JPS6411635B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6411635B2
JPS6411635B2 JP5613084A JP5613084A JPS6411635B2 JP S6411635 B2 JPS6411635 B2 JP S6411635B2 JP 5613084 A JP5613084 A JP 5613084A JP 5613084 A JP5613084 A JP 5613084A JP S6411635 B2 JPS6411635 B2 JP S6411635B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
trioxane
solvent
phase
water
column
Prior art date
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Expired
Application number
JP5613084A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60199885A (en
Inventor
Hachiro Kitajima
Kenji Onizuka
Yoshinori Yoshida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JSR Corp
Original Assignee
Japan Synthetic Rubber Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Japan Synthetic Rubber Co Ltd filed Critical Japan Synthetic Rubber Co Ltd
Priority to JP5613084A priority Critical patent/JPS60199885A/en
Publication of JPS60199885A publication Critical patent/JPS60199885A/en
Publication of JPS6411635B2 publication Critical patent/JPS6411635B2/ja
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  • Heterocyclic Compounds That Contain Two Or More Ring Oxygen Atoms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は、ホルムアルデヒドを出発物質とする
トリオキサンの製造方法に関するものである。 〔従来技術〕 一般にトリオキサンは、ホルムアルデヒド水溶
液を不揮発性の酸触媒の存在下において加熱する
ことによつて得られる。工業的な製法としては、
トリオキサン−水−ホルムアルデヒドが共沸混合
物を形成することを利用して、30〜70重量%のホ
ルムアルデヒド水溶液を酸触媒の存在下において
加熱蒸留して得られる、トリオキサン20〜55重量
%、ホルムアルデヒド10〜35重量%、および水20
〜50重量%からなる粗トリオキサンの留出液を得
たのち、この粗トリオキサン中に含まれる水、ホ
ルムアルデヒド等を除去して精製を行なう方法が
採用されている。そして粗トリオキサンを精製す
る方法としては、従来以下に示す方法が知られて
いる。 (1) 粗トリオキサンを冷却し、晶出したトリオキ
サンの結晶を過分離する方法、 (2) 水に不溶ないしは難溶の溶剤によつて粗トリ
オキサンを液々抽出し、抽出液を精留してトリ
オキサンを分離する方法(特公昭41−6344号公
報、特公昭46−33184号公報、特開昭56−87580
号公報)、 (3) 水に不溶ないしは難溶であつて水と共沸混合
物をつくる溶剤の存在下において粗トリオキサ
ンを蒸留する方法(特公昭49−5351号公報、特
公昭49−28197号公報)。しかしながら、これら
の方法は次のような欠点を有する。 即ち、ホルムアルデヒド水溶液を酸触媒の存在
下において加熱してトリオキサンを生成させる反
応は、反応の平衡がホルムアルデヒド側に大きく
片寄つているため、平衡状態における反応液中の
トリオキサン濃度は通常数パーセント以下と低
い。したがつて、ホルムアルデヒド水溶液を酸触
媒の存在下において加熱してトリオキサンを生成
させ、トリオキサン−水−ホルムアルデヒド系の
共沸蒸留を利用してトリオキサン留分を濃縮し、
高濃度の粗トリオキサンを得る場合、大量の還流
を必要とし、しかも塔頂留出液は均一相を呈して
おり、粗トリオキサン中の水の含有量が比較的高
いため、粗トリオキサンを得るために要するエネ
ルギーは膨大となり、経済的に不利である。 そしてこの場合、ホルムアルデヒドが凝縮器内
で完全に凝縮されずに逸散して、比較的温度の低
い器壁、配管等にパラホルムアルデヒドとして付
着、沈積し、配管および凝縮器を詰らせ装置の長
期運転を困難にする欠点を有している。 さらに、他の製造方法として特公昭48−26031
号公報に開示されているように、ホルムアルデヒ
ド水溶液を酸触媒の存在下において加熱し、発生
する蒸気をトリオキサンと共沸する飽和炭化水素
溶剤と接触させ、トリオキサンを溶剤との共沸混
合物として留出させ、水相と溶剤相に分離し、溶
剤相中に含有される粗トリオキサンを冷却して晶
出させ、得られたトリオキサンの結晶を過によ
つて得る方法が知られている。しかしながら、こ
のような方法は、トリオキサンの結晶中に水およ
びホルムアルデヒド等を多量に含むため、さらに
乾燥あるいは抽出蒸留等によつて精製しなければ
ならず、プロセスが複雑になる欠点を有してい
る。また、水相は系外へ取り出されず、精留塔に
還流されるので、反応器内のホルムアルデヒド水
溶液の濃度を一定に保つことが困難となる。 〔発明の目的〕 本発明は以上のような背景のもとになされたも
のであつて、その目的とするところは、高純度の
トリオキサンを簡易なプロセスによつて低消費エ
ネルギーで効率よく製造することができ、しかも
パラホルムアルデヒドの器壁への付着がなく装置
の劣化の生じにくいトリオキサンの製造方法を提
供することにある。 〔発明の構成〕 上記目的は、以下の工程(1)、工程(2)および工程
(3)を含むことを特徴とするトリオキサンの製造方
法によつて達成される。 工程(1) ホルムアルデヒド水溶液を酸触媒の存在下にお
いて加熱し、発生する蒸気を、沸点が60〜110℃
であつてトリオキサンと共沸可能な第一の溶剤と
気液接触させ、トリオキサンを前記第一の溶剤と
の共沸混合物として留出せしめ、次いで、留出蒸
気を冷却凝縮して第一の溶剤相と粗トリオキサン
