WO2016083175A1 - Producing a metal alkoxide using a reactive distillation process - Google Patents

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WO2016083175A1
WO2016083175A1 PCT/EP2015/076658 EP2015076658W WO2016083175A1 WO 2016083175 A1 WO2016083175 A1 WO 2016083175A1 EP 2015076658 W EP2015076658 W EP 2015076658W WO 2016083175 A1 WO2016083175 A1 WO 2016083175A1
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WO
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stream
column
reaction column
distillation column
alcohol
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/076658
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German (de)
French (fr)
Inventor
Viktor Ladnak
Michael Bock
Stefan DUDENHÖFFER
Robert Baumann
Michael Lorenz
Geert Janssens
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Basf Se
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/68—Preparation of metal alcoholates
    • C07C29/70—Preparation of metal alcoholates by converting hydroxy groups to O-metal groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/009—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping in combination with chemical reactions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a metal alkoxide from an alcohol and a metal hydroxide and to an apparatus for carrying out the method.
  • Metal alkoxides are used as catalysts for base-catalyzed reactions such as transesterifications.
  • Desired metal alkoxides in particular alkali metal alkoxides, can be prepared in various ways, for example by the alkali metal redox method, the amalgam method, via alkoxides of metals other than alkali metals, by replacement of an alcohol or via corresponding hydroxides.
  • a possible process for the preparation of metal alkoxides via the corresponding hydroxides is the reactive distillation.
  • the reaction of sodium hydroxide to the metal alkoxide takes place, for example, according to the following equation, wherein R is an alkyl radical:
  • reaction equilibrium constant of the reaction described above is often clearly on the side of the educts, so that the most complete removal of the water formed is necessary.
  • the reaction equilibrium constant is also dependent on the acidity of the alcohol. For primary alcohols with short alkyl chains, the reaction equilibrium is further on the product side compared to the reaction equilibrium for longer chain secondary alcohols, which is far on the side of the educts alcohol and metal hydroxide.
  • the reaction equilibrium constant K of the above-described reaction can be described by the following equation, with square brackets representing concentrations of the respective substances:
  • WO 2001/042178 A1 describes a process for the preparation of alkali metal methanolates from aqueous alkali metal hydroxide solution and methanol in a reaction column, wherein a vaporous methanol / water mixture is separated in a reaction column.
  • the bottoms of the reaction column are designed so that liquid passes through.
  • the reaction column is equipped with packing or ordered packing, the average ratio of liquid flow to vapor flow is not exceeded by more than 15% with respect to the liquid and the temperature in the double jacket of the reaction column is 3 ° C to 10 ° C above Internal temperature of the column.
  • the liquid level on the trays is kept low and the reaction column preferably has 15 to 30 theoretical trays.
  • US 2008/0296786 A1 describes a process for preparing an alcoholic solution of an alkali metal alkoxide from alkali metal hydroxide and alcohol in a reaction column.
  • the reflux ratio of the reaction column is at least 0.05.
  • In an upper part of the reaction column there is a high water concentration in order to prevent solid precipitation. Water is not separated from the condensate before returning to the reaction column.
  • US 4577045 A describes a process for the preparation of anhydrous potassium tert-butoxide from aqueous alkali and tert-butyl alcohol in a distillation column, wherein water is distilled off using an entraining agent.
  • tert-Butyl alcohol is used in excess to the aqueous potassium hydroxide solution, so that in the bottom of the distillation column, a solution with 10 wt .-% to 18 wt .-% potassium tert-butoxide is present and the gas mixture in the distillation column a content of tert Butyl alcohol from 50 wt .-% to 90 wt .-%.
  • a disadvantage of the processes of the prior art is a low column efficiency, a relatively high water content in the reaction column, which leads to only a small conversion and favors solid deposits in the column, and / or the introduction of foreign substances in the system by the use of entrainers ,
  • the object of the invention is to provide a process for preparing a metal alkoxide from an alcohol and a metal hydroxide in a reaction column, whereby the formation of solid deposits in the reaction column reliably avoided and recovery of the metal alkoxide in an increased concentration is possible.
  • This object is achieved by a method for producing a metal alkoxide from an alcohol and a metal hydroxide in a reaction column, wherein a first feed stream containing the alcohol and a second feed stream containing the metal hydroxide are fed into a mixer and mixed, and an feed stream taken from the mixer is fed to an upper section of the reaction column,
  • a second, lower take-off stream of the distillation column consisting of at least 80% by weight of the alcohol, is taken from a lower section of the distillation column and fed to the mixer, and
  • a second, lower take-off stream of the reaction column containing the metal alkoxide is taken from a lower section of the reaction column, wherein the second feed stream comprises at least 55% by weight of the metal hydroxide.
  • the water content in the reaction column is kept low in order to avoid solid deposits in the column.
  • solid deposits are associated with the formation of a second liquid phase, the first phase being rich in the alcohol and the second phase being rich in water.
  • the formation of this second liquid phase is avoided by the method according to the invention.
  • the solubility, expressed by the solubility product, of the metal hydroxide and / or of the metal alkoxide in the alcohol or the alcohol-rich phase would be at least locally exceeded and precipitation of solid would occur.
  • the distillation column serves to separate an alcohol / water mixture formed in the reaction column which also contains at least parts of the water formed by the reaction of the metal hydroxide with the metal alkoxide.
  • the reaction of the metal hydroxide to the metal alkoxide takes place essentially in the reaction column. It can also come in the mixer to form small amounts of the metal alkoxide.
  • the feed stream to less than 10 wt .-%, in particular less than 5 wt .-% of the metal alkoxide.
  • the second feed stream has a high content of metal hydroxide, which accordingly also leads to a high content of metal hydroxide and a low content of water in the feed stream.
  • the second application to at least 65 wt .-%, more preferably at least 75 wt .-% and particularly preferably at least 79 wt .-% of the metal hydroxide.
  • the stated content refers in each case to the entire stream.
  • the first feed stream preferably comprises at least 60% by weight of the alcohol, more preferably at least 80% by weight, particularly preferably at least 95% by weight and especially preferably at least 99% by weight, of the alcohol.
  • the metal hydroxide in the second feed stream is presented in aqueous solution.
  • a concentration step of generating the second feed stream from a solution consisting of less than 50% by weight of the metal hydroxide is carried out.
  • the solution initially consists of less than 40 wt .-% of the metal hydroxide, more preferably less than 30 wt .-%.
  • the concentration step may be carried out, for example, as described in Riehnlein in "Chemieingenieurtechnik" 43 (4), pages 187-191, 1971.
  • the upper section of the distillation column or of the reaction column denotes a region comprising at most the upper 30%, calculated from the top of the column, the theoretical plates in the respective column, more preferably at most the upper 10% of the theoretical plates.
  • the upper section is the head of the column.
  • the lower section of the distillation column or the reaction column preferably denotes a region which comprises at most the lower 30%, calculated from the bottom of the column, the theoretical plates in the respective column, more preferably at most the lower 10% of the theoretical plates.
  • Particularly preferred as the lower section is the bottom of the column.
  • the second, lower withdrawal stream is taken from the reaction column and fed to a first heat exchanger, and a liquid phase is taken from the first heat exchanger as a product stream.
  • the first heat exchanger is preferably an evaporator.
  • the product stream preferably consists of at least 10% by weight, more preferably at least 20% by weight and particularly preferably at least 28% by weight, of the metal alkoxide.
  • the product stream consists of at most 50% by weight, preferably at most 40% by weight and especially preferably at most 35% by weight, of the metal alkoxide.
  • the metal alkoxide is dissolved in the alcohol in the product stream.
  • the product stream preferably contains less than 1% by weight, more preferably less than 0.5% by weight and most preferably less than 0.1% by weight of water.
  • a first, upper take-off stream of the distillation column is taken from the upper section of the distillation column and subjected to a separation process, wherein a stream enriched in the alcohol is formed.
  • the alcohol-enriched stream is at least 50% by weight of the alcohol and is at least partially recycled as a recycle stream to the distillation column.
  • the first, upper take-off stream of the distillation column is taken from the upper section of the distillation column and at least partially condensed.
  • the condensate preferably comprises more than one phase, wherein the upper phase consists of at least 50% by weight of the alcohol.
  • the upper phase is at least partially recycled as the recycle stream to the distillation column.
  • the recycle stream is fed to the distillation column in the upper section, in particular at the top.
  • the upper phase also referred to as a light phase, at least 60 wt .-%, more preferably at least 73 wt .-% of the alcohol.
  • a stream depleted in the alcohol or the lower phase of the condensate having a common phase boundary with the upper phase consists of at least 50% by weight of water, more preferably at least 80% by weight, and most preferably at least 90% by weight .-%.
  • the lower phase is also referred to as the heavy phase.
  • the water-rich lower phase can be continuously withdrawn from the phase separator.
  • the reaction column in addition to the first, upper take-off stream of the reaction column, which comprises a vapor phase, no further vapor phase removed.
  • no stream is taken from the reaction column and passed directly into the mixer.
  • water is first separated from the streams taken from the reaction column in order to ensure a low content of water in the mixer and thus in the reaction column.
  • the reaction column is operated without reflux.
  • the mixer serves to dilute the second feedstream containing the metal hydroxide with the alcohol to prevent solid precipitation. In particular, inhomogeneous concentration distributions are avoided at the inlet of the reaction column, where the feed stream enters the reaction column.
  • mixers known to the person skilled in the art can be used as mixers. They can have fixed or moving internals. Preferred are continuously operated stirred tank and flow tubes with static mixers.
  • the mixer can be designed outside but also inside the column.
  • a mixing trough can be used in the column, in which the feed stream is guided.
  • the feed stream taken from the mixer contains less than 10% by weight of water.
  • a water content is preferably less than 5% by weight, more preferably less than 3% by weight, more preferably less than 2% by weight and especially preferably less than 1.3% by weight.
  • a content of the metal hydroxide of 0.5 wt .-% to 20 wt .-%, more preferably from 1 wt .-% to 10 wt .-%, particularly preferably from 2 wt .-% to 6 wt .-% and more preferably from 2.5% to 3.5% by weight.
  • the more water is added to the mixer in the mixer the higher the amount of alcohol chosen.
  • the solubility of the metal hydroxide in the alcohol which is about 6% by weight for example for sodium hydroxide in isobutanol at room temperature, should not be exceeded in order to avoid precipitation of the metal hydroxide.
  • the compositions specified herein in the mixer are especially valid for room temperature or temperatures higher than room temperature. The room temperature is typically 20 ° C.
  • the absolute pressure in the upper section of the reaction column is preferably less than 1 bar, more preferably less than 500 mbar, particularly preferably from 50 mbar to 310 mbar.
  • the absolute pressure in the upper section of the distillation column is preferably less than 1 bar, more preferably less than 500 mbar and is more preferably in a range from 50 mbar to 310 mbar, particularly preferably in a range from 50 mbar to 120 mbar.
  • the pressure in the upper section of the distillation column corresponds to the pressure in the upper section of the reaction column.
  • the pressure in the upper section of the distillation column is less than the pressure in the upper section of the reaction column.
  • the pressure in the upper section of the distillation column can also be selected independently of the pressure in the upper section of the reaction column. If necessary, in particular with a larger pressure difference between the upper section of the distillation column and the upper section of the reaction column, a compressor or a throttle can be used for the transfer of the first, upper take-off stream of the reaction column into the distillation column for pressure equalization.
  • a low pressure in the distillation column is advantageous for the separation of the alcohol / water azeotrope.
  • a low pressure in the reaction column is advantageous since the alcohol / water azeotrope has a higher water content at lower pressures.
  • the pressure difference in the distillation column between the upper section and the lower section is typically less than 1 bar, preferably less than 100 mbar, more preferably less than 50 mbar.
  • the pressure difference in the reaction column between the upper section and the lower section is typically less than 1 bar, preferably less than 500 mbar, and more preferably less than 70 mbar.
  • the first, upper take-off stream of the reaction column can be fed to the distillation column in gaseous form or after condensation in liquid form. A gaseous feed is preferred because this is energetically more favorable.
  • the number of theoretical plates in the reaction column is in a range from 1 to 50, more preferably in a range of 10 to 30.
  • the smaller the number of theoretical plates in the reaction column the higher the energy requirement to a certain conversion with respect to the metal hydroxide used.
  • the equilibrium constant of the reaction of the metal hydroxide to the metal alkoxide is important and also the choice of the alcohol used.
  • two or more, preferably two, reaction columns each having a correspondingly smaller diameter can also be connected in parallel.
  • the F-factor of the reaction column which describes a gas loading and the product is a gas velocity in m / s based on the empty cross-section of the column and the root of a gas density in kg / m 3 , is preferably in a range from 1 to 3, more preferably in a range of 1.2 to 2.2.
  • the number of theoretical plates in the distillation column is preferably in a range from 4 to 20, more preferably in a range from 6 to 10.
  • a stripping section of the distillation column preferably comprises more than 2 theoretical plates, in particular the number of theoretical plates in the Stripping part in a range of 3 to 5.
  • An amplifier section of the distillation column preferably has more than 2 theoretical plates, preferably the number of theoretical plates in the amplifier section is in a range of 3 to 5.
  • the number of theoretical plates of the distillation column depends the desired water content in the second, lower take-off stream of the distillation column. The lower the water content in the second, lower take-off stream of the distillation column is desired, the more theoretical separation stages of the distillation column are required.
