DE2734240A1 - PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF VINYLOXIRAN - Google Patents
PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF VINYLOXIRANInfo
- Publication number
- DE2734240A1 DE2734240A1 DE19772734240 DE2734240A DE2734240A1 DE 2734240 A1 DE2734240 A1 DE 2734240A1 DE 19772734240 DE19772734240 DE 19772734240 DE 2734240 A DE2734240 A DE 2734240A DE 2734240 A1 DE2734240 A1 DE 2734240A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- acid
- reaction
- hydrogen peroxide
- water
- carboxylic acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D303/00—Compounds containing three-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
- C07D303/02—Compounds containing oxirane rings
- C07D303/04—Compounds containing oxirane rings containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring oxygen atoms
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Epoxy Compounds (AREA)
Description
Zentralbereich Patente. Marken und LizenzenCentral Patents Department. Trademarks and licenses
509 Leverkusen. Bayerwerk Dz-by Jg. JULI509 Leverkusen. Bayerwerk Dz-by JG. JULY
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Vinyloxiran.The present invention relates to an improved process for the continuous production of vinyloxirane.
Vinyloxiran, das Monoepoxid des Butadiens, ist ein wichtiges technisches Zwischenprodukt, das aufgrund seines bifunktionellen Charakters eine breite Anwendung auf dem Gebiet der Polymere findet (F.C. Frostick, B. Phillips and P.S. Starcher, Journal of Am. Chem. Society, VoI 81, p. 3351 (1959)). Vinyloxiran gehört zur Verbindungsklasse der Epoxy-vinyl-monomeren, die dadurch ausgezeichnet sind, daß sie durch Reaktion des Epoxidringes in Polyäther umgewandelt werden können. Diese Polyäther enthalten dann freie, zur Vernetzung oder Copolymerisation mit anderen olefinischen Verbindungen geeignete Vinylgruppen. Es ist aber auch möglich, Vinyloxiran zunächst an der olefinischen Doppelbindung des Moleküls zu polymerisieren, so daß dann Polymere erhalten werden, die zur Weiterreaktion verwendbare Epoxid-Gruppierungen in der Kohlenwasserstoffkette aufweisen.Vinyloxirane, the monoepoxide of butadiene, is an important technical intermediate that, due to its bifunctional Character is widely used in the field of polymers (F.C. Frostick, B. Phillips and P.S. Starcher, Journal of Am. Chem. Society, Vol 81, p. 3351 (1959)). Vinyloxirane belongs to the compound class of epoxy-vinyl monomers, which are characterized in that they can be converted into polyether by reaction of the epoxy ring. These then contain polyethers free vinyl groups suitable for crosslinking or copolymerization with other olefinic compounds. It is but also possible to polymerize vinyloxirane first on the olefinic double bond of the molecule, so that then Polymers are obtained which can be used for further reaction epoxy groups in the hydrocarbon chain exhibit.
Le A 18 268Le A 18 268
«09886/0341«09886/0341
Entsprechend der potentiellen technischen Bedeutung des Vinyloxirans hat es in der Vergangenheit nicht an Versuchen gefehlt, einfache und wirtschaftliche Verfahren zur Herstellung von Vinyloxiran aufzufinden. Dies ist bislang jedoch nicht gelungen. Die Schwierigkeiten bei der Herstellung von Vinyloxiran bestehen zum einen in der Reaktionsführung der Umsetzung von Butadien mit dem Epoxidierungsreagenz, zum anderen in der Auftrennung der bei der Umsetzung anfallenden, Vinyloxiran enthaltenden Reaktionsgemische. In accordance with the potential technical importance of vinyl oxirane, there have been no attempts in the past there was no need to find simple and economical processes for the production of vinyloxirane. This is so far, however, has not succeeded. The difficulties in the production of vinyloxirane consist on the one hand in the Reaction control of the reaction of butadiene with the epoxidation reagent, on the other hand in the separation of the Implementation of resulting, vinyloxirane-containing reaction mixtures.
So haben Pummerer und Reindel (Chem. Berichte ([6, 335-339 (1933)) bereits 1933 zur Herstellung von Vinyloxiran aus Butadien die Verwendung von Perbenzoesäure vorgeschlagen. Jedoch lagen die erzielten Ausbeuten lediglich bei 40-60 %.For example, Pummerer and Reindel (Chem. Reports ([6, 335-339 (1933)) suggested the use of perbenzoic acid for the production of vinyloxirane from butadiene as early as 1933. However, the yields achieved were only 40-60%.
Auch die Herstellung von Vinyloxiran unter Verwendung einer 3 % Peressigsaure enthaltenden ätherischen Lösung dieser Percarbonsäure verlauft, da die Ausbeute nur 50 % beträgt, nicht zufriedenstellend (Pudovik, Ivanow, Journal of Gen.Chem. of USSR VoI 26, 3087 (1956) in engl. translation).The production of vinyloxirane using an ethereal solution of this percarboxylic acid containing 3% peracetic acid is also unsatisfactory, since the yield is only 50 % (Pudovik, Ivanow, Journal of Gen. Chem. Of USSR Vol. 26, 3087 (1956) in English . translation).
Wesentliche Verbesserungen konnten auch von F.C. Frostick et.al., (Journal of Am.Chem.Soc. 81, 3354 (1959) ) nicht erzielt werden. Bei der Umsetzung von Butadien mit durch Oxidation von Acetaldehyd gewonnener Peressigsäure in organischen Lösungsmitteln wurde eine nur 56 % betragende Ausbeute erreicht.Substantial improvements could also not be achieved by FC Frostick et.al., (Journal of Am.Chem.Soc. 81, 3354 (1959)). When butadiene was reacted with peracetic acid obtained by oxidation of acetaldehyde in organic solvents, a yield of only 56% was achieved.
Mittels Oxidation von Acetaldehyd gewonnene Peressigsäure wird auch in der Japanischen Patentschrift Nr. J 7-4046-284 als zur Herstellung von Vinyloxiran geeignetes Reagenz beschrieben. Es werden jedoch keine Ausbeuten angegeben.Peracetic acid obtained by oxidation of acetaldehyde is also described in Japanese Patent Publication No. J 7-4046-284 as a reagent suitable for the preparation of vinyloxirane. It however, no yields are given.
Le A 18 268 - 2 -Le A 18 268 - 2 -
069886/0341069886/0341
Verfahren zur Herstellung von Vinyloxiran, die aus Acetaldehyd hergestellte Peressigsäure zur Epoxidation von Butadien verwenden, besitzen den grundsätzlichen Nachteil, daß sie als Hilfsstoff Acetaldehyd benötigen, und daß dieser Hilfsstoff das Verfahren nicht unverändert verläßt, womit eine Rückführung in das Verfahren praktisch ausgeschlossen ist. Zudem sind derartige Verfahren in der technischen Durchführung aufwendig, da eine zusätzliche Oxidationsstufe erforderlich ist. Außerdem ist die Oxidation von Acetaldehyd oder anderen Aldehyden zu Peressigsäure bzw. Percarbonsäuren eine schwierig durchzuführende Reaktion, deren Sicherheitsrisiken bei der technischen Anwendung, bedingt durch die als Zwischenstufen auftretenden, hochexplosiven Aldehydperacrylate, nicht unerheblich sind (D.Swern, "Organic Peroxides", VoI 1, S. 353, 354; Wiley-Interscience (1971)).Process for making vinyloxirane using peracetic acid made from acetaldehyde to epoxidize butadiene, have the fundamental disadvantage that they are used as an adjuvant Acetaldehyde need, and that this adjuvant the process does not leave unchanged, so that a return to the process is practically impossible. In addition, such procedures are Complex in terms of technical implementation, since an additional oxidation stage is required. Besides, there is oxidation from acetaldehyde or other aldehydes to peracetic acid or percarboxylic acids a difficult reaction to carry out, their safety risks in the technical application, caused by the highly explosive ones occurring as intermediate stages Aldehyde peracrylates, are not insignificant (D.Swern, "Organic Peroxides", VoI 1, pp. 353, 354; Wiley-Interscience (1971)).
In der Britischen Patentschrift 735 974 (Union Carbide Corp.) wird vorgeschlagen, zur Epoxidation von Butadien zu Vinyloxiran Acetaldehyd- oder Propionaldehydmonoperacylat, ebenfalls gewonnen durch Oxidation der entsprechenden Aldehyde, einzusetzen. British Patent 735,974 (Union Carbide Corp.) proposes the epoxidation of butadiene to vinyloxirane Acetaldehyde or propionaldehyde monoperacylate, also obtained by oxidation of the corresponding aldehydes, can be used.
Der Umsatz an Acetaldehydmonoperacetat beträgt bei der Reaktion mit Butadien nur 33 %. Die zur Gewinnung von Vinyloxiran sich anschließende destillative Aufarbeitung eines derartigen Reaktionsgemisches erfolgt in Anwesenheit der Perverbindung, was eine technische Anwendung wegen der bestehenden Explosionsgefahr ausschließt.The conversion of acetaldehyde monoperacetate in the reaction with butadiene is only 33%. The ones used for the production of vinyloxirane itself subsequent work-up of such a reaction mixture by distillation takes place in the presence of the per compound, which excludes a technical application because of the existing risk of explosion.
Auch die Anwendung spezieller verfahrenstechnischer Maßnahmen, wie sie in der Deutschen Patentschrift 1 216 306 zur Durchführung von Epoxidationen vorgeschlagen werden, bringen im FalleAlso the use of special procedural measures, such as those in German patent specification 1 216 306 for implementation Suggested by epoxidations bring in case
Le A 18 268 - 3 -Le A 18 268 - 3 -
809886/0341809886/0341
des Butadiens nicht den gewünschten Erfolg, wie dem Beispiel 3 dieser Patentschrift entnommen werden kann, wo die Epoxidation von Butadien nach diesem Verfahren mit Peressigsäure lediglich eine 68 %ige Selektivität für Vinyloxiran erbringt.of butadiene does not achieve the desired result, as in Example 3 this patent can be found where the epoxidation of butadiene by this process with peracetic acid only provides a 68% selectivity for vinyloxirane.
In der US-Patentschrift 3 053 856 wird die Umsetzung von Acetonitril und Wasserstoffperoxid in Gegenwart von Butadien beschrieben, wobei gemäß Beispiel XII dieser Patentschrift Vinyloxiran als Hauptprodukt entsteht. Da Jedoch bei diesem Verfahren due dem jeweils eingesetzten Nitril entsprechende Carbonsäureamid erhalten wird, das als Koppelprodukt zu betrachten ist und entweder einer geeigneten Verwendung zugeführt oder aber durch Dehydratisierung in das Nitril zurückverwandelt werden muß, ist eine technisch befriedigende Lösung des Problems der Vinyloxiranherstellung nicht gegeben.In US Pat. No. 3,053,856, the implementation of Acetonitrile and hydrogen peroxide described in the presence of butadiene, according to Example XII of this patent vinyloxirane emerges as the main product. However, in this process the carboxamide corresponding to the nitrile used in each case is obtained, which is to be regarded as a coproduct and either put to a suitable use or by dehydration In the nitrile must be converted back, is a technically satisfactory solution to the problem of vinyloxirane production not given.
Die Verwendung von Alkylhydroperoxiden, wie Cumol- und tert.-Butylhydroperoxid, zur Epoxidation von Dienen unter dem katalytischen Einfluß von Molybdän- oder Vanadinverbindungen ist von Sheng und Zajacek beschrieben worden (Journal of Organic Chemistry VoI 35, 6, 1839-1843 (1970) ). Butadien kann nach diesem Verfahren mit 85 56-iger Selektivität in Vinyloxiran überführt werden. Das Alkylhydroperoxid R-OOH wird bei dieser Reaktion, wie aus Gleichung (1) ersichtlich, in den entsprechenden Alkohol R-OHThe use of alkyl hydroperoxides, such as cumene and tert-butyl hydroperoxide, for the epoxidation of dienes under the catalytic influence of molybdenum or vanadium compounds is of Sheng and Zajacek (Journal of Organic Chemistry VoI 35, 6, 1839-1843 (1970)). Butadiene can be made according to this procedure be converted into vinyloxirane with 85-56 selectivity. In this reaction, as can be seen from equation (1), the alkyl hydroperoxide R-OOH is converted into the corresponding alcohol R-OH
R-OOH + CH2=CH-CH=CH2 > CHp - CH-CH-CH2 + R-OH (1)R-OOH + CH 2 = CH-CH = CH 2 > CHp - CH-CH-CH 2 + R-OH (1)
^O^ O
Le A 18 268 - 4 - Le A 18 268 - 4 -
809886/0341809886/0341
umgewandelt. Das Kohlenwasserstoffperoxid R-OOH wirkt also als Sauerstoffübertrager, so daß nach Abgabe des Peroxid-Sauerstoffs der entsprechende Alkohol als Koppelprodukt anfällt und häufig als unerwünschtes Nebenprodukt entfernt werden muß. Die technischen Einsatzmöglichkeiten eines solchen Verfahrens sind dementsprechend begrenzt, da nicht in jedem Falle das Nebenprodukt Alkohol verwertet werden kann.converted. The hydrocarbon peroxide R-OOH thus acts as a Oxygen transmitter, so that after the release of the peroxide oxygen the corresponding alcohol is obtained as a by-product and often has to be removed as an undesirable by-product. The technical The possible uses of such a process are accordingly limited, since the alcohol by-product is not used in every case can be.
Bei einem anderen Verfahren, das in der Belgischen Patentschrift 747 316 beschrieben ist, wird zur Herstellung von Vinyloxiran aus Butadien und Wasserstoffperoxid die Umsetzung in Gegenwart eines Zinn enthaltenden Katalysatorsystems durchgeführt. Neben dem Nachteil,daß zur Durchführung der Reaktion ein Lösungsmittel, wie beispielsweise n-Propanol, benötigt wird, das selbst wiederum mit bereits gebildetem Vinyloxiran reagieren kann, ist mit hohen Verlusten an Produkt zu rechnen, die dadurch bedingt sind, daß das aus dem eingesetzten Wasserstoffperoxid nach der Reaktion mit dem Butadien sich bildende Wasser mit Vinyloxiran unter Spaltung des Epoxidringes reagiert. Weiterhin ist die Abtrennung des Katalysators aus dem Reaktionsgemisch keine in technischem Maßstab einfach zu lösende Aufgabe.Another process, described in Belgian patent 747 316, is used to produce vinyloxirane carried out the reaction from butadiene and hydrogen peroxide in the presence of a tin-containing catalyst system. Next to the disadvantage that a solvent, such as n-propanol, is required to carry out the reaction, which itself can react with already formed vinyloxirane, high losses of product are to be expected, which are caused by this are that the water formed from the hydrogen peroxide used after the reaction with the butadiene with vinyloxirane reacts with cleavage of the epoxy ring. Furthermore, the catalyst is not separated off from the reaction mixture A task that is easy to solve on a technical scale.
Ebenso zahlreich wie die Vorschlage, die gemacht wurden, um Verbesserungen für die Reaktionsführung bei der Epoxidation von Butadien zu Vinyloxiran zu erreichen, sind die Anstrengungen gewesen, die zur Bewältigung der bei einer technischen Durchführung der Auftrennung von Vinyloxiran enthaltenden Reaktionsgemischen sich stellenden Probleme unternommen worden sind. Diese Probleme bei der Aufarbeitung von Gemischen, die Vinyloxiran enthalten, sind im wesentlichen dadurch gegeben, daß der Epoxidring im Molekül des Vinyloxirans sehr leicht Nebenreaktionen eingeht, wasAs numerous as the suggestions that have been made for improvements to achieve the reaction in the epoxidation of butadiene to vinyloxirane, the efforts have been those for coping with the reaction mixtures containing the separation of vinyloxirane in an industrial implementation Problems that arise have been undertaken. These problems when working up mixtures containing vinyloxirane are essentially given by the fact that the epoxy ring in the molecule of vinyloxirane very easily enters into side reactions, which
Le A 18 268 - 5 -Le A 18 268 - 5 -
809886/0341809886/0341
zu teilweise erheblichen Verlusten an Vinyloxiran führt, und daß so die Wirtschaftlichkeit eines technischen Verfahren zur Herstellung von Vinyloxiran nicht mehr gegeben ist. Die Gefahr des Auftretens von Produktverlusten besteht besonders dann, wenn die Gemische, aus denen Vinyloxiran abzutrennen ist, saure Komponenten enthalten.leads to sometimes considerable losses of vinyloxirane, and so the economic viability of an industrial process for production of vinyloxirane is no longer given. The risk of product loss occurs particularly when the Mixtures from which vinyloxirane is to be separated contain acidic components.