相とに相分離させる工程。 工程(2) 工程(1)において得られた粗トリオキサンの全部
または一部を、水に不溶ないしは難溶であつて水
と共沸しかつトリオキサンより低沸点の第二の溶
剤によつて液液抽出を行ない、トリオキサンを抽
出する工程。 工程(3) 工程(2)において得られた抽出液からトリオキサ
ンを分離する工程。 次に、本発明を第1図を参照しながら詳細に説
明する。 第1図は、本発明の一実施例の工程を概略的に
示す説明図である。 第一段の共沸蒸留工程においては、導管1を介
して反応器2内に供給されたホルムアルデヒド水
溶液を、触媒の存在下において加熱する。反応器
2内で発生した蒸気を蒸留塔3に導き、この蒸留
塔3の塔頂部に供給された第一の溶剤と気液接触
させる。そして蒸留塔3の塔頂部より留出するト
リオキサン、水、ホルムアルデヒドおよび第一の
溶剤の共沸混合物を塔頂導管4を経て凝縮器5に
導入し、これを冷却凝縮する。このとき、凝縮
は、共沸混合物中のトリオキサンが晶出しない温
度範囲でなされる必要がある。凝縮によつて、共
沸混合物は第一の溶剤相と粗トリオキサン相との
二相に分離するので、これらを分離器6によつて
それぞれの相に分離する。分離された第一の溶剤
相液の好ましくは全量を導管7を経て蒸留塔3の
塔頂部に還流させる。一方、分離された粗トリオ
キサンを次段の抽出工程に供給する。なお、必要
に応じて、粗トリオキサンの一部を導管8を経て
蒸留塔3の塔頂部に還流することができる。 第二段の抽出工程においては、抽出塔10の上
部導管9より第一段の工程によつて得られた粗ト
リオキサンを、一方抽出塔10の下部導管11よ
り第二の溶剤を、相互に向流させて抽出塔10内
に供給する。そして、抽出塔10内で抽出された
抽出液を抽出塔10の塔頂導管12を経て、精留
塔14の中間部に供給する。一方、水、ホルムア
ルデヒドを主体とする溶液(以下、「抽残液」と
いう。)を抽出塔10の塔底導管13より系外に
取り出す。 そして、精留塔14の塔頂部より留出する、第
二の溶剤を主体としこれに少量の水、ホルムアル
デヒド等が含まれる留出液を、導管15を経て凝
縮器16に供給して冷却凝縮し、さらにこの凝縮
液を分離器17において第二の溶剤相と水相とに
分離する。分離された第二の溶剤相の一部を導管
11を経て抽出塔10に供給し、残部を導管18
を経て精留塔14の塔頂部に還流させる。また、
水相を導管19を経て系外に排出するか、あるい
は粗トリオキサン相に戻す。 一方、精留塔14の塔底部より導管20を経て
高純度のトリオキサンを取り出す。 以上の装置において、抽出塔10へ供給する粗
トリオキサン相と第二の溶剤相との位置関係、抽
出塔10から取り出す抽出液と抽残液との位置関
係、および精留塔14の分離器16における第二
の溶剤相と水相の上下関係は、溶剤の種類により
逆転することがあるが、その他は同様である。ま
た、図示の装置においては、反応器2と蒸留塔3
とが直結されているが、両者は導管によつて連結
されていてもよい。 本発明の第一段の共沸蒸留工程において用いら
れる第一の溶剤は、トリオキサンと共沸しうるも
のであつて、かつ水に不溶ないしは難溶なもので
あることが必要であり、その沸点が常圧において
60〜110℃のものであれば特に限定されるもので
はない。好ましくは、共沸混合物におけるトリオ
キサンの組成比が大きく、また溶剤の循環量が少
くてよい、80℃以上の沸点を有する溶剤を用い
る。第一の溶剤の好ましいものとしては、n−ヘ
キサン、iso−ヘキサン、n−ヘプタン、iso−オ
クタン等の飽和脂肪族炭化水素、シクロヘキサ
ン、メチルシクロヘキサン等の飽和脂還式炭化水
素などを例示することができる。 本発明の第二段の抽出工程において用いられる
第二の溶剤は、水に不溶ないしは難溶であつて、
さらに水と共沸しうるものであり、かつトリオキ
サンより低沸点のものであることが必要である。
第二の溶剤としては、塩化エチレン、トリクロル
エタン等の塩素化炭化水素、ベンゼン等の芳香族
炭化水素、イソプロピルエーテル等のエーテル類
などを例示することができる。 また、第一段の工程におけるトリオキサン生成
反応に用いられる触媒としては、硫酸、燐酸、ベ
ンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、ま
たは陽イオン交換樹脂等公知のものが使用され
る。触媒の使用量は、トリオキサンの生成量を低
下させることなく、しかも副反応の生成を増大せ
しめない量であればよく、通常全仕込み量に対し
て、0.1〜15重量%を使用することが望ましい。 〔発明の効果〕 本発明によれば後述する実施例からの明らかな
ように、第一の溶剤を用いる第一段の共沸蒸留工
程および第二の溶剤を用いる第二段の抽出工程を
組み合せることにより、高純度のトリオキサンを
簡易なプロセスによつて低消費エネルギーで効率
よく製造することができ、しかもパラホルムアル
デヒドの器壁への付着がなく装置の劣化が生じに
くい。 すなわち、本発明は以下の作用効果を有する。 (イ) 第一段の共沸蒸留工程において、反応器2に
おいて生成されたトリオキサンが、これと共沸
可能な第一の溶剤および水等との共沸混合物と
して得られ、しかもトリオキサンの第一の溶剤
に対する分配率は水に対する分配率に比して非
常に小さいので、第一の溶剤相と水相を分離す
るだけで高濃度のトリオキサンを含有する水
相、すなわち粗トリオキサンを容易に得ること
ができる。 (ロ) 第一段の共沸蒸留工程において、共沸混合物
におけるトリオキサンの濃度が比較的高いた
め、トリオキサンの共沸に要する第一の溶剤の
使用量が少くてよく、製造コスト上有利であ
る。 (ハ) 第一段の共沸蒸留工程において、水に比較し
て蒸発潜熱に小さい第一の溶剤相を蒸留塔3に
還流しているので共沸蒸留に要する消費エネル
ギーが小さく、製造コスト上有利である。 (ニ) 第一段の共沸蒸留工程において、凝縮器5に
導入される蒸気中に含まれるホルムアルデヒド
は非常にわずかであり、また導入される蒸気は
凝縮器5内で完全に凝縮され、しかも凝縮は蒸
気中のトリオキサンが晶出しない温度範囲でな
されるため、装置の器壁にパラホルムアルデヒ
ドが付着することがない。 (ホ) 第二段の抽出工程において、第二の溶剤によ
り高濃度のトリオキサンを含む粗トリオキサン
が収率よく抽出され、また抽出液に少量含まれ
る水、ホルムアルデヒド等は、トリオキサンと
第二の溶剤を分離する際に、第二の溶剤ととも
に除去され、高純度のトリオキサンを得ること
ができる。 〔実施例〕 以下、本発明を実施例によつてさらに詳細に説
明する。 なお、トリオキサンの製造装置には、容量1
の反応器、この反応器に直結され、内部にマクマ
ホンを充填した塔径35mm、高さ1.8mのステンレ
ス製充填式蒸留塔、および塔径50mm、高さ1.2m、