  • distillation column instead of a distillation column, two or more, preferably two, distillation columns each having a correspondingly smaller diameter can be connected in parallel.
  • the F-factor of the distillation column is preferably in a range of 1 to 3, more preferably in a range of 1, 2 to 2.
  • the second, lower take-off stream of the distillation column contains less than 10 wt .-% water, more preferably less than 5 wt .-%.
  • the water content in the second, lower take-off stream of the distillation column may be more than 5 wt .-%, if the second feed stream consists of at least 50 wt .-% of the metal hydroxide.
  • the second, lower take-off stream of the distillation column is at least 85 wt .-%, more preferably at least 95 wt .-%, particularly preferably at least 99 wt .-% and particularly preferably at least 99.5 wt .-% of the Alcohol.
  • the temperature in the upper section of the distillation column is preferably more than 25 ° C.
  • the first, upper take-off stream of the reaction column is fed to the distillation column on a second to tenth theoretical separation stage, calculated from the bottom of the column.
  • the first, upper take-off stream of the reaction column on a fourth to sixth theoretical separation stage, calculated from the top of the column, fed to the distillation column.
  • the feed stream to the reaction column has a temperature which is at most 20 ° C greater than the boiling temperature of the feed stream at the pressure prevailing at the inlet of the reaction column, and the temperature of the feed stream below the boiling temperature by at most 40 ° C.
  • the temperature difference between the temperature of the feed stream and the boiling temperature of the feed stream is less than 15 ° C, more preferably less than 10 ° C, and most preferably less than 5 ° C. More preferably, the temperature of the feed stream is less than the boiling temperature of the feed stream to avoid precipitation of solids at the inlet of the reaction column.
  • the temperature in the upper portion of the reaction column is more than 25 ° C, more preferably more than 30 ° C, more preferably more than 40 ° C, and most preferably more than 50 ° C.
  • the temperature selected in the reaction column depends on the pressure prevailing there. The higher the pressure, the higher the temperature is to be selected. The lower the temperatures selected in the reaction column, the higher the risk of precipitation of the metal hydroxide or the metal alkoxide.
  • the reaction column and / or the distillation column is equipped with separating internals, in particular trays. It can be used all known in the art internals. Examples include sieve trays, valve trays, bubble trays, dual-flow trays and packs.
  • the feed stream can be divided into at least two reaction columns connected in parallel, wherein the parallel-connected reaction columns are preferably operated at different pressures.
  • Two parallel distillation columns can also be used.
  • a heat stream removed from a condenser preferably a condenser of a first distillation column, is preferably fed to an evaporator, preferably to an evaporator of a second reaction column.
  • the condenser of the first distillation column is preferably operated at a higher temperature than the evaporator of the second reaction column, so that the heat of condensation can be used for evaporation.
  • the alcohol is preferably selected from the group consisting of aliphatic and aromatic alcohols having up to six carbon atoms and mixtures thereof. Particularly preferred are secondary and tertiary alcohols such as propan-2-ol, butan-2-ol, 2-methylpropan-2-ol, 2-methyl-1-propanol, pentan-2-ol, pentan-3-ol, 2 Methyl-butan-2-ol, 3-methyl-2-butanol and
  • Phenol. 2-methyl-1-propanol is also referred to as isobutanol. Particularly preferred are butan-2-ol, 2-methylpropan-2-ol and 2-methyl-1-propanol. In these alcohols, the reduction of the water content in the reaction column is particularly relevant due to the specific Reaction equilibrium constants, which are strongly on the side of the educts. In addition, butan-2-ol, 2-methylpropan-2-ol and 2-methyl-1-propanol tend to form a hetero azeotrope with water.
  • the metal hydroxide is preferably selected from the group consisting of alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides and mixtures thereof. Particularly preferred are sodium hydroxide, potassium hydroxide and magnesium hydroxide.
  • the invention provides a device in which the method according to the invention can be carried out.
  • the apparatus comprises the reaction column, the distillation column and the mixer, wherein in each case by a line the mixer and an upper portion of the reaction column, the upper portion of the reaction column and the distillation column and the mixer and a lower portion of the distillation column are connected.
  • FIG. 1 process diagram of a method according to the invention
  • FIG. 2 Process diagram of a comparison process.
  • FIG. 1 shows a process diagram of a method according to the invention.
  • the metal hydroxide is reacted with the alcohol to form a metal alkoxide.
  • a second, lower take-off stream 17 is taken from the reaction column 1 containing the metal alkoxide, and the second, lower take-off stream 17 of the reaction column 1 is fed to a first heat exchanger 23, in this case an evaporator.
  • the alcohol is substantially vaporized and returned to the reaction column 1 to concentrate the metal alkoxide.
  • the first heat exchanger 23 is taken from a product stream 25 which contains the product, ie the metal alkoxide, in the alcohol.
  • a first, upper draw stream 1 1 of the reaction column 1 is withdrawn, which contains water and the alcohol.
  • the first, upper take-off stream 11 of the reaction column 1 is fed to a distillation column 13 in order to at least partially separate off water contained in the first, upper take-off stream 11 of the reaction column 1.
  • the water contained in the first, upper take-off stream 11 of the reaction column 1 has either been introduced into the process with the second feed stream 5 and / or with the first feed stream 3 or has been formed in the reaction column 1 in the reaction of the metal hydroxide to the metal alkoxide.
  • the first, upper draw stream 1 1 of the reaction column 1 is fed to the distillation column 13 below the head.
  • a first, upper withdrawal stream 19 of the distillation column 13 is withdrawn, which comprises a vapor phase containing the alcohol and water.
  • the first, upper take-off stream 19 of the distillation column 13 is fed to a second heat exchanger 29, in this case a condenser, where the first, upper take-off stream 19 of the distillation column 13 is at least partially condensed.
  • a condensate formed in the second heat exchanger 29 is fed to a phase separator 27, where a light alcohol-rich phase and a heavy water-rich phase are arranged one above the other.
  • the heavy water rich phase may be discarded or subjected to another separation step to deplete constituents other than water, and the light alcohol rich phase is at least partially recycled as a recycle stream 21 to the top of the distillation column 13.
  • a second, lower take-off stream 15 of the distillation column 13 is withdrawn and fed to the mixer 7, where the second lower draw stream 15 of the distillation column 13 containing essentially alcohol is used to form the first and second feed streams 3, 5 with the alcohol to dilute and produce a homogeneous mixture.
  • the second lower draw stream 15 of the distillation column 13 containing essentially alcohol is used to form the first and second feed streams 3, 5 with the alcohol to dilute and produce a homogeneous mixture.
  • FIG. 2 shows a process scheme of a comparison process, wherein, in contrast to the process scheme shown in FIG. 1, a mixer and a distillation column are dispensed with.
  • a reaction column 101 in which a metal hydroxide is reacted with an alcohol to give a metal alkoxide and water, is supplied with a stream 102 containing the metal hydroxide, preferably at the top.
  • the stream 102 is from a stream 103 which has been concentrated in a heat exchanger 104 with respect to the metal hydroxide.
  • a stream 105 is fed which contains the alcohol.
  • a stream 106 is withdrawn, which contains the metal alkoxide.
  • the stream 106 is fed to an evaporator 107, in which the alcohol contained in the stream 106 is at least partially evaporated and recycled as stream 108 of the reaction column 101 at the bottom.
  • the evaporator 107 is a stream 109 taken, which contains the product, ie the metal alkoxide, which is present in the alcohol.
  • a stream 1 10 is removed, which is in vapor form and contains water and alcohol.
  • the current 110 is at least partially condensed in a condenser 11, so that a current 12 is taken from the condenser 11 and fed to a phase separator 13.
  • phase separator 1 13 creates a heavy water-rich phase, which can be as stream 1 14 discarded or another separation step for depletion of constituents other than water, can be subjected.
  • An alcohol-rich light phase is recycled as stream 1 15 to the top of the reaction column 101.
  • Comparative Example 1 A computational simulation of a comparative method, which corresponds to the process scheme according to FIG. 2, was carried out.
  • Sodium hydroxide is reacted with isobutanol to form sodium isobutoxide and water in the reaction column 101 using an aqueous sodium hydroxide solution as stream 103 having a concentration of sodium hydroxide of 50% by weight, which then becomes a stream 102 having a concentration of 70 in the heat exchanger 104 % By weight before being fed to the reaction column 101.
  • the stream 103 has a mass flow of 33.6 kg / h and a temperature of 80 ° C.
  • As stream 105 pure isobutanol is fed, which is solvent and educt at the same time.
  • the stream 105 comprises 126 kg / h of isobutanol and has a temperature of 40 ° C.
  • the aqueous phase of the stream 1 15 has a water content of 85 wt .-% to 95 wt .-% and the alcohol-rich phase has an alcohol content of 75 Wt .-% to 85 wt .-%.
  • the stream 15 comprises a mass flow of 192 kg / h, has a temperature of 35 ° C and is fed to the reaction column 101 at the top.
  • the pressure in the reaction column 101 is 100 mbar at the top.
  • the temperature at the top of the reaction column is 40 ° C.
  • the reaction column 101 has 30 theoretical plates. For the computational simulation, a soil efficiency of 50% was assumed for all examples and comparative examples.
  • the stream 102 is fed to the reaction column 101 at the fifth theoretical separation stage from above and the stream 105 at the first theoretical separation stage from above.
  • the heat exchanger 104 a heat flow of 6.2 kW is supplied, and it is evaporated at a temperature of 80 ° C and a pressure of 100 mbar.
  • a heat flow of 62.6 kW is dissipated, and it is condensed in the condenser 1 1 1 at a temperature of 35 ° C and a pressure of 100 mbar.
  • the evaporator 107 is supplied with a heat flow of 66.5 kW, and in the evaporator 107 is evaporated at a temperature of 83 ° C and a pressure of 173 mbar.
  • the sodium isobutoxide is present in the stream 109 at 30% by weight in isobutanol.
  • Stream 109 also contains 0.1% by weight of sodium hydroxide, which corresponds to about 99% conversion of sodium hydroxide.
  • a second liquid phase is formed from the tenth to the twenty-fifth theoretical separation stage, in each case calculated from below.
  • an example according to the invention was mathematically simulated.
  • Sodium hydroxide is reacted with isobutanol to sodium isobutoxide and water in the reaction column 1.
  • 125 kg / h of pure isobutanol with a temperature of 20 ° C. are used as the first feed stream 3.
  • the second feed stream 5 contains water, consists of 80 wt .-% of sodium hydroxide and has a mass flow of 21 kg / h and a temperature of 80 ° C.
  • the feed stream 9 has a mass flow of about 380 kg / h and is fed at a temperature of 42 ° C at the top of the reaction column 1.
  • the feed stream 9 contains 1.4% by weight of water, 4.4% by weight of sodium hydroxide and 94.1% by weight of isobutanol.
  • the pressure at the top of the distillation column 13 is 55 mbar and the pressure at the top of the reaction column 1 is 100 mbar.
  • the temperature at the top of the distillation column 13 is about 30 ° C.
  • the distillation column 13 comprises 12 theoretical plates and the reaction column 20 theoretical plates.
  • the distillation column 13 is operated at a reflux ratio of about 13 g / g.
  • the first, upper draw stream 1 1 of the reaction column 1 contains 5.2 wt .-% water and 94 wt .-% isobutanol.
  • the first, upper take-off stream 19 of the distillation column 13 is withdrawn at a mass flow of about 178 kg / h.
  • the first, upper take-off stream 19 of the distillation column 13 contains 23.3% by weight of water and 76% by weight of isobutanol.
  • the recycle stream 21 coming from the phase separator 27 is fed to the distillation column 13 at the top with a mass flow of 165 kg / h and a temperature of 35 ° C.
  • the recycle stream 21 consists of about 81% by weight of isobutanol and about 18% by weight of water.
  • the second, lower take-off stream 15 of the distillation column 13 has a mass flow of 234 kg / h and a temperature of 50 ° C and a content of isobutanol of 99.5%.
  • the first heat exchanger 23 at the reaction column 1 a heat flow of 56 kW is supplied. It is vaporized in the first heat exchanger 23 at a temperature of 80 ° C and a pressure of 148 mbar, and a mass flow of about 303 kg / h is returned to the bottom of the reaction column 1.
  • a heat flow of 52 kW is dissipated.
  • the distillation column 13 is supplied with a heat flow to an evaporator of 1.5 kW. At the bottom of the distillation column 13 there is a pressure of 85 mbar.
  • the second, lower take-off stream 17 of the reaction column 1 is withdrawn at a mass flow rate of about 436 kg / h and contains 9.23% by weight of sodium isobutoxide, 0.09% by weight of water, less than 0.01% by weight.
  • Comparative Example 2 A process was carried out experimentally according to the process scheme shown in FIG.
  • the reaction column 101 had a total of 80 bubble trays.
  • the streams 102, 105 and 15 were fed together to the top of the reaction column 101.
  • the stream 102 had a total mass flow of 0.103 kg / h, the stream 105 a mass total flow of 0.340 kg / h and the current 1 15 a total mass flow of 0.75 kg / h.
  • the concentration of isobutanol in stream 15 was about 83% by weight.