Dies ist immer dan gegeben, wenn man Vinyloxiran aus Butadien und einer Percarbonsäure herstellt, da dann die der Percarbonsäure entsprechende Carbonsäure zwangsläufig im Reaktionsgemisch enthalten ist.This is always the case when vinyloxirane is produced from butadiene and a percarboxylic acid, since then that of the percarboxylic acid corresponding carboxylic acid is inevitably contained in the reaction mixture.
In der Britischen Patentschrift 852 097 wird für ein derartiges Reaktionsgemisch zur Trennung von Vinyloxiran und der Carbonsäure vorgeschlagen, die Carbonsäure, beispielsweise Essigsäure, dadurch zu entfernen, daß man zunächst eine Lösung von Vinyloxiran und der Carbonsäure in einem organischen, in Wasser nicht löslichen Lösungsmittel, wie beispielsweise chlorierten Kohlenwasserstoffen, herstellt und die Lösung danach mit Wasser oder einer wäßrigen Lösung eines inerten Alkalimetallsalzes bei Temperaturen unter 15°C extrahiert. Dieses Extraktionsverfahren ist aufwendig, da es nicht nur ein zusätzliches Lösungsmittel erfordert, sondern auch eine nachfolgende Trennung des Wassers von der Carbonsäure notwendig macht, wenn die Carbonsäure wiedergewonnen werden soll. Die Gewinnung von Carbonsäuren aus wäßrigen Lösungen auf destillativem Wege ist, wegen der Bildung azeotroper Gemische, eine nur mit erheblichem Aufwand zu bewältigende Aufgabe.In British patent specification 852 097 such Proposed reaction mixture for the separation of vinyloxirane and the carboxylic acid, the carboxylic acid, for example acetic acid, to remove by first a solution of vinyloxirane and the carboxylic acid in an organic, not in water soluble solvents such as chlorinated hydrocarbons, produces and then the solution with water or an aqueous solution of an inert alkali metal salt Extracted temperatures below 15 ° C. This extraction process is expensive because it not only requires an additional solvent, but also a subsequent separation of the water of the carboxylic acid necessary if the carboxylic acid is to be recovered. The extraction of carboxylic acids from aqueous solutions by distillation is, because of the formation of azeotropic mixtures, one that can only be mastered with considerable effort Task.
Der Umfang der für ein derartiges Extraktionsverfahren zur Gewinnung von Vinyloxiran technisch notwendigen Maßnahmen ist derThe scope of recovery for such an extraction process of vinyloxirane technically necessary measures is the
Le A 18 268 - 6 -Le A 18 268 - 6 -
A0983G/0341A0983G / 0341
/13/ 13
US-Patentschrift 3 019 234 zu entnehmen. Die nach Zusatz des in Wasser weitgehend unlöslichen Lösungsmittel resultierende, Vinyloxiran und die Carbonsäure enthaltende Lösung muß unterhalb 25°C mit Wasser oder einer wäßrigen Lösung extrahiert werden. Der Extraktionsaufwand ist erheblich. Aus Beispiel 1 der obengenannten Patentschrift geht hervor, daß 10 theoretische Extraktionsstufen erforderlich sind. Zudem muß bei 0 C gearbeitet werden. Die durch dieses Verfahren zur Gewinnung von Vinyloxiran gegebene Problemlösung zur verlustfreien Trennung von Vinyloxiran und Carbonsäure ist nicht zufriedenstellend, da sich nicht unwesentliche Mengen an Vinyloxiran nach erfolgter Extraktion in der wäßrigen Phase befinden.See U.S. Patent 3,019,234. The resulting after addition of the largely insoluble solvent in water, Vinyloxirane and the solution containing the carboxylic acid must be extracted below 25 ° C. with water or an aqueous solution will. The extraction effort is considerable. From Example 1 of the above-mentioned patent it is apparent that 10 theoretical Extraction stages are required. In addition, work must be carried out at 0 C. The result of this process for the production of vinyloxirane given problem solution for loss-free separation of vinyloxirane and carboxylic acid is not satisfactory since there are not insignificant amounts of vinyloxirane in the aqueous phase after extraction.
In der Französischen Patentschrift 1 468 814 wird vorgeschlagen, das nach Durchführung der Epoxidierung des Butandiens anfallende, freie Carbonsäure - in diesem Falle Essigsäure - enthaltende Reaktionsgemisch, das daneben noch einen Essigsäureester als Lösungsmittel, Vinyloxiran und Butadien enthält, mit starken Basen, wie Alkali- oder Erdalkalihydroxiden, zu behandeln, um freie Carbonsäure zu neutralisieren, die somit der Reaktion mit Vinyloxiran entzogen wird. Nach dem Neutralisationsschritt wird die wäßrige, Acetat enthaltende Phase abgetrennt. Das Verfahren gemäß der obigen Patentschrift liefert in jedem Fall ein salzhaltiges Abwasser, selbst wenn die nach Neutralisation der Essigsäure anfallende, Acetat enthaltende, wäßrige Lösung nach Zusatz einer starken Säure aufgearbeitet würde, um die freie Essigsäure wiederzugewinnen.In the French patent specification 1 468 814 it is proposed that the resulting after carrying out the epoxidation of butanediene, free carboxylic acid - in this case acetic acid - containing reaction mixture, which also contains an acetic acid ester as a solvent, Contains vinyloxirane and butadiene, with strong bases, such as alkali or alkaline earth hydroxides, to treat to free To neutralize carboxylic acid, which is thus withdrawn from the reaction with vinyloxirane. After the neutralization step, the separated aqueous, acetate-containing phase. The method according to the above patent specification produces a salt-containing one in each case Wastewater, even if the acetate-containing aqueous solution obtained after neutralizing the acetic acid Adding a strong acid would work up to recover the free acetic acid.
Es ist somit aus der bisher bekannt gewordenen Literatur über Verfahren zur Herstellung von Vinyloxiran zu entnehmen, daß alle diese Verfahren lediglich Ansätze für eine wirtschaftliche, technische Gewinnung von Vinyloxiran offenbaren, keinesfalls aberIt can thus be seen from the previously known literature on processes for the preparation of vinyloxirane that all these processes only reveal approaches for an economical, technical production of vinyloxirane, but by no means
Le A 18 268 - 7 -Le A 18 268 - 7 -
809886/0341809886/0341
eine zufriedenstellende Bewältigung der durch technische Erfordernisse und die Frage der Wirtschaftlichkeit aufgegebenen Problemstellungen zu bieten vermögen.a satisfactory cope with the technical requirements and the question of economic viability able to offer.
Demgegenüber wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man in technisch einfacher und wirtschaftlich vorteilhafter Weise Vinyloxiran aus Wasserstoffperoxid und Butadien herstellen kann, wenn manIn contrast, it has now surprisingly been found that it is technically simple and economically advantageous Vinyloxirane can be made from hydrogen peroxide and butadiene, if you can
a) eine 10 bis 45 Gew.-% eines wasserlöslichen , sauren Katalysators und 20 bis 50 Gew.-% Wasserstoffperoxid enthaltende wäßrige Lösung mit einer 2 bis 5 Kohlenstoffatomen enthaltenden Carbonsäure im Molverhältnis Wasserstoffperoxid zu Carbonsäurea) a 10 to 45 wt .-% of a water-soluble, acidic catalyst and aqueous containing 20 to 50% by weight of hydrogen peroxide Solution with a carboxylic acid containing 2 to 5 carbon atoms in the molar ratio of hydrogen peroxide to carboxylic acid
wie 0,5 - 30 :1 bei Temperaturen von 10 bis 700C umsetzt,how 0.5 - 30: 1 converts at temperatures from 10 to 70 0 C,
b) das erhaltene Reaktionsgemisch mit einem inerten, organischen Lösungsmittel im Gegenstrom extrahiert,b) the reaction mixture obtained is extracted with an inert, organic solvent in countercurrent,
c) das im wesentlichen Wasserstoffperoxid und sauren Katalysator enthaltende wäßrige Raffinat der Extraktion ganz oder teilweise durch destillative Entfernung von Wasser aufkonzentriert ,c) the essentially hydrogen peroxide and acidic catalyst containing aqueous raffinate of the extraction wholly or partially concentrated by distillative removal of water ,
d) das aufkonzentrierte Raffinat, sowie den gegebenenfalls nicht aufkonzentrierten Anteil des Raffinats, unter Wiederherstellung der für die Umsetzung mit der Carbonsäure erforderlichen Konzentrationen an Wasserstoffperoxid und wasserlöslichem sauren Katalysator in die Umsetzungsstufe (a) zurückführt, wobei das zur Wiederherstellung der für die Umsetzung mit der Carbonsäure erforderlichen Wasserstoffperoxidkonzentration benötigte Wasserstoffperoxid dem aufzukonzentrierenden Anteil des Raffinats vor oder nach derd) the concentrated raffinate, and possibly not concentrated portion of the raffinate, restoring the amount required for the reaction with the carboxylic acid Concentrations of hydrogen peroxide and water-soluble acidic catalyst in the reaction stage (a) recycled, this to restore the hydrogen peroxide concentration required for the reaction with the carboxylic acid required hydrogen peroxide the portion of the raffinate to be concentrated before or after
Le A 18 268 - 8 - Le A 18 268 - 8 -
803886/0341803886/0341
destillativen Entfernung von Wasser gemäß (c) zugesetzt wird oder zu dem gegebenenfalls nicht aufkonzentrierten Teil des Raffinats zugegeben wird,distillative removal of water according to (c) is added or to the possibly not concentrated part of the Raffinate is added,
e) den im wesentlichen Percarbonsäure und Carbonsäure enthaltenden organischen Extrakt mit Wasser oder einer wäßrigen Lösung behandelt unde) containing essentially percarboxylic acid and carboxylic acid organic extract treated with water or an aqueous solution and
f) den nunmehr praktisch wasserstoffperoxidfreien, wasserhaltigen, organischen Extrakt einer Azeotropdestillation derart unterwirft, daß der Restgehalt an Wasser im Sumpfprodukt der Azeotropkolonne weniger als 0,5 Gew.-% beträgt,f) the now practically hydrogen peroxide-free, water-containing, organic extract subjected to an azeotropic distillation in such a way that the residual content of water in the bottom product of the azeotrope column is less than 0.5% by weight,
g) die nunmehr gewonnene, Percarbonsäure und Carbonsäure enthaltende, organische Lösung mit Butadien im Überschuß bei einen Molverhältnis von Butadien zu Percarbonsäure von 1,5 bis 6 : 1 bei Temperaturen von 00C bis 800C und bei einem Druck von 0,8 bis 20 bar umsetzt, undg) the organic solution now obtained, containing percarboxylic acid and carboxylic acid, with excess butadiene at a molar ratio of butadiene to percarboxylic acid of 1.5 to 6: 1 at temperatures from 0 ° C. to 80 ° C. and at a pressure of 0.8 converts up to 20 bar, and
h) das vinyloxiranhaltige Reaktionsgemisch auf destillativem '.ve^e aufarbeitet, wobei reines Vinyloxiran isoliert wird und das überschüssige Butadien, die Carbonsäure und das inerte organische Lösungsmittel wiedergewonnen und ganz oder teilweise in das Verfahren zurückgeführt werden.h) the vinyloxirane-containing reaction mixture on distillative '.ve ^ e worked up, with pure vinyloxirane being isolated and the excess butadiene, the carboxylic acid and the inert organic solvent recovered in whole or in part be returned to the proceedings.
Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Percarbonsäuren sind solche, die sich von aliphatischen Carbonsäuren mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen ableiten,wie Essigsäure, Propionsäure, n-Buttersäure, Isobuttersäure und Valeriansäure oder Trimethylessigsäure und Dimethy!propionsäure. Besonders geeignet sind Peressigsäure, Perpropionsäure und Perisobuttersäure. Ganz besonders geeignet ist Perpropionsäure.Percarboxylic acids suitable for the process according to the invention are those derived from aliphatic carboxylic acids with 2 to 5 carbon atoms, such as acetic acid, propionic acid, n-butyric acid, Isobutyric acid and valeric acid or trimethyl acetic acid and dimethyl propionic acid. Peracetic acid are particularly suitable, Perpropionic acid and perisobutyric acid. Perpropionic acid is particularly suitable.
Le A 18 268 - 9 - Le A 18 268 - 9 -
Bei der Umsetzung gemäß (a) zwischen Wasserstoffperoxid und der Carbonsäure in Gegenwart eines sauren Katalysators bildet sich ein Gleichgewicht zwischen der Carbonsäure und der Percarbonsäure aus, das gemäß folgender Gleichung dargestellt werden kann:In the reaction according to (a) between hydrogen peroxide and the carboxylic acid in the presence of an acidic catalyst is formed an equilibrium between the carboxylic acid and the percarboxylic acid, which are represented according to the following equation can:
R-C-OH + H0O- R-C-O-OH + H-ORC-OH + H 0 O-RCO-OH + HO
Il ^ * Il *· Il ^ * Il * ·
Die Carbonsäure setzt sich dabei je nach Konzentration an saurem Katalysator, z.B. Schwefelsäure, und Wasserstoffperoxid in Abhängigkeit des Molverhältnisses von Wasserstoffperoxid zu Carbonsäure zu etwa 30 bis 70 % zu Percarbonsäure um.The carboxylic acid depends on the concentration of acidic catalyst, e.g. sulfuric acid, and hydrogen peroxide the molar ratio of hydrogen peroxide to carboxylic acid to about 30 to 70% to percarboxylic acid.
Im allgemeinen verwendet man neben der 10 bis 45 Gew.-% wasserlöslichen, sauren Katalysator, z.B. Schwefelsäure oder Methan— sulfonsäure, und 20 bis 50 Gew.-% Wasserstoffperoxid enthaltenden wäßrigen Lösung die Carbonsäure in reiner, unverdünnter Form. Man kann aber auch eine wasserhaltige, eine wasserstoffperoxidhaltige oder eine sauren Katalysator enthaltende Carbonsäure einsetzen, wobei man in diesem Fall die Konzentration der wäßrigen Lösung entsprechend verändern muß, um das für die Umsetzung erforderliche Mengenverhältnis von Wasserstoffperoxid, saurem Katalysator, Carbonsäure und Wasser einzuhalten. So kann man beispielsweise an Stelle von reiner Carbonsäure auch ein Gemisch aus Carbonsäure und Wasserstoffperoxid, z.B. eine 20 Gew.-% Wasserstoffperoxid enthaltende Carbonsäure einsetzen. Selbstverständlich muß dann entsprechend dem Gehalt an Wasserstoffperoxid in der Carbonsäure der Gehalt an Wasserstoffperoxid in derIn general, in addition to the 10 to 45% by weight of water-soluble, acidic catalyst, e.g., sulfuric acid or methanesulfonic acid, and containing 20 to 50% by weight hydrogen peroxide aqueous solution, the carboxylic acid in pure, undiluted form. But you can also use a water-containing or a hydrogen peroxide-containing one or use an acidic catalyst containing carboxylic acid, in which case the concentration of the aqueous Solution must change accordingly in order to achieve the ratio of hydrogen peroxide, acidic catalyst, Adhere to carboxylic acid and water. For example, instead of pure carboxylic acid, a mixture can also be used of carboxylic acid and hydrogen peroxide, for example a carboxylic acid containing 20% by weight of hydrogen peroxide. Of course must then correspond to the content of hydrogen peroxide in the carboxylic acid, the content of hydrogen peroxide in the
Le A 18 268 - 10 -Le A 18 268 - 10 -
869886/0341869886/0341
wäßrigen, sauren Katalysator und Wasserstoffperoxid enthaltenden Einsatzlösung angepaßt werden, so daß sich aus dem in der Carbonsäure enthaltenden Wasserstoffperoxid und dem der wäßrigen Lösung ein Gesamteinsatz von Wasserstoffperoxid ergibt, der einem Gehalt von 20 bis 50 Gew.-% Wasserstoffperoxid in der wäßrigen Lösung entspricht. Beispielsweise kann in einem solchen Fall, wo zu Percarbonsäure umzusetzende Carbonsäure bereits Wasserstoffperoxid enthält, in der wäßrigen Lösung selbst der Wasserstoffperoxid-Gehalt weniger als 20 Gew.-%, z.B. 12 bis 19 Gew.-% betragen. Innerhalb der angegebenen Konzentrationsverhältnisse von Katalysator und Wasserstoffperoxid kann man alle denkbaren Mischungsverhältnisse anwenden.aqueous, acidic catalyst and containing hydrogen peroxide Feed solution are adjusted so that the hydrogen peroxide contained in the carboxylic acid and that of the aqueous Solution results in a total use of hydrogen peroxide that corresponds to a content of 20 to 50 wt .-% hydrogen peroxide in the aqueous solution. For example, in such a Case where the carboxylic acid to be converted to percarboxylic acid already contains hydrogen peroxide, in the aqueous solution itself the Hydrogen peroxide content can be less than 20% by weight, e.g. 12 to 19% by weight. Within the specified concentration ratios of catalyst and hydrogen peroxide you can use all conceivable mixing ratios.
