DE2505471A1 - Verfahren zur reinigung von rohessigsaeureanhydrid durch kontinuierliche fraktionierte destillation - Google Patents
Verfahren zur reinigung von rohessigsaeureanhydrid durch kontinuierliche fraktionierte destillationInfo
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Description
München, den/16. Januar 1975
EE-Pi-.T/Dr. Wg/rei
Verfahren zur Reinigung -yon Rohessigsäureanhydrid durch kontinuierliche fraktionierte Destillation.
Bei der großtechnischen Herstellung von Essigsäureanhydrid
nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch thermische Spaltung von Essigsäure oder von Aceton oder durch Oxidation
von Acetaldehyd fällt das gewünschte Produkt zunächst in
Form von Rohessigsäureanhydrid an, das anschließend einer
Feinreinigung durch fraktionierte Destillation unterzogen werden muß. .
Als Maß für den Heinheitsgrad des Essigsäureanhydrids dient hierbei neben '
dem ^-Gehalt die sogenannte Permanganatzahl, die den Anteil
an Permanganat -reduzierenden Substanzen bestimmt, der
möglichst gering sein soll und ferner die sogenannte Farbzahl, die nach dem APHA-Test gemäß der DIÜT-Vorschrift
53 4£>9 ermittelt wird und die auf einem visuellen Farbvergleich
zwischen der zu untersuchenden Lösung und einer Platin-Kobalt-enthaltenden Eichlösung beruht, die ebenfalls
einen möglichst kleinen Wert zeigen soll.
Die besten Ergebnisse hinsichtlich der Feinreinigung wurden bisher durch diskontinuierliche Destillation
von Rohessigsäureanhydrid erzielt, die aber naturgemäß
mit einem unwirtschaftlich hohen apparativen Aufwand verbunden ist, da hierbei ein Vorlauf mit niedrigsiedenden
Verunreinigungen und ein Essigsäure-reicher Zwischenlauf,.
der den Hauptanteil der niedrigsiedenden, reduzierenden (d.h., Permanganatzahlverschlechternden) Substanzen ent-
ORlGINAL INSPECTED
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hält, vor der Hauptfralction abgenommen werden muß. Anschliessend
kann das Reinanhydrid nur soweit abdestilliert werden, "bis die Permanganatzahl wieder zu steigen "beginnt, d.h.
höhersiedende, Permanganatzahl-und Farbzahl-verschlechternde
Substanzen im Destillat auftreten.
Es ist ferner bereits bekannt, die Feinreinigung des Rohanhydrids
mittels kontinuierlicher Destillation durchzuführen, wobei in Übereinstimmung mit der Anzahl der Fraktionen
bei der diskontinuierlichen Destillation 3 Kolonnen für Torlauf, Zwischenlauf und Hauptfraktion benötigt werden,
.was ebenfalls einen unwirtschaftlich hohen apparativen Aufwand darstellt. Es wurde auch bereits versucht, die Anzahl
der Kolonnen zu reduzieren durch gemeinsames Abziehen von Tor- und Zwischenlauf oder mit nur einer Kolonne
auszukommen (vgl."Ullmanns Encyfclopädie der technischen
Chemie", Band 6, Seite 808 ff, 3. Auflage 1955). Bei allen
genannten Verfahren werden die höhersiedenden Anteile, worunter, wie bereits erwähnt, Permanganatzahl- und !Farbzahl
verschlechternde Substanzen zu verstehen sind, erst gemeinsam mit dem Destillationsrückstand oder Sumpf abgezogen,
der außerdem nichtdestillierbare Anteile in Form von kohle-bis teerartigen Rückständen und restliches
Essigsäureanhydrid enthält, das ggf. hieraus durch Ein schaltung einer weiteren Verfahrensstufe, z.B. mittels
eines Dünnschichtverdampfers gewonnen werden kann.