  • the pressure at the top of the reaction column 101 was 150 mbar, and the aqueous sodium hydroxide solution was supplied as stream 102 at a concentration of 40% by weight.
  • the streams 102, 105 and 15 had a temperature of 49 ° C.
  • the product stream 109 contained 25% by weight of sodium isobutoxide in isobutanol and had a total mass flow of 0.445 kg / h.
  • the product stream 109 had a temperature of 89 ° C.
  • the energy requirement which depends on the concentration of the sodium hydroxide solution added, the pressure and the product composition, was from 0.15 to 0.2 kW in terms of the heat flow at the evaporator 107.
  • Comparative Example 3 Comparative Example 3 was carried out as Comparative Example 2, but the pressure level at the top of the reaction column 101 was raised from 150 mbar to 800 mbar. Accordingly, the temperature in the reaction column 101 was raised to more than 90 ° C. The amount of isobutanol supplied to the reaction column 101 was increased by almost 100% compared to Comparative Example 2.
  • the stream 102 had a total mass flow of 0.105 kg / h, the stream 105 a total mass flow of 0.638 kg / h and the current 15 a total mass flow of 1.97 kg / h.
  • the concentration of isobutanol in stream 15 was about 79% by weight.
  • the sodium hydroxide solution in stream 102 had a concentration of 40% by weight.
  • the streams 102, 105 and 15 had a temperature of 77 ° C. After the evaporator 107, a product stream 109 with a concentration of 15 was obtained
  • Comparative Example 4 Comparative Example 4 was carried out in the same way as Comparative Example 3 except that a product stream with only 7.5% by weight of isobutylalkoxide downstream of the evaporator was prepared by corresponding reduction of the amount of sodium hydroxide solution used by 50%.
  • the stream 102 had a total mass flow of 0.053 kg / h, the stream 105 a Mass flow of a total of 0.638 kg / h and the current 1 15 a total mass flow of 0.5 kg / h.
  • the concentration of isobutanol in stream 15 was about 79% by weight.
  • the streams 102, 105 and 15 had a temperature of 80 ° C.
  • the product stream 109 had a total mass flow of 0.65 kg / h and had a temperature of 105 ° C.
  • the energy requirement at the evaporator 107 was between 0.06 kW and 0.13 kW.
  • a distillation column corresponding to the distillation column 13 and a mixer corresponding to the mixer 7 in Figure 1 were simulated by calculation.
  • a reaction column corresponding to the reaction column 1 in FIG. 1 was operated experimentally.
  • the reaction column 1 comprised 20 practical trays and had an inner diameter of 50 mm.
  • At the top of the reaction column 1 was fed as a feed stream 9, a stream having the following constant composition: 95.8 wt .-% isobutanol, 3.02 wt .-% sodium hydroxide and 1, 1 wt .-% water. It was used isobutanol with a purity of 99.8 wt .-%.
  • the mass flow of the feed stream 9 was a total of 1 kg / h.
  • the mass flow of the product stream 25 was 0.34 kg / h.
  • the mass flow of the first, upper take-off stream 1 1 was 0.76 kg / h.
  • the reaction column 1 was operated without reflux.
  • the water concentration in the reaction column 1 was at the top of 3 wt .-% to 3.8 wt .-%, in the bottom of 0.07 wt .-% to 0.3 wt .-%. To determine the water content, the samples were handled with exclusion of moisture.
  • the pressure at the top of the reaction column 1 was 300 mbar.
  • the temperature at the top of the column was 77 ° C.
  • the temperature at the evaporator was 103 ° C and it was evaporated at a pressure of 318 mbar.
  • the supplied heat flow at the first heat exchanger 23 was from 0.14 kW to 0.17 kW.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a metal alkoxide from an alcohol and a metal hydroxide in a reaction column, wherein a) a first input flow (3) which contains the alcohol and a second input flow (5) which contains the metal hydroxide are supplied to a mixer (7) and are mixed, and an inlet flow (9) removed from the mixer (7) is supplied to an upper section of the reaction column (1), b) a first reaction column (1) upper draw stream (11), which contains water and the alcohol, is removed from the upper section of the reaction column (1) and supplied to a distillation column (13), c) a second distillation column (13) lower draw stream (15), at least 80 wt.% of which consists of the alcohol, is removed from a lower section of the distillation column (13) and supplied to the mixer (7), and d) a second reaction column (1) lower draw stream (17), which contains the metal alkoxide, is removed from a lower section of the reaction column (1), wherein at least 55 wt.% of the second input flow (5) consists of the metal hydroxide.

Description

Herstellung eines Metallalkoxids mittels Reaktivdestillation Beschreibung  Preparation of a metal alkoxide by means of reactive distillation Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallalkoxids aus einem Alkohol und einem Metallhydroxid sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for producing a metal alkoxide from an alcohol and a metal hydroxide and to an apparatus for carrying out the method.
Verwendung finden Metallalkoxide als Katalysatoren für basisch katalysierte Reaktionen wie Umesterungen. Gewünschte Metallalkoxide, insbesondere Alkalimetallalkoxide, können auf unterschiedliche Weise hergestellt werden, beispielsweise nach dem Alkalimetallredoxverfah- ren, dem Amalgamverfahren, über Alkoxide von anderen Metallen als Alkalimetallen, durch Austausch eines Alkohols oder über entsprechende Hydroxide. Ein mögliches Verfahren zur Herstellung von Metallalkoxiden über die entsprechenden Hydroxide stellt die Reaktivdestillation dar. Die Reaktion von Natriumhydroxid zu dem Metallalkoxid erfolgt beispielsweise gemäß folgender Gleichung, wobei R ein Alkylrest ist: Metal alkoxides are used as catalysts for base-catalyzed reactions such as transesterifications. Desired metal alkoxides, in particular alkali metal alkoxides, can be prepared in various ways, for example by the alkali metal redox method, the amalgam method, via alkoxides of metals other than alkali metals, by replacement of an alcohol or via corresponding hydroxides. A possible process for the preparation of metal alkoxides via the corresponding hydroxides is the reactive distillation. The reaction of sodium hydroxide to the metal alkoxide takes place, for example, according to the following equation, wherein R is an alkyl radical:
NaOH + ROH ^ NaOR + H20. NaOH + ROH ^ NaOR + H 2 O.
Um einen hohen Umsatz erzielen zu können, muss bei der Reaktion entstehendes Wasser aus dem Reaktionsgemisch abgezogen werden. Dies kann mittels Verdampfung erfolgen. Einige Alkohole bilden mit Wasser niedrigsiedende Azeotrope, wodurch der Energiebedarf für die Verdampfung erhöht wird. Die Reaktionsgleichgewichtskonstante der oben dargestellten Reaktion liegt häufig deutlich auf Seiten der Edukte, so dass eine möglichst vollständige Entfernung des gebildeten Wassers nötig ist. Die Reaktionsgleichgewichtskonstante ist auch von der Azidität des Alkohols abhängig. Für primäre Alkohole mit kurzen Alkylketten liegt das Reaktionsgleichgewicht weiter auf der Produktseite im Vergleich zum Reaktionsgleichgewicht für längerkettige sekundäre Alkohole, das weit auf Seiten der Edukte Alkohol und Metallhydroxid liegt. Die Reak- tionsgleichgewichtskonstante K der oben dargestellten Reaktion kann mit folgender Gleichung beschrieben werden, wobei eckige Klammern für Konzentrationen der jeweiligen Substanzen stehen: In order to achieve a high conversion, water formed in the reaction must be removed from the reaction mixture. This can be done by evaporation. Some alcohols form low-boiling azeotropes with water, increasing the energy required for evaporation. The reaction equilibrium constant of the reaction described above is often clearly on the side of the educts, so that the most complete removal of the water formed is necessary. The reaction equilibrium constant is also dependent on the acidity of the alcohol. For primary alcohols with short alkyl chains, the reaction equilibrium is further on the product side compared to the reaction equilibrium for longer chain secondary alcohols, which is far on the side of the educts alcohol and metal hydroxide. The reaction equilibrium constant K of the above-described reaction can be described by the following equation, with square brackets representing concentrations of the respective substances:
K _ [H2Q] - [RO ] K _ [H 2 Q] - [RO]
[ROH] [OH ] ' [RAH] [OH] '
Der Energiebedarf ist abhängig von der Reaktionsgleichgewichtskonstante und der Menge an Wasser, die aus der Reaktion entfernt werden muss, um einen hohen Umsatz zu erzielen, sowie von dem azeotropen Verhalten von Wasser und dem Alkohol und der Menge an Alkohol, die mit dem Wasser verdampft wird. Neben dem verhältnismäßig hohen energetischen Aufwand weist das Verfahren zur Herstellung von Metallalkoxiden über entsprechende Hydroxide eine Neigung zur Verblockung der eingesetzten Apparate durch Feststoffablagerungen auf. Die WO 2001/042178 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Alkalimethanolaten aus wässriger Alkalilauge und Methanol in einer Reaktionskolonne, wobei ein dampfförmiges Methanol/Wasser-Gemisch in einer Reaktionskolonne getrennt wird. Um den Energiebedarf zu verringern und gleichzeitig ein weitgehend wasserfreies Produkt herzustellen, sind die Böden der Reaktionskolonne so ausgeführt, dass Flüssigkeit durchregnet. In einer anderen Variante ist die Reaktionskolonne mit Füllkörpern oder geordneten Packungen ausgestattet, das gemittelte Verhältnis von Flüssigkeitsstrom zu Dampfstrom wird hinsichtlich der Flüssigkeit um nicht mehr als 15 % überschritten und die Temperatur in dem Doppelmantel der Reaktionskolonne liegt 3°C bis 10°C über der Innentemperatur der Kolonne. Der Flüssigkeitsfüllstand auf den Böden wird niedrig gehalten und die Reaktionskolonne besitzt bevorzugt 15 bis 30 theoretische Böden. The energy requirement depends on the reaction equilibrium constant and the amount of water that must be removed from the reaction to achieve high conversion, as well as the azeotropic behavior of water and the alcohol and the amount of alcohol that is evaporated with the water , In addition to the relatively high energy expenditure, the process for the production of metal alkoxides via corresponding hydroxides has a tendency to blocking the apparatus used by solid deposits. WO 2001/042178 A1 describes a process for the preparation of alkali metal methanolates from aqueous alkali metal hydroxide solution and methanol in a reaction column, wherein a vaporous methanol / water mixture is separated in a reaction column. In order to reduce the energy requirement and at the same time produce a substantially anhydrous product, the bottoms of the reaction column are designed so that liquid passes through. In another variant, the reaction column is equipped with packing or ordered packing, the average ratio of liquid flow to vapor flow is not exceeded by more than 15% with respect to the liquid and the temperature in the double jacket of the reaction column is 3 ° C to 10 ° C above Internal temperature of the column. The liquid level on the trays is kept low and the reaction column preferably has 15 to 30 theoretical trays.
Die US 2008/0296786 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer alkoholischen Lösung eines Alkalimetallalkoxids aus Alkalimetallhydroxid und Alkohol in einer Reaktionskolonne. Das Rücklaufverhältnis der Reaktionskolonne beträgt mindestens 0,05. In einem oberen Teil der Reaktionskolonne liegt eine hohe Wasserkonzentration vor um eine Feststoffausfällung zu ver- hindern. Wasser wird aus dem Kondensat vor dem Rücklauf in die Reaktionskolonne nicht abgetrennt. US 2008/0296786 A1 describes a process for preparing an alcoholic solution of an alkali metal alkoxide from alkali metal hydroxide and alcohol in a reaction column. The reflux ratio of the reaction column is at least 0.05. In an upper part of the reaction column there is a high water concentration in order to prevent solid precipitation. Water is not separated from the condensate before returning to the reaction column.
Die US 4577045 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von wasserfreiem Kalium-tert.- butoxid aus wässriger Alkalilauge und tert.-Butylalkohol in einer Destillationskolonne, wobei Wasser unter Verwendung eines Schleppmittels abdestilliert wird. tert.-Butylalkohol wird im Überschuss zu der wässrigen Kalilauge eingesetzt, so dass im Sumpf der Destillationskolonne eine Lösung mit 10 Gew.-% bis 18 Gew.-% Kalium-tert.-butoxid vorliegt und das Gasgemisch in der Destillationskolonne einen Gehalt an tert.-Butylalkohol von 50 Gew.-% bis 90 Gew.-% aufweist. US 4577045 A describes a process for the preparation of anhydrous potassium tert-butoxide from aqueous alkali and tert-butyl alcohol in a distillation column, wherein water is distilled off using an entraining agent. tert-Butyl alcohol is used in excess to the aqueous potassium hydroxide solution, so that in the bottom of the distillation column, a solution with 10 wt .-% to 18 wt .-% potassium tert-butoxide is present and the gas mixture in the distillation column a content of tert Butyl alcohol from 50 wt .-% to 90 wt .-%.