円板間隔30mmの向流式回転円板抽出塔を用いた。 実施例 1 反応器2内に、ホルムアルデヒド濃度が60重量
%、硫酸(触媒)濃度が5重量%の水溶液500g
を仕込み、蒸留塔3の塔頂温度が大気圧下におい
て約76℃となつたところで、反応器2の液面が一
定水位を保つよう、濃度60重量%のホルムアルデ
ヒド水溶液を導管1より流量72g/時で反応器2
に連続供給し、一方、n−ヘプタン(第一の溶
剤)を導管7より流量207g/時で蒸留塔3の塔
頂部に循環供給した。ついで、蒸留塔3の塔頂よ
り留出したn−ヘプタン、トリオキサン、水およ
びホルムアルデヒドの共沸混合物蒸気を凝縮器5
において、トリオキサンを晶出させないように温
度65℃で冷却凝縮させた後、分離器6で相分離さ
せ、粗トリオキサンを上部導管9を経て次の向流
抽出塔10へ流量70g/時で連続供給した。一
方、下部導管11より向流抽出塔10内にベンゼ
ン(第二の溶剤)を流量134g/時で連続供給し、
抽出を行なつた。向流抽出塔10の温度は65℃に
維持した。向流抽出塔10の塔頂導管12よりト
リオキサンを含むベンゼンを連続して抜き出し、
精留塔14の中間部に供給した。精留塔14は大
気圧下において運転を行ない、塔頂留出物は凝縮
器16において温度65℃で冷却凝縮させた後、分
離器17で相分離させ、水相を導管19を経て系
外へ排出した。一方、ベンゼン相は、一部を流量
134g/時で導管11により抽出塔10へ供給し、
残部は流量27g/時で導管18により精留塔14
の塔頂部へ還流させた。精留塔14の塔底から
は、導管20を経て精製トリオキサンを取り出し
た。 実施例 2 実施例1におけるn−ヘプタン(第一の溶剤)
の循環供給量207g/時の代りに流量51g/時と
したほかは実施例1と同様にしてトリオキサンを
合成・精製した。 実施例 3 実施例1における、n−ヘプタン(第一の溶
剤)の代りにメチルシクロヘキサン、ベンゼン
(第二の溶剤)の代りに塩化エチレンを用い、抽
出塔10に供給する粗トリオキサンと第二の溶剤
との位置関係、抽出塔10から取り出す抽出液と
抽残液との位置関係および精留塔14の分離器1
6における第二の溶剤相と水相との上下関係が逆
転した以外は、実施例1と同様にしてトリオキサ
ンを合成・精製した。 以上の実施例1〜3において、蒸留塔3、抽出
塔10および精留塔14に係る主な導管内液の組
成を第1表に示す。また、凝縮器へのパラホルム
アルデヒドの付着の有無、ならびに1トンの精製
トリオキサンを得るのに要したスチームの量を第
1表に併せて記載する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing trioxane using formaldehyde as a starting material. [Prior Art] Generally, trioxane is obtained by heating an aqueous formaldehyde solution in the presence of a nonvolatile acid catalyst. As an industrial manufacturing method,
Utilizing the fact that trioxane-water-formaldehyde forms an azeotropic mixture, 20-55% by weight trioxane and 10-10% by weight formaldehyde are obtained by heating and distilling a 30-70% by weight formaldehyde aqueous solution in the presence of an acid catalyst. 35% by weight, and 20% water
A method has been adopted in which a distillate of crude trioxane containing up to 50% by weight is obtained and then water, formaldehyde, etc. contained in the crude trioxane are removed for purification. As a method for purifying crude trioxane, the following methods are conventionally known. (1) A method in which crude trioxane is cooled and the trioxane crystals crystallized are excessively separated. (2) Crude trioxane is extracted liquid-wise with a solvent that is insoluble or poorly soluble in water, and the extract is rectified. Method for separating trioxane (Japanese Patent Publication No. 41-6344, Japanese Patent Publication No. 46-33184, Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-87580)
(3) A method of distilling crude trioxane in the presence of a solvent that is insoluble or sparingly soluble in water and forms an azeotrope with water (Japanese Patent Publication No. 49-5351, Japanese Patent Publication No. 49-28197) ). However, these methods have the following drawbacks. In other words, in the reaction in which trioxane is produced by heating an aqueous formaldehyde solution in the presence of an acid catalyst, the equilibrium of the reaction is largely biased toward formaldehyde, so the concentration of trioxane in the reaction solution in an equilibrium state is usually as low as several percent or less. . Therefore, heating an aqueous formaldehyde solution in the presence of an acid catalyst to generate trioxane, and concentrating the trioxane fraction using azeotropic distillation of the trioxane-water-formaldehyde system,