Es wurde jedoch festgestellt, daß unter diesen gegebenen
Bedingungen weder bei Einsatz von einer noch auch bei Einsatz von zwei Kolonnen befriedigende Ergebnisse hinsichtlich
des Reinheitsgrades von Essigsäureanhydrid er- . reicht werden können.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein ver-
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einfachtes Verfahren zur Reinigung von Rohessigsäureanhydrid
durch kontinuierliche fraktionierte Destillation zu finden, das es ermöglicht, mit nur einer Kolonne ein "bezüglich
Anhydridgehalt, Permanganatzahl und Farbzahl höchsten
Anforderungen genügendes Essigsäureanhydrid zu erhalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
aus dem JEtohessigsäureanhydrid zuerst in einem vorgeschalteten
Verdampfer 2 die nicht destillierbaren Anteile
abgetrennt, die destillierbaren Anteile gasförmig in den mittleren Seil einer über den Verdampfer 21 beheizten
!Bxaktionierkolonne 4 eingeführt, in der die niedrigsiedenden
Bestandteile einschließlich der Essigsäure am Kopf der Kolonne, das hochprozentige· Reinessigsäureanhydrid
im unteren Teil der Kolonne abgezogen und bis zu etwa 8 Gew.-% der eingesetzten Rohessigsäureanhydridmenge aus dem Kolonnensumpf abgetrennt und in den Verdampfer
2 zurückgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl unter Normaldruck
als auch unter vermindertem Druck durchgeführt werden. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es im allgemeinen
vorteilhaft, unter vermindertem Druck zu arbeiten, da hierdurch eine geringere Verschmutzungsneigung insbesondere bei dem vorgeschalteten Verdampfer 2 gewährleistet
ist, wodurch aufwendige Reinigungsarbeiten eingespart werden können. Der Druck sollte hierbei vorteilhaft
bei über 20mm Hg (gemessen an der Vakuumpumpe)., liegen, da eine weitere Druckverminderung zu hohe Kühlenergie für
die Kondensation der niedrigsiedenden Bestandteile erfordert, und außerdem die Gefahr besteht, daß durch Aus-
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250547]
kristallisieren von Eisessig die Leitungen verstopft werden.
Die Abbildungen I - IT zeigen den schematischen Aufbau
von Destillationsanlagen, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Terf ahrens (Abb. I ) und zur Durchführung der Verfahren gemäß dem Stand der Technik (Abb .H-IV) Verwendung
fanden, worin die entsprechenden Teile Jeweils durch
gleiche Ziffern gekeimzeichnet sind.
Bas erfindungsgemäße: Verfahren kann am besten anhand der Abbildung I erläutert werden,, die der in. Beispiel 1 verwendeten
Apparatur entspricht. Hierin bedeuten i den Zulauf von ßohessigsäureanhydrid, das; in dem vorgeschalteten
Verdampfer 2 eingeführt wird, der· vorteilhaft als Umlaufverdampfer
ausgebildet ist. 3 bedeutet den Abzug der nicht destillierbaren Anteile aus Verdampfer 2, wobei diese Abtrennung
der nicht destillierbaren Anteile aus dem Bohessigsäureanhydrid bereits vor der Einführung in die Fraktionierkolonne
für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens von entscheidender Bedeutung ist. Anschließend
werden die destillierbaren Anteile nach dem Einführen in den mittleren Teil der Kolonne A in die niedrigsiedenden
Bestandteile, worunter neben der Essigsäure vorwiegend Aceton und Methylacetat zu verstehen sind, die am Kolonnenkopf
durch Ablauf 5 abgezogen werden und in hochprozentiges Reinessigsäureanhydrid aufgetrennt, das im
unteren Kolonnenabschnitt, ,jedoch oberhalb des Kolonnensumpfes, durch Ablauf 6 flüssig.abgezogen wird.Um eine mögliche
Anreicherung von Destillationsrückständen in dem Verdampfer 2', der für die zur Fraktionierung notwendige Wärmezufuhr.
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~3~ 25054?!
sorgt, zu vermelden, wird ein Teil der eingesetzten Rohes
sigsäureanhydridmenge, "bis zu etwa 8 Gew.-%, vorzugsweise
0,5 "bis 4- Gew.-%aus dem Kolonnensumpf 7 abgetrennt
und in den Verdampfer 2 zurückgeführt.
Das nach dem erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren gewonnene
Reinessigsäureanhydrid mit einem Gehalt von über 98% weist eine Permanganatzahl von weniger als 10 und eine
Färbzahl von weniger als 5 auf und genügt somit den höchsten
Reinheitsanforderungen.