Nachteilig an den Verfahren des Standes der Technik ist ein geringer Kolonnenwirkungsgrad, ein relativ hoher Wassergehalt in der Reaktionskolonne, der zu einem nur geringen Umsatz führt und Feststoffablagerungen in der Kolonne begünstigt, und/oder die Einbringung von Fremdstoffen in das System durch den Einsatz von Schleppmitteln. A disadvantage of the processes of the prior art is a low column efficiency, a relatively high water content in the reaction column, which leads to only a small conversion and favors solid deposits in the column, and / or the introduction of foreign substances in the system by the use of entrainers ,
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Metallalkoxids aus einem Alkohol und einem Metallhydroxid in einer Reaktionskolonne bereitzustellen, wodurch die Bildung von Feststoffablagerungen in der Reaktionskolonne zuverlässig vermieden und die Gewinnung des Metallalkoxids in erhöhter Konzentration möglich wird. The object of the invention is to provide a process for preparing a metal alkoxide from an alcohol and a metal hydroxide in a reaction column, whereby the formation of solid deposits in the reaction column reliably avoided and recovery of the metal alkoxide in an increased concentration is possible.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Metallalkoxids aus einem Alkohol und einem Metallhydroxid in einer Reaktionskolonne, wobei ein den Alkohol enthaltender erster Einsatzstrom und ein das Metallhydroxid enthaltender zweiter Einsatzstrom in einen Mischer eingespeist und gemischt werden und ein aus dem Mischer entnommener Zulaufstrom einem oberen Abschnitt der Reaktionskolonne zugeführt wird, This object is achieved by a method for producing a metal alkoxide from an alcohol and a metal hydroxide in a reaction column, wherein a first feed stream containing the alcohol and a second feed stream containing the metal hydroxide are fed into a mixer and mixed, and an feed stream taken from the mixer is fed to an upper section of the reaction column,
ein Wasser und den Alkohol enthaltender erster, oberer Abzugsstrom der Reaktionskolonne dem oberen Abschnitt der Reaktionskolonne entnommen und einer Destillationskolonne zugeführt wird,  a water and the alcohol containing the first, upper take-off stream of the reaction column is removed from the upper portion of the reaction column and fed to a distillation column,
ein zweiter, unterer Abzugsstrom der Destillationskolonne, der zu mindestens 80 Gew.-% aus dem Alkohol besteht, einem unteren Abschnitt der Destillationskolonne entnommen und dem Mischer zugeführt wird und  a second, lower take-off stream of the distillation column, consisting of at least 80% by weight of the alcohol, is taken from a lower section of the distillation column and fed to the mixer, and
ein das Metallalkoxid enthaltender zweiter, unterer Abzugsstrom der Reaktionskolonne einem unteren Abschnitt der Reaktionskolonne entnommen wird, wobei der zweite Einsatzstrom zu mindestens 55 Gew.-% aus dem Metallhydroxid besteht.  a second, lower take-off stream of the reaction column containing the metal alkoxide is taken from a lower section of the reaction column, wherein the second feed stream comprises at least 55% by weight of the metal hydroxide.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird der Wassergehalt in der Reaktionskolonne gering gehalten, um Feststoffablagerungen in der Kolonne zu vermeiden. Häufig stehen Feststoffablagerungen in Verbindung mit der Ausbildung einer zweiten flüssigen Phase, wobei die erste Phase reich an dem Alkohol und die zweite Phase wasserreich ist. Die Ausbildung dieser zwei- ten flüssigen Phase wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden. Durch Ausbildung der zweiten flüssigen Phase, wobei die Konzentrationen der anwesenden Stoffe in der By the method according to the invention, the water content in the reaction column is kept low in order to avoid solid deposits in the column. Frequently, solid deposits are associated with the formation of a second liquid phase, the first phase being rich in the alcohol and the second phase being rich in water. The formation of this second liquid phase is avoided by the method according to the invention. By forming the second liquid phase, the concentrations of the substances present in the
Mischung in einem thermodynamischen Zweiphasengebiet liegen, würde die Löslichkeit, ausgedrückt durch das Löslichkeitsprodukt, des Metallhydroxids und/oder auch des Metallalkoxids in dem Alkohol beziehungsweise der alkoholreichen Phase zumindest lokal teilweise überschrit- ten werden und es würde zum Ausfallen von Feststoff kommen. If the mixture is in a thermodynamic two-phase region, the solubility, expressed by the solubility product, of the metal hydroxide and / or of the metal alkoxide in the alcohol or the alcohol-rich phase would be at least locally exceeded and precipitation of solid would occur.
Durch Einsatz des Mischers wird eine auch nur lokal erhöhte Konzentration des Metallhydroxids und/oder des Metallalkoxids, die zur Ablagerung von Feststoff am Eintritt des Zulaufstroms in die Reaktionskolonne führen könnte, vermieden. By using the mixer, even a locally increased concentration of the metal hydroxide and / or the metal alkoxide, which could lead to the deposition of solid at the inlet of the feed stream into the reaction column, avoided.
Die Destillationskolonne dient zur Trennung eines in der Reaktionskolonne entstandenen Alko- hol/Wasser-Gemischs, das auch zumindest Teile des durch die Reaktion des Metallhydroxids zum Metallalkoxid gebildeten Wassers enthält. Die Reaktion des Metallhydroxids zum Metallalkoxid findet im Wesentlichen in der Reaktionskolonne statt. Es kann auch bereits im Mischer zu einer Bildung geringer Mengen des Metallalkoxids kommen. Bevorzugt besteht der Zulaufstrom zu weniger als 10 Gew.-%, insbesondere zu weniger als 5 Gew.-% aus dem Metallalkoxid. Um einen Wassereintrag in die Reaktionskolonne durch eine wässrige Metallhydroxidlösung im zweiten Einsatzstrom zu reduzieren, weist der zweite Einsatzstrom einen hohen Gehalt an Metallhydroxid auf, der entsprechend auch zu einem hohen Gehalt an Metallhydroxid und einem niedrigen Gehalt an Wasser in dem Zulaufstrom führt. Bevorzugt besteht der zweite Einsatz- ström zu mindestens 65 Gew.-%, mehr bevorzugt zu mindestens 75 Gew.-% und insbesondere bevorzugt zu mindestens 79 Gew.-% aus dem Metallhydroxid. Der angegebene Gehalt bezieht sich jeweils auf den gesamten Strom. Bevorzugt besteht der erste Einsatzstrom zu mindestens 60 Gew.-% aus dem Alkohol, mehr bevorzugt zu mindestens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 95 Gew.-% und insbesondere bevorzugt zu mindestens 99 Gew.-% aus dem Alkohol. The distillation column serves to separate an alcohol / water mixture formed in the reaction column which also contains at least parts of the water formed by the reaction of the metal hydroxide with the metal alkoxide. The reaction of the metal hydroxide to the metal alkoxide takes place essentially in the reaction column. It can also come in the mixer to form small amounts of the metal alkoxide. Preferably, the feed stream to less than 10 wt .-%, in particular less than 5 wt .-% of the metal alkoxide. In order to reduce the introduction of water into the reaction column by means of an aqueous metal hydroxide solution in the second feed stream, the second feed stream has a high content of metal hydroxide, which accordingly also leads to a high content of metal hydroxide and a low content of water in the feed stream. Preferably, the second application to at least 65 wt .-%, more preferably at least 75 wt .-% and particularly preferably at least 79 wt .-% of the metal hydroxide. The stated content refers in each case to the entire stream. The first feed stream preferably comprises at least 60% by weight of the alcohol, more preferably at least 80% by weight, particularly preferably at least 95% by weight and especially preferably at least 99% by weight, of the alcohol.
Üblicherweise wird das Metallhydroxid im zweiten Einsatzstrom in wässriger Lösung vorgelegt. Bevorzugt wird ein Konzentrationsschritt zur Erzeugung des zweiten Einsatzstroms aus einer Lösung, die zu weniger als 50 Gew.-% aus dem Metallhydroxid besteht, durchgeführt. Bevorzugt besteht die Lösung zunächst zu weniger als 40 Gew.-% aus dem Metallhydroxid, insbesondere bevorzugt zu weniger als 30 Gew.-%. Der Konzentrationsschritt kann beispielsweise wie in Kühnlein in„Chemieingenieur Technik" 43 (4), Seiten 187 - 191 , 1971 beschrieben durchgeführt werden. Usually, the metal hydroxide in the second feed stream is presented in aqueous solution. Preferably, a concentration step of generating the second feed stream from a solution consisting of less than 50% by weight of the metal hydroxide is carried out. Preferably, the solution initially consists of less than 40 wt .-% of the metal hydroxide, more preferably less than 30 wt .-%. The concentration step may be carried out, for example, as described in Kühnlein in "Chemieingenieur Technik" 43 (4), pages 187-191, 1971.
Im Rahmen der Erfindung bezeichnet der obere Abschnitt der Destillationskolonne beziehungsweise der Reaktionskolonne einen Bereich, der höchstens die oberen 30 %, gerechnet vom Kolonnenkopf, der theoretischen Trennstufen in der jeweiligen Kolonne umfasst, mehr bevor- zugt höchstens die oberen 10% der theoretischen Trennstufen. Insbesondere bevorzugt als oberer Abschnitt ist der Kopf der Kolonne. Der untere Abschnitt der Destillationskolonne beziehungsweise der Reaktionskolonne bezeichnet bevorzugt einen Bereich, der höchstens die unteren 30 %, gerechnet vom Kolonnensumpf, der theoretischen Trennstufen in der jeweiligen Kolonne umfasst, mehr bevorzugt höchstens die unteren 10% der theoretischen Trennstufen. Ins- besondere bevorzugt als unterer Abschnitt ist der Sumpf der Kolonne. In the context of the invention, the upper section of the distillation column or of the reaction column denotes a region comprising at most the upper 30%, calculated from the top of the column, the theoretical plates in the respective column, more preferably at most the upper 10% of the theoretical plates. Particularly preferred as the upper section is the head of the column. The lower section of the distillation column or the reaction column preferably denotes a region which comprises at most the lower 30%, calculated from the bottom of the column, the theoretical plates in the respective column, more preferably at most the lower 10% of the theoretical plates. Particularly preferred as the lower section is the bottom of the column.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der zweite, untere Abzugsstrom der Reaktionskolonne entnommen und einem ersten Wärmeaustauscher zugeführt und eine flüssige Phase wird dem ersten Wärmeaustauscher als ein Produktstrom entnommen. Bevorzugt ist der erste Wär- meaustauscher ein Verdampfer. Der Produktstrom besteht bevorzugt zu mindestens 10 Gew.- %, mehr bevorzugt zu mindestens 20 Gew.-% und insbesondere bevorzugt zu mindestens 28 Gew.-% aus dem Metallalkoxid. Typischerweise besteht der Produktstrom zu höchstens 50 Gew.-%, bevorzugt zu höchstens 40 Gew.-% und insbesondere bevorzugt zu höchstens 35 Gew.-% aus dem Metallalkoxid. Üblicherweise liegt im Produktstrom das Metallalkoxid in dem Alkohol gelöst vor. Bevorzugt enthält der Produktstrom weniger als 1 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gew.-% und insbesondere bevorzugt weniger als 0,1 Gew.-% Wasser. In a preferred embodiment, the second, lower withdrawal stream is taken from the reaction column and fed to a first heat exchanger, and a liquid phase is taken from the first heat exchanger as a product stream. The first heat exchanger is preferably an evaporator. The product stream preferably consists of at least 10% by weight, more preferably at least 20% by weight and particularly preferably at least 28% by weight, of the metal alkoxide. Typically, the product stream consists of at most 50% by weight, preferably at most 40% by weight and especially preferably at most 35% by weight, of the metal alkoxide. Usually, the metal alkoxide is dissolved in the alcohol in the product stream. The product stream preferably contains less than 1% by weight, more preferably less than 0.5% by weight and most preferably less than 0.1% by weight of water.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein erster, oberer Abzugsstrom der Destillationskolonne dem oberen Abschnitt der Destillationskolonne entnommen und einem Trennver- fahren unterzogen, wobei ein bezüglich des Alkohols angereicherter Strom entsteht. Der bezüglich des Alkohols angereicherte Strom besteht zu mindestens 50 Gew.-% aus dem Alkohol und wird zumindest teilweise als ein Rückführstrom in die Destillationskolonne zurückgeführt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der erste, obere Abzugsstrom der Destillationskolonne dem oberen Abschnitt der Destillationskolonne entnommen und zumindest teilweise kondensiert. Das Kondensat umfasst bevorzugt mehr als eine Phase, wobei die obere Phase zu mindestens 50 Gew.-% aus dem Alkohol besteht. Die obere Phase wird zumindest teilweise als der Rückführstrom in die Destillationskolonne zurückgeführt. Bevorzugt wird der Rückführstrom der Destillationskolonne in dem oberen Abschnitt, insbesondere am Kopf zugeführt. Bevorzugt besteht die obere Phase, auch als leichte Phase bezeichnet, zu mindestens 60 Gew.-%, insbesondere bevorzugt zu mindestens 73 Gew.-% aus dem Alkohol. Eine bezüglich des Alkohols abgereicherter Strom beziehungsweise die untere Phase des Kondensats, die mit der oberen Phase eine gemeinsame Phasengrenze aufweist, besteht zu mindestens 50 Gew.- % aus Wasser, mehr bevorzugt zu mindestens 80 Gew.-% und besonders bevorzugt zu mindestens 90 Gew.-%. Die untere Phase wird auch als schwere Phase bezeichnet. Die wasserreiche untere Phase kann kontinuierlich aus dem Phasenseparator abgezogen werden. Zur Kondensation des ersten, oberen Abzugsstroms der Destillationskolonne können grundsätzlich alle dem Fachmann bekannten Kondensatoren eingesetzt werden, zum Beispiel stehende oder liegende Rohrbündelapparate, in denen der zu kondensierende Strom mantelseitig oder rohrseitig geführt werden kann. Ebenso können Plattenwärmeaustauscher eingesetzt werden. In a further preferred embodiment, a first, upper take-off stream of the distillation column is taken from the upper section of the distillation column and subjected to a separation process, wherein a stream enriched in the alcohol is formed. The alcohol-enriched stream is at least 50% by weight of the alcohol and is at least partially recycled as a recycle stream to the distillation column. In a particularly preferred embodiment, the first, upper take-off stream of the distillation column is taken from the upper section of the distillation column and at least partially condensed. The condensate preferably comprises more than one phase, wherein the upper phase consists of at least 50% by weight of the alcohol. The upper phase is at least partially recycled as the recycle stream to the distillation column. Preferably, the recycle stream is fed to the distillation column in the upper section, in particular at the top. Preferably, the upper phase, also referred to as a light phase, at least 60 wt .