Vorzugsweise setzt man eine 20 bis 43, besonders bevorzugt 23 bis 38 Gew.-% sauren Katalysator und 22 bis 35 Gew.-% Wasserstoffperoxid enthaltende wäßrige Lösung um.Preference is given to using a 20 to 43% by weight, particularly preferably 23 to 38% by weight acid catalyst and 22 to 35% by weight hydrogen peroxide containing aqueous solution.
Als wasserlöslicher saurer Katalysator wird vorteilhafterweise Schwefelsäure benutzt. Es können auch andere wasserlösliche Säuren verwendet werden, z.B. Sulfonsäuren wie Methan-, Xthan-, Propan-, Butan-, Isobutansulfonsäure, Benzolsulfonsäure, Toluolsulfonsäure, Trifluormethan-, 1-Fluoräthan-, Perfluoräthan-, Perfluorpropan- oder Perfluorbutansulfonsäure; Phosphorsäure, Phosphonsäuren, wie Methan- oder Äthanphosphonsäure, Phosphinsäuren, oder saure Salze wie Natriumhydrogensulfat oder Kaliumhydrogensulfat. Man kann auch Gemische wasserlöslicher Säuren verwenden. Als Wasserstoffperoxid wird zur Bereitung der wäßrigen Lösung handelsübliches Wasserstoffperoxid, z.B. 30 bis 90 Gew.-%iges H2O- verwendet. Selbstverständlich ist auch Wasserstoffperoxid geeignet, das als Nebenprodukt anderer chemischer Verfahren oder als Rückführstrom anfällt.Sulfuric acid is advantageously used as the water-soluble acid catalyst. Other water-soluble acids can also be used, for example sulfonic acids such as methane, xthane, propane, butane, isobutane sulfonic acid, benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, trifluoromethane, 1-fluoroethane, perfluoroethane, perfluoropropane or perfluorobutanesulfonic acid; Phosphoric acid, phosphonic acids such as methane or ethane phosphonic acid, phosphinic acids, or acid salts such as sodium hydrogen sulfate or potassium hydrogen sulfate. Mixtures of water-soluble acids can also be used. Commercially available hydrogen peroxide, for example 30 to 90% by weight H 2 O-, is used as the hydrogen peroxide for preparing the aqueous solution. Of course, hydrogen peroxide, which is obtained as a by-product of other chemical processes or as a recycle stream, is also suitable.
Le A 18 268 - 11 -Le A 18 268 - 11 -
809886/0341809886/0341
Die Reaktionstemperatur liegt im allgemeinen bei etwa 10 bis 70 C. Zweckmäßigerweise arbeitet man bei 2O-6O°C. Besonders vorteilhaft sind für die Umsetzung Temperaturen unterhalb 43 C/ z.B. Temperaturen von 25 - 43°C.The reaction temperature is generally around 10 to 70 C. It is expedient to work at 20 ° -60 ° C. Particularly beneficial are temperatures below 43 C / e.g. temperatures of 25 - 43 ° C for the conversion.
Im allgemeinen führt man die Umsetzung bis zur Gleichgewichtseinstellung zwischen der Carbonsäure und der Percarbonsäure. Es ist jedoch auch möglich, die Reaktion vor Erreichen des Gleichgewichts abzubrechen und das so erhaltene Reaktionsgemisch der nächsten Verfahrensstufe, d.h. der Extraktion mit dem inerten organischen Lösungsmittel, zuzuführen.In general, the reaction is carried out until equilibrium has been established between the carboxylic acid and the percarboxylic acid. It however, it is also possible to terminate the reaction before equilibrium is reached and the reaction mixture thus obtained is the next process step, i.e. the extraction with the inert organic solvents.
Für die Umsetzung von der Carbonsäure mit Wasserstoffperoxid ist der Druck nicht von Bedeutung, so daß bei Normaldruck, erhöhten Drücken oder auch bei vermindertem Druck gearbeitet werden kann. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, bei Drücken unterhalb 1,1 bar umzusetzen, z.B. bei Drücken von 0,8 - 1,1 bar.For the reaction of the carboxylic acid with hydrogen peroxide, the pressure is not important, so that at normal pressure, increased Pressures or can be carried out at reduced pressure. In general, it is advantageous at pressures below 1.1 bar to be implemented, e.g. at pressures of 0.8 - 1.1 bar.
Die Umsetzung kann in den verschiedensten Reaktionsgefäßen durchgeführt werden. Es ist zweckmäßig, für ein stationäres Konzentrationsprofil Sorge zu tragen und insbesondere sogenannte tote Zonen, in denen Teile der Reaktionsmischung unverhältnismäßig lange verweilen, zu vermeiden. Geeignet sind beispielsweise die üblichen Reaktionsrohre unterschiedlichen Durchmessers und unterschiedlicher Länge, die auch als geschlossener Kreislauf, z.B. als Schlaufenreaktoren, angeordnet sein können, sowie Rührwerkskessel.The reaction can be carried out in a wide variety of reaction vessels will. It is useful for a stationary concentration profile Care must be taken and in particular so-called dead zones in which parts of the reaction mixture are disproportionate linger long to avoid. For example, the usual reaction tubes of different diameters and sizes are suitable of different lengths, which can also be arranged as a closed circuit, e.g. as loop reactors, as well as Agitator vessel.
Das Reaktionsgemisch aus der Umsetzungsstufe (a) wird nunmehr der Gegenstromextraktion mit dem inerten organischen Lösungsmittel gemäß (b) zugeführt. Diese Gegenstromextraktion kann in einer oder mehreren Extraktionseinheiten durchgeführt werden.The reaction mixture from reaction stage (a) is now subjected to countercurrent extraction with the inert organic solvent according to (b) supplied. This countercurrent extraction can be carried out in one or more extraction units.
Le A 18 268 - 12 - Le A 18 268 - 12 -
809886/0341809886/0341
Als Lösungsmittel für die Percarbonsäuren eignen sich alle gegenüber dem Reaktionsgemisch der Umsetzung (a) inerte, mit Wasser nicht mischbare, organische Lösungsmittel. Beispielsweise erwiesen sich als geeignet aromatische Kohlenwasserstoffe, die 6 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten, aliphatische oder cycloaliphatische jeweils bis zu 12 Kohlenstoffatome enthaltende Kohlenwasserstoffe, chlorierte Kohlenwasserstoffe, die 1 bis 10 Kohlenstoffatome sowie 1 bis 4 Chloratome enthalten, und Ester von 1 bis 5 C-Atomen enthaltenden Carbonsäuren mit geradkettigen oder verzweigten Alkoholen, in denen 1 bis 8 C-Atome im Molekül vorliegen, sowie Xther, die 2 bis 10 C-Atome enthalten. Beispielsweise seien als geeignete Lösungsmittel genannt: Benzol, Toluol, Xylol, n-Pentan, Isooctan, Cyclohexan, Methylenchlorid, Chloroform, 1,2-Dichloräthan, 1,2-Dichlorpropan, Methylacetat, Äthylacetat, n-Propylacetat, Isopropylacetat, n-Butylacetat, Isoamylacetat, Methylpropionat, Xthylpropionat, Propylpropionat und Butylpropionat, sowie Chlorbenzol und Xther. Es ist aber auch möglich, als Lösungsmittel für die Percarbonsäure Gemische aus den genannten Lösungsmitteln zu verwenden, wobei man dann vorteilhafterweise die Komponenten des Gemisches so wählt, daß sie einen ähnlichen Siedepunkt besitzen. Bevorzugt werden chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Dichloräthan oder Dichlorpropan, aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, oder Xther, wie Diisopropyläther oder Gemische dieser Lösungsmittel verwendet. Ganz besonders bevorzugt wird als Lösungsmittel für das erfindungsgemäße Verfahren Benzol verwendet.Suitable solvents for the percarboxylic acids are all those which are inert with respect to the reaction mixture of reaction (a), with water immiscible, organic solvents. For example, aromatic hydrocarbons have been found to be suitable, which contain 6 to 10 carbon atoms, aliphatic or cycloaliphatic hydrocarbons each containing up to 12 carbon atoms, chlorinated hydrocarbons, which contain 1 to 10 carbon atoms and 1 to 4 chlorine atoms, and esters of 1 to 5 carbon atoms containing carboxylic acids with straight-chain or branched alcohols in which 1 to 8 carbon atoms are present in the molecule, as well as Xther, which contain 2 to 10 carbon atoms. Examples of suitable solvents are: benzene, toluene, xylene, n-pentane, isooctane, cyclohexane, methylene chloride, chloroform, 1,2-dichloroethane, 1,2-dichloropropane, methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isoamyl acetate, Methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate and butyl propionate, as well as chlorobenzene and Xther. But it is It is also possible to use mixtures of the solvents mentioned as solvents for the percarboxylic acid, in which case the components of the mixture are then advantageously chosen so that they have a similar boiling point. Chlorinated hydrocarbons are preferred, such as methylene chloride, dichloroethane or dichloropropane, aromatic hydrocarbons such as benzene, or Xther, such as diisopropyl ether or mixtures of these solvents are used. Benzene is very particularly preferably used as the solvent for the process according to the invention.
Das Mengenverhältnis von organischem Lösungsmittel zu dem zu extrahierenden, die Percarbonsäure enthaltenden ReaktionsgemischThe quantitative ratio of organic solvent to the reaction mixture containing the percarboxylic acid to be extracted
Le A 18 268 - 13 -Le A 18 268 - 13 -
809886/0341809886/0341
beträft im allgemeinen 10 bis 0,1 : 1. Man kann aber auch größere Mengen an inertem, organischen Lösungsmittel verwenden. Der jeweils günstigste Bereich des Verhältnisses von gemäßgenerally 10 to 0.1: 1. However, larger amounts of inert organic solvent can also be used. The most favorable range of the ratio of according to
(a) gewonnenem Reaktionsgemisch zu dem für die Extraktion gemäß(A) the reaction mixture obtained for the extraction according to
(b) einzusetzenden organischen Lösungsmittel richtet sich nach der jeweils gewählten Percarbonsäure und den Extraktionsei^enschaften des organischen Lösungsmittels und kann vom Fachmann auf einfache Weise bestimmt werden. So ist es beispielsweise für das System Perpropionsäure/Benzol günstig, ein Mengenverhältnis von zu extrahierendem Reaktionsgemisch/ das gemäß Stufe (a) gewonnen wurde, zu Benzol von 4 bis 0,3 : 1 zu wählen. Wird die Extraktion gemäß (b) in mehreren Extraktionseinheiten durchgeführt, so kann die Menge des organischen Lösungsmittels von Einheit zu Einheit innerhalb der angegebenen Grenzen variieren.(b) The organic solvents to be used depend on the particular percarboxylic acid selected and the extraction properties of the organic solvent and can be determined in a simple manner by the person skilled in the art. For example, for the perpropionic acid / benzene system, it is advantageous to choose a ratio of the reaction mixture to be extracted / obtained in step (a) to benzene of 4 to 0.3: 1. If the extraction according to (b) is carried out in several extraction units, the amount of the organic solvent can vary from unit to unit within the specified limits.
Im Extrakt kann der Gehalt an Percarbonsäure durch die Menge des Extraktionsmittels und durch die Zahl der Extraktionsstufen in weiten Grenzen variiert werden. Im allgemeinen arbeitet man so, daß eine etwa 3 bis 40 Gew.-%ige Percarbonsäure in dem organischen Lösungsmittel erhalten wird. Bevorzugt gewinnt man einen 5-30 Gew.-% Percarbonsäure enthaltenden, organischen Extrakt. Die Zahl der Extraktionsstufen sollte dementsprechend möglichst hoch sein. Im allgemeinen reicht jedoch eine Extraktionseinheit mit 3 bis 10 theoretischen Extraktionsstufen auf, um die Lösungen mit der gewünschten Konzentration an Percarbonsäuren herzustellen. Selbstverständlich ist es wünschenswert, das Raffinat der Extraktionsstufe (b) möglichst frei von Percarbonsäure und Carbonsäure zu erhalten. Im allgemeinen ist es jedoch ausreichend, wenn im Raffinat nicht mehr als 0,5 Gew.-% Carbonsäure und Percarbonsäure verbleiben.The percarboxylic acid content in the extract can be determined by the amount of extractant and the number of extraction stages in can be varied within wide limits. In general, one works so that an about 3 to 40 wt .-% percarboxylic acid in the organic Solvent is obtained. An organic extract containing 5-30% by weight of percarboxylic acid is preferably obtained. the The number of extraction stages should accordingly be as high as possible. In general, however, one extraction unit is sufficient with 3 to 10 theoretical extraction stages to produce the solutions with the desired concentration of percarboxylic acids. Of course, it is desirable to keep the raffinate of extraction stage (b) as free as possible from percarboxylic acid and To obtain carboxylic acid. In general, however, it is sufficient if not more than 0.5% by weight of carboxylic acid in the raffinate and percarboxylic acid remain.
Le A 18 268 - 14 -Le A 18 268 - 14 -
809885/0341809885/0341
Für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet man eine Percarbonsäure, deren entsprechende Carbonsäure höher als das Vinyloxiran siedet und ein organisches Lösungsmittel, das einen Siedepunkt besitzt, der entweder höher als der Siedepunkt der Percarbonsäure entsprechenden Carbonsäure liegt, oder aber der zwischen dem Siedepunkt von Vinyloxiran und dem der Carbonsäure liegt. Es ist aber auch möglich, das Lösungsmittel so zu wählen, daß sein Siedepunkt unterhalb des Siedepunktes des Vinyloxirans liegt. Als inertes, organisches Lösungsmittel für die Percarbonsäure verwendet man von den bereits aufgeführten Verbindungen bevorzugt ein Lösungsmittel, das bei Normaldruck mindestens 5°C oberhalb des Siedepunktes des Vinyloxirans und mindestens 20°C unterhalb des Siedepunktes der Percarbonsäure entsprechenden Carbonsäure siedet. Daneben erfolgt die Auswahl der Percarbonsäure bzw. der dieser entsprechenden Carbonsäure und des Lösungsmittels für das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweise so, daß innerhalb der Kombination Carbonsäure/Lösungsmittel/Vinyloxiran keine ausgeprägten Azeotrope binärer oder ternärer Art auftreten.A percarboxylic acid is used for the process according to the invention whose corresponding carboxylic acid boils higher than the vinyloxirane and an organic solvent that has a boiling point possesses, which is either higher than the boiling point of the percarboxylic acid corresponding carboxylic acid, or between the boiling point of vinyloxirane and that of the carboxylic acid. But it is also possible to choose the solvent so that its boiling point is below the boiling point of vinyloxirane. As an inert, organic solvent for the percarboxylic acid of the compounds already listed, preference is given to using a solvent which is at normal pressure at least 5 ° C above the boiling point of vinyl oxirane and at least 20 ° C below the boiling point of percarboxylic acid corresponding carboxylic acid boils. In addition, the percarboxylic acid or the carboxylic acid corresponding to it is selected and the solvent for the process according to the invention advantageously such that within the combination of carboxylic acid / solvent / vinyloxirane no pronounced azeotropes of a binary or ternary nature occur.
Die Temperatur bei der Extraktion kann in weiten Grenzen variiert werden. Im allgemeinen wird bei Temperaturen von 10 bis 700C gearbeitet. Zweckmäßigerweise wählt man die gleiche Temperatur wie bei der Gewinnung der Percarbonsäure gemäß (a), so daß für die Extraktion (b) auch die übrigen für den Reaktionsschritt (a) angeführten Temperaturen in Betracht kommen. Was den Druck anbetrifft, so kann bei Normaldruck, vermindertem Druck oder auch bei erhöhten Drücken gearbeitet werden. The temperature during the extraction can be varied within wide limits . In general, temperatures of 10 to 70 ° C. are used. It is expedient to choose the same temperature as for the recovery of the percarboxylic acid according to (a), so that the other temperatures listed for reaction step (a) can also be used for extraction (b). As far as the pressure is concerned, normal pressure, reduced pressure or else elevated pressures can be used.
Als Extraktionseinheiten kommen die bekannten Extraktionssysteme infrage, die eine mehrstufige Gegenstromextraktion ermöglichen.The known extraction systems are used as extraction units in question, which enable a multi-stage countercurrent extraction.