Durch eigene Untersuchungen wurde nachgewiesen, daß "bei
Einsatz von nur einer Kolonne und einem Verdampfer zur
Beheizung derselben, ohne Abtrennung der nicht destillierbaren Anteile in einem vorgeschalteten Verdampfer vor
Einführung in die Kolonne gemäß dem Stand der Technik,
Essigsäureanhydrid mit einem Gehalt von über 98% erhalten
wurde, das aber gelblich gefärbt ist und dementsprechend eine Farbzahl im Bereich von 15-20 und
ferner eine Permanganatzahl von 20 - 4-0 aufweist.
Zur Erläuterung dieses Verfahrens gemäß dem Stand der
Technik nach TJllmann aaO dient Abbildung II,die der
im Vergleichsbeispiel 2 verwendeten Apparatur entspricht» Hierin bedeutet 1 den Zulauf von Rohessigsäureanhydrid
direkt in den Verdampfer 21, der zur Beheizung der Kolonne
4· dient. Hieraus wird das Rohprodukt gasförmig direkt dem Kolonnensumpf 7 zugeführt und . der Rückstand,
worunter die nicht destillierbaren Anteile zu verstehen sind, wird durch Leitung 3 aus diesem Sumpf abgezogen.
Die niedrigsiedenden Bestandteil© werden ebenfalls am Kolonnenkopf bei Ablauf 5 und das Reinessig-
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b ·-
säureanhydrid bei Ablauf 6 abgezogen.
Ferner wurde nachgewiesen, daß bei Einsatz von 2 Kolonnen,
wobei die niedrigsiedenden Anteile kontinuierlich in der ersten Kolonne abgezogen und die Trennung von Rückstand
und Reinprodukt in einer zweiten Kolonne vorgenommen wurde y. ebenfalls ein gelblich gefärbtes Essigsäureanhydrid
mit einem Gehalt von über 98% erhalten wird. Die Permanganatzahl
verbesserte sich hierbei nur geringfügig und lag im Bereich von 10 - 40, während die Farbzahlen im
Bereich von 15-25 lagen.
Zur Erläuterung dient Abbildung III, die dem Verfahren
gemäß dem Stand der Technik mit 2 Kolonnen entspricht, in Übereinstimmung mit der im Vergleichsbeispiel 3 verwendeten
Apparatur. Hierin bedeutet 1 den Zulauf von Rohessigsäureanhydrid direkt in die über den Verdampfer
2f beheizte Kolonne 4, an deren Kopf durch Leitung 5 die
niedridsiedenden Bestandteile einschließlich der Essigsäure abgezogen werden. Aus dem Kolonnensumpf 7 wird
das Essigsäureanhydrid in den mittleren Teil der über
den Verdampfer .2" beheizten Kolonne 4 ■! eingeleitet,an deren
Kopf b. 6 die Reinfraktion abgezogen und aus deren.Sumpf 71 die undestillierbaren Anteile bei 3 abgetrennt werden.
In AbbildungIV wird eine Destillationsanlage gezeigt,
die der in Vergleichsbeispiel 4 verwendeten Apparatur entspricht, bei welcher versucht wurde, in der
zweiten Kolonne eine weitere destillative Trennung von Zersetzungsprodukten und Reinprodukten vorzunehmen.
Hierin bedeutet 1 den Zulauf von Rohessigsäureanhydrid
direkt in die Kolonne 4, die über den " Ver-
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dämpfer.2' beheizt wird. Hierin werden bei 5 die niedrigsiedenden
Bestandteile einschließlich der Essigsäure abgezogen. Aus dem Kolonnensumpf 7 wird das Essigsäureanhydrid
in den Sumpf 71 der Kolonne 4' eingeleitet, die
über den Verdampfer 2" beheizt wird. Am Kolonnenkopf werden bei 8 erneut niedrigsiedende Bestandteile entfernt,
während die Reinfraktion im unteren Kolonnenabschnitt bei 6 abgezogen wird. Die nicht destillierbaren Anteile 3
werden aus dem Kolonnensumpf 7' abgenommen.