-%, more preferably at least 73 wt .-% of the alcohol. A stream depleted in the alcohol or the lower phase of the condensate having a common phase boundary with the upper phase consists of at least 50% by weight of water, more preferably at least 80% by weight, and most preferably at least 90% by weight .-%. The lower phase is also referred to as the heavy phase. The water-rich lower phase can be continuously withdrawn from the phase separator. For the condensation of the first, upper take-off stream of the distillation column, it is possible in principle to use all condensers known to the person skilled in the art, for example standing or lying tube bundle apparatus in which the stream to be condensed can be conducted on the shell side or pipe side. Likewise, plate heat exchangers can be used.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Reaktionskolonne neben dem ersten, oberen Abzugsstrom der Reaktionskolonne, der eine dampfförmige Phase umfasst, keine weitere dampfförmige Phase entnommen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird kein Strom der Reaktionskolonne entnommen und direkt in den Mischer geführt. Bevorzugt wird von den der Reaktionskolonne entnommenen Strömen zunächst Wasser abgetrennt um einen geringen Gehalt an Wasser im Mischer und damit in der Reaktionskolonne zu gewährleisten. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Reaktionskolonne ohne Rücklauf betrieben. Der Mischer dient zur Verdünnung des das Metallhydroxid enthaltenden zweiten Einsatzstroms mit dem Alkohol, um ein Ausfallen von Feststoff zu verhindern. Insbesondere werden inhomogene Konzentrationsverteilungen am Einlass der Reaktionskolonne vermieden, wo der Zulaufstrom in die Reaktionskolonne eintritt. Als Mischer können prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Mischer eingesetzt werden. Sie können feststehende oder bewegte Einbauten aufwei- sen. Bevorzugt sind kontinuierlich betriebene Rührkessel und Strömungsrohre mit statischen Mischern. Der Mischer kann außerhalb aber auch innerhalb der Kolonne ausgeführt sein. Für eine Ausführung innerhalb der Kolonne kann eine Mischwanne in der Kolonne eingesetzt werden, in die der Zulaufstrom geführt wird. Bevorzugt enthält der dem Mischer entnommene Zulaufstrom weniger als 10 Gew.-% Wasser. Im Mischer und somit auch im Zulaufstrom beträgt ein Wassergehalt bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, mehr bevorzugt weniger als 3 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 2 Gew.-% und insbesondere bevorzugt weniger als 1 ,3 Gew.-%. Im Mischer sowie im Zulaufstrom liegt bevorzugt ein Gehalt an dem Metallhydroxid von 0,5 Gew.-% bis 20 Gew.-%, mehr bevorzugt von 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt von 2 Gew.-% bis 6 Gew.-% und insbesondere bevorzugt von 2,5 Gew.-% bis 3,5 Gew.-% vor. Bevorzugt wird die Menge an dem Alkohol im Mischer desto höher gewählt, je mehr Wasser in den Mischer eingebracht wird. Die Löslichkeit des Metallhydroxids in dem Alkohol, die beispielsweise für Natriumhydroxid in Isobu- tanol ungefähr 6 Gew.-% bei Raumtemperatur beträgt, sollte nicht überschritten werden, um ein Ausfallen des Metallhydroxids zu vermeiden. Die hier angegebenen Zusammensetzungen im Mischer haben insbesondere für Raumtemperatur oder Temperaturen höher als Raumtemperatur Gültigkeit. Die Raumtemperatur beträgt typischerweise 20°C. In a further preferred embodiment, the reaction column, in addition to the first, upper take-off stream of the reaction column, which comprises a vapor phase, no further vapor phase removed. In a particularly preferred embodiment, no stream is taken from the reaction column and passed directly into the mixer. Preferably, water is first separated from the streams taken from the reaction column in order to ensure a low content of water in the mixer and thus in the reaction column. In a further preferred embodiment, the reaction column is operated without reflux. The mixer serves to dilute the second feedstream containing the metal hydroxide with the alcohol to prevent solid precipitation. In particular, inhomogeneous concentration distributions are avoided at the inlet of the reaction column, where the feed stream enters the reaction column. In principle, all mixers known to the person skilled in the art can be used as mixers. They can have fixed or moving internals. Preferred are continuously operated stirred tank and flow tubes with static mixers. The mixer can be designed outside but also inside the column. For an embodiment within the column, a mixing trough can be used in the column, in which the feed stream is guided. Preferably, the feed stream taken from the mixer contains less than 10% by weight of water. In the mixer and thus also in the feed stream, a water content is preferably less than 5% by weight, more preferably less than 3% by weight, more preferably less than 2% by weight and especially preferably less than 1.3% by weight. , In the mixer and in the feed stream is preferably a content of the metal hydroxide of 0.5 wt .-% to 20 wt .-%, more preferably from 1 wt .-% to 10 wt .-%, particularly preferably from 2 wt .-% to 6 wt .-% and more preferably from 2.5% to 3.5% by weight. Preferably, the more water is added to the mixer in the mixer, the higher the amount of alcohol chosen. The solubility of the metal hydroxide in the alcohol, which is about 6% by weight for example for sodium hydroxide in isobutanol at room temperature, should not be exceeded in order to avoid precipitation of the metal hydroxide. The compositions specified herein in the mixer are especially valid for room temperature or temperatures higher than room temperature. The room temperature is typically 20 ° C.
Bevorzugt beträgt der absolute Druck in dem oberen Abschnitt der Reaktionskolonne weniger als 1 bar, mehr bevorzugt weniger als 500 mbar, besonders bevorzugt von 50 mbar bis 310 mbar. Der absolute Druck in dem oberen Abschnitt der Destillationskolonne beträgt bevorzugt weniger als 1 bar, mehr bevorzugt weniger als 500 mbar und liegt besonders bevorzugt in ei- nem Bereich von 50 mbar bis 310 mbar, insbesondere bevorzugt in einem Bereich von 50 mbar bis 120 mbar. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform entspricht der Druck in dem oberen Abschnitt der Destillationskolonne dem Druck in dem oberen Abschnitt der Reaktionskolonne. In einer mehr bevorzugten Ausführungsform ist der Druck in dem oberen Abschnitt der Destillationskolonne geringer als der Druck in dem oberen Abschnitt der Reaktionskolonne. Grund- sätzlich kann der Druck in dem oberen Abschnitt der Destillationskolonne aber auch unabhängig von dem Druck in dem oberen Abschnitt der Reaktionskolonne gewählt werden. Bei Bedarf, insbesondere bei einer größeren Druckdifferenz zwischen dem oberen Abschnitt der Destillationskolonne und dem oberen Abschnitt der Reaktionskolonne, kann für die Überführung des ersten, oberen Abzugsstroms der Reaktionskolonne in die Destillationskolonne zum Druckaus- gleich ein Verdichter oder eine Drossel eingesetzt werden. Ein geringer Druck in der Destillationskolonne ist vorteilhaft zur Trennung des Alkohol/Wasser-Azeotrops. Ein geringer Druck in der Reaktionskolonne ist vorteilhaft, da das Alkohol/Wasser-Azeotrop bei geringeren Drücken einen höheren Wassergehalt aufweist. Die Druckdifferenz in der Destillationskolonne zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt beträgt typischerweise weniger als 1 bar, bevorzugt weniger als 100 mbar, besonders bevorzugt weniger als 50 mbar. Die Druckdifferenz in der Reaktionskolonne zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt beträgt typischerweise weniger als 1 bar, bevorzugt weniger als 500 mbar und besondere bevorzugt weniger als 70 mbar. Der erste, obere Abzugsstrom der Reaktionskolonne kann gasförmig oder nach einer Kondensation in flüssiger Form der Destillationskolonne zugeführt werden. Eine gas- förmige Zuführung ist bevorzugt, da dies energetisch günstiger ist. The absolute pressure in the upper section of the reaction column is preferably less than 1 bar, more preferably less than 500 mbar, particularly preferably from 50 mbar to 310 mbar. The absolute pressure in the upper section of the distillation column is preferably less than 1 bar, more preferably less than 500 mbar and is more preferably in a range from 50 mbar to 310 mbar, particularly preferably in a range from 50 mbar to 120 mbar. In a further preferred embodiment, the pressure in the upper section of the distillation column corresponds to the pressure in the upper section of the reaction column. In a more preferred embodiment, the pressure in the upper section of the distillation column is less than the pressure in the upper section of the reaction column. In principle, however, the pressure in the upper section of the distillation column can also be selected independently of the pressure in the upper section of the reaction column. If necessary, in particular with a larger pressure difference between the upper section of the distillation column and the upper section of the reaction column, a compressor or a throttle can be used for the transfer of the first, upper take-off stream of the reaction column into the distillation column for pressure equalization. A low pressure in the distillation column is advantageous for the separation of the alcohol / water azeotrope. A low pressure in the reaction column is advantageous since the alcohol / water azeotrope has a higher water content at lower pressures. The pressure difference in the distillation column between the upper section and the lower section is typically less than 1 bar, preferably less than 100 mbar, more preferably less than 50 mbar. The pressure difference in the reaction column between the upper section and the lower section is typically less than 1 bar, preferably less than 500 mbar, and more preferably less than 70 mbar. The first, upper take-off stream of the reaction column can be fed to the distillation column in gaseous form or after condensation in liquid form. A gaseous feed is preferred because this is energetically more favorable.
Bevorzugt liegt die Anzahl an theoretischen Trennstufen in der Reaktionskolonne in einem Bereich von 1 bis 50, besonders bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 30. Je geringer die Anzahl der theoretischen Trennstufen in der Reaktionskolonne ist, desto höher ist der Energiebedarf, um einen bestimmten Umsatz bezüglich des eingesetzten Metallhydroxids zu erreichen. Für den erzielbaren Umsatz, also auch für den Gehalt an Metallhydroxid in dem unteren Abschnitt der Reaktionskolonne, ist auch die Gleichgewichtskonstante der Reaktion des Metallhydroxids zum Metallalkoxid von Bedeutung und ebenso die Wahl des eingesetzten Alkohols. Anstelle einer Reaktionskolonne können auch zwei oder mehr, bevorzugt zwei, Reaktionskolonnen mit jeweils entsprechend kleinerem Durchmesser parallel geschaltet werden. Der F-Faktor der Reaktionskolonne, der eine Gasbeladung beschreibt und das Produkt ist aus einer auf den leeren Querschnitt der Kolonne bezogenen Gasgeschwindigkeit in m/s und der Wurzel einer Gasdichte in kg/m3, liegt bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 3, besonders bevorzugt in einem Bereich von 1 ,2 bis 2,2. Die Anzahl an theoretischen Trennstufen in der Destillationskolonne liegt bevorzugt in einem Bereich von 4 bis 20, mehr bevorzugt in einem Bereich von 6 bis 10. Dabei umfasst ein Abtriebsteil der Destillationskolonne bevorzugt mehr als 2 theoretische Trennstufen, insbesondere liegt die Anzahl an theoretischen Trennstufen in dem Abtriebsteil in einem Bereich von 3 bis 5. Ein Verstärkerteil der Destillationskolonne weist bevorzugt mehr als 2 theoretische Trennstufen auf, bevorzugt liegt die Anzahl an theoretischen Trennstufen in dem Verstärkerteil in einem Bereich von 3 bis 5. Die Anzahl der theoretischen Trennstufen der Destillationskolonne richtet sich nach dem angestrebten Wassergehalt in dem zweiten, unteren Abzugsstrom der Destillationskolonne. Je geringer der Wassergehalt im zweiten, unteren Abzugsstrom der Destillationskolonne gewünscht ist, desto mehr theoretische Trennstufen der Destillationskolonne werden be- nötigt. Preferably, the number of theoretical plates in the reaction column is in a range from 1 to 50, more preferably in a range of 10 to 30. The smaller the number of theoretical plates in the reaction column, the higher the energy requirement to a certain conversion with respect to the metal hydroxide used. For the achievable conversion, including the content of metal hydroxide in the lower portion of the reaction column, the equilibrium constant of the reaction of the metal hydroxide to the metal alkoxide is important and also the choice of the alcohol used. Instead of a reaction column, two or more, preferably two, reaction columns each having a correspondingly smaller diameter can also be connected in parallel. The F-factor of the reaction column, which describes a gas loading and the product is a gas velocity in m / s based on the empty cross-section of the column and the root of a gas density in kg / m 3 , is preferably in a range from 1 to 3, more preferably in a range of 1.2 to 2.2. The number of theoretical plates in the distillation column is preferably in a range from 4 to 20, more preferably in a range from 6 to 10. In this case, a stripping section of the distillation column preferably comprises more than 2 theoretical plates, in particular the number of theoretical plates in the Stripping part in a range of 3 to 5. An amplifier section of the distillation column preferably has more than 2 theoretical plates, preferably the number of theoretical plates in the amplifier section is in a range of 3 to 5. The number of theoretical plates of the distillation column depends the desired water content in the second, lower take-off stream of the distillation column. The lower the water content in the second, lower take-off stream of the distillation column is desired, the more theoretical separation stages of the distillation column are required.