Le A 18 268 - 15 -Le A 18 268 - 15 -
809886/0341809886/0341
Geeignet sind z.B. Mischer-Scheider, Siebbodenextraktoren, pulsierte Siebbodenkolonnen oder SprUhkolonnen. Man kann aber auch einstufige oder mehrstufige Zentrifugalextraktoren verwenden.Mixer-separators, sieve bottom extractors, pulsed, for example, are suitable Sieve tray columns or spray columns. But you can also use single-stage or multi-stage centrifugal extractors.
Der organische Extrakt enthält neben der Percarbonsäure und der Carbonsäure noch geringe Mengen an freiem Wasserstoffperoxid, Wasser und Spuren der als Katalysator verwendeten Säure, z.B. Schwefelsäure. Das Raffinat enthält im wesentlichen das nicht umgesetzte Wasserstoffperoxid und den sauren Katalysator.The organic extract contains the percarboxylic acid and the Carboxylic acid nor small amounts of free hydrogen peroxide, water and traces of the acid used as a catalyst, e.g. Sulfuric acid. The raffinate essentially contains the unreacted hydrogen peroxide and the acidic catalyst.
Das im wesentlichen Wasser, Wasserstoffperoxid und z.B. Schwefelsäure als sauren Katalysator enthaltende Raffinat der Extraktion wird nun im Verfahrensschritt (c) dadurch wieder für die Umsetzung von der Carbonsäure und Wasserstoffperoxid aufbereitet, daß man es ganz oder teilweise durch Entfernung von Wasser in einer Destillation aufkonzentriert. Die aus dem dieser Aufkonzentrierung zugeführten Raffinatstrom abzudestillierende Wasserraenge entspricht im wesentlichen sowohl der Menge an Y.'asser, die bei der Umsetzung von Wasserstoffperoxid mit der Carbonsäure gemäß (a) entstanden ist als auch der Wassermenge, die mit den frischen Wasserstoffperoxid, das zur Ergänzung der verbrauchten Mengen benötigt wird, in das Verfahren eingebracht wird. Als Kopfprodukt der Destillation erhält man Wasser, das geringe Kennen an V/asserstoffperoxid, Percarbonsäure und Carbonsäure entnaiten kann. Im allgemeinen führt man die Destillation unter verhindertem Druck durch, z.B. bei Drücken von 10 bis 250 Torr, vorzugsweise UO bis 150 Torr, und bei Temperaturen im Sumpf von UO bis 12O0C, vorzugsweise von 60 bis 85°C. Im allgemeinen ist für die Aufkonzentrierung auch der gesamte, die Extraktion verlascenle Raffinatstrom geeignet, wenn die Extraktion in einer einzigen Extraktionseinheit durchgeführt wird. Man kann aber auch bei einer in beispielsweise zwei Extraktionseinheiten erfolgenden Extraktion des gemäß (a) erhaltenen ReaktionsgemischesThe raffinate of the extraction, which essentially contains water, hydrogen peroxide and, for example, sulfuric acid as the acidic catalyst, is then reprocessed for the conversion of the carboxylic acid and hydrogen peroxide in process step (c) by concentrating it entirely or partially by removing water in a distillation. The amount of water to be distilled off from the raffinate stream fed in from this concentration corresponds essentially to both the amount of Y.'asser that was formed in the reaction of hydrogen peroxide with the carboxylic acid according to (a) and the amount of water that was used with the fresh hydrogen peroxide to supplement the amount consumed is required, is introduced into the process. The top product of the distillation is water, which can extract a small amount of hydrogen peroxide, percarboxylic acid and carboxylic acid. In general, the resulting distillation under impeded by pressure, for example at pressures of 10 to 250 Torr, preferably UO to 150 Torr, and at temperatures in the bottom of UO to 12O 0 C, preferably from 60 to 85 ° C. In general, the entire raffinate stream leaving the extraction is also suitable for concentration if the extraction is carried out in a single extraction unit. However, it is also possible to extract the reaction mixture obtained according to (a) in, for example, two extraction units
Le A 18 268 - 16 -Le A 18 268 - 16 -
809886/0341809886/0341
sowohl das Raffinat aus der ersten als auch das Raffinat aus der zweiten Extraktionsstufe der Aufkonzentrierung zuführen. Wird bei einer in zwei Extraktionseinheiten erfolgenden Extraktion das Raffinet der ersten Einheit in einen größeren und einen kleineren Teilstroo aufgeteilt, so 1st grundsätzlich Jeder dieser Anteile für die Aufkonzentrierung geeignet. Vorteilhafterweise unterwirft man bei einer aus zwei Extraktionseinheiten bestehenden Extraktion, bei der das die erste Einheit verlassende Raffinat in einen kleinen und einen größeren Teilstrom aufteilt wird und der kleinere Anteil in die zweite Einheit eingegeben wird, das Raffinat aus der zweiten Extraktionseinheit der Destillation zur Aufkonzentrierung.both the raffinate from the first and the raffinate from the add the second extraction stage to the concentration. Used for an extraction that takes place in two extraction units the refinement of the first unit is divided into a larger and a smaller partial flow, so basically each of these is Portions suitable for concentration. In the case of an extraction consisting of two extraction units, extraction is advantageously carried out, in which the raffinate leaving the first unit is divided into a small and a larger substream and the smaller portion is fed into the second unit, the raffinate from the second extraction unit of the distillation for concentration.
Das frische Wasserstoffperoxid zur Ergänzung der verbrauchten Mengen kann in beliebiger Konzentration zugegeben werden. Zweckmäßigerwelse verwendet man handelsübliches, z.B. 30 bis 90 Cew.-ttlges wäßriges Wasserstoffperoxid, das mit den Üblichen Stabilisatoren versetzt werden kann. Beispielsweise kommen Stabilisatoren in Betracht, wie die in Cmelins "Handbuch der anorganischen Chemie", β. Auflage, Sauerstoff-Band, Lieferung 7, 1966, auf Seite 2274 und Seite 2275 aufgeführten.The fresh hydrogen peroxide to supplement the quantities used can be added in any concentration. It is advisable to use commercially available, e.g. 30 to 90 Cew. Parts aqueous hydrogen peroxide, to which the usual stabilizers can be added. For example, stabilizers such as those in Cmelin's "Handbuch der inorganic Chemie", β. Edition, Oxygen Tape, Delivery 7, 1966, listed on page 2274 and page 2275.
Man kann das frische Wasserstoffperoxid vor Eintritt in die Destlllatlonselnhelt mit dem aufzukonzentrierenden Raffinat aus der Extraktion gemäß der Verfahrensstufe (b) mischen; man kann die beiden Mengenströme auch getrennt in die Destillationseinheit fuhren. Ebenso let ea möglich, das frische Wasserstoffperoxid dem Raffinat nach erfolgter Aufkonzentrierung zuzusetzen. Man kann auch einen Teil des frischen Wasserstoffperoxids dem Raffinat vor der Aufkonzentrierung zumischen und die restliche Menge des frischen Wasserstoffperoxids nach erfolgter Aufkonzentrierung dem Raffinat zusetzen.The fresh hydrogen peroxide can be mixed with the raffinate to be concentrated before it enters the distillation unit mixing the extraction according to process step (b); the two mass flows can also be fed separately into the distillation unit. It is also possible to add the fresh hydrogen peroxide to the raffinate after the concentration has taken place. You can also add part of the fresh hydrogen peroxide to the raffinate before the concentration and the rest Add the amount of fresh hydrogen peroxide to the raffinate after the concentration has taken place.
Man kann aber auch das frische Wasserstoffperoxid direkt in die Umsetzung gemäS (a) eingegeben, oder aber auch dem nicht zur Aufkonzentrierung gelangenden Raffinatanteil der Extraktion zumischen. Als Destlllationseinheit verwendet man zweckmäßigerweise ein· mit Kondensator und einer Verdampfereinheit versehene Kolonne.But you can also put the fresh hydrogen peroxide directly into the Implementation according to (a) entered, or else mix it with the raffinate portion of the extraction that is not concentrated. As a distillation unit, it is expedient to use a column provided with a condenser and an evaporator unit.
Le A 18 268 - 17 -Le A 18 268 - 17 -
809886/0341809886/0341
Für die Destillation kommen die bekannten Bodenkolonnen oder Pullkörperkolonnen infrage. Die Zahl der Destlllationsetufen wird so gewählt, dafl das Kopfprodukt möglichst wenig Wasserstoffperoxid enthält. Erwünscht ist es, weniger als 0,1 Gew.-Jt Wasserstoffperoxid im Kondensat zu erhalten. Als Verdampfereinheit eignen sich grundsätzlich die bekannten Verdampfer. Geeignet sind beispielsweise solche Yerdampfereinheiten, in denen die Verweilzeit de« Produktes weniger als 20 Minuten, vorzugsweise weniger als 10 Minuten, beträgt. Besonders geeignet sind Fallstrom- oder Dünnschichtverdampfer.- Als Materialien für die Deetillationseinhelt eignen sich hochlegierte, rostfrei· Edelstahle, die neben Eisen im wesentlichen noch Chrom und Nickel enthalten, wie beispielsweise ein Werkstoff mit der DIN-Bezeichnung 1.4571, der neben Eisen 17,5 Gew.-Jt Chrom, 11,5 Cew.-Jt Nickel, 2,25 Cew.-Jt Molybdän, sowie bis zu 2 Gew.-H Mangan, bis zu 1 Gew.-9t Silicium, bis zu 0,1 Gew.-Jt Kohlenetoff und geringe Mengen Titan enthält, oder ein Werkstoff, der neben Elsen 25 Gew.-9t Chrom, 25 Gew.-Jt Nickel, 2,25 Gew.-Jt Molybdän und bis zu 2 Gew.-Jt Mangan, bis zu 1 Gew.-Jt Silicium, bis zu 0,06 Gew.-Jt Kohlenstoff sowie geringe Mengen Titan enthält und nach DIN mit der Nummer 1.4577 bezeichnet wird. Besonder« geeignet sind als Werkstoff für die Destillationseinheit, insbesondere für den Verdampfer, Zirkon, zirkonhaItige Werkstoff· und Zlrkonleglerungen.The well-known tray columns or are used for the distillation Pull body columns in question. The number of distillation stages is chosen so that the top product contains as little hydrogen peroxide as possible. It is desirable to use less than 0.1 wt To get hydrogen peroxide in the condensate. The known evaporators are basically suitable as the evaporator unit. For example, those evaporator units are suitable in which the residence time of the product is less than 20 minutes, preferably less than 10 minutes. Falling-film or thin-film evaporators are particularly suitable Materials for the Deetillationseinhelt are high-alloy, rust-free · stainless steels, which in addition to iron essentially still Chromium and nickel contain, such as a material with the DIN designation 1.4571, which in addition to iron 17.5 wt Chromium, 11.5 Cew.-Jt nickel, 2.25 Cew.-Jt molybdenum, and up to 2 wt% manganese, up to 1 wt% silicon, up to 0.1 wt% Contains carbon and small amounts of titanium, or a material which, in addition to Elsen, contains 25% by weight of chromium, 25% by weight of nickel, 2.25 Parts by weight molybdenum and up to 2 parts by weight manganese, up to 1 part by weight Silicon, contains up to 0.06% by weight of carbon and small amounts of titanium and is designated with the number 1.4577 according to DIN will. Particularly suitable materials for the distillation unit, in particular for the evaporator, are zirconium, zirconium-containing material and zinc fillers.
Das Sumpfprodukt dieser Destillationseinheit wird - gegebenenfalls unter Wiederherstellung der für die Umsetzung mit der Carbonsäure erforderlichen Konzentrationen an Wasserstoffperoxid und Katalysator - in die Umsetzungsstufe (a) zurUckgeleitet. Aufgrund dieser Maßnahme, das Raffinat der Extraktion in die Umsetzungsstufe gemäß (a) zurückzuführen, wobei es zuvor ganz oder teilweise dl· Aufkonzentrierung gemäß (c) durchlaufen hat, erhält man einen im wesentlichen die Verfahrensstufen (*),(b),(e), und (d) umfassenden Kreislauf von Wasserstoffperoxid und Katalysator. Dabei kann es zweckmäßig sein, einen Teil, z.B. 0,1 bis 6 Gew.-Jt, des Kreislauf stromes von Zeit zu Zeit oder auchThe bottom product of this distillation unit is - if necessary, restoring the concentrations of hydrogen peroxide and hydrogen peroxide required for the reaction with the carboxylic acid Catalyst - returned to the reaction stage (a). As a result of this measure, the raffinate of the extraction is returned to the reaction stage according to (a), it being previously completely or partial dl concentration according to (c), one essentially obtains the process steps (*), (b), (e), and (d) comprehensive cycle of hydrogen peroxide and catalyst. It can be useful to add a part, e.g. 0.1 up to 6 wt. Jt, of the circulatory stream from time to time or even
Le A 18 268 - 18 -Le A 18 268 - 18 -
809886/0341809886/0341
IS 273424Q IS 273424Q
kontinuierlich als Seitenstrom aus dem Verfahren zu entnehmen. Vorteilhafterweise entnimmt man diesen Seitenstrom an einer Stelle des Verfahrens, wo der Kreislaufstrom eine möglichst geringe Konzentration an Wasserstoffperoxid und saurem Katalysator sowie gegebenenfalls an Percarbonsäure und Carbonsäure besitzt. Canz besonders eignet sich fUr diese Seitenstromentnahme das Raffinat der Extraktion vor erfolgter Zugabe von Frisch-Wasserstoffperoxid und vor erfolgter Aufkonzentrierung gemäß (c). Dieser Seitenstrom, der als Teil des Kreislaufstromes eine wäßrige, Im wesentlichen Wasserstoffperoxid und sauren Katalysator enthaltende Lösung darstellt, kann entweder verworfen werden oder zur Aufarbeitung in eine Regenerationsstufe geführt werden. Eine Regeneration dieses Anteils des Kreislaufstromes kann beispielsweise so erfolgen, daß man das darin enthaltene Wasserstoffperoxid im Vakuum mit Wasserdampf abdestilliert, wobei als Destillationsrückstand eine wäßrige Lösung des sauren Katalysators anfällt. Die als Destillat anfallende wäßrige, Wasserstoffperoxid enthaltende Lösung kann,to be taken continuously as a side stream from the process. This side stream is advantageously taken off at one Point of the process where the circulating stream has the lowest possible concentration of hydrogen peroxide and acidic catalyst and optionally of percarboxylic acid and carboxylic acid. The raffinate of the extraction before the addition of Fresh hydrogen peroxide and prior to concentration according to (c). This side stream, as part of the recycle stream represents an aqueous solution containing essentially hydrogen peroxide and acidic catalyst, can either be discarded or passed to a regeneration stage for work-up. A regeneration of this part of the Circulation stream can be done, for example, so that you can Hydrogen peroxide contained therein is distilled off in vacuo with steam, with an aqueous residue as the distillation residue Solution of the acidic catalyst is obtained. The aqueous solution containing hydrogen peroxide obtained as a distillate can gegebenenfalls nach Aufkonzentrieren, in den Prozeß zurückgeleitet werden. Die wäßrige Lösung des sauren Katalysators kann nach Reinigung, beispielsweise durch Destillation, ebenfalls in den Prozeß zurückgeführt werden. Durch diesen Kreislaufaustausch wird dem Verfahren ein entsprechender Teil des Katalysators, z.B. der Schwefelsaure, entzogen, der somit im Verfahren ergänzt werden muß.if necessary after concentrating, can be returned to the process. The aqueous solution of the acid catalyst can after purification, for example by distillation, can also be returned to the process. This cycle exchange removes a corresponding part of the catalyst, e.g. sulfuric acid, from the process, which must therefore be supplemented in the process.
Der im wesentlichen die Percarbonsäure und die Carbonsäure enthaltende organische Extrakt, der gemäß Verfahrensstufe (b) erhalten wird, wird im Verfahrensschritt (e) mit Wasser oder einer wäßrigen Lösung behandelt. Im allgemeinen verfährt man dabei so, daß man den organischen Percarbonsäure-Extrakt in einer der dafür üblichen Vorrichtungen mit Wasser wäscht.The organic extract containing essentially the percarboxylic acid and the carboxylic acid, which according to process step (b) is obtained, is treated in process step (e) with water or an aqueous solution. In general one proceeds in such a way that the organic percarboxylic acid extract is in one of the usual devices washes with water.