Durch die für das erfindungsgemäße "Verfahren entscheidende
Maßnahme der Abtrennung der nichtdestillierbaren Anteile in dem vorgeschalteten Verdampfer wird hingegen die Bil·--
dung von Crackprodukten, die üblicherweise die Permanganat-
und IParbzahl verschlechtern, weitgehend verhindert, sodaß das Reinanhydrid oberhalb eines praktisch rückstandfreien
Sumpfes flüssig abgezogen werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht daher die Reinigung von Rohessigsäureanhydrid unter Gewinnung eines Endproduktes,
das den höchsten Reinheitsanforderungen genügt in einem kontinuierlichen Destillationsprozess bei beträchtlich
vermindertem apparativen Aufwand, der nach den bisher üblichen Verfahren auch bei Einsatz von 2 Fraktionierkolonnen,
selbst bei Ausbildung einer besonders selektiv arbeitenden zweiten Kolonne nicht erreicht wird.
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Zur Bestimmung des Reinheitsgrades von Essigsäureanhydrid
xvurden in den Beispielen folgende Methoden verwendet:
a) Bestimmung der Perman&anatzahl:
5 ml Essigsäure werden tropfenweise in 50 ml 5%-iser Schwefelsäure
eingetragen und anschließend "bei 20-25 G nit Kaliumpermanganatlösung
1:1000 (1g/l KMhO^ p.a.) titriert
und zwar so lange, "bis die Rotfärbung 1 Minute anhält.
Die verbrauchten ml KIInO2.-Lösung mit 20 multipliziert
(Verbrauch "bezogen auf 100 ml) stellt die Permanganatzahl
dar.
Ta) Bestimmung der IParbzahl nach dem APHA-Test gemäß der
DIH-Vorschrift 554-09 :
Die Methode "beruht auf einem visuellen Vergleich der Testflüssigkeit
mit einer Platin-Kobalt-haltigen Eichlösung. Der Farbwert (Farbigiieit) wird durch den Platingehalt
( in Milligramm) bei standardisiertem Platin-Kobalt-Verhältnis ausgedrückt.
Die Stammlösung wird wie folgt hergestellt: 1,246 g K2PtCl6 (entsprechend 500 mg Platin) und 1g
CoCl2 χ 6 H2O (entsprechend 250 mg Kobalt) werden in
100 ml konz. Salzsäure gelöst und mit dest. Wasser auf 1000 ml aufgefüllt. Diese Lösung entspricht APHA 500
(500 mg Platin/Liter).
Zur Beurteilung dient folgende Eich-Skala:
Zur Beurteilung dient folgende Eich-Skala:
1 ml Stammlösung =0,5 mg Platin aufgefüllt auf 100 ml = APHA 5
2 ml = 1,0 mg " = " 10'
3 ml = 1,5 mg " = " 15
4 ml = 2,0 mg " = " 20
5 ml ' = 2,5 mg " = " 25
- 9 609834/0992
Die Prüfrohre hatten einen Durchmesser iron ca. 20 mm
innen, eine Fiillhöhe von ca. 310 mm, und ein Ii1Ul!volumen
von ca. 100 ml.
Die Eich-Skala ist mit Schliff stopfen verschließbar.,
Die Eich-Skala ist mit Schliff stopfen verschließbar.,
Beispiel 1:(vgl. Abb. I)
Einer mit Berlsätteln (Füllkörper mit großer Oberfläche) gefüllten Kolonne 4- von 20 cm Durchmesser und 600 cm Höhe
wurden bei einem Druck von 14-0 mm/Hg (gemessen an der
Vakuumpumpe) in einer Höhe von 4-50 cm 102 kg/Std. Essigsäureanhydriddampf aus einem Umlaufverdampfer 2 zugeführt.
Der Verdampfer 2 wurde mit 100 kg/Std. 8955%-igeni Rohessdg-·
säireanhydrid mit einer Permanganatzahl von 290 durch Zulauf
1 und mit 3 kg/Std. Retouranhydrid aus dem Kolonnensumpf 7 beschickt. Zur Vermeidung einer Rückstandsanreicherung
wurde 1 kg/Std. Rückstand aus dem Umlaufverdampfer 2 durch Abzug 3 abgezogen.