Anstelle einer Destillationskolonne können auch zwei oder mehr, bevorzugt zwei, Destillationskolonnen mit jeweils entsprechend kleinerem Durchmesser parallel geschaltet werden. Der F-Faktor der Destillationskolonne liegt bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 3, besonders bevorzugt in einem Bereich von 1 ,2 bis 2. Instead of a distillation column, two or more, preferably two, distillation columns each having a correspondingly smaller diameter can be connected in parallel. The F-factor of the distillation column is preferably in a range of 1 to 3, more preferably in a range of 1, 2 to 2.
Bevorzugt enthält der zweite, untere Abzugsstrom der Destillationskolonne weniger als 10 Gew.-% Wasser, besonders bevorzugt weniger als 5 Gew.-%. Der Wassergehalt im zweiten, unteren Abzugsstrom der Destillationskolonne kann mehr als 5 Gew.-% betragen, wenn der zweite Einsatzstrom zu mindestens 50 Gew.-% aus dem Metallhydroxid besteht. Bevorzugt besteht der zweite, untere Abzugsstrom der Destillationskolonne zu mindestens 85 Gew.-%, mehr bevorzugt zu mindestens 95 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 99 Gew.-% und insbesondere bevorzugt zu mindestens 99,5 Gew.-% aus dem Alkohol. Preferably, the second, lower take-off stream of the distillation column contains less than 10 wt .-% water, more preferably less than 5 wt .-%. The water content in the second, lower take-off stream of the distillation column may be more than 5 wt .-%, if the second feed stream consists of at least 50 wt .-% of the metal hydroxide. Preferably, the second, lower take-off stream of the distillation column is at least 85 wt .-%, more preferably at least 95 wt .-%, particularly preferably at least 99 wt .-% and particularly preferably at least 99.5 wt .-% of the Alcohol.
Die Temperatur in dem oberen Abschnitt der Destillationskolonne beträgt bevorzugt mehr als 25°C. The temperature in the upper section of the distillation column is preferably more than 25 ° C.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der erste, obere Abzugsstrom der Reakti- onskolonne auf einer zweiten bis zehnten theoretischen Trennstufe, gerechnet vom Kolonnensumpf, der Destillationskolonne zugeführt. Insbesondere bevorzugt wird der erste, obere Abzugsstrom der Reaktionskolonne auf einer vierten bis sechsten theoretischen Trennstufe, gerechnet vom Kolonnenkopf, der Destillationskolonne zugeführt. Bevorzugt weist der Zulaufstrom zur Reaktionskolonne eine Temperatur auf, die höchstens um 20°C größer ist als die Siedetemperatur des Zulaufstroms bei dem am Zulauf der Reaktionskolonne herrschenden Druck, und die die Temperatur des Zulaufstroms die Siedetemperatur um höchstens 40°C unterschreitet. Mehr bevorzugt ist die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Zulaufstroms und der Siedetemperatur des Zulaufstroms kleiner als 15°C, besonders bevorzugt kleiner als 10°C und insbesondere bevorzugt kleiner als 5°C. Insbesondere bevorzugt ist die Temperatur des Zulaufstroms kleiner als die Siedetemperatur des Zulaufstroms, um ein Ausfallen von Feststoffen am Zulauf der Reaktionskolonne zu vermeiden. In a further preferred embodiment, the first, upper take-off stream of the reaction column is fed to the distillation column on a second to tenth theoretical separation stage, calculated from the bottom of the column. Particularly preferably, the first, upper take-off stream of the reaction column on a fourth to sixth theoretical separation stage, calculated from the top of the column, fed to the distillation column. Preferably, the feed stream to the reaction column has a temperature which is at most 20 ° C greater than the boiling temperature of the feed stream at the pressure prevailing at the inlet of the reaction column, and the temperature of the feed stream below the boiling temperature by at most 40 ° C. More preferably, the temperature difference between the temperature of the feed stream and the boiling temperature of the feed stream is less than 15 ° C, more preferably less than 10 ° C, and most preferably less than 5 ° C. More preferably, the temperature of the feed stream is less than the boiling temperature of the feed stream to avoid precipitation of solids at the inlet of the reaction column.
Bevorzugt beträgt die Temperatur in dem oberen Abschnitt der Reaktionskolonne mehr als 25°C, mehr bevorzugt mehr als 30°C, besonders bevorzugt mehr als 40°C und insbesondere bevorzugt mehr als 50°C. Die in der Reaktionskolonne gewählte Temperatur ist abhängig von dem dort herrschenden Druck. Je größer der Druck ist, desto höher ist die Temperatur zu wäh- len. Je geringer die Temperaturen in der Reaktionskolonne gewählt werden, desto höher ist die Gefahr eines Ausfallens des Metallhydroxids oder des Metallalkoxids. Preferably, the temperature in the upper portion of the reaction column is more than 25 ° C, more preferably more than 30 ° C, more preferably more than 40 ° C, and most preferably more than 50 ° C. The temperature selected in the reaction column depends on the pressure prevailing there. The higher the pressure, the higher the temperature is to be selected. The lower the temperatures selected in the reaction column, the higher the risk of precipitation of the metal hydroxide or the metal alkoxide.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reaktionskolonne und/oder die Destillationskolonne mit trennwirksamen Einbauten, insbesondere Böden, ausgestattet. Es können alle dem Fachmann bekannten Einbauten eingesetzt werden. Beispielhaft sind Siebböden, Ventilböden, Glockenböden, Dual-Flow Böden und Packungen zu nennen. In a preferred embodiment, the reaction column and / or the distillation column is equipped with separating internals, in particular trays. It can be used all known in the art internals. Examples include sieve trays, valve trays, bubble trays, dual-flow trays and packs.
In einer Ausführungsform, bevorzugt bei hohen Massenströmen, werden mindestens zwei, bevorzugt genau zwei Reaktionskolonnen parallel geschaltet. Hierzu kann der Zulaufstrom auf mindestens zwei parallel geschaltete Reaktionskolonnen aufgeteilt werden, wobei die parallel geschalteten Reaktionskolonnen bevorzugt bei unterschiedlichen Drücken betrieben werden. Auch zwei parallel geschaltete Destillationskolonnen können eingesetzt werden. Bevorzugt wird dabei ein einem Kondensator, bevorzugt einem Kondensator einer ersten Destillationskolonne, entnommener Wärmestrom einem Verdampfer, bevorzugt einem Verdampfer einer zweiten Re- aktionskolonne zugeführt. Der Kondensator der ersten Destillationskolonne wird bevorzugt bei einer höheren Temperatur als der Verdampfer der zweiten Reaktionskolonne betrieben, so dass die Kondensationswärme zur Verdampfung genutzt werden kann. Durch die Verwendung mindestens zweier parallel geschalteter Kolonnen kann der Kolonnendurchmesser der einzelnen Kolonnen reduziert werden und der Energiebedarf insgesamt gesenkt werden. Die Durchmes- ser der parallel geschalteten Kolonnen können gleich oder unterschiedlich sein. In one embodiment, preferably at high mass flows, at least two, preferably exactly two reaction columns are connected in parallel. For this purpose, the feed stream can be divided into at least two reaction columns connected in parallel, wherein the parallel-connected reaction columns are preferably operated at different pressures. Two parallel distillation columns can also be used. In this case, a heat stream removed from a condenser, preferably a condenser of a first distillation column, is preferably fed to an evaporator, preferably to an evaporator of a second reaction column. The condenser of the first distillation column is preferably operated at a higher temperature than the evaporator of the second reaction column, so that the heat of condensation can be used for evaporation. By using at least two columns connected in parallel, the column diameter of the individual columns can be reduced and the overall energy requirement can be reduced. The diameters of the parallel columns can be the same or different.
Der Alkohol ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen und aromatischen Alkoholen mit bis zu sechs Kohlenstoffatomen und Mischungen daraus. Besonders bevorzugt sind sekundäre und tertiäre Alkohole wie Propan-2-ol, Butan-2-ol, 2-Methylpropan-2-ol, 2-Methyl-1 -propanol, Pentan-2-ol, Pentan-3-ol, 2-Methyl-butan-2-ol, 3-Methyl-2-butanol undThe alcohol is preferably selected from the group consisting of aliphatic and aromatic alcohols having up to six carbon atoms and mixtures thereof. Particularly preferred are secondary and tertiary alcohols such as propan-2-ol, butan-2-ol, 2-methylpropan-2-ol, 2-methyl-1-propanol, pentan-2-ol, pentan-3-ol, 2 Methyl-butan-2-ol, 3-methyl-2-butanol and
Phenol. 2-Methyl-1 -propanol wird auch als Isobutanol bezeichnet. Insbesondere bevorzugt sind Butan-2-ol, 2-Methylpropan-2-ol und 2-Methyl-1 -propanol. Bei diesen Alkoholen ist die Reduzierung des Wassergehalts in der Reaktionskolonne besonders relevant aufgrund der spezifischen Reaktionsgleichgewichtskonstanten, die stark auf Seiten der Edukte liegen. Darüber hinaus neigen Butan-2-ol, 2-Methylpropan-2-ol und 2-Methyl-1 -propanol zur Bildung eines Hetero- azeotrops mit Wasser. Das Metallhydroxid ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalihydroxiden und Erdalkalihydroxiden und Mischungen daraus. Insbesondere bevorzugt sind Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Magnesiumhydroxid. Phenol. 2-methyl-1-propanol is also referred to as isobutanol. Particularly preferred are butan-2-ol, 2-methylpropan-2-ol and 2-methyl-1-propanol. In these alcohols, the reduction of the water content in the reaction column is particularly relevant due to the specific Reaction equilibrium constants, which are strongly on the side of the educts. In addition, butan-2-ol, 2-methylpropan-2-ol and 2-methyl-1-propanol tend to form a hetero azeotrope with water. The metal hydroxide is preferably selected from the group consisting of alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides and mixtures thereof. Particularly preferred are sodium hydroxide, potassium hydroxide and magnesium hydroxide.
Des Weiteren stellt die Erfindung eine Vorrichtung bereit, in der das erfindungsgemäße Verfah- ren durchgeführt werden kann. Die Vorrichtung umfasst die Reaktionskolonne, die Destillationskolonne und den Mischer, wobei jeweils durch eine Leitung der Mischer und ein oberer Abschnitt der Reaktionskolonne, der obere Abschnitt der Reaktionskolonne und die Destillationskolonne sowie der Mischer und ein unterer Abschnitt der Destillationskolonne verbunden sind. Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Furthermore, the invention provides a device in which the method according to the invention can be carried out. The apparatus comprises the reaction column, the distillation column and the mixer, wherein in each case by a line the mixer and an upper portion of the reaction column, the upper portion of the reaction column and the distillation column and the mixer and a lower portion of the distillation column are connected. The invention will be explained in more detail with reference to the drawings.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 Verfahrensschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens und Figure 1 process diagram of a method according to the invention and
Figur 2 Verfahrensschema eines Vergleichsverfahrens. FIG. 2 Process diagram of a comparison process.
Figur 1 zeigt ein Verfahrensschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein erster Einsatzstrom 3, der einen Alkohol enthält, wird ebenso wie ein zweiter Einsatzstrom 5, der ein Metall- hydroxid in wässriger Lösung enthält, einem Mischer 7 zugeführt. Dem Mischer 7 wird ein Zulaufstrom 9 entnommen und dieser einer Reaktionskolonne 1 am Kopf zugeführt. In der Reaktionskolonne 1 wird das Metallhydroxid mit dem Alkohol zu einem Metallalkoxid umgesetzt. FIG. 1 shows a process diagram of a method according to the invention. A first feed stream 3, which contains an alcohol, as well as a second feed stream 5, which contains a metal hydroxide in aqueous solution, fed to a mixer 7. The mixer 7, an inlet stream 9 is removed and fed to a reaction column 1 at the top. In the reaction column 1, the metal hydroxide is reacted with the alcohol to form a metal alkoxide.