Es ist zweckmäßig, diese Wäsche als Extraktion, z.B. als r.ehrstufige Gegenstromextraktion, mit Wasser, beispielsweiseIt is advisable to carry out this washing as an extraction, e.g. as a multi-stage countercurrent extraction, with water, for example
Le A 18 268 - 19 -Le A 18 268 - 19 -
809886/0341809886/0341
in einer dreistufigen Extraktionseinheit, durchzuführen. An Stelle der Gegenstromextraktion kann selbstverständlich auch eine Extraktion im Gleichstrom bzw. Kreuzstrom angewendet werden. Man kann beim Arbeiten mit mehreren Extraktionsstufen die Extraktion auch teilweise im Gleichstrom und teilweise in Gegenstrom, durchführen.in a three-stage extraction unit. Instead of countercurrent extraction, it is of course also possible to use cocurrent or cross-current extraction. When working with several extraction stages, the extraction can also be carried out partly in cocurrent and partly in countercurrent.
Kan verwendet zweckmäßigerweise 0,1 bis 10 Volumen-56 an Wasser oder wäßriger Lösung, bezogen auf den organischen Extrakt. Vorzugsweise verwendet man 0,5 bis 7 Volumen-Jo Wasser. Anstelle von reinem Wasser kann man auch eine wäßrige Lösung verwenden, die im wesentlichen frei von Wasserstoffperoxid und von Mineralsäure ist. Zweckmäßig ist es, eine wäßrige Phase zu verwenden, die im Verfahren anfällt. Geeignet ist beispielsweise das bei der Durchführung der Verfahrensschrittes (d) gewonnene Destillat. Die wäßrige Phase der Wasserbehandlung kann man in die Extraktion gemäß (b) zurückleiten, um die darin befindlichen Anteile an Percarbonsäure, Carbonsäure und Wasserstoffperoxid für das Verfahren zu erhalten.Kan conveniently uses 0.1 to 10 volumes -56 of water or aqueous solution, based on the organic extract. It is preferable to use 0.5 to 7 volume Jo of water. An aqueous solution can also be used instead of pure water use which is essentially free of hydrogen peroxide and mineral acid. It is useful to use an aqueous To use phase that arises in the process. This is suitable, for example, when carrying out the process step (d) recovered distillate. The aqueous phase of the water treatment can be returned to the extraction according to (b) in order to to obtain the proportions of percarboxylic acid, carboxylic acid and hydrogen peroxide contained therein for the process.
Als Vorrichtungen für die Wasserbehandlung gemäß Verfahrensstufe (e) sind die bekannten Extraktionssysteme geeignet, z.B. Mischer-Scheider, Siebbodenextraktoren, pulsierte Siebbodenkolonnen oder Extraktionszentrifugen.The known extraction systems are suitable as devices for the water treatment according to process step (e), e.g. mixer-separators, sieve bottom extractors, pulsed Sieve tray columns or extraction centrifuges.
Nach erfolgter Behandlung der organischen Lösung der Percarbonsäure mit Wasser oder einer wäßrigen Lösung gemäß (e) erhält man eine im wesentlichen Wasserstoffperoxid- und Schwefelsäure-freie, organische Lösung der Percarbonsäure, die nunmehr der Azeotropdestillation gemäß VerfahrensstufeAfter treatment of the organic solution of the percarboxylic acid with water or an aqueous solution according to (e) one obtains an essentially hydrogen peroxide and Sulfuric acid-free, organic solution of the percarboxylic acid, which is now subjected to azeotropic distillation according to process stage
Le A 18 268 - 20 -Le A 18 268 - 20 -
809886/0341809886/0341
(f) unterworfen wird, wobei in der organischen Lösung enthaltenes Wasser entfernt wird. Der Gehalt an Wasser der zur Trocknung gelangenden organischen Lösung beträgt im allgemeinen 0,5 bis 7 Gew.#. Dieser Wassergehalt ist im wesentlichen sowohl von der Natur des Jeweils verwendeten organischen Lösungsmittels als auch von der gewählten Konzentration an Percarbonsäure im gemäß (b) erhaltenen Extraktes abhängig.(f) is subjected to removing water contained in the organic solution. The water content of the for Drying organic solution is generally 0.5 to 7 wt. #. This water content is essential both on the nature of the particular organic solvent used and on the chosen concentration Percarboxylic acid in the extract obtained according to (b) dependent.
Das zur Entfernung von Wasser aus der organischen Lösung der Percarbonsäure durch Azeotropdestillation verwendete Schlepp-Mittel ist im allgemeinen das inerte organische Lösungsmittel. £3 ist aber auch möglich, ein anderes geeignetes Schleppmittel der organischen lösung der Percarbonsäure vor Eintritt in die Verfahrensstufe (f) oder direkt in die Destillationseinheit gemäß (f) zuzusetzen und mit diesem die Azeotropdestillation durchzuführen.The entrainer used to remove water from the organic solution of the percarboxylic acid by azeotropic distillation is generally the inert organic solvent. But £ 3 is also possible to use another suitable entrainer of the organic solution of the percarboxylic acid before it enters the Process stage (f) or directly into the distillation unit add according to (f) and carry out the azeotropic distillation with this.
In der Verfahrensstufe (f) wird im allgemeinen die Destillatmenge so gewählt, daß der Restgehalt an Wasser im Sumpfprodukt der Azeotropkolonne weniger als 0,5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 0,2 Gew.-%, z.B. 0,05 - 0,2 Gew.-%, beträgt. Es ist aber auch möglich, den Wassergehalt auf einen vernachlässigbar kleinen Wert zu reduzieren. Das nach Kondensation der Kqpfdänpfe der Azeotropkolonne sich als organische Phase abscheidende Schleifmittel führt man der Kolonne als Rücklauf zu. Die nach Kondensation der Kopfdämpfe erhaltene wäßrige Phase, die im allgemeinen geringe Mengen an Percarbonsäure, Carbonsäure sowie Wasserstoffperoxid enthält, wird dem Verfahren an geeigneter Stelle, beispielsweise der Extraktion gemäß (e) oder (b), wieder zugeführt; sie kann aber auch aus dem Verfahren ausgeschleust werden.In process stage (f), the amount of distillate is generally used chosen so that the residual water content in the bottom product the azeotrope column less than 0.5 wt .-%, preferably less than 0.2 wt%, e.g. 0.05-0.2 wt%. But it is also possible to reduce the water content to a negligible level reduce small value. The abrasive which separates out as an organic phase after the condensation of the azeotrope column is carried out the column as reflux. The aqueous phase obtained after condensation of the overhead vapors, which are generally small amounts of Contains percarboxylic acid, carboxylic acid and hydrogen peroxide, the process at a suitable point, for example fed back to the extraction according to (e) or (b); however, it can also be removed from the process.
Le A 18 268 - 21 -Le A 18 268 - 21 -
809886/0341809886/0341
273A240273A240
Die Azeotropdestillation (f) kann bei normalem oder vermindertem Druck, beispielsweise bei 200 bis 400 Torr, durchgeführt werden. Die Sumpftemperatur liegt beispielsweise bei 30 bis CO0C. Im allgemeinen ist eine Sumpftemperatur von unterhalb 700C ausreichend.The azeotropic distillation (f) can be carried out at normal or reduced pressure, for example at 200 to 400 Torr. The bottom temperature is, for example 30 to CO 0 C. In general, a bottom temperature of below 70 0 C is sufficient.
Für die Azeotropdestillation eignen sich die üblichen Kolonnen, beispielsweise die bekannten Boden- oder Füllkörperkolonnen. Als Verdampfer kann man die üblichen Vorrichtungen verwenden. Bevorzugt geeignet sind Fallstrom- oder Dünnschichtverdampfer.The usual columns, for example the known tray or packed columns, are suitable for the azeotropic distillation. The usual devices can be used as the evaporator. Downdraft or thin-film evaporators are particularly suitable.
Die nunmehr als Sumpf der Azeotropdestillation erhaltene, organische Lösung einer im wesentlichen wasser- und wasserstoffperoxid-freien Percarbonsäure wird im Verfahrensschritt (ö) mit einem Überschuß an Butandien im Molverhältnis von liutadien zu Percarbonsäure von 1,5 bis 6 : 1 bei Temperaturen von O0C bis 800C und bei einem Druck von 0,8 bis 20 bar umgesetzt. The solution is now obtained as the bottom of the azeotropic distillation, organic a substantially water and hydrogen peroxide-free percarboxylic acid in process step (o) with an excess of butadiene in a molar ratio of liutadien to percarboxylic acid of 1.5 to 6: 1 at temperatures of from 0 C to 80 0 C and reacted at a pressure of 0.8 to 20 bar.
Man kann aber auch bei einem Druck von 1 bis 10 bar arbeiten. Ein geeigneter Druckbereich sind beispielsweise Drücke von 1,2 bis 8 bar. Bevorzugt arbeitet man bei einem Druck von 1,5 bis 5 bar.But you can also work at a pressure of 1 to 10 bar. A suitable pressure range is, for example, pressures from 1.2 to 8 bar. It is preferred to work at a pressure of 1.5 up to 5 bar.
Die Reaktionstemperatur wird vorzugsweise bei 10 bis 700C gehalten. Ganz besonders bevorzugt führt man die Umsetzung von Butadien mit der organischen Lösung der Percarbonsäure bei Temperaturen von 20 bis 60°C durch. Neben der Arbeitsweise unter isothermen Bedingungen, d.h. Einhaltung einer einheitlichen Temperatur im gesamten Reaktionsgemisch, kann man die Umsetzung auch unter Ausbildung eines sogenannten Temperaturgradienten durchführen, der im allgemeinen mit fortschreitender Reaktion zunimmt. Man kann aber auch die Reaktion so führen, daß sich mit dem Fortschreiten der Reaktion einGradient fallender Temperatur ausbildet.The reaction temperature is preferably maintained at 10 to 70 0 C. The reaction of butadiene with the organic solution of the percarboxylic acid is very particularly preferably carried out at temperatures from 20.degree. To 60.degree. In addition to the procedure under isothermal conditions, ie maintaining a uniform temperature in the entire reaction mixture, the reaction can also be carried out with the formation of a so-called temperature gradient, which generally increases as the reaction proceeds. However, the reaction can also be conducted in such a way that a gradient of falling temperature develops as the reaction proceeds.
Le A 18 268 - 22 -Le A 18 268 - 22 -
809386/0341 BAD ORIGINAL809386/0341 BATH ORIGINAL
Der Druck bei der Durchführung des Verfahrensschrittes (g) wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß die Reaktionsmischung im wesentlichen in flüssiger Phase vorliegt. Bei einem Molverhältnis von Butadien zu Percarbonsäure von beispielsweise 2,5 : 1 und bei 40 bis 50°C Reaktionstemperatur beträgt der Druck beispielsweise 2 bis 3,5 bar.The pressure when carrying out process step (g) is expediently chosen so that the reaction mixture is essentially in the liquid phase. At a molar ratio of butadiene to percarboxylic acid of, for example 2.5: 1 and at a reaction temperature of 40 to 50 ° C. the pressure is, for example, 2 to 3.5 bar.
Das Kolverhältnis von Butadien zu Percarbonsäure beträgt vorzugsweise 1,5 bis 4:1. Ganz besonders vorteilhaft ist es, ein Molverhältnis von 2,0 bis 3»0 Mol Butadien Je Mol Percarbonsäure anzuwenden.The col ratio of butadiene to percarboxylic acid is preferably 1.5 to 4: 1. Is particularly beneficial it is to use a molar ratio of 2.0 to 3 »0 mol of butadiene per mol of percarboxylic acid.
Zur Durchführung der Reaktion können die für Umsetzungen dieser Art üblichen Vorrichtungen verwendet werden, wie Rührwerkskessei, Röhrenreaktoren, Schlaufenreaktoren oder Schleifenreaktoren. Im allgemeinen verwendet man eine Vorrichtung, die sich wie eine Kaskade von mindestens zwei ideal durchmischten Kesseln verhält. Besonders vorteilhaft ist es, ein Reaktionssystem zu verwenden, das sich wie eine Kaskade von 4 bis 50, vorzugsweise 10 bis 30, ideal durchmischten Kesseln verhält. Bei der praktischen Durchführung der Umsetzung verwendet man z.B. eine Folge von mehreren Rührwerkskesseln, beispielsweise eine Kaskade von 3 bis 6 Kesselreaktoren.To carry out the reaction, the devices customary for reactions of this type can be used, such as agitator kettles, Tube reactors, loop reactors or loop reactors. Generally one uses a device that behaves like a Cascade of at least two ideally mixed boilers behaves. It is particularly advantageous to use a reaction system that feels like a cascade of 4 to 50, preferably 10 to 30, ideally mixed boilers behaves. In the practical To carry out the implementation, for example, a series of several agitator vessels, for example a cascade of 3 to 6 tank reactors.
Für die Umsetzung gemäß Verfahrensschritt (g) wird im allgemeinen technisches Butadien verwendet. Es kann die beim technischen Gebrauch üblichen Beimengungen, insbesondere n-Butene enthalten.For the reaction according to process step (g), in general technical butadiene used. It can contain the additives customary in industrial use, in particular n-butenes.
Das 3utadien kann auf verschiedene Art in die Reaktionseinheit eingebracht werden. Man kann das Butadien in flüssigerThe 3utadiene can be introduced into the reaction unit in various ways. You can get the butadiene in liquid
Le A 18 268 - 23 -Le A 18 268 - 23 -
oder gasförmiger Form einsetzen. Man kann das Butadien auch gemeinsam mit der Percarbonsäurelösung in die Reaktoreinheit leiten. Es können auch beide Einsatzmaterialien getrennt voneinander in den Reaktor eingeführt werden. Weiterhin ist es möf;lich, das Butadien und die Percarbonsäurelösung an verschiedenen Stellen in die Reaktoreinheit zu leiten. Bei Verwendung mehrerer in Kaskade geschalteter Reaktoren kann es zweckmäßig sein, das gesamte Butadien in den ersten Reaktor einzubringen. Man kann das Butadien aber auch auf die verschiedenen Reaktoren aufteilen.or in gaseous form. The butadiene can also be put into the reactor unit together with the percarboxylic acid solution conduct. It is also possible to use both input materials separately from one another are introduced into the reactor. It is also possible to mix the butadiene and the percarboxylic acid solution at different levels Place in the reactor unit to direct. When using several reactors connected in cascade, it can be expedient to introduce all of the butadiene into the first reactor. But you can also use the butadiene on the different Divide reactors.
Die erhebliche Reaktionswärme wird durch innen- und außenliegende Kühler abgeführt. Zur Ableitung der Reaktionswärme kann die Umsetzung auch unter Rückfluß, d.h. in Siedereaktoren, durchgeführt werden. Die Reaktion wird zweckmäßigerweise unter möglichst vollständiger Umsetzung der Percarbonsäure vorgenommen, Im allgemeinen setzt man mehr als 98 % der Percarbonsäure um. Zweckmäßig ist es, mehr als 99 % Percarbonsäure umzusetzen. Die Umsetzung kann mit einer besonders hohen Selektivität durchgeführt werden, wenn man sie teilweise in einem von turbulenter Strömung durchflossenen Reaktionsrohr, das beispielsweise an die Folge von Rührwerkskesseln angeschlossen ist, durchführt. Besonders günstig ist es, ein Reaktionsrohr, das mit Einbauten, die eine Rückvermischung weitgehend verhindern, z.B. gelochten Querböden, ausgestattet ist, zu verwenden. Beispielsweise führt man die Umsetzung zunächst in einigen, z.B. 1 bis 3, in Serie geschalteten,gerührten Reaktionseinheiten durch und leitet das Reaktionsgemisch sodann zur Vervollständigung der Umsetzung In ein Reaktionsrohr. Das Reaktionsrohr kann unter adiabatischen Bedingungen betrieben werden; man kann aber auch kühlen, beispielsweise durch Außenkühlung, oder man kann zwischen einzelnen Rohrabschnitten Kühler anbringen. Die Dimensionierung eines geeigneten Reaktionsrohres hängt vonThe considerable heat of reaction is dissipated by internal and external coolers. To dissipate the heat of reaction, the reaction can also be carried out under reflux, ie in boiling reactors. The reaction is expediently carried out with as complete a conversion of the percarboxylic acid as possible. In general, more than 98 % of the percarboxylic acid is converted. It is useful to implement more than 99 % percarboxylic acid. The reaction can be carried out with a particularly high selectivity if it is carried out partially in a reaction tube through which a turbulent flow flows and which is connected, for example, to the series of stirred tanks. It is particularly favorable to use a reaction tube which is equipped with internals which largely prevent backmixing, for example perforated transverse trays. For example, the reaction is first carried out in a few, for example 1 to 3, stirred reaction units connected in series and the reaction mixture is then passed into a reaction tube to complete the reaction. The reaction tube can be operated under adiabatic conditions; but you can also cool, for example by external cooling, or you can attach coolers between individual pipe sections. The dimensioning of a suitable reaction tube depends on
Le A 18 268 - 24 -Le A 18 268 - 24 -
809888/0341809888/0341
31 273A2A0 31 273A2A0
dem beabsichtigten Durchsatz ab. Wesentlich 1st es, daß die Strömungsgeschwindigkeit in dem Reaktionsrohr so hoch ist, daß eine RUckvermischung der Reaktionskomponenten im wesentlichen ausgeschlossen wird. Der Durchmesser des Reaktionsrohrs kann 0,01 bis 10 Meter betragen bei einer Länge von 1 bis 200 Metern. Man kann auch mehrere Rohre parallel betreiben. Beispielsweise kann man auch Rohrbündel einsetzen. Falls ein Reaktionsrohr mit gelochten Querböden benutzt wird, befinden sich die Querböden Io allgemeinen in einem Abstand von 0,1 bis 5 m voneinander.the intended throughput. It is essential that the flow velocity in the reaction tube is so high that that backmixing of the reaction components is essentially excluded. The diameter of the reaction tube can be 0.01 to 10 meters with a length of 1 to 200 meters. You can also operate several pipes in parallel. For example, tube bundles can also be used. If a reaction tube with perforated transverse trays is used, the transverse trays Io are generally at a distance from 0.1 to 5 m from each other.
