß bei einer Ausübung des in US-PS 34 49 217 beschriebenen Verfahrens bei
Normaldruck die Dämpfe sich im explosiven Bereich befinden und man eine Entflammbarkeit bei diesem
Verfahren nur bei sehr niedrigen Drücken vermeiden kann.
Aus der DE-OS 18 05 002 ist die Gewinnung von tertiärem Butylhydroperoxid aus einem Isobuijiioxidat
durch fraktionierte Destillation in Gegenwart von inerten Verdünnungsmitteln für der tertiären Butylhydroperoxiddampf
bekannt. Bei diesem Verfahren wird als inertes Verdünnungsmittel ein Inertgas und/oder ein
Kohlenwasserstoff verwendet, der nicht höher als etwa 6O0C über dem Siedepunkt von tertiärem Butylhydroperoxid
siedet. Die Fraktionierung wird so vorgenommen, daß die Dampfphase jederzeit nicht mehr als
etwa 60% tertiäres Butylhydroperoxid enthält. Bei diesem Verfahren wird tertiäres Butylhydroperoxid bei
der Fraktionierung als Kopffraktion erhalten. Dies bedeutet ein Risiko, denn die Überkopffraktion muß
zunächst an den Kopf der Kolonne gelangen. Dabei ist die Vermeidung der Bildung eines explosiven Gemisches
innerhalb der Kolonne nicht in jedem Falle auszuschließen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Sicherheit bei der Destillation von tertiärem Butylhydroperoxid zu erhöhen
und auch unerwünschte Verunreinigungen, insbesondere tertiärem Butylalkohol und andere Oxidationsprodukte, dabei sicher zu entfernen.
-'U
25
"to Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem
Patentanspruch gelöst.
Die Erfindung wird anhand des Fließschemas näher erläutert
Bei diesem Fließschema stellt ein Oxidationsprodukt des Isobutan, das an tertiärem Butylalkohol und
tertiärem Butylhydroperoxid reich ist, die Beschickung 2 dar. Zu der Beschickung 2 ist genügend Base gegeben
worden, so daß die sauren Komponenten :n der Oxidationsbeschickung neutralisiert worden sind. Das
Gemisch wird durch die Leitung 9 in eine Destillationskolonne 24 überführt, welche bei etwa Atmosphärendruck
gehalten wird. Als Verdünnungsmittel wird Wasser über Leitung 3 zusammen mit einer Base aus
Leitung 1 gemäß der Arbeitsweise der US-PS 34 49 217
zugegeben. Das Gewichtsverhältnis Wasser : tertiärem Butylhydroperoxid beträgt mindestens 5:1.
Das tertiäre Butylhydroperoxid-Wasser-Azeotrop
enthält etwa 20 VoI.-% (55 Gew.-%), tertiäres Butylhydroperoxid, und es ist bei Atmoshärendruck
sowie bei verminderten Drücken bis 266 mb (200 mm Hg absolut) entflammbar.
Zur Vermeidung der Anwesenheit dieses entflammbaren Dampfes in der Destillationskolonne mit der
damit verbundenen Gefahr einer Entzündung und eines plötzlichen Druckanstiegs wird als Verdünnungsmittel
ein nicht kondensiecbares, nicht lösbares Gas 16, nämlich Methan oder Stickstoff, über Leitungen 12 und
18 zugesetzt, so daß sich das resultierende Dampfgemisch außerhalb des Entflammungsbereiches befindet.
Bei Verwendung von Methan als Verdünnungsmittel muß der Anteil des tertiären Butylhydroperoxids im
Dampfgemisch auf weniger als 7,5 Vol.-°/o gesenkt werden, um die Bildung von entflammbaren Dämpfen
zu vermeiden. Bei Verwendung von Stickstoff muß der Anteil des tertiären Butylhydroperoxids im Dampfgemisch
weniger als 4 Vol.-% betragen, um einen entflammbaren Dampf zu vermeiden. Damit dies
erreicht wird, muß der Dampf des tertiären Butylhydroperoxids-Wasser-Azeotrops
wenigstens 60 Vol.-% Methan oder 80 Vol.-% Stickstoff enthalten.
Entgegen der bisherigen Auffassung ist Wasserdampf allein kein geeignetes Verdünnungsgas, weil nämlich
kein Weg besteht, die Bildung eines entflammbaren tertiären Butylhydroperoxids-Wasser-Azeotrops irgendwo
in der Destillationskolonne zu vermeiden. Es ist jedoch erwünscht, Wasser dem Isobutanoxidationsprodukt
vorder Destillation zuzusetzen.
Das gereinigte tert:.äre Butylhydroperoxid-Wassergemisch
wird vom Boden 28 der Destillationskolonne 24 über die Leitung 11 abgenommen. Ein Teil davon wird
durch den Boiler 30 durch die Leitung 10 und zurück durch die Leitung 18 zirkulieren gelassen. An diesem
Punkt wird durch die Leitung 12 ein Verdünnungsgas zugesetzt, welches hauptsächlich aus dem Zurückführungsgas
15 und zum Teil aus Frischgas 16 besteht, um die geringen Mengen des Gases zu ersetzen, die zum
Ausspülen der Leitung 14 zum Austreiben des Sauerstoffes aus dem System, der auf die Zersetzung
von tertiärem Butylhydroperoxid zurückzuführen ist, verwendet wurden.