In order to obtain crude trioxane with a high concentration, a large amount of reflux is required, and the top distillate has a homogeneous phase, and the water content in crude trioxane is relatively high. The energy required is enormous, which is economically disadvantageous. In this case, formaldehyde is not completely condensed in the condenser and evaporates, adhering to and depositing as paraformaldehyde on relatively low-temperature vessel walls, piping, etc., clogging the piping and condenser, and causing damage to the equipment. It has drawbacks that make long-term operation difficult. Furthermore, as another manufacturing method,
As disclosed in the publication, an aqueous formaldehyde solution is heated in the presence of an acid catalyst, the generated vapor is brought into contact with a saturated hydrocarbon solvent that is azeotropic with trioxane, and trioxane is distilled out as an azeotrope with the solvent. A known method is to separate the crude trioxane into an aqueous phase and a solvent phase, cool and crystallize the crude trioxane contained in the solvent phase, and obtain crystals of trioxane by filtration. However, this method has the disadvantage that the process becomes complicated because trioxane crystals contain large amounts of water, formaldehyde, etc., and must be further purified by drying or extractive distillation. . Moreover, since the aqueous phase is not taken out of the system but is refluxed to the rectification column, it becomes difficult to maintain a constant concentration of the formaldehyde aqueous solution in the reactor. [Object of the Invention] The present invention has been made against the above background, and its purpose is to efficiently produce trioxane of high purity using a simple process with low energy consumption. It is an object of the present invention to provide a method for producing trioxane in which paraformaldehyde does not adhere to the vessel wall and deterioration of the apparatus is less likely to occur. [Structure of the invention] The above purpose is to achieve the following steps (1), (2) and steps.
This is achieved by a method for producing trioxane characterized by containing (3). Step (1) Heating an aqueous formaldehyde solution in the presence of an acid catalyst, the generated steam has a boiling point of 60 to 110℃