Bei der erfindungsgemäßen Durchführung der Umsetzung zwischen Butadien und der Percarbonsäure (Schritt g) gelingt es, Vinyloxiran-Ausbeuten von über 95 %, bezogen auf eingesetzte Percarbonsäure, zu erzielen. Die Menge der Nebenprodukte, z.B. das Buten(1)-diol-(3,4) und dessen Mono- und Diester mit der der Percarbonsäure entsprechenden Carbonsäure, beträgt dabei weniger als 2 96, bezogen auf gebildetes Vinyloxiran. Die Menge an polymerisierteni Butadien beträgt, bezogen auf die gesamte, in die Reaktionsstufe gemäß (g) eingesetzte Butadienmenge, weniger als 1 Gew.üo.When carrying out the reaction between butadiene and the percarboxylic acid (step g) according to the invention, it is possible to achieve vinyloxirane yields of over 95 %, based on the percarboxylic acid used. The amount of by-products, for example butene (1) diol (3,4) and its mono- and diesters with the carboxylic acid corresponding to the percarboxylic acid, is less than 2,96, based on the vinyloxirane formed. The amount of polymerized butadiene, based on the total amount of butadiene used in the reaction stage according to (g), is less than 1% by weight.
Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt auf destillativem Wege, wobei reines Vinyloxiran gewonnen wird und überschüssiges Butadien, die Carbonsäure und das organische Lösungsmittel in einem solchen Reinheitsgrad isoliert wird, daß eine Rückführung, die gegebenenfalls auch nur teilweise erfolgen kann, in das Verfahren möglich ist. Es ist zweckmäßig Vinyloxiran und die Carbonsäure sehr schnell voneinander zu trennen. Dazu dient beispielsweise eine Destillationskolonne, in der man zunächst Vinyloxiran und Butadien, gegebenenfalls zusammen mit niedriger siedenden Bestandteilen und einem Teil des Lösungsmittels über Kopf abnimmt und das restliche Lösungsmittel und die Carbonsäure als Sumpfprodukt erhält. Das Kopfprodukt wird nach einer eben-The reaction mixture is worked up by distillation Ways whereby pure vinyloxirane is obtained and excess butadiene, the carboxylic acid and the organic solvent in is isolated to such a degree of purity that it can be returned to the process, which may also only be partially carried out. It is useful vinyloxirane and the To separate carboxylic acids from each other very quickly. A distillation column, for example, is used for this purpose Vinyloxirane and butadiene, optionally together with lower-boiling components and part of the solvent Head decreases and the remaining solvent and the carboxylic acid are obtained as the bottom product. The top product is
Le A 18 268 - 25 -Le A 18 268 - 25 -
809886/0341809886/0341
falls auf destillativem Wege vorgenommenen Abtrennung des Butadiens In einer weiteren Destillationskolonne zur Gewinnung von reinem Vinyloxiran aufgearbeitet. Aus den Sumpfen dieser beiden Destillationskolonnen gewinnt man das organische Lösungsmittel und die Carbonsäure wieder. Destillationsrückstand der Carbonsäuredestillation ist die bereits erwähnte geringe Menge an höhersiedenden Nebenprodukten. Das organische Lösungsmittel kann grundsätzlich quantitativ wiedergewonnen werden.if the butadiene is separated off by distillation In a further distillation column to obtain pure vinyloxirane worked up. From the swamps of these two The organic solvent and the carboxylic acid are recovered in the distillation columns. The distillation residue from the carboxylic acid distillation is the already mentioned small amount of higher boiling by-products. The organic solvent can in principle be recovered quantitatively.
In vielen Fällen kann es von Vorteil sein, das die Verfahrensstufe gemäß (g) verlassende Reaktionsgemisch vor Eintritt in die erste Destillationskolonne mit einem Stabilisator oder einer Lösung eines Stabilisators zu versetzen. Man kann aber auch ohne Anwendung eines Stabilisators das Reaktionsgemisch destillativ aufarbeiten. Als Stabilisatoren kommen alle Verbindungen in Frage, die Sauerstoff oder Spuren peroxidischer Verbindungen zu binden in der Lage sind. Diese Verbindungen können auch Stickstoff und/oder Schwefel enthalten. Beispielsweise seien erwähnt Hydrochinon, 4-tert.-Butylbrenzkatechin, 2,6-Di-ter.-Butyl-4-methyl-phenol, Phenothiazin, N,N-Dimethylanilin, Tetramethyl-hydrochinon, N-Nitroso-diphenylamin, Pyrogallol, 2-Hethyl-benzothiazol, 6-Methoxy-2-amino-benzothiazolf 2,3-Dihydroxychinoxalin und die Additionsverbindung aus Diisobutylen und Stickstoffoxid.In many cases it can be advantageous to add a stabilizer or a solution of a stabilizer to the reaction mixture leaving the process stage according to (g) before it enters the first distillation column. However, the reaction mixture can also be worked up by distillation without using a stabilizer. All compounds which are capable of binding oxygen or traces of peroxidic compounds are suitable as stabilizers. These compounds can also contain nitrogen and / or sulfur. Examples include hydroquinone, 4-tert-butylpyrocatechol, 2,6-di-tert-butyl-4-methyl-phenol, phenothiazine, N, N-dimethylaniline, tetramethyl-hydroquinone, N-nitroso-diphenylamine, pyrogallol, 2 -Hethyl-benzothiazole, 6-methoxy-2-aminobenzothiazole f 2,3-dihydroxyquinoxaline and the addition compound of diisobutylene and nitrogen oxide.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrene sei anhand von Abbildung 1 erläutert.One embodiment of the method according to the invention will be explained with reference to FIG.
In die erste Reaktionsstufe (1) werden gleichzeitig über (2) eine 30 bis 40 Gew.-% Schwefelsäure und 25 bis 35 Gew.-% Wasserstoffperoxid enthaltende wäßrige Lösung und über (3) Propionsäure im Molverhältnis von Wasserstoffperoxid zu Propionsäure wie 0,9 bis 1,2 :1 bei einer Temperatur von 25 bis 45°CIn the first reaction stage (1) are simultaneously via (2) one Aqueous solution containing 30 to 40% by weight sulfuric acid and 25 to 35% by weight hydrogen peroxide and via (3) propionic acid in a molar ratio of hydrogen peroxide to propionic acid such as 0.9 to 1.2: 1 at a temperature of 25 to 45 ° C
Le Ά 18 268 - 26 -Le Ά 18 268 - 26 -
809886/0341809886/0341
gegeben. Die Verweilzeit im Reaktionssystem (1) beträgt 10 bis 30 Minuten. Das Reaktionsgemisch, das das Reaktionssystem (1) über (4) verläßt, enthält ca. 26 bis 32 Gew.Jo Perpropionsäure, 12 bis 17 Gev.% Propionsäure, 17 bis 21 Gew.% Schwefelsäure, 5 bis 8 Gew.% Wasserstoffperoxid und 2 bis 5 Gew.% Carosche Säure. Es gelangt in ein Extraktionssystem (5), das aus einer pulsierten Siebbodenkolonne mit 60 bis 90 Siebboden besteht und das mit Benzol mit einem Propionsäuregehalt von weniger als 0,5 % über (6) beschickt wird. Das Raffinat dieser Extraktion, das über (7) aus dem Extraktionssystem (5) abgeführt wird, enthält das im Reaktionssystem (1) nicht umgesetzte Wasserstoffperoxid und die Schwefelsäure. Es wird gemeinsam mit ca. 50 %-igcra handelsüblichem wäßrigen Wasserstoffperoxid, das über (9) zugeführt wird, in die aus Verdampfer und Kolonne bestehende Destillattionseinheit (8) geleitet, in der bei 40 - 120 Torr und einer Sumpftemperatur von 60 bis 800C so viel Wasser über Kopf entnommen wird, daß als Sumpfprodukt eine 30 bis 40 Gew.% Schwefelsäure und 25 bis 35 Gew.% Wasserstoffperoxid enthaltende wäßrige Lösung erhalten wird, die über (2) wieder in das Reaktionssystem (1) zurückgeführt wird. Das in der Destillationseinheit (8) über Kopf genommene Wasser wird aus dem Verfahren über (10) entnommen. Die Wassermenge, die als Destillat erhalten wird, entspricht im wesentlichen der im Einsatzwasserstoff perox-id enthaltenen und in der Verfahrens stufe gemäß (a), also im Reaktionssystem (1) gebildeten Wasserraenge. Als Verdampfcreinheit der Destillationskolonne (8), verwendet man einen FaIlstroraverdanpfer. Der benzolische Perpropionsäureextrakt aus dem Extraktionssystem (5) wird über (11) in das aus 3 Mischer-Scheidern bestehende Extraktionssystem (12) geleitet, wo der Extrakt «nt Wasser, das über (13) zugeführt wird, im Gegenstrom extrahiert wird. Die Wassermenge beträgt 3 bis 6 Volumenprozent der benzolischen Lösung. Die wäßrige Phase dieser Extraktionseinheit (12) wird über (14) in die Extraktionseinheit (5) zurückgeführt.given. The residence time in the reaction system (1) is 10 to 30 minutes. The reaction mixture which leaves the reaction system (1) via (4) contains approx. 26 to 32 % by weight perpropionic acid, 12 to 17% by weight propionic acid, 17 to 21% by weight sulfuric acid, 5 to 8 % by weight hydrogen peroxide and 2 to 5 wt.% Caro's acid. It reaches an extraction system (5), which consists of a pulsed sieve tray column with 60 to 90 sieve trays and which is charged with benzene with a propionic acid content of less than 0.5 % via (6). The raffinate of this extraction, which is discharged from the extraction system (5) via (7), contains the hydrogen peroxide and the sulfuric acid which have not reacted in the reaction system (1). It is, together with about 50% - directed igcra commercially available aqueous hydrogen peroxide, which is fed through (9), which consists of the evaporator and the column distillate desk unit (8) in which at 40-120 Torr, and a bottom temperature of 60 to 80 0 C so much water is withdrawn overhead that an aqueous solution containing 30 to 40% by weight of sulfuric acid and 25 to 35% by weight of hydrogen peroxide is obtained as the bottom product, which is returned to the reaction system (1) via (2). The water withdrawn overhead in the distillation unit (8) is withdrawn from the process via (10). The amount of water that is obtained as distillate corresponds essentially to the amount of water contained in the hydrogen peroxide used and formed in the process stage according to (a), that is to say in the reaction system (1). A FaIlstroraverdanpfer is used as the evaporation unit of the distillation column (8). The benzene perpropionic acid extract from the extraction system (5) is passed via (11) into the extraction system (12) consisting of 3 mixer-separators, where the extract is extracted in countercurrent with the water supplied via (13). The amount of water is 3 to 6 percent by volume of the benzene solution. The aqueous phase of this extraction unit (12) is returned to the extraction unit (5) via (14).
Le A 18 268 - 27 -Le A 18 268 - 27 -
809886/0341809886/0341
273A2A0273A2A0
Die mit Wasser behandelte benzolische Perpropionsäurelösung gelangt über (15) in die Destillationseinheit (16) wo eine azeotrope Entwässerung durchgeführt wird. Der Druck innerhalb des Destillationssystems (16) beträgt 100 bis 300 Torr. Die Sumpftemperatur liegt bei 50 bis 750C Der Wassergehalt der aus dem Sumpf dieser Kolonne abfließenden benzolischen Perproionsäure beträgt weniger als 0,3 Gew.%. Die als Sumpf der Azeotropdestillation erhaltene, im wesentlichen wasser- und wasserstoffperoxidfreie benzolische Perpropionsäure wird über (17) in das Reaktionssystem (18) geleitet, wo die Umsetzung mit Butadien im Molverhältnis von Butadien zu Perpropionsäure wie 2 bis 4:1 erfolgt. Das Butadien gelangt über (19), (20) und (22) in das Reaktionssystem (18). Der Druck in (18) beträgt 3-5 bar. Das Reaktionssystem (18) besteht aus 2 in Serie geschalteten Schlaufenreaktoren mit einem nachgeschalteten Verweilzeitrohr von 10 bis 8ΰ m Länge. Die Temperatur in den beiden Schlaufenreaktoren, in drnen die Durchraischling der Reaktionsteilnehmer mittels Umlaufpumpe vorgenommen wird, liegt bei 20 bis 500C. Die Perpropionsäure wird dabei zu 80 bis 95 % umgesetzt. Die weitere Reaktion der Perpropionsäure bis zu einem Umsatz von 99,8 % erfolgt in dem nachgeschalteten Verweilzeitrohr, das ohne Kühlung betrieben wird. Das erhaltene Reaktionsgemisch wird über (23) in ein Entspannungsgefäß (21) geführt und dort entspannt. Die dabei erhältliche Gasphase enthält im wesentlichen Butadien, das über (22) in die Umsetzung mit Perpropionsäure zurückgeführt wird. Aus der flüssigen Phase, die über (24) in die Destillationseinheit (25) gelangt, wird zunächst Vinyloxiran zusammen mit Butadien und mit einem Teil des Benzols durch Destillation abgetrennt. Der Butadien, Vinyloxiran und Benzol enthaltende Strom wird über (26) der Destillationseinheit (27) zugeführt, wo die weitere Auftrennung der Komponenten erfolgt und re nes Vinyloxiran gewonnen wird, das das Verfahren über (28) verläßt. Butadien wird über (20) wieder in das Reaktionssystem (18) zurückgeführt. Die Sumpfe der Kolonne (25) und (27) werden über (29) und (30) einer weiteren Destillationseinheit (31) zugeführt, wo Benzol als Kopfprodukt wiedergewonnen und üLer (6) in das Extraktionssystem (5) zurückgeführt wird. DerThe water-treated benzene perpropionic acid solution passes via (15) into the distillation unit (16) where azeotropic dehydration is carried out. The pressure within the distillation system (16) is 100 to 300 Torr. The bottom temperature is 50 to 75 0 C. The water content of the flowing out of the bottom of this column benzene Perproionsäure is less than 0.3 wt.%. The essentially water- and hydrogen peroxide-free benzene perpropionic acid obtained as the bottom of the azeotropic distillation is passed via (17) into the reaction system (18), where the reaction with butadiene takes place in a molar ratio of butadiene to perpropionic acid of 2 to 4: 1. The butadiene enters the reaction system (18) via (19), (20) and (22). The pressure in (18) is 3-5 bar. The reaction system (18) consists of 2 series-connected loop reactors with a downstream residence time tube of 10 to 8ΰ m in length. The temperature in the two loop reactors, the reactant is carried out by means of the circulation pump in drnen Durchraischling, is from 20 to 50 0 C. The perpropionic acid is thereby converted to 80 to 95%. The further reaction of the perpropionic acid up to a conversion of 99.8 % takes place in the downstream residence time tube, which is operated without cooling. The reaction mixture obtained is passed via (23) into an expansion vessel (21) and depressurized there. The gas phase obtainable here essentially contains butadiene, which is returned to the reaction with perpropionic acid via (22). From the liquid phase, which reaches the distillation unit (25) via (24), vinyloxirane is first separated off by distillation together with butadiene and with part of the benzene. The stream containing butadiene, vinyloxirane and benzene is fed via (26) to the distillation unit (27), where the further separation of the components takes place and pure vinyloxirane is obtained, which leaves the process via (28). Butadiene is returned to the reaction system (18) via (20). The bottoms of columns (25) and (27) are fed via (29) and (30) to a further distillation unit (31), where benzene is recovered as the top product and returned to the extraction system (5) via (6). Of the
Le A 18 268 - 28 - Le A 18 268 - 28 -
809888/034 1809888/034 1
im wesentlichen aus Propionsäure bestehende Sumpf der Benzol-Rückgewi nnungskolonne (31) wird über (32) der Destillationseinheit (33) zugeführt, in der als Kopfprodukt Propionsäure abdestilliert wird, welche über (3) in das Reaktionssystem (1) zurückgeführt wird. Die höher als Propionsäure siedenden Produkte werden als Sumpfprodukt der Destillation (33) erhalten und über (34) ausgeschleust.Essentially consisting of propionic acid bottom of the benzene Rückgewi The extension column (31) is fed via (32) to the distillation unit (33) in which propionic acid is distilled off as the top product which is returned to the reaction system (1) via (3). The products that boil higher than propionic acid are obtained as the bottom product of the distillation (33) and discharged via (34).