Am Kopf der Kolonne 4- wurden bei einem Rücklauf verhältnis
von 10 : 1 20 kg/Std. Destillat durch Ablauf 5 abgenommen. In einer Höhe von 150 cm wurden 79 kg/Std. reines 98,5%-iges
Essigsäureanhydrid mit einer Permanganatzahl von
6-8 und einer APHA-Zahl <5 durch Ablauf."6 flüssig abgezogen.
ETach 1 800 Betriebsstunden konnte in den Verdampfern
(2 und 2') keine wesentliche Verschmutzung festgestellt werden (Ruckstandsgehalt<
0,1%).
Beispiel 2:(Vergleichsbeispiel mit 1 Kolonne gemäß Ullmann
aaO. (vgl. Abb.II)
Wird der Zulauf von 100 kg/Std. Rohessigsäureanhydrid nicht dem Umlaufverdampfer 2, sondern direkt dem Kolonnensumpf 7
zugeführt und der Rückstand (1 kg/Std.) aus diesem Sumpf abgezogen ,wurden unter sonst gleichen Bedingungen durch
1C -
Leitung 6 79kg/Std. eines 98,5%-igen Essigsäureanhydrids, dessen
Permanganatzahl 20 - 40 und dessen APHA-Zahl 15-20 "beträgt,
dampfförmig abgezogen. Am Eolonnenkopf wurden durch Ablauf 5 20kg/Std. Destillat abgezogen.
Beispiel- 3: (Vergleichsbeispiel mit 2 Kolonnen entspr. dem
Stand der Techmik, vgl. Abb. III)
100 kg/Std. Rohessigsäureanhydrid (90%, Permanganatzahl 3Ö0)
wurden der Essigsäure-Kolonne 4 durch Leitung 1 zugeführt. Am Kopf der Kolonne wurden durch Leitung 5 hei einem Rücklauf
verhältnis von 7-1 16kg/Std. Destillat abgenommen. Das
aus dem Kolonnensumpf ablaufende Essigsäureanhydrid wurde in die Mitte der Anhydridkolonne 4' eingeleitet. Während
aus dem Sumpf 7· der Kolonne 41 1 kg/Std. Rückstand abgezogen
wurde, erhielt man als Destillat (dampfförmig durchLeitung 6) 83kg/Std. 98,5%-iges Essigsäureanhydrid mit einer
Permanganatzahl von 40 und einem APHA-Wert von 20-35·
Beispiel 4: (Vergleichsbeispiel mit 2 Kolonnen, .vfgl. Abb. IV)
Unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 3? Jedoch mit der
Änderung, daß am Kopf der Kolonne 41 durch Leitung 8 zur weiteren
Abtrennung von Verunreinigungen 4- kg/Std. Destillat abgenommen wurden (Rücklaufverhältnis 20:1) und daß das reine
Essigsäureanhydrid dampfförmig aus dem unteren Teil der
Kolonne 41 durch Leitung 6 abgezogen wurde, erhielt man
79 kg/Std. 98,5%-iges Essigsäureanhydrid mit einer Permanganatzahl
von 10-20 und einem APHA-Wert von 15 - 20.
609834/0992
Claims (1)
- München, den 16. Januar 1975 EE-PA2/Dr; Wg/rei VPat ent a η s ρ r u c h :Verfahren zur Reinigung iron Rohessigsäureajihydrid durch kontinuierliche fraktionierte Destillation, da du rc h gekennzeichnet, daß aus dem Rohessigsäureanhydrid zuerst in einem vorgeschalteten Verdampfer (2) die nicht destillierbaren Anteile abgetrennt, die destillierbaren Anteile gasförmig in den mittle- . ren Teil einer über den Verdampfer (2') beheizten Iraktionierkolonne (4) eingeführt, in der die niedrigsiedenden Bestandteile einschließlich der Essigsäure am Kopf der IColonne, das hochprozentige Reinessigsäureanhydridim unteren Teil der Kolonne abgezogen und bis zu etwa 8 Gew.-% der eingesetzten Rohessigsäure anhydridmenge aus dem Kolonnensumpf abgetrennt und in den Verdampfer (2) zurückgeführt werden.■6098 3 47 099 2
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