Am Sumpf der Reaktionskolonne 1 wird ein zweiter, unterer Abzugsstrom 17 der Reaktionsko- lonne 1 entnommen, der das Metallalkoxid enthält, und der zweite, untere Abzugsstrom 17 der Reaktionskolonne 1 wird einem ersten Wärmeaustauscher 23, hier einem Verdampfer, zugeführt. In dem ersten Wärmeaustauscher 23 wird im Wesentlichen der Alkohol verdampft und in die Reaktionskolonne 1 zurückgeführt, um das Metallalkoxid aufzukonzentrieren. Dem ersten Wärmeaustauscher 23 wird ein Produktstrom 25 entnommen, der das Produkt, also das Me- tallalkoxid, in dem Alkohol enthält. Am Kopf der Reaktionskolonne 1 wird ein erster, oberer Abzugsstrom 1 1 der Reaktionskolonne 1 abgezogen, der Wasser und den Alkohol enthält. Der erste, obere Abzugsstrom 1 1 der Reaktionskolonne 1 wird einer Destillationskolonne 13 zugeführt, um im ersten, oberen Abzugsstrom 1 1 der Reaktionskolonne 1 enthaltenes Wasser zumindest teilweise abzutrennen. Das im ersten, oberen Abzugsstrom 1 1 der Reaktionskolonne 1 enthaltene Wasser ist entweder mit dem zweiten Einsatzstrom 5 und/oder mit dem ersten Einsatzstrom 3 in das Verfahren eingebracht worden oder wurde in der Reaktionskolonne 1 bei der Reaktion vom Metallhydroxid zum Metallalkoxid gebildet. Der erste, obere Abzugsstrom 1 1 der Reaktionskolonne 1 wird der Destillationskolonne 13 unterhalb des Kopfes zugeführt. Am Kopf der Destillationskolonne 13 wird ein erster, oberer Abzugsstrom 19 der Destillationskolonne 13 abgezogen, der eine dampfförmige Phase umfasst, die den Alkohol und Wasser enthält. Der erste, obere Abzugsstrom 19 der Destillationskolonne 13 wird einem zweiten Wär- meaustauscher 29, hier einem Kondensator, zugeführt, wo der erste, obere Abzugsstrom 19 der Destillationskolonne 13 zumindest teilweise kondensiert wird. Ein in dem zweiten Wärmeaustauscher 29 entstandenes Kondensat wird einem Phasenseparator 27 zugeführt, wo sich eine leichte alkoholreiche Phase und eine schwere wasserreiche Phase übereinander anordnen. Die schwere wasserreiche Phase kann verworfen oder einem weiteren Trennschritt zur Abreicherung von Bestandteilen, die von Wasser verschieden sind, unterworfen werden und die leichte alkoholreiche Phase wird zumindest teilweise als ein Rückführstrom 21 zum Kopf der Destillationskolonne 13 zurückgeführt. At the bottom of the reaction column 1, a second, lower take-off stream 17 is taken from the reaction column 1 containing the metal alkoxide, and the second, lower take-off stream 17 of the reaction column 1 is fed to a first heat exchanger 23, in this case an evaporator. In the first heat exchanger 23, the alcohol is substantially vaporized and returned to the reaction column 1 to concentrate the metal alkoxide. The first heat exchanger 23 is taken from a product stream 25 which contains the product, ie the metal alkoxide, in the alcohol. At the top of the reaction column 1, a first, upper draw stream 1 1 of the reaction column 1 is withdrawn, which contains water and the alcohol. The first, upper take-off stream 11 of the reaction column 1 is fed to a distillation column 13 in order to at least partially separate off water contained in the first, upper take-off stream 11 of the reaction column 1. The water contained in the first, upper take-off stream 11 of the reaction column 1 has either been introduced into the process with the second feed stream 5 and / or with the first feed stream 3 or has been formed in the reaction column 1 in the reaction of the metal hydroxide to the metal alkoxide. The first, upper draw stream 1 1 of the reaction column 1 is fed to the distillation column 13 below the head. At the top of the distillation column 13, a first, upper withdrawal stream 19 of the distillation column 13 is withdrawn, which comprises a vapor phase containing the alcohol and water. The first, upper take-off stream 19 of the distillation column 13 is fed to a second heat exchanger 29, in this case a condenser, where the first, upper take-off stream 19 of the distillation column 13 is at least partially condensed. A condensate formed in the second heat exchanger 29 is fed to a phase separator 27, where a light alcohol-rich phase and a heavy water-rich phase are arranged one above the other. The heavy water rich phase may be discarded or subjected to another separation step to deplete constituents other than water, and the light alcohol rich phase is at least partially recycled as a recycle stream 21 to the top of the distillation column 13.
Am Sumpf der Destillationskolonne 13 wird ein zweiter, unterer Abzugsstrom 15 der Destillati- onskolonne 13 abgezogen und dem Mischer 7 zugeführt, wo der im Wesentlichen Alkohol enthaltende zweite, untere Abzugsstrom 15 der Destillationskolonne 13 eingesetzt wird, um den ersten und zweiten Einsatzstrom 3, 5 mit dem Alkohol zu verdünnen und eine homogene Mischung herzustellen. Auf diese Weise werden auch nur lokal erhöhte Konzentrationen des Metallhydroxids und/oder des Metallalkoxids und somit die Ausbildung zweier Koexistierender flüs- siger Phasen sowohl im Mischer und insbesondere am Einlass der Reaktionskolonne 1 vermieden. Ebenso wird ein Fouling beziehungsweise ein Verblocken durch ausgefallenen Feststoff in der Reaktionskolonne 1 insbesondere am Einlass und auf etwaigen Böden deutlich reduziert. At the bottom of the distillation column 13, a second, lower take-off stream 15 of the distillation column 13 is withdrawn and fed to the mixer 7, where the second lower draw stream 15 of the distillation column 13 containing essentially alcohol is used to form the first and second feed streams 3, 5 with the alcohol to dilute and produce a homogeneous mixture. In this way, only locally increased concentrations of the metal hydroxide and / or the metal alkoxide and thus the formation of two coexisting liquid siger phases both in the mixer and in particular at the inlet of the reaction column 1 are avoided. Likewise, fouling or blocking by precipitated solid in the reaction column 1, in particular at the inlet and on any trays, is significantly reduced.
Figur 2 zeigt ein Verfahrensschema eines Vergleichsverfahrens, wobei im Gegensatz zu dem in Figur 1 dargestellten Verfahrensschema auf einen Mischer und eine Destillationskolonne verzichtet wird. Einer Reaktionskolonne 101 , in der ein Metallhydroxid mit einem Alkohol zu einem Metallalkoxid und Wasser umgesetzt wird, wird ein das Metallhydroxid enthaltender Strom 102, bevorzugt am Kopf, zugeführt. Der Strom 102 entstammt einem Strom 103, der in einem Wärmeaustauscher 104 bezüglich des Metallhydroxids aufkonzentriert wurde. Am Sumpf der Reak- tionskolonne 101 wird ein Strom 105 zugeführt, der den Alkohol enthält. Am Sumpf der Reaktionskolonne 101 wird ein Strom 106 abgezogen, der das Metallalkoxid enthält. Der Strom 106 wird einem Verdampfer 107 zugeführt, in dem der im Strom 106 enthaltene Alkohol zumindest teilweise verdampft und als Strom 108 der Reaktionskolonne 101 am Sumpf zurückgeführt wird. Dem Verdampfer 107 wird ein Strom 109 entnommen, der das Produkt, also das Metallalkoxid, enthält, das in dem Alkohol vorliegt. Am Kopf der Reaktionskolonne 101 wird ein Strom 1 10 entnommen, der dampfförmig ist und Wasser und Alkohol enthält. Der Strom 1 10 wird in einem Kondensator 1 1 1 zumindest teilweise kondensiert, so dass ein Strom 1 12 dem Kondensator 1 1 1 entnommen und einem Phasenseparator 1 13 zugeführt wird. Im Phasenseparator 1 13 entsteht eine schwere wasserreiche Phase, die als Strom 1 14 verworfen oder einem weiteren Trennschritt zur Abreicherung von Bestandteilen, die von Wasser verschieden sind, unterworfen werden kann. Eine alkoholreiche leichte Phase wird als Strom 1 15 zum Kopf der Reaktionskolonne 101 zurückgeführt. Vergleichsbeispiele und Beispiele FIG. 2 shows a process scheme of a comparison process, wherein, in contrast to the process scheme shown in FIG. 1, a mixer and a distillation column are dispensed with. A reaction column 101, in which a metal hydroxide is reacted with an alcohol to give a metal alkoxide and water, is supplied with a stream 102 containing the metal hydroxide, preferably at the top. The stream 102 is from a stream 103 which has been concentrated in a heat exchanger 104 with respect to the metal hydroxide. At the bottom of the reaction column 101, a stream 105 is fed which contains the alcohol. At the bottom of the reaction column 101, a stream 106 is withdrawn, which contains the metal alkoxide. The stream 106 is fed to an evaporator 107, in which the alcohol contained in the stream 106 is at least partially evaporated and recycled as stream 108 of the reaction column 101 at the bottom. The evaporator 107 is a stream 109 taken, which contains the product, ie the metal alkoxide, which is present in the alcohol. At the top of the reaction column 101, a stream 1 10 is removed, which is in vapor form and contains water and alcohol. The current 110 is at least partially condensed in a condenser 11, so that a current 12 is taken from the condenser 11 and fed to a phase separator 13. In the phase separator 1 13 creates a heavy water-rich phase, which can be as stream 1 14 discarded or another separation step for depletion of constituents other than water, can be subjected. An alcohol-rich light phase is recycled as stream 1 15 to the top of the reaction column 101. Comparative Examples and Examples
Vergleichsbeispiel 1 Es wurde eine rechnerische Simulation eines Vergleichsverfahrens, das dem Verfahrensschema gemäß Figur 2 entspricht, durchgeführt. Es wird Natriumhydroxid mit Isobutanol zu Natriumisobutoxid und Wasser in der Reaktionskolonne 101 umgesetzt, wobei eine wässrige Natriumhydroxidlösung als Strom 103 mit einer Konzentration an Natriumhydroxid von 50 Gew.-% eingesetzt wird, die dann im Wärmeaustauscher 104 zu einem Strom 102 mit einer Konzentration von 70 Gew.-% aufkonzentriert wird, bevor sie der Reaktionskolonne 101 zugeführt wird. Der Strom 103 weist einen Massenstrom von 33,6 kg/h und eine Temperatur von 80°C auf. Als Strom 105 wird reines Isobutanol zugeführt, das gleichzeitig Lösungsmittel und Edukt ist. Der Strom 105 umfasst 126 kg/h Isobutanol und hat eine Temperatur von 40°C. Je nach Temperatur im Phasenseparator 1 13, die zwischen 20°C und 80°C beträgt, weist die wässrige Phase des Stroms 1 15 einen Wassergehalt von 85 Gew.-% bis 95 Gew.-% auf und die alkoholreiche Phase einen Alkoholgehalt von 75 Gew.-% bis 85 Gew.-%. Der Strom 1 15 umfasst einen Massenstrom von 192 kg/h, weist eine Temperatur von 35°C auf und wird der Reaktionskolonne 101 am Kopf zugeführt. Der Druck in der Reaktionskolonne 101 beträgt am Kopf 100 mbar. Die Temperatur am Kopf der Reaktionskolonne beträgt 40°C. Die Reaktionskolonne 101 weist 30 theoretische Trennstufen auf. Für die rechnerische Simulation wurde für alle Beispiele und Vergleichsbeispiele ein Bodenwirkungsgrad von 50 % angenommen. Der Strom 102 wird der Reaktionskolonne 101 an der fünften theoretischen Trennstufe von oben und der Strom 105 an der ersten theoretischen Trennstufe von oben zugeführt. Dem Wärmeaustauscher 104 wird ein Wärmestrom von 6,2 kW zugeführt, und es wird bei einer Temperatur von 80°C und einem Druck von 100 mbar verdampft. Vom Kondensator 1 1 1 wird ein Wärmestrom von 62,6 kW abgeführt, und es wird in dem Kondensator 1 1 1 bei einer Temperatur von 35°C und einem Druck von 100 mbar kondensiert. Dem Verdampfer 107 wird ein Wärmestrom von 66,5 kW zugeführt, und in dem Verdampfer 107 wird bei einer Temperatur von 83°C und einem Druck von 173 mbar verdampft. Comparative Example 1 A computational simulation of a comparative method, which corresponds to the process scheme according to FIG. 2, was carried out. Sodium hydroxide is reacted with isobutanol to form sodium isobutoxide and water in the reaction column 101 using an aqueous sodium hydroxide solution as stream 103 having a concentration of sodium hydroxide of 50% by weight, which then becomes a stream 102 having a concentration of 70 in the heat exchanger 104 % By weight before being fed to the reaction column 101. The stream 103 has a mass flow of 33.6 kg / h and a temperature of 80 ° C. As stream 105 pure isobutanol is fed, which is solvent and educt at the same time. The stream 105 comprises 126 kg / h of isobutanol and has a temperature of 40 ° C. Depending on the temperature in the phase separator 1 13, which is between 20 ° C and 80 ° C, the aqueous phase of the stream 1 15 has a water content of 85 wt .-% to 95 wt .-% and the alcohol-rich phase has an alcohol content of 75 Wt .-% to 85 wt .-%. The stream 15 comprises a mass flow of 192 kg / h, has a temperature of 35 ° C and is fed to the reaction column 101 at the top. The pressure in the reaction column 101 is 100 mbar at the top. The temperature at the top of the reaction column is 40 ° C. The reaction column 101 has 30 theoretical plates. For the computational simulation, a soil efficiency of 50% was assumed for all examples and comparative examples. The stream 102 is fed to the reaction column 101 at the fifth theoretical separation stage from above and the stream 105 at the first theoretical separation stage from above. The heat exchanger 104, a heat flow of 6.2 kW is supplied, and it is evaporated at a temperature of 80 ° C and a pressure of 100 mbar. From the condenser 1 1 1, a heat flow of 62.6 kW is dissipated, and it is condensed in the condenser 1 1 1 at a temperature of 35 ° C and a pressure of 100 mbar. The evaporator 107 is supplied with a heat flow of 66.5 kW, and in the evaporator 107 is evaporated at a temperature of 83 ° C and a pressure of 173 mbar.