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann Vinyloxiran in Ausbeuten von mindestens 90 %, bezogen auf eingesetztes Wasserstoffperoxid, und mindestens 95 %t bezogen auf eingesetztes Butadien, hergestellt werden.According to the process according to the invention, vinyloxirane can be produced in yields of at least 90 %, based on the hydrogen peroxide used, and at least 95 % t, based on the butadiene used.
Le A 18 268 - 29 -Le A 18 268 - 29 -
809886/03*1809886/03 * 1
Beispiel 1 (s. auch Fig. 2) Example 1 (see also Fig. 2)
Durch das aus einem mit Füllkörpern versehenen, beheizbaren Verweilzeitrohr von 55 cm Länge und einem Durchmesser von 5 cm bestehenden Reaktionssystem (1) werden bei kontinuierlichem Eetrieb in der Stunde 1034 g eines Gemisches aus 415 g (- 5,6 Mol) Propionsäure und 619 g einer wäßrigen Lösung, die 37,6 Gew.^> Schwefelsäure und 30,8 Gew.# Wasserstoffperoxid (= 5,e> Mol H2O2) enthält, geleitet.Through the reaction system (1), which consists of a heated dwell tube 55 cm long and 5 cm in diameter, provided with packing elements, 1034 g of a mixture of 415 g (-5.6 mol) propionic acid and 619 g per hour an aqueous solution which contains 37.6% by weight of sulfuric acid and 30.8% by weight of hydrogen peroxide (= 5, e> mol of H 2 O 2 ).
In der Wasserstoffperoxid und Schwefelsäure enthaltenden wäßrigen Lösung liegt ein Teil dieser Komponenten als Carosche Säure vor. Dieser Teil beträgt 5,8 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge der wäßrigen Lösung, für die sich somit folgende Zusammensetzung ergibt:In the aqueous solution containing hydrogen peroxide and sulfuric acid, some of these components are present as Caro's acid. This part is 5.8% by weight , based on the total amount of the aqueous solution, for which the following composition results:
32,8 Gew.% freie Schwefelsäure, 29,1 Gew.tf freies Wasserstoffperoxid und 5,8 Gew.% Carosche Säure. Das Molverhältnis von Wasserstoffperoxid zu Propionsäure beträgt in dem in das Reaktionssystem (1) gelangenden Gemisch 1:1, wobei das in der Caroschen Säure gebundene Wasserstoffperoxid als freies H2O2 gerechnet wird. 32.8 % by weight of free sulfuric acid, 29.1 % by weight of free hydrogen peroxide and 5.8% by weight of Caro's acid. The molar ratio of hydrogen peroxide to propionic acid in the mixture entering reaction system (1) is 1: 1, the hydrogen peroxide bound in Caro's acid being calculated as free H 2 O 2.
Innerhalb des Reaktionssystems (1) wird das nunmehr aus Propionsäure, Schwefelsäure, Wasserstoffperoxid, Wasser und Caroscher Säure bestehende Gemisch etwa 18 Minuten lang auf 4O0C erwärmt, wobei sich die Propionsäure zu 59 % zu Perpropionsäure umsetzt. Nach Durchlaufen des Verweilzeitrohres wird der im Mittel 28,8 Gew.96 Perpropionsäure, 16,5 Gew.96 Propionsäure, 19,6 Gew.% Schwefelsäure, 3,47 Gew.Ji Carosche Säure, 6,54 Gew.üi Wasserstoffperoxid und 25,1 Gew.?i Wasser enthaltende Produktstroffi (1034 g pro Stunde) auf Raumtemperatur abgekühlt und in einen Gasabscheider geleitet, wo pro Stunde 166 ml eines aus 87 % Sauerstoff und 13 % Kohlendioxid bestehendes Gases entweichen. Dann wird das entgaste Gemisch, nachdem man es mit dem aus der Extraktioneeinheit (12) ablaufenden Gemisch der beiden wäßrigen Phasen vereinigt hat, dem ExtraktionssystemWithin the reaction system (1) the existing now consists of propionic acid, sulfuric acid, hydrogen peroxide, water, and Caro's acid mixture is about 18 minutes heated to 4O 0 C during which time the propionic acid is about 59% reacted to perpropionic acid. After passing through the residence time tube, the average is 28.8 % by weight of perpropionic acid, 16.5% by weight of propionic acid, 19.6% by weight of sulfuric acid, 3.47% by weight of Caro's acid, 6.54% by weight of hydrogen peroxide and 25% by weight , 1% by weight of water containing product streams (1034 g per hour) are cooled to room temperature and passed into a gas separator, where 166 ml of a gas consisting of 87 % oxygen and 13 % carbon dioxide escape per hour. Then, the mixture is degassed, after having combined it with the running of the Extraktioneeinheit (12) mixture of the two aqueous phases, the extraction system
Le A 18 268 - 30 -Le A 18 268 - 30 -
809886/0341809886/0341
(5) zugeführt. Der Extraktionsvorgang wird bei einer Temperatur von 32°C vorgenommen. Als Extraktionssystem verwendet man eine pulsierte Siebbodenkolonne, die mit 80 Siebböden versehen ist, eine Länge von 4 m und einen Durchmesser von 25 mm besitzt, sowie am oberen und unteren Ende mit je einem Abscheidegefäß, in denen die Phasentrennung erfolgt, ausgestattet ist. Am oberen Ende der Kolonne (5) wird der nach der Entgasung erhaltene und mit dem über Leitung (14) zugeführten Gemisch der wäßrigen Phasen des Extraktionssystems (12) vereinigte Produktstrom aufgegeben, der als schwere Phase die Kolonne von oben nach unten durchströmt, während am unteren Ende das als Extraktionsmittel dienende Benzo) , das 0,09 Gew.96 Propionsäure sowie Spuren von Wasser enthält, mit einer Menge von 1092 ml pro Stunde (= 961 g/h) in die Kolonne eingegeben wird. Aus dem oberen Scheidegefäß zieht man in der Stunde 1585 ml einer benzolischen Lösung von Perpropionsßure (= 1490 g/h) ab, die neben 21,4 Gew.% Perpropionsäure noch 12,6 Gew.% Propionsäure, 0,97 Gew.j6 Wasser, o,51 Gew.% Wasserstoffperoxid sowie Spuren von Schwefelsäure enthält.(5) supplied. The extraction process is carried out at a temperature of 32 ° C. The extraction system used is a pulsed sieve tray column with 80 sieve trays, a length of 4 m and a diameter of 25 mm, as well as a separation vessel at the top and bottom, in which the phase separation takes place. At the upper end of the column (5) the product stream obtained after degassing and combined with the mixture of the aqueous phases of the extraction system (12) fed in via line (14) is added, which flows through the column from top to bottom as a heavy phase, while on at the bottom, the benzo serving as an extractant, which contains 0.09% by weight of propionic acid and traces of water, is introduced into the column at an amount of 1092 ml per hour (= 961 g / h). From the upper separating vessel is withdrawn hour 1585 ml of a benzene solution of Perpropionsßure (= 1490 g / h), which in addition to 21.4 wt.% Perpropionic acid 12.6 wt.% Propionic acid, 0.97 Gew.j6 water , o, containing 51 wt.% hydrogen peroxide and traces of sulfuric acid.
Das Raffinat der Extraktion sammelt sich als schwere Phase in dem unteren Scheidetefäß und wird von dort über Leitung (7) kontinuierlich entfernt. Dieses Raffinat, das mit einer Menge von etwa 5Ö7 g pro Stunde anfällt, enthält im Mittel 34,58 Gew.% Schwefelsäure, 11,16 Gew.% Wasserstoffperoxid, 6,12 Gew.?i Carosche Säure, sowie 0,1 Gew.# Propionsäure und 0,06 Gew.% Perpropionsäure. Man bereitet dieses Raffinat für die Umsetzung mit Propionsäure wieder auf, indem man es pro Stunde über (9) mit 195,6 ml einer 50 Ji-igen wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid (= 117 g » 3,44 Mol H2O2) versetzt und das so erhaltene Geraisch durch Abdestillieren von 202 g Wasser wieder aufkonzentriert. Dieser Vorgang der Aufkonzentrierung erfolgt in der Destillationseinheit (8), die aus einer mit Glockenböden versehenen Kolonne (Länge =» 1 m, Durchmesser * 50 mm), einem Kondensator, einer Vorrichtung, die es gestattet, das Rücklaufverhältnis zu variieren, sowie einem Fallfilmverdampfer, der, mit den Dämpfen einer siedenden Flüssigkeit beheizbar ist,The raffinate from the extraction collects as a heavy phase in the lower separating vessel and is continuously removed from there via line (7). This raffinate obtained with an amount of about 5Ö7 g per hour, contains an average of 34.58 wt.% Sulfuric acid, 11.16 wt.% Hydrogen peroxide, 6.12 Gew.?i Caro's acid, and 0.1 wt. # Propionic acid and 0.06% by weight perpropionic acid. This raffinate is prepared for the reaction with propionic acid by adding 195.6 ml of a 50 μl aqueous solution of hydrogen peroxide (= 117 g >> 3.44 mol H 2 O 2 ) per hour via (9) and the resulting Geraisch concentrated again by distilling off 202 g of water. This concentration process takes place in the distillation unit (8), which consists of a column provided with bubble-cap trays (length = »1 m, diameter * 50 mm), a condenser, a device that allows the reflux ratio to be varied, and a falling film evaporator , which can be heated with the vapors of a boiling liquid,
Le A 18 268 - 31 - Le A 18 268 - 31 -
803886/0341803886/0341
besteht und bei einem Druck von 50 Torr betrieben wird. Das aus dem Raffinat der Extraktion (5) und der wäßrigen Lösung von wasserstoffperoxid bestehende Gemisch wird in den unteren Teil der Kolonne (8) eingegeben. Bei einer Sumpftemperatur von 68 700C, einer Temperatur am Kopf der Kolonne von 320C, und einem Rücklaufverhältnis von 0,7 (Rücklauf/Entnahme) destillieren in der Stunde 202 ml Wasser über. Dieses Destillat enthält Spuren Wasserstoffperoxid sowie 0,2 Gew.% Perpropionsäure und 0,3 Gew.% Propionsäure. Aus dem Sumpf der Kolonne werden über Leitung (2) pro Stunde 619 g einer wäßrigen Lösung abgezogen, die wiederum 32,8 Gew.% Schwefelsäure, 29,1 Gew.9* Wasserstoffperoxid und 5,0 Gew.% Carosche Säure enthält. Dieses Gemisch wird, nachdem es auf Raumtemperatur abgekühlt wurde, dem Reaktionssystem (1) wiederzugeführt.exists and is operated at a pressure of 50 torr. The mixture consisting of the raffinate from the extraction (5) and the aqueous solution of hydrogen peroxide is introduced into the lower part of the column (8). At a bottom temperature of 68 70 0 C, a temperature at the top of the column of 32 0 C and a reflux ratio of 0.7 (reflux / extraction) in the hour 202 ml of water distilled over. This distillate contains traces of hydrogen peroxide and 0.2% by weight perpropionic acid and 0.3% by weight propionic acid. 619 g per hour of an aqueous solution, which in turn contains 32.8% by weight of sulfuric acid, 29.1% by weight of hydrogen peroxide and 5.0% by weight of Caro's acid, are withdrawn from the bottom of the column via line (2). This mixture, after being cooled to room temperature, is returned to the reaction system (1).
Aus dem sich so ausbildenden, das Reaktions- und Extraktionssystem (1) bzw. (5), sowie die Destillationseinheit (8) umfassenden Kreislaufstrom von Wasserstoffperoxid und Schwefelsäure werden in der Stunde etwa 4,5 g als Raffinat der Extraktion (5) ausgeschleust. Den somit im Kreislauf entstandenen Verlust an Schwefelsaure ergänzt man, indem man pro Stunde die gleiche Klinge eines die Zusammensetzung des Raffinates der Extraktion (5) besitzendes Gemisch kontinuierlich vor der Destillationseinheit (8) in den Kreislauf eingibt. From the thus formed, the reaction and extraction system (1) or (5), as well as the distillation unit (8) comprising circulating stream of hydrogen peroxide and sulfuric acid, about 4.5 g per hour as raffinate of the extraction (5) are discharged. The resulting loss of sulfuric acid in the circuit is supplemented by continuously introducing the same blade of a mixture containing the composition of the raffinate from the extraction (5 ) into the circuit upstream of the distillation unit (8) every hour.
Der durch diesen Kreislaufaustausch resultierende Verlust an wasserstoffperoxid beträgt 0,5 %, bezogen auf das vor der Destillationseinheit (8) eingesetzte Frisch-Wasserstoffperoxid.The loss of hydrogen peroxide resulting from this cycle exchange is 0.5 %, based on the fresh hydrogen peroxide used upstream of the distillation unit (8).
Dje dem £xtraktionssystem (5) als leichte Phase entnommene benzolische Lösung von Perpropionsäure wird über Leitung (11) dom Extraktionssystem (12), das als dreistufige übereinander angeordnete Mischer-Scheider-Batterie bestehend aus Jeweils einer Mischpumpe mit nachfolgendem Scheidegefäß von etwa 2 Liter Inhalt ausgebildet ist, zugeleitet und durchläuft das System von unten nach oben.The light phase removed from the extraction system (5) Benzene solution of perpropionic acid is via line (11) dom extraction system (12), which is a three-stage one above the other arranged mixer-separator battery consisting of each a mixing pump with a subsequent separating vessel with a capacity of about 2 liters is fed and runs through the System from bottom to top.
Le A 18 268 - 32 - Le A 18 268 - 32 -
809886/034 1809886/034 1
Der Mischpumpe der unteren Stufe führt man neben der benzolischen Lösung der Perpropionsäure pro Stunde 67 ml einer wäßrigen Lösung zu, die man erhält, wenn man die Wasserphase des Kopfproduktes der nachfolgenden Azeotropdestillation (Destillationseinheit (16) ), die in einer Menge von 60 ml pro Stunde anfällt und 1,48 Gew.Ji H2O2* 2,43 Gew.Ji Perpropionsäure und 0,27 % Propionsäure enthält, mit 7 ml entionisiertem Wasser mischt. Die benzolische Lösung, die dem unteren Scheidegefäß als leichte Phase entnommen wird, wird nach dem Durchlaufen der mittleren Mischer-Scheider-Anordnung, zusammen mit 17 ml/h Frischwasser der zur oberen Mischer-Scheider-Einheit gehörenden Mischpumpe zugeführt. Die nach erfolgter Phasentrennung hier anfallende wäßrige Phase wird in die mittlere Extraktionsstufe geleitet. Die in dem mittleren und unteren Scheidegefäß sich als schwere Phase sammelnden wäßrigen Lösungen werden vereinigt und über (14) wieder in die Extraktionseinheit (5) eingegeben, derart, daß man diesen Strom, bestehend aus einer wäßrigen Looun^, die 25,23 Gew.Ji Perpropionsäure, 6,8 Gew.% Wasserstoffperoxid und 22,35 Gew.Ji Propionsäure enthält, mit einer Menge von 81 ml/h unmittelbar vor Eintritt in die pulsierte Siebbodenkolonne (Extraktionssystem (5) ),mit dem aus dem Reaktionssystem (1) kommenden Produktstrom (4) mischt.The mixing pump of the lower stage is fed in addition to the benzene solution of perpropionic acid per hour 67 ml of an aqueous solution that is obtained when the water phase of the top product of the subsequent azeotropic distillation (distillation unit (16)), which is in an amount of 60 ml per Hours and 1.48% by weight of H 2 O 2 * 2.43% by weight of perpropionic acid and 0.27 % propionic acid contains, mixed with 7 ml of deionized water. The benzene solution, which is removed from the lower separating vessel as a light phase, is fed to the mixing pump belonging to the upper mixer-separator unit together with 17 ml / h of fresh water after it has passed through the middle mixer-separator arrangement. The aqueous phase obtained here after phase separation has taken place is passed into the middle extraction stage. The aqueous solutions that collect as the heavy phase in the middle and lower separating vessel are combined and returned to the extraction unit (5) via (14) so that this stream, consisting of an aqueous Looun ^ containing 25.23 wt. Ji contains perpropionic acid, 6.8 wt.% hydrogen peroxide and 22,35 Gew.Ji propionic acid, in an amount of 81 ml / h immediately prior to entry into the pulsed sieve tray column (extraction system (5)), with which from the reaction system (1) incoming product stream (4) mixes.