is brought into gas-liquid contact with a first solvent capable of azeotroping with trioxane, distilling trioxane as an azeotrope with the first solvent, and then cooling and condensing the distilled vapor to dissolve the first solvent. A step of phase separation into a phase and a crude trioxane phase. Step (2) All or part of the crude trioxane obtained in Step (1) is converted into a liquid by using a second solvent that is insoluble or poorly soluble in water, is azeotropic with water, and has a boiling point lower than that of trioxane. The process of performing extraction and extracting trioxane. Step (3) A step of separating trioxane from the extract obtained in step (2). Next, the present invention will be explained in detail with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the steps of an embodiment of the present invention. In the first stage azeotropic distillation step, an aqueous formaldehyde solution fed into the reactor 2 via the conduit 1 is heated in the presence of a catalyst. The vapor generated in the reactor 2 is led to the distillation column 3 and brought into gas-liquid contact with the first solvent supplied to the top of the distillation column 3. Then, an azeotropic mixture of trioxane, water, formaldehyde and the first solvent distilled from the top of the distillation column 3 is introduced into the condenser 5 via the top conduit 4, where it is cooled and condensed. At this time, the condensation must be performed within a temperature range in which trioxane in the azeotrope does not crystallize. Due to condensation, the azeotrope is separated into two phases, a first solvent phase and a crude trioxane phase, and these are separated into their respective phases by a separator 6. Preferably the entire amount of separated first solvent phase liquid is refluxed via line 7 to the top of distillation column 3. On the other hand, the separated crude trioxane is supplied to the next extraction step. Note that, if necessary, a part of the crude trioxane can be refluxed to the top of the distillation column 3 via the conduit 8. In the second stage extraction process, the crude trioxane obtained in the first stage process is passed through the upper conduit 9 of the extraction column 10, and the second solvent is supplied from the lower conduit 11 of the extraction column 10 to each other. It is allowed to flow and is supplied into the extraction column 10. Then, the extract extracted in the extraction tower 10 is supplied to the middle part of the rectification tower 14 through the top conduit 12 of the extraction tower 10. On the other hand, a solution mainly composed of water and formaldehyde (hereinafter referred to as "raffinate") is taken out of the system through the bottom conduit 13 of the extraction column 10. Then, the distillate, which is distilled from the top of the rectification column 14 and mainly contains the second solvent and contains a small amount of water, formaldehyde, etc., is supplied to the condenser 16 via the conduit 15, where it is cooled and condensed. This condensate is further separated into a second solvent phase and an aqueous phase in a separator 17. A part of the separated second solvent phase is supplied to the extraction column 10 through the conduit 11, and the remainder is supplied to the extraction column 10 through the conduit 18.
