DE932669C - Verfahren zur Reinigung von Acetaldehyd als Verunreinigung enthaltendem AEthylenoxyd - Google Patents

Verfahren zur Reinigung von Acetaldehyd als Verunreinigung enthaltendem AEthylenoxyd

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DE932669C
DE932669C DEO2501A DEO0002501A DE932669C DE 932669 C DE932669 C DE 932669C DE O2501 A DEO2501 A DE O2501A DE O0002501 A DEO0002501 A DE O0002501A DE 932669 C DE932669 C DE 932669C
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DE
Germany
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ethylene oxide
reaction
reaction mixture
acetaldehyde
glycolate
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Expired
Application number
DEO2501A
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English (en)
Inventor
Donald BUTLER
Arnold John Lowe
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Oxirane Ltd
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Oxirane Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00Preparation of oxiranes
    • C07D301/32Separation; Purification

Description

  • Verfahren zur Reinigung von Acetaldehyd als Verunreinigung enthaltendem Äthylenoxyd Nach den üblichen Verfahren hergestelltes Äthylenoxyd enthält als Verunreinigung sein Isomer Acetaldehyd. So enthält z. B. ein nach dem Chlorhydrinverfahren hergestelltes Äthylenoxyd bis zu 1,5 Gewichtsprozent Acetaldehyd zusammen mit Spuren anderer Verunreinigungen saurer oder säurebildender Art, z. B. Essigsäure, Äthylendichlorid, und Äthylenchlorhydrin.
  • Die Anwesenheit von Acetaldehyd, sogar in so niedrigen Mengen wie o,i Gewichtsprozent, ist unerwünscht, da sie zu mehreren unerwünschten Eigenschaften in den aus Äthylenoxyd hergestellten Produkten führt. Sie veranlaBt ranzigen Geruch dieser Produkte und kann auch Verfärbung der Produkte verursachen. Sie führt auch zur unerwünschten Entwicklung eines sauren Charakters durch Bildung von Essigsäure. Bei der Herstellung von Polyoxyäthylenglykolen und -wachsen aus Äthylenoxyd führt die Anwesenheit von Acetaldehyd zu Produkten niedrigen Molekulargewichts, welche oft verfärbt und übelriechend sind.
  • Es ist schwierig und kostspielig, den Acetaldehyd durch Destillation zu entfernen. Handelsübliches Äthylenoxyd, welches durch fraktionierte Destillation gereinigt wurde, enthält üblicherweise o,i bis i und selten unter o,2 Gewichtsprozent Acetaldehyd, je nach der Wirksamkeit des Destillationsverfahrens.
  • Die Reinigung von Äthylenoxyd durch Destillation über Natriumhydroxyd oder Natrium in Gegenwart kleiner Mengen von Oxyverbindungen oder organischen Aminen als Chargenverfahren wurde bereits beschrieben, aber .dabei sind Erhitzungsgrad und -zeit schwierig zu kontrollieren. Dies führt zu einem merklichenVerlust an Äthylenoxyd infolge Glykolbildung oder Reaktion mit den organischen Aminen. Wenn ferner in den letzten Destillationsstufen die Konzentration des organischen Amins oder Natriums :groß ist im Vergleich zu der des Äthylenoxyds, kann sich eine unkontrollierbare Reaktion unter Explosionsgefahr entwickeln, insbesondere wenn in einem größeren Maßstabe gearbeitet wird.
  • Es wurde auch vorgeschlagen, Aldehyde und saure Verunreinigungen aus Äthylenoxyd dadurch zu entfernen, daß der Äthylenoxyddampf in innige Berührung mit festen Natrium- oder Kaliumhydroxydteilchen gebracht wird, welche :gleichzeitig zum Trocknen .des Äthylenoxyds dienen. Jedoch wird eine sich bildende feste oder halbfeste teerige Masse darauf niedergeschlagen, klebt an den festen Teilchen des Natrium- oder Kaliumhydroxyds und kann zu einer Verstopfung in der Reinigungsapparatur führen. Dieses Niederschlagen beschränkt auch die verfügbare Oberfläche des Hydroxyds, verringert dadurch dieWirksamkeit des Verfahrens und -führt schließlich zu seinem Mißerfolg.
  • Es ist ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Reinigung von Äthylenoxyd zu schaffen, wodurch der Gehalt an Acetaldehyd auf unter o,i Gewichtsprozent verringert werden kann.