Aus dem zur oberen Mischer-Scheider-Einheit gehörenden Scheidegefäß des Extraktionssystems (12) werden über Leitung (15) als leichte Phase in der Stunde 1493 g (» 1570 ml) einer benzolischen Lösung von Perpropionsäure mit der Zusammensetzung 20,04 Gew.% Perpropionsäure, 11,41 Gew.Ji Propionsäure, 3,95 Gew./S Wasser und 0,2 Gew.Ji Wasserstoffperoxid abgezogen und in die Destillationseinheit (16) eingegeben, wo die Lösung azeotrop getrocknet wird. Vor Eingabe in die Destillationseinheit (16) wird die benzolische Lösung der Perpropionsäure pro Stunde mit 5 ml einer etwa 3 Gew.Ji-igen Lösung eines Stabilisators vom Typ der im Handel erhältlichen Na-Salze von partiell veresterten Polyphosphorsäuren in Propionsäure versetzt.From the members of the upper mixer settler unit separating vessel of the extraction system (12) via line (15) as the light phase in the hour 1493 g ( "1570 ml) of a benzene solution of perpropionic acid with the composition 20.04 wt.% Perpropionic , 11.41% by weight of propionic acid, 3.95% by weight of water and 0.2% by weight of hydrogen peroxide are drawn off and introduced into the distillation unit (16), where the solution is azeotropically dried. Before entering the distillation unit (16), the benzene solution of perpropionic acid is mixed with 5 ml of an approximately 3% strength by weight solution of a stabilizer of the type of commercially available sodium salts of partially esterified polyphosphoric acids in propionic acid per hour.
Le A 18 268 - 33 -Le A 18 268 - 33 -
809886/0341809886/0341
Die Destillationseinheit (16) wird bei 210 Torr betrieben und besteht aus einem Dünnschichtverdampfer, einer 50 cm langen, mit 5 Glockenböden versehenen Kolonne von 50 mm Durchmesser, einem Kondensator, sowie einem Abscheider zur Phasentrennung des Destillats am Kopf der Kolonne. Die Temperatur im Sumpf der Kolonne beträgt 650C. Als Destillat werden pro Stunde 60 rol Wasser und ca. 915 ml Benzol erhalten. Das Benzol wird als Rücklauf auf die Kolonne gegeben, während man das im Abscheider anfallende Wasser, wie bereits beschrieben, als Waschwasser über (35) in die untere Stufe der Extraktionseinheit (12) eingibt. Als Sumpfprodukt dieser Azeotropdestillation erhält man mit einer Menge von 1438 g pro Stunde eine 20,71 Gew.#-ige benzolische Lösung von Perpropionsäure, die außerdem 12,18 Gew.% Propionsäure, sowie 0,1 Gew.Ji Wasser und 0,15 Gew.9< Wasserstoffperoxid enthält. The distillation unit (16) is operated at 210 Torr and consists of a thin film evaporator, a 50 cm long column with 5 bubble trays of 50 mm diameter, a condenser and a separator for phase separation of the distillate at the top of the column. The temperature in the bottom of the column is 65 ° C. The distillate obtained per hour is 60 roles of water and about 915 ml of benzene. The benzene is fed into the column as reflux, while the water obtained in the separator, as already described, is introduced as washing water via (35) into the lower stage of the extraction unit (12) . The bottom product of the azeotropic distillation is obtained in an amount of 1438 g per hour of a 20.71 wt. # - sodium benzene solution of perpropionic acid, further 12,18% by weight of propionic acid, and 0.1 Gew.Ji water and 0.15. Weight 9 <contains hydrogen peroxide.
Die Ausbeute an Perpropionsäure in dem so getrockneten benzolischen Extrakt beträgt 96,15 % bezogen auf das in das Verfahren eingesetzte Wasserstoffperoxid. The yield of perpropionic acid in the benzene extract dried in this way is 96.15 % based on the hydrogen peroxide used in the process.
Die so erhaltene, getrocknete benzolische Lösung von Perpropionsäure wird mit überschüssigem Butadien in einer vierstufigen Kesselkaskade (Reaktionssystem (18) ) umgesetzt. Die Reaktion wird Dei einem Druck von 2 bar durchgeführt. Das Butadien wird gasförmig über die Leitungen (22), (20) und (19) in den ersten Reaktor eingegeben. Der Überschuß an Butadien, bezogen auf in die Reaktion eingesetzte Perpropionsäure, beträgt insgesamt 170 Hol. % ( = 482 g Butadien). Der erste Reaktor dieser vierstufigen Kaskade, der ebenso wie die drei nachfolgenden Reaktionsgefäße mit einer Rührvorrichtung versehen ist und einen Inhalt von 1600 ml besitzt, wird bei einer Temperatur von 35°C, der zweite, dritte und vierte Reaktor bei einer Temperatur von jeweils 40°C betrieben. The dried benzene solution of perpropionic acid thus obtained is reacted with excess butadiene in a four-stage tank cascade (reaction system (18)). The reaction is carried out at a pressure of 2 bar. The butadiene is fed into the first reactor in gaseous form via lines (22), (20) and (19). The excess of butadiene, based on the perpropionic acid used in the reaction , is a total of 170 Hol. % (= 482 g butadiene). The first reactor of this four-stage cascade, which, like the three subsequent reac tion vessels, is provided with a stirrer and has a capacity of 1600 ml, is at a temperature of 35 ° C, the second, third and fourth reactor at a temperature of 40 ° C operated.
Le A 18 268 - 34 - Le A 18 268 - 34 -
809886/0341809886/0341
Die eingesetzte Perpropionsäure wird unter diesen Reaktionsbedingungen zu 99,8 Ji umgesetzt. Hinter dem vierten Reaktor wird das Reaktionsgemisch, das mit einer Menge 1920 g pro Stunde anfällt und im Mittel die Zusammensetzung von 15,62 Gew.'Λ Butadien, 11,67 Gew.Ji Vinyloxiran, 21,46 Gew.% Propionsäure und 50,08 Geu.% Benzol sowie 0,13 Gew.% Wasser besitzt, nach Abkühlen auf 30°C im Abscheider (21) auf Normaldruck entspannt, wobei ein geringer Teil des Butadiens (37 g/h) ausgast, das über (22) den Reaktionssystem (16) wiederzugeführt wird. Das nach dem Entspannen erhaltene Gemisch wird nunmehr, nachdem es mit 2,0 g 4-tert.-Butyl-brenzkatechin versetzt worden ist, einer ersten Destillationskolonne (25) zugeführt, wo man das gesamte Vinyloxiran zusammen mit dem Butadien und einem Teil des Benzols als Destillat abnimmt. Dieses Destillat, das im Mittel 32,6 Gew.% Butadien, 27,25 Gew.Si Vinyloxiran, 39,9 Gew.tf Benzol und geringe Mengen Wasser enthält und mit einer Menge von 822 g pro Stunde anfällt, führt man der Destillationskolonne (27) über (26) zu, wo in der Stunde 224 g eines 99,9 %-igen Vinyloxirans (Produktstrom 28) sowie 268 g Butadien erhalten werden, das über Leitung (20) in das Reaktionssystem (18) geführt wird. Die Sumpfprodukte der Kolonnen (25) und (27) werden über Leitung (29) bzw. (30) der Kolonne (31) zugeführt, wo das Benzol mit einer Menge von 961 g/h als Kopfprodukt wiedergewonnen und danach über Leitung (6) in das Extraktionssystem (5) zurückgefördert wird. Der Sumpf der Kolonne (31) gelangt über Leitung (32) in die Destillationskolonne (33). Als Kopfprodukt erhält man hier in der Stunde 415 g/h an Propionsäure, die über Leitung (3) in das Reaktionssystem (1) zurückgeführt werden. Aus dem Sumpf der Kolonne (33) trägt man über (34) in der Stunde 15 g eines Gemisches von höhersiedenden Verbindungen aus, in dem im wesentlichen Buten-(1)-diol-(3,4)-mono- und dipropionat enthalten sind.The perpropionic acid used is converted to 99.8 Ji under these reaction conditions. After the fourth reactor, the reaction mixture, which is obtained in an amount of 1920 g per hour and has an average composition of 15.62% by weight of butadiene, 11.67% by weight of vinyloxirane, 21.46% by weight of propionic acid and 50 % 08 Geu.% Benzene and 0.13% by weight water, after cooling to 30 ° C in the separator (21) expanded to normal pressure, with a small part of the butadiene (37 g / h) outgassed via (22) the Reaction system (16) is fed back. After 2.0 g of 4-tert-butyl-pyrocatechol have been added, the mixture obtained after decompression is now fed to a first distillation column (25), where all of the vinyloxirane is fed together with the butadiene and part of the benzene decreases as distillate. This distillate is obtained, which contains an average of 32.6 wt.% Butadiene, vinyloxirane Gew.Si 27.25, 39.9 Gew.tf benzene and small amounts of water and g in an amount of 822 per hour, one to the distillation column ( 27) via (26), where 224 g of a 99.9 % vinyloxirane (product stream 28) and 268 g of butadiene are obtained per hour, which is fed into the reaction system (18) via line (20). The bottom products of columns (25) and (27) are fed via line (29) or (30) to column (31), where the benzene is recovered as top product at an amount of 961 g / h and then via line (6) is fed back into the extraction system (5). The bottom of the column (31) reaches the distillation column (33) via line (32). The top product here is 415 g / h of propionic acid per hour, which are returned to the reaction system (1) via line (3). From the bottom of the column (33), 15 g per hour of a mixture of higher-boiling compounds are discharged via (34) which essentially contains butene (1) diol (3,4) mono- and dipropionate .
Die Ausbeute von Vinyloxiran beträgt somit, bezogen auf die in das Reaktionssystera (18) eingesetzte Perpropionsäure 96,7 %. oder bezogen auf in das Verfahren bei (8) über (9) eingesetztes Wasserstoffperoxid, 93 %. The yield of vinyloxirane is therefore 96.7% , based on the perpropionic acid used in the reaction system (18). or based on hydrogen peroxide used in the process in (8) via (9), 93 %.
Le A 18 268 - 35 -Le A 18 268 - 35 -
809886/0341809886/0341
-u--u-
e e r s e i t eeersei t e
Claims (34)
durchgeführt wird.5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that in step (a) the Ui
is carried out.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772734240 DE2734240A1 (en) | 1977-07-29 | 1977-07-29 | PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF VINYLOXIRAN |
EP78100418A EP0000532B1 (en) | 1977-07-29 | 1978-07-18 | Process for the preparation of vinyl oxirane |
DE7878100418T DE2861134D1 (en) | 1977-07-29 | 1978-07-18 | Process for the preparation of vinyl oxirane |
JP9208778A JPS5427511A (en) | 1977-07-29 | 1978-07-29 | Process for preparing vinyloxilane |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772734240 DE2734240A1 (en) | 1977-07-29 | 1977-07-29 | PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF VINYLOXIRAN |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2734240A1 true DE2734240A1 (en) | 1979-02-08 |
Family
ID=6015136
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772734240 Withdrawn DE2734240A1 (en) | 1977-07-29 | 1977-07-29 | PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF VINYLOXIRAN |
DE7878100418T Expired DE2861134D1 (en) | 1977-07-29 | 1978-07-18 | Process for the preparation of vinyl oxirane |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE7878100418T Expired DE2861134D1 (en) | 1977-07-29 | 1978-07-18 | Process for the preparation of vinyl oxirane |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0000532B1 (en) |
JP (1) | JPS5427511A (en) |
DE (2) | DE2734240A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5811601A (en) * | 1996-08-09 | 1998-09-22 | The Dow Chemical Company | Isomerization of vinyl glycols to unsaturated diols |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2421168A1 (en) * | 1978-03-28 | 1979-10-26 | Propylox Sa | PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF CARBOXYLIC PERACIDS |
JPH0375518A (en) * | 1989-08-18 | 1991-03-29 | Tokimec Inc | Flexible coupling type supporting apparatus and biaxial freedom-degree gyroscope having same apparatus |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB846534A (en) * | 1957-06-04 | 1960-08-31 | Columbia Southern Chem Corp | Improvements in and relating to butadiene monoxide |
GB1535313A (en) * | 1975-02-04 | 1978-12-13 | Interox Chemicals Ltd | Production of peracids and of epoxides |
DE2519297B2 (en) * | 1975-04-30 | 1981-05-14 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Process for the continuous production of propylene oxide |
DE2519298B2 (en) * | 1975-04-30 | 1981-06-04 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Process for the continuous production of propylene oxide |
BE860029A (en) * | 1976-10-26 | 1978-04-24 | Propylox Sa | PROCESS FOR THE EPOXIDATION OF OLEFINS |
-
1977
- 1977-07-29 DE DE19772734240 patent/DE2734240A1/en not_active Withdrawn
-
1978
- 1978-07-18 DE DE7878100418T patent/DE2861134D1/en not_active Expired
- 1978-07-18 EP EP78100418A patent/EP0000532B1/en not_active Expired
- 1978-07-29 JP JP9208778A patent/JPS5427511A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5811601A (en) * | 1996-08-09 | 1998-09-22 | The Dow Chemical Company | Isomerization of vinyl glycols to unsaturated diols |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2861134D1 (en) | 1981-12-17 |
EP0000532A1 (en) | 1979-02-07 |
JPS5427511A (en) | 1979-03-01 |
EP0000532B1 (en) | 1981-10-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2602776C2 (en) | Continuous process for the epoxidation of low molecular weight alkenes and their derivatives by reaction with peracetic acid and perpropionic acid | |
DE2519298A1 (en) | PROCESS FOR MANUFACTURING PROPYLENE OXIDE | |
EP0973718A1 (en) | Method for extracting (meth)acrylic acid | |
DE2519297A1 (en) | PROCESS FOR MANUFACTURING PROPYLENE OXIDE | |
EP0020952B1 (en) | Process for the production of epsilon-caprolactone from cyclohexanone and perpropionic acid | |
EP0090239B1 (en) | Process for the preparation of 2,2-bis-(3-cyclohexenyl)-propane diepoxide | |
DE19709471A1 (en) | Process for the preparation of (meth) acrylic acid | |
DE3442937C2 (en) | Process for the continuous production of 1,2-pentanediol | |
EP0000532B1 (en) | Process for the preparation of vinyl oxirane | |
DE3528002C2 (en) | ||
DE2519295C3 (en) | Process for the continuous production of organic solutions of percarboxylic acids containing 1 to 4 carbon atoms | |
DE2747762A1 (en) | PROCESS FOR THE CONTINUOUS EPOXIDATION OF ALKENES AND THEIR DERIVATIVES | |
DE3528004C2 (en) | ||
DE3528005C2 (en) | ||
EP0012972B1 (en) | Process for the preparation of percarboxylic acid solutions | |
DE2747761A1 (en) | PROCESS FOR THE CONTINUOUS EPOXIDATION OF ALKENES AND THEIR DERIVATIVES | |
DE2633395A1 (en) | PROCESS FOR MANUFACTURING PROPYLENE OXIDE | |
DE69913021T2 (en) | Process for the preparation of 1,2-epoxy-5,9-cyclododecadiene | |
DE69406510T2 (en) | Process for the preparation of mixtures containing tertiary butyl hydroperoxide | |
EP0000536B1 (en) | Process for the separation of solutions containing vinyl oxirane | |
DE3528003C2 (en) | ||
DE2519291C3 (en) | Process for the recovery of propylene glycol dicarboxylates in the manufacture of propylene oxide | |
DE3500678A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING WATER-FREE METHACRYLIC ACID | |
DE3135112A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING TETRAMETHYLOXIRAN | |
DE3247255A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING INSULATION OF POLYGLYCIDYL COMPOUNDS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8130 | Withdrawal |