It is then refluxed to the top of the rectification column 14. Also,
The aqueous phase is discharged out of the system via conduit 19 or is returned to the crude trioxane phase. On the other hand, high purity trioxane is taken out from the bottom of the rectification column 14 via a conduit 20. In the above apparatus, the positional relationship between the crude trioxane phase and the second solvent phase supplied to the extraction column 10, the positional relationship between the extract liquid and the raffinate liquid taken out from the extraction column 10, and the separator 16 of the rectification column 14. The vertical relationship between the second solvent phase and the aqueous phase in may be reversed depending on the type of solvent, but otherwise the relationship is the same. In addition, in the illustrated apparatus, the reactor 2 and the distillation column 3
Although these are directly connected, they may also be connected by a conduit. The first solvent used in the first azeotropic distillation step of the present invention must be capable of azeotropic distillation with trioxane, be insoluble or sparingly soluble in water, and have its boiling point is at normal pressure
There are no particular limitations as long as the temperature is 60 to 110°C. Preferably, a solvent having a boiling point of 80° C. or higher is used, which has a large composition ratio of trioxane in the azeotropic mixture, and requires a small amount of solvent circulation. Preferred examples of the first solvent include saturated aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, iso-hexane, n-heptane, and iso-octane, and saturated aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane. I can do it. The second solvent used in the second extraction step of the present invention is insoluble or sparingly soluble in water,
Furthermore, it must be able to azeotrope with water and have a lower boiling point than trioxane.
Examples of the second solvent include chlorinated hydrocarbons such as ethylene chloride and trichloroethane, aromatic hydrocarbons such as benzene, and ethers such as isopropyl ether. Further, as the catalyst used in the trioxane production reaction in the first stage step, known catalysts such as sulfuric acid, phosphoric acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, or cation exchange resin are used. The amount of catalyst used may be any amount that does not reduce the amount of trioxane produced and also does not increase the production of side reactions, and it is usually desirable to use 0.1 to 15% by weight based on the total amount charged. . [Effects of the Invention] According to the present invention, as is clear from the examples described later, the first azeotropic distillation step using the first solvent and the second extraction step using the second solvent are combined. By doing so, high-purity trioxane can be efficiently produced with low energy consumption through a simple process, and there is no attachment of paraformaldehyde to the vessel wall, which prevents deterioration of the apparatus. That is, the present invention has the following effects. (b) In the first-stage azeotropic distillation step, the trioxane produced in the reactor 2 is obtained as an azeotropic mixture with the first solvent capable of azeotropic distillation with the trioxane, water, etc. Since the partitioning ratio of the solvent to the solvent is very small compared to the partitioning ratio to the water, it is possible to easily obtain the aqueous phase containing a high concentration of trioxane, that is, crude trioxane, by simply separating the first solvent phase and the aqueous phase. I can do it. (b) In the first-stage azeotropic distillation step, since the concentration of trioxane in the azeotropic mixture is relatively high, the amount of the first solvent required for azeotropically distilling trioxane may be small, which is advantageous in terms of production cost. . (c) In the first-stage azeotropic distillation process, the first solvent phase, which has a smaller latent heat of vaporization than water, is refluxed to the distillation column 3, so the energy consumption required for azeotropic distillation is small, which reduces production costs. It's advantageous. (d) In the first stage azeotropic distillation process, very little formaldehyde is contained in the vapor introduced into the condenser 5, and the introduced vapor is completely condensed within the condenser 5. Since condensation is performed at a temperature range in which trioxane in the vapor does not crystallize, paraformaldehyde does not adhere to the walls of the device. (E) In the second stage extraction process, crude trioxane containing a high concentration of trioxane is extracted with a good yield by the second solvent, and water, formaldehyde, etc. contained in small amounts in the extract are removed by using trioxane and the second solvent. During separation, it is removed together with the second solvent, yielding highly pure trioxane. [Example] Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Note that the trioxane production equipment has a capacity of 1
reactor, a stainless steel packed distillation column with a column diameter of 35 mm and a height of 1.8 m that is directly connected to this reactor and filled with McMahon inside, and a column diameter of 50 mm and a height of 1.2 m.