  • Die Erfindung besteht in folgendem Verfahren zur Reinigung von Acetaldehyd,als Verunreinigung enthaltendem Äthylenoxyd: Das Äthylenoxyd wird stetig in Mischung mit einem Alkaliglykolat, welches in einer so ausreichenden Menge eines Polyoxyalkylenglykols von einem Molekulargewicht zwischen ioo und 7oo aufgelöst ist, um das Reaktionsgemisch ,in der flüssigen Phase homogen zu machen, durch ein Reaktionsgefäß, dessen Innentemperatur zwischen o und i8o° .gehalten wird, und unter einem ausreichenden Druck, um die Reaktionsmischung in flüssiger Phase zu erhalten, durchgeleitet, wobei die Reaktionsbedingungen so gewählt werden, daß nicht mehr als 5 und vorzugsweise nicht mehr als 2 Gewichtsprozent des-Äthylenoxyds in Reaktion treten.
  • Nach dem neuenVerfahren wird der Acetaldehyd in eine hochsiedende Flüssigkeit übergeführt, von welcher das gereinigte Äthylenoxyd leicht durch Destillation abgetrennt werden kann. Auch die Spuren-von sauren oder säurebildenden Verunreinigungen - werden nach dem neuen Verfahren entfernt.
  • Die nach dem neuen `Verfahren verwendbaren Glykolate sind vorzugsweise die des- Natriums; Kaliums oder Lithiums des als Lösungsmittel verwendeten Polyoxyalkylenglykols. Sie können in bekannter Weise durch Auflösen des Alkalimetalls in dem Glykol unter Wasserstoffentwicklung oder durch Auflösen des Hydroxyds oder Methylats in dem Glykol und Abdestillieren des gebildeten Wassers -bzw. Methanols hergestellt-werden.
  • Somit wird das Alkaliglykolat normalerweise in dem als Lösungsmittel verwendeten - Polyoxyalkylenglykol erzeugt, und ein ausreichender Überschuß des letzteren ist anwesend, um das Wiederausfallen des basichen Stoffs aus .der Lösung beim Zufügen des Äthylenoxyds zu verhindern.
  • Vorzugsweise wird Polyoxyäthylenglykol mit einem Molokulargewicht um etwa 400 angewendet. Etwas Äthylenoxyd geht infolge .der durch die Base katalysierten Reaktion zwischen Äthylenoxyd und dem im System vorhandenen Glykol verloren, aber die Reinigungsbedingungen können so gewählt und gesteuert werden, daß kein merklicher Äthylenoxydverlust auftritt.
  • Daher werden die Konzentrationen an Alkalimetall tlnd Glykol niedrig gehalten, um den Äthylenoxydverlust zu verringern, und die Berührungszeit wird in geeigneter Weise beschränkt. Sie kann innerhalb des Bereichs von i bis i2,o Minuten liegen. _ Da sich .der Äthylenoxydverlust infolge Nebenreaktion rasch mit der Temperatur erhöht, sollen Temperaturen merklich über ioo° vermieden werden. Die bevorzugte Arbeitstemperatur liegt zwischen 30 und ioo°.
  • Die bevorzugteAlkalilconzentration liegt zwischen o,oio und o,o25 Grammatom an Alkalimetall pro Liter Reaktionsmischung, von welcher ein Teil durch saure Verbindungen neutralisiert wird, welche im allgemeinen im unreinen Äthylenoxyd zugegen sind oder während der Reaktion gebildet werden.
  • Die in dem Reaktionsgemisch anwesende Glykolmenge wird vorzugsweise gerade so ausreichend ausgewählt, um es homogen zu halten. Hierfür wurde eine solche Menge im allgemeinen als ausreichend gefunden, daß unter den bevorzugten Reaktionsbedingungen sie zusammen mit der gebildeten teerigen Masse ohne Beeinträchtigung der Wirtschaftlichkeit als Abfall nach Vollendung des Reinigungsverfahrens verworfen werden kann. Mit einem Polyoxyäthylenglykol von einem Molekulargewicht um 400 und .mit dem obenerwähnten Bereich der Alkalimetallkonzentrationen kann -d-as Volumverhältnis von Glykol zu Äthylenoxyd geeignet-erweise zwischen i :2o und i : ioo liegen.