Die Verunreinigungen werden durch die Leitung 21 abgenommen, welche durch eine Pumpe 22 kontrolliert
wird, die durch die Leitung 17 vom Boden des Separators 7 beschickt wird. Letzterer dient dazu, um
das Gas von mitgerissenen kondensierbaren Verunreinigungen, wie es die Oberseite der Kolonne 24 bei 4
verläßt, nach der Komprimierung bei 5 und der
Kondensierung bei 6 abzutrennen. Zu diesem Zwecke wird das Gas durch die Leitung 29 zu dem Separator 7
und durch die Leitung 8 zu einer Waschkolonne 13 geleitet, wo es mit Wasser 34 gewaschen wird, bevor es
durch die Leitung 15 wieder in die Destillationskolonne geleitet wird. Das mit dem absorbierten Verdünnungsgas vermischte Wasser wird durch die Leitung 3 zurück
in die Beschickungsleitung für das Oxidationsprodukt geführt.
Die bei 11 austretende tertiäre Butylhydroperoxid-Wasser-Lösung wird vorzugsweise zu einer zweiten
Destillationskolonne geleitet und danach durch herkömmliche Maßnahmen, wie z. B. diejenigen gemäß der
US-Patentschrift 34 49 217, abgetrennt.
Das Verfahren der Erfindung wird vorzugsweise unter Verwendung einer differentiellen Temperaturkontrolleinrichtung
in der Destillationskolonne durchgeführt
Eine differentielle Temperaturkontrolleinrichtung 19
ist an zwei Punkten 25 und 26 in der Kolonne angeschlossen und dient dazu, um den Strom des
Rückflusses bei 34 durch ein Signal zu regeln, das durch
die elektrische Leitung 20 geleitet wird. Die Temperatur wird an den Stellen 25 und 26 gemessen und über die
elektrischen Leitungen 32 bzw. 33 in die Kontrolleinrichtung überführt, welche das Rückflußventil öffnet
oder schließt, um eine konstante differentielle Temperatur aufrecht zu erhalten. Die Verwendung einer
gewöhnlichen Temperaturkontrolleinrichtung würde deswegen ungeeignet sein, weil der Partialdruck der
kondensierbaren Dämpfe leicht variieren kann und die Temperatur verändern könnte, ohne daß eine Veränderung
der Konzentration der Verunreinigungen erfolgen würde. Das Kontrollende 32 ist vorzugsweise gerade
unterhalb des Beschickungsbodens 35 bei 25 angeordnet. Das fixierte Zusammensetzungsende 33 ist vorzugsweise
etwa 4 Böden oberhalb des untersten Bodens 27 der Kolonna bei 26 angeordnet. Diese Stelle 26 ist
gewählt, um die Temperatur des tertiären Butylhydroperoxids-Wasser-Azeotrops,
das im Dampf 20 Moi.-% tertiäres Butylhydroperoxid enthält, ungeachtet der tertiären Butylhydroperoxid-Konzentration, in dem
den Boden der Kolonne verlassenden Produkt zu fixieren. Da beide Meßpunkte miteinander variieren wie
id der Partialdruck variiert, werden die Probleme der
Wirkungen des variierenden Partialdrucks auf die Temperaturkontrolle eliminiert
Der Betrieb bei Atmosphärendruck anstelle von vermindertem Druck hat neben den bereits beschriebenen
Vorteilen noch weitere Vorteile. Beim Arbeiten im Vakuum besteht die Gefahr, daß Sauerstoff in die
Kolonne hineinsickert Diese Gefahr wird durch Vornahme der Destillation bei Atmosphärendruck
vermieden.
Bei dem Verfahren der Erfindung kann sowohl eine Absatzweise als auch eine kontinuiei.iche Destillation
verwendet werden.
Die Destillation kann in jeder beliebigen herkömmlichen Destillationskolonne vorgenommen werdem, wel-
>■> ehe für eine Zirkulierung des Inertgases bei Atmosphärendruck
anpaßbar ist. Die bevorzugte Kolonne stellt eine Kolonne mit vielfachen Böden dar, bei welcher die
Beschickung an einer Stelle in der Nähe der Mitte erfolgt, und am Boden ein herkömmlicher Reboiler
jo vorgesehen ist. Weiterhin sind AustretungEpunkte für die Bodenprodukte und die Kopfprodukte vorgesehen
sowie Temperaturkontrollstellen an zwei Punkten, die sich am besten etwa zwei Böden unterhalb des
Beschickungsbodens und vier Böden oberhalb des
j-i untersten Bodens befinden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Gewinnung von tertiärem Butylhydroperoxid durch fraktionierte Destillation eines neutralisierten Isobutanoxidationsproduktes bei Atmosphärendruck in Gegenwart von Wasserdampf als Verdünnungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Isobutanoxidationsprodukt Wasser in einem Gewichtsverhältnis von mindestens 5 :1 bezogen auf tertiäres Butylhydroperoxid zusetzt und als weitere Verdünnungsmittel Methan in einer Menge von mindestens 60 Vol.-% oder Stickstoff in einer Menge von mindestens 80 Vol.-% in der Dampfphase verwendet und daß man reines tertiäres Butylhydroperoxid und Wasser am Boden und die Verunreinigungen am Kopf der Destillationskolonne abzieht
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