A countercurrent rotating disk extraction column with a disk spacing of 30 mm was used. Example 1 In reactor 2, 500 g of an aqueous solution with a formaldehyde concentration of 60% by weight and a sulfuric acid (catalyst) concentration of 5% by weight
When the temperature at the top of the distillation column 3 reaches approximately 76°C under atmospheric pressure, a formaldehyde aqueous solution with a concentration of 60% by weight is introduced through the conduit 1 at a flow rate of 72 g/min to maintain a constant liquid level in the reactor 2. Reactor 2 at time
On the other hand, n-heptane (first solvent) was circulated and supplied to the top of the distillation column 3 through conduit 7 at a flow rate of 207 g/hour. Next, the azeotropic mixture vapor of n-heptane, trioxane, water and formaldehyde distilled from the top of the distillation column 3 is transferred to a condenser 5.
After cooling and condensing trioxane at a temperature of 65°C so as not to crystallize it, the phase is separated in a separator 6, and the crude trioxane is continuously supplied to the next countercurrent extraction column 10 through an upper conduit 9 at a flow rate of 70 g/hour. did. On the other hand, benzene (second solvent) was continuously supplied into the countercurrent extraction column 10 from the lower conduit 11 at a flow rate of 134 g/hour.
Extracted. The temperature of the countercurrent extraction column 10 was maintained at 65°C. Benzene containing trioxane is continuously extracted from the top conduit 12 of the countercurrent extraction column 10,
It was supplied to the middle part of the rectification column 14. The rectification column 14 is operated under atmospheric pressure, and the top distillate is cooled and condensed in a condenser 16 at a temperature of 65°C, then phase-separated in a separator 17, and the aqueous phase is sent out of the system through a conduit 19. was discharged to. On the other hand, the benzene phase has a part flow rate
134 g/h to the extraction column 10 via conduit 11;
The remainder is sent to rectification column 14 via conduit 18 at a flow rate of 27 g/hour.
The mixture was refluxed to the top of the column. Purified trioxane was taken out from the bottom of the rectification column 14 via a conduit 20. Example 2 n-heptane (first solvent) in Example 1
Trioxane was synthesized and purified in the same manner as in Example 1, except that the flow rate was 51 g/hour instead of the circulating supply amount of 207 g/hour. Example 3 In Example 1, methylcyclohexane was used instead of n-heptane (first solvent), ethylene chloride was used instead of benzene (second solvent), and the crude trioxane supplied to the extraction column 10 and the second Positional relationship with the solvent, positional relationship between the extract and raffinate taken out from the extraction column 10, and the separator 1 of the rectification column 14
Trioxane was synthesized and purified in the same manner as in Example 1, except that the vertical relationship between the second solvent phase and the aqueous phase in Example 6 was reversed. In the above Examples 1 to 3, the compositions of the main conduit liquids related to the distillation column 3, extraction column 10, and rectification column 14 are shown in Table 1. In addition, Table 1 also lists the presence or absence of paraformaldehyde adhesion to the condenser and the amount of steam required to obtain 1 ton of purified trioxane.