  • Innerhalb des erwähnten . Bereichs an Alkalimetallkonzentrationen und unter Verwendung einer Mindestmenge an Glykol wurde eine Berührungszeit von 2o -Minuten als notwendig gefunden, um eine zufriedenstellende Reinigung zu erhalten. Was die Reinigung selbst -betrifft, so wurde gefunden. daß die Berührungszeit von der Temperatur fast unabhängig ist und hauptsächlich von den Konzentrationen an Alkalimetall und Glykol abhängt. Jedoch führt bei einer besonderen Reaktionstemperatur eine Zunahmein der Berührungszeit zu einer Zunahme in der Menge des aus dem Äthylenoxyd entfernten Aoetäldehyds, aber auch zu einer entsprechenden Vergrößerung des Äthylenoxydverlustes. Der bevorzugte Bereich der Berührungszeit innerhalb des Reaktionsgefäßes liegt z,,visch-en 5 und 3o Minuten:-Der bei einer Reaktion angewendete Druck liegt gewöhnlich erheblich höher als der zur Erhaltung der Reaktionsteilnehmer in flüssigem Zustand erforderliche, um Temperaturänderungen innerhalb des Reaktionsgefäßes zu erlauben, und kann in Abhängigkeit von der angewendeten Temperatur von 7 bis 14o kg/cm° schwanken.
  • Vorzugsweise wird das Erhitzen der Reaktionsteilnehmer dadurch bewirkt, daß das Reaktionsgefäß mit einer bei einer geeigneten Temperatur siedenden Flüssigkeit umgeben wird, welche dazu dient, die Reaktionsteilnehmer auf die erforderliche Temperatur zu erwärmen und auch eine im wesentlichen konstante Temperatur innerhalb des Reaktionsgefäßes zu erhalten. Da die Reaktion rasch verläuft, ist es möglich, sie stetig in einem kleinen stark gebauten Reaktionsgefäß mit einer ausreichend großen Oberfläche im Verhältnis zum Volumen, um gute Wärmeübertragung zwischen der Reaktionsmischung und dem umgebenden flüssigen Medium zu gewährleisten, auszuführen. Die Kleinheit und Stärke des Reaktionsgefäßes, die hohe Reaktionsgeschwindigkeit und die im wesentlichen völlige Abwesenheit einer Dampfphase beseitigen in großem Ausmaße die dem Verfahren innewohnenden Gefahren.
  • Es folgen einige Ausführungsbeispiele. In jedem Fall waren das allgemeine Verfahren und die verwendete Apparatur wie unten beschrieben, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen -wird, welche in schematischer Weise eine geeignete Apparatur zur Durchführung der Erfindung erläutert.
  • Die das Lösungsmittel für den basischen Stoff bildende Oxyverbindung, in jedem Fall ein Polyoxvalkylenglykol, wurde kräftig in einem Gefäß gerührt, welches mit Mitteln zum Erwärmen auf 1000 und Kühlen auf 200° ausgerüstet war. Die erforderliche Menge an Alkalimetall in Form des Alkoholats oder Hydroxyds wurde als Lösung gewöhnlich in Methanol oder Wasser zu der Masse unter Rühren hinzugefügt. Dann wurde ein Vakuum angelegt und die Masse auf ioo° zur Entfernung von Spuren von Methanol oder Wasser erwärmt. Die Natriumglykolatlösung wurde dann auf 25' gekühlt und in einer Stickstoffatmosphäre aufbewahrt.
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wurden nun die Glykolatlösung und Äthylenoxy.d gleichzeitig mittels getrennter Pumpen i i und 12, die zwangsweise im bestimmten Verhältnis fördern, aus Speiseleitungen 13 und 14 in eine auf etwa i00 bis 15° gehaltene Mischvorrichtung 15 gepumpt. Die homogene Reaktionsmischung wurde dann in einem als Rohrschlange ausgebildeten Reaktionsgefäß 16 aus nichtrostendem Stahl von etwa 23 m Länge, 6,3 mm äußerem Durchmesser und 3,9 mm Bohrung durchgeschickt. Die Schlange 16 war in einem Gefäß 17 angeordnet und völlig in ein Bad einer bei der erforderlichen Temperatur siedenden Flüssigkeit eingetaucht. Der Dampf wurde durch einen wassergekühlten Kondensator i9 geleitet und zu dem Flüssigkeitsbad 18 als flüssiges Kondensat zurückgeführt. DieFlüssigkeit18 wurde durch eine durch eine Schlange 21 in einem Siedegefäß 200 gehende Heizflüssigkeit 4n kräftigem Sieden gehalten. Ein Druckablaßventil22 am Austritt der Schlange ermöglichte, den Druck innerhalb der Schlange ausreichend hoch zu halten, um die Reaktionsflüssigkeit in flüssiger Phase zu halten. Nach dem Durchgang durch das Reduzierventil trat die reagierte Mischung in eine auf atmosphärischem Druck gehaltene und auf ioo° erwärmte kontinuierliche Destillationsblase 23 .ein, um das gereinigte Äthylenoxyd als Gas abzutreiben. Der sich am Boden der Blase in Form einer zähen Flüssigkeit ansammelnde Rückstand wurde verworfen.
  • Beispiel z i Völumteil Polyoxyäthylenglykol vom Molekulargewicht 400 mit einem Gehalt an 3 Gewichtsprozent Natrium in Form des Natriumglykolats, wie oben hergestellt, und ioo Volumteile Äthylenoxyd mit o,67 Gewichtsprozent Acetaldehyd -wurden stetig durch das Reäktionsgefäß bei einem Druck zwischen 300 und 600 Atmosphären durchgeleitet. Eine Berührungszeit von 1,25 Minuten bei einer Temperatur von 99° führte zu einem Produkt, aus welchem 99,4 Gewichtsprozent des ursprünglich zugeführten Äthylenoxyds wiedergewonnen wurden. Das gereinigte Äthylenoxyd enthielt nur noch 0,o55 Gewichtsprozent Acetaldehyd. Eine Ausdehnung der Berührungszeit auf i9,i Minuten führte zu einer Wiedergewinnung von 98,9 Gewichtsprozent Äthylenoxyd mit einem Gehalt von 0,o23 Gewichtsprozent Acetaldehyd.
  • Beispiel 2 i Volumteil Polyoxyäthylenglykol vom Molekulargewicht 400 mit einem Gehalt an 3 Gewichtsprozent Natrium in Form des Natriümglykolats, wie oben hergestellt, und ioo Volumteile Äthylenoxyd mit einem Gehalt von o,67 Gewichtsprozent Acetaldehyd wurden. stetig durch das Reaktionsgefäß unter einem Druck von 700 bis 900 Atmosphären durchgeleitet. Eine Berührungszeit von 4,7 Minuten bei einer Reaktionstemperatur von 32° führte zur Wiedergewinnung von 98,6 Gewichtsteilen des zugeführten Äthylenoxyds. Das gereinigteÄthyl-enoxyd enthielt 0,048. Gewichtsprozent Acetaldehyd. Beispiel 3 200 Volumteile Äthylenoxyd mit einem Gehalt von o,67 Gewichtsprozent Acetaldehyd und i Volumteil Polyoxypropylenoxyäthylenglykol vom Molekulargewicht 350 mit einem Gehalt von 0,97 Gewichtsprozent Natrium wurden stetig zusammen durch das Reaktionsgefäß unter einem Druck von 400 bis 600 Atmosphären und einer Temperatur von 95 bis 99° durchgeleitet. Die Berührungszeit innerhalb des Reaktionsgefäßes war 9,5 Minuten. 95,2 Gewichtsprozent des zugeführten Äthylenoxyds wurden in gereinigter Form mit einem Gehalt von 0,00r8 Gewichtsprozent Acetaldehyd wiedergewonnen.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Reinigung von Acetaldehyc als Verunreinigung enthaltendem Äthylenoxyd dadurch gekennzeichnet, daß das Äthylenoxyd in Mischung mit einem Alkaliglykolat, welches in einer so ausreichenden Menge eines Polyoxyalkylenglykols von einem Molekulargewicht zwischen ioo und 7oo aufgelöst ist, um das Reaktionsgemisch in der flüssigen Phase homogen zu machen, durch ein Reaktionsgefäß, dessen Innentemperatur zwischen o und i8o° gehalten wird, unter einem ausreichenden Druck, um die Reaktionsmischung in flüssiger Phase zu erhalten, durchgeleitet wird-, wobei die Reaktionsbedingungen so gewählt werden, daß nicht mehr als 5 Gewichtsprozent des Äthylenöxyds in Reaktion gebracht werden, worauf dass gereinigte Äthylenoxyd aus dem Reaktionsprodukt wiedergewonnen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, .daß das Alkal'iglykolat das Glykolat des Polyoxyalkylenglykol@s ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungszeit in dem Reaktionsgefäß zwischen i und i2o Minuten liegt. q..
  4. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Glykolats im Reaktionsgemisch eine solche isst, daß,das Reaktionsgemisch o,oi bis 0,025 Grammatom Alkalimetall pro Liter Reaktionsmischung enthält.
  5. 5. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumverhältnis von Glykol zu Äthylenoxyd in der Reaktionsmischung zwischen i :.2o und i: ioo liegt.
  6. 6. Verfahfen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der angewendete Druck zwischen 7 bis 140 kg/cm2 liegt.
DEO2501A 1951-08-15 1952-08-15 Verfahren zur Reinigung von Acetaldehyd als Verunreinigung enthaltendem AEthylenoxyd Expired DE932669C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1144704B (de) * 1960-05-23 1963-03-07 Shell Int Research Verfahren zum Reinigen von Alkylenoxyden

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1144704B (de) * 1960-05-23 1963-03-07 Shell Int Research Verfahren zum Reinigen von Alkylenoxyden

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