【表】 比較例 1 第一の溶剤を使用せずに、蒸留塔3から留出す
る蒸気をそのまま凝縮したほかは、実施例1と同
様にしてトリオキサンの製造・精製を行なつた。
このとき蒸留塔3の塔頂へ連続供給する還流物の
流量を調整して留出物のトリオキサン濃度を54重
量%としたところ、還流比は6以上必要であつ
た。そして、装置を12時間にわたつて連続運転し
た後、装置を開放点検したところ、凝縮器5の器
壁にパラホルムアルデヒドの付着が認められた。
また、組成割合99.9重量%以上の精製トリオキサ
ン1tを得るために要したスチーム量は8.9tであつ
た。 以上の結果より、本発明の製造方法によれば、
純度の高いトリオキサンを効率よく得ることがで
き、しかもパラホルムアルデヒドによる装置の汚
染もないことが確認された。さらに、蒸留塔3の
塔頂より留出するトリオキサンの濃度および流出
量を一定としたときの、凝縮器5における消費エ
ネルギーを、冷却水等から算出して調べたとこ
ろ、本発明の製造方法は比較例1の製造方法に比
して約75%の節約となることが判明した。
[Table] Comparative Example 1 Trioxane was produced and purified in the same manner as in Example 1, except that the vapor distilled from the distillation column 3 was directly condensed without using the first solvent.
At this time, when the flow rate of the reflux material continuously supplied to the top of the distillation column 3 was adjusted to make the trioxane concentration of the distillate 54% by weight, the reflux ratio was required to be 6 or more. After operating the apparatus continuously for 12 hours, the apparatus was opened and inspected, and paraformaldehyde was found to be attached to the wall of the condenser 5.
Further, the amount of steam required to obtain 1 ton of purified trioxane with a composition ratio of 99.9% by weight or more was 8.9 t. From the above results, according to the manufacturing method of the present invention,
It was confirmed that highly pure trioxane could be obtained efficiently and that the apparatus was not contaminated by paraformaldehyde. Furthermore, when the concentration and outflow amount of trioxane distilled from the top of the distillation column 3 were fixed, the energy consumption in the condenser 5 was calculated and investigated from cooling water, etc., and it was found that the production method of the present invention It was found that the manufacturing method of Comparative Example 1 resulted in a savings of about 75%.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の工程を概略的に示
す説明図である。 2……反応器、3……蒸留塔、5,16……凝
縮器、6,17……分離器、10……抽出塔、1
4……精留塔、1,4,7,8,9,11,1
2,13,15,19,20……導管。
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the steps of an embodiment of the present invention. 2... Reactor, 3... Distillation column, 5, 16... Condenser, 6, 17... Separator, 10... Extraction column, 1
4... Rectification column, 1, 4, 7, 8, 9, 11, 1
2, 13, 15, 19, 20... Conduit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 以下の工程(1)、工程(2)および工程(3)を含むこ
とを特徴とするトリオキサンの製造方法。 工程(1) ホルムアルデヒドの水溶液を酸触媒の存在下に
おいて加熱し、発生する蒸気を、沸点が60〜110
℃であつてトリオキサンと共沸可能な第一の溶剤
と気液接触させ、トリオキサンを前記第一の溶剤
との共沸混合物として留出せしめ、次いで、留出
蒸気を冷却凝縮して第一の溶剤相と粗トリオキサ
ン相とに相分離させる工程。 工程(2) 工程(1)において得られた粗トリオキサンの全部
または一部を、水に不溶ないしは難溶であつて水
と共沸しかつトリオキサンより低沸点の第二の溶
剤によつて液液抽出を行ない、トリオキサンを抽
出する工程。 工程(3) 工程(2)において得られた抽出液からトリオキサ
ンを分離する工程。
[Claims] 1. A method for producing trioxane, which comprises the following steps (1), (2), and (3). Step (1) Heating an aqueous solution of formaldehyde in the presence of an acid catalyst, the generated steam has a boiling point of 60 to 110
℃ and is in gas-liquid contact with a first solvent capable of azeotroping with trioxane, trioxane is distilled out as an azeotropic mixture with the first solvent, and the distilled vapor is then cooled and condensed to form a first solvent. A step of phase separation into a solvent phase and a crude trioxane phase. Step (2) All or part of the crude trioxane obtained in Step (1) is converted into a liquid by using a second solvent that is insoluble or poorly soluble in water, is azeotropic with water, and has a boiling point lower than that of trioxane. The process of performing extraction and extracting trioxane. Step (3) A step of separating trioxane from the extract obtained in step (2).
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