Es werden 40 kg/h Natriumisobutoxid hergestellt. Das Natriumisobutoxid liegt mit 30 Gew.-% in Isobutanol im Strom 109 vor. Der Strom 109 enthält außerdem 0,1 Gew.-% Natriumhydroxid, was einem Umsatz bezüglich des Natriumhydroxids von ca. 99 % entspricht. In der Reaktionskolonne bildet sich von der zehnten bis fünfundzwanzigsten theoretischen Trennstufe, jeweils von unten gerechnet, eine zweite flüssige Phase aus. There are produced 40 kg / h of sodium isobutoxide. The sodium isobutoxide is present in the stream 109 at 30% by weight in isobutanol. Stream 109 also contains 0.1% by weight of sodium hydroxide, which corresponds to about 99% conversion of sodium hydroxide. In the reaction column, a second liquid phase is formed from the tenth to the twenty-fifth theoretical separation stage, in each case calculated from below.
Beispiel 1 example 1
Entsprechend dem in Figur 1 dargestellten Verfahrensschema wurde ein erfindungsgemäßes Beispiel rechnerisch simuliert. Natriumhydroxid wird mit Isobutanol zu Natriumisobutoxid und Wasser in der Reaktionskolonne 1 umgesetzt. Es werden 125 kg/h reines Isobutanol mit einer Temperatur von 20°C als erster Einsatzstrom 3 eingesetzt. Der zweite Einsatzstrom 5 enthält Wasser, besteht zu 80 Gew.-% aus Natriumhydroxid und weist einen Massenstrom von 21 kg/h und eine Temperatur von 80°C auf. Der Zulaufstrom 9 weist einen Massenstrom von ca. 380 kg/h auf und wird mit einer Temperatur von 42°C am Kopf der Reaktionskolonne 1 zugeführt. Der Zulaufstrom 9 enthält 1 ,4 Gew.-% Wasser, 4,4 Gew.-% Natriumhydroxid und 94,1 Gew.-% Isobutanol. Der Druck am Kopf der Destillationskolonne 13 beträgt 55 mbar und der Druck am Kopf der Reaktionskolonne 1 beträgt 100 mbar. Die Temperatur am Kopf der Destillationskolonne 13 beträgt ca. 30°C. Die Destillationskolonne 13 umfasst 12 theoretische Trennstufen und die Reaktionskolonne 20 theoretische Trennstufen. Die Destillationskolonne 13 wird mit einem Rücklaufverhältnis von ca. 13 g/g betrieben. Der erste, obere Abzugsstrom 1 1 der Reaktionskolonne 1 , kommend vom Kopf der Reaktionskolonne 1 mit einem Massenstrom von ca. 246 kg/h und mit einer Temperatur von 54°C, wird der Destillationskolonne 13 an der siebten theoretischen Trennstufe von oben zugeführt. Der erste, obere Abzugsstrom 1 1 der Reaktionskolonne 1 enthält 5,2 Gew.-% Wasser und 94 Gew.-% Isobutanol. Am Kopf der Destillationskolonne 13 wird der erste, obere Abzugsstrom 19 der Destillationskolonne 13 mit einem Massenstrom von ca. 178 kg/h abgezogen. Der erste, obere Abzugsstrom 19 der Destillationskolonne 13 enthält 23,3 Gew.-% Wasser und 76 Gew.-% Isobutanol. Der aus dem Phasenseparator 27 kommende Rückführstrom 21 wird der Destillationskolonne 13 am Kopf mit einem Massenstrom von 165 kg/h und einer Temperatur von 35°C zugeführt. Der Rückführstrom 21 besteht zu ca. 81 Gew.- % aus Isobutanol und zu ca. 18 Gew.-% aus Wasser. Der zweite, untere Abzugsstrom 15 der Destillationskolonne 13 weist einen Massenstrom von 234 kg/h und eine Temperatur von 50°C sowie einen Gehalt an Isobutanol von 99,5 % auf. Dem ersten Wärmeaustauscher 23 an der Reaktionskolonne 1 wird ein Wärmestrom von 56 kW zugeführt. Es wird im ersten Wärmetauscher 23 bei einer Temperatur von 80°C und einem Druck von 148 mbar verdampft, und ein Massenstrom von ca. 303 kg/h wird in den Sumpf der Reaktionskolonne 1 zurückgeführt. Am zweiten Wärmetauscher 29 wird ein Wärmestrom von 52 kW abgeführt. Der Destillationskolon- ne 13 wird ein Wärmestrom an einem Verdampfer von 1 ,5 kW zugeführt. Am Sumpf der Destillationskolonne 13 herrscht ein Druck von 85 mbar. According to the process scheme shown in FIG. 1, an example according to the invention was mathematically simulated. Sodium hydroxide is reacted with isobutanol to sodium isobutoxide and water in the reaction column 1. 125 kg / h of pure isobutanol with a temperature of 20 ° C. are used as the first feed stream 3. The second feed stream 5 contains water, consists of 80 wt .-% of sodium hydroxide and has a mass flow of 21 kg / h and a temperature of 80 ° C. The feed stream 9 has a mass flow of about 380 kg / h and is fed at a temperature of 42 ° C at the top of the reaction column 1. The feed stream 9 contains 1.4% by weight of water, 4.4% by weight of sodium hydroxide and 94.1% by weight of isobutanol. The pressure at the top of the distillation column 13 is 55 mbar and the pressure at the top of the reaction column 1 is 100 mbar. The temperature at the top of the distillation column 13 is about 30 ° C. The distillation column 13 comprises 12 theoretical plates and the reaction column 20 theoretical plates. The distillation column 13 is operated at a reflux ratio of about 13 g / g. The first, upper draw stream 1 1 of the reaction column 1, coming from the top of the reaction column 1 with a mass flow of about 246 kg / h and at a temperature of 54 ° C, the distillation column 13 is supplied at the seventh theoretical separation stage from above. The first, upper draw stream 1 1 of the reaction column 1 contains 5.2 wt .-% water and 94 wt .-% isobutanol. At the top of the distillation column 13, the first, upper take-off stream 19 of the distillation column 13 is withdrawn at a mass flow of about 178 kg / h. The first, upper take-off stream 19 of the distillation column 13 contains 23.3% by weight of water and 76% by weight of isobutanol. The recycle stream 21 coming from the phase separator 27 is fed to the distillation column 13 at the top with a mass flow of 165 kg / h and a temperature of 35 ° C. The recycle stream 21 consists of about 81% by weight of isobutanol and about 18% by weight of water. The second, lower take-off stream 15 of the distillation column 13 has a mass flow of 234 kg / h and a temperature of 50 ° C and a content of isobutanol of 99.5%. The first heat exchanger 23 at the reaction column 1, a heat flow of 56 kW is supplied. It is vaporized in the first heat exchanger 23 at a temperature of 80 ° C and a pressure of 148 mbar, and a mass flow of about 303 kg / h is returned to the bottom of the reaction column 1. At the second heat exchanger 29, a heat flow of 52 kW is dissipated. The distillation column 13 is supplied with a heat flow to an evaporator of 1.5 kW. At the bottom of the distillation column 13 there is a pressure of 85 mbar.
Der zweite, untere Abzugsstrom 17 der Reaktionskolonne 1 wird mit einem Massenstrom von ca. 436 kg/h abgezogen und enthält 9,23 Gew.-% Natriumisobutoxid, 0,09 Gew.-% Wasser, weniger als 0,01 Gew.-% Natriumhydroxid und 90,6 Gew.-% Isobutanol. The second, lower take-off stream 17 of the reaction column 1 is withdrawn at a mass flow rate of about 436 kg / h and contains 9.23% by weight of sodium isobutoxide, 0.09% by weight of water, less than 0.01% by weight. Sodium hydroxide and 90.6 wt .-% isobutanol.
Es werden ca. 40 kg/h Natriumisobutoxid mit einer Temperatur von 80°C und mit einem Gehalt von 30 Gew.-% in Isobutanol als Produktstrom 25 hergestellt. Im Gegensatz zum Vergleichsbeispiel 1 bildet sich keine zweite flüssige Phase in der Reaktionskolonne 1 aus. Eine lokale Übersättigung und eine Kristallisation mit Feststoffausfall werden vermieden. There are about 40 kg / h of sodium isobutoxide with a temperature of 80 ° C and with a content of 30 wt .-% in isobutanol produced as product stream 25. In contrast to Comparative Example 1, no second liquid phase forms in the reaction column 1. A local supersaturation and a crystallization with solid precipitation are avoided.
Vergleichsbeispiel 2 Ein Verfahren wurde gemäß in Figur 2 dargestelltem Verfahrensschema experimentell durchgeführt. Die Reaktionskolonne 101 wies insgesamt 80 Glockenböden auf. Die Ströme 102, 105 und 1 15 wurden gemeinsam auf dem obersten Boden der Reaktionskolonne 101 zugeführt. Der Strom 102 wies insgesamt einen Massenstrom von 0,103 kg/h auf, der Strom 105 einen Mas- senstrom von insgesamt 0,340 kg/h und der Strom 1 15 einen Massenstrom von insgesamt 0,75 kg/h. Die Konzentration an Isobutanol in Strom 1 15 betrug ungefähr 83 Gew.-%. Der Druck am Kopf der Reaktionskolonne 101 betrug 150 mbar und die wässrige Natriumhydroxidlösung wurde als Strom 102 mit einer Konzentration von 40 Gew.-% zugeführt. Die Ströme 102, 105 und 1 15 wiesen eine Temperatur von 49°C auf. Comparative Example 2 A process was carried out experimentally according to the process scheme shown in FIG. The reaction column 101 had a total of 80 bubble trays. The streams 102, 105 and 15 were fed together to the top of the reaction column 101. The stream 102 had a total mass flow of 0.103 kg / h, the stream 105 a mass total flow of 0.340 kg / h and the current 1 15 a total mass flow of 0.75 kg / h. The concentration of isobutanol in stream 15 was about 83% by weight. The pressure at the top of the reaction column 101 was 150 mbar, and the aqueous sodium hydroxide solution was supplied as stream 102 at a concentration of 40% by weight. The streams 102, 105 and 15 had a temperature of 49 ° C.
Der Produktstrom 109 enthielt 25 Gew.-% Natriumisobutoxid in Isobutanol und wies insgesamt einen Massenstrom von 0,445 kg/h auf. Der Produktstrom 109 hatte eine Temperatur von 89°C. Der Energiebedarf, der von der Konzentration der eigesetzten Natriumhydroxidlösung, dem Druck und der Produktzusammensetzung abhängig ist, betrug hinsichtlich des Wärmestroms am Verdampfer 107 von 0,15 bis 0,2 kW. The product stream 109 contained 25% by weight of sodium isobutoxide in isobutanol and had a total mass flow of 0.445 kg / h. The product stream 109 had a temperature of 89 ° C. The energy requirement, which depends on the concentration of the sodium hydroxide solution added, the pressure and the product composition, was from 0.15 to 0.2 kW in terms of the heat flow at the evaporator 107.
Nach weniger als 24 Stunden musste die Anlage abgeschaltet werden, da eine starke Verblo- ckung in der Reaktionskolonne 101 auftrat. Es wurden zwei koexistierende flüssige Phasen in der Reaktionskolonne 101 beobachtet. Die Verblockung trat dort auf, wo zwei koexistierende Phasen beobachtet wurden. After less than 24 hours, the system had to be switched off, as a strong barrier in the reaction column 101 occurred. Two coexisting liquid phases were observed in the reaction column 101. The blocking occurred where two coexisting phases were observed.
Vergleichsbeispiel 3 Vergleichsbeispiel 3 wurde wie Vergleichsbeispiel 2 durchgeführt, jedoch wurde das Druckniveau am Kopf der Reaktionskolonne 101 von 150 mbar auf 800 mbar angehoben. Entsprechend wurde die Temperatur in der Reaktionskolonne 101 auf mehr als 90°C erhöht. Die Menge an der Reaktionskolonne 101 zugeführtem Isobutanol wurde um nahezu 100 % erhöht im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 2. Der Strom 102 wies insgesamt einen Massenstrom von 0,105 kg/h auf, der Strom 105 einen Massenstrom von insgesamt 0,638 kg/h und der Strom 1 15 einen Massenstrom von insgesamt 1 ,97 kg/h. Die Konzentration an Isobutanol in Strom 1 15 betrug ungefähr 79 Gew.-%. Die Natriumhydroxidlösung in Strom 102 wies eine Konzentration von 40 Gew.-% auf. Die Ströme 102, 105 und 1 15 wiesen eine Temperatur von 77°C auf. Es wurde nach dem Verdampfer 107 ein Produktstrom 109 mit einer Konzentration von 15Comparative Example 3 Comparative Example 3 was carried out as Comparative Example 2, but the pressure level at the top of the reaction column 101 was raised from 150 mbar to 800 mbar. Accordingly, the temperature in the reaction column 101 was raised to more than 90 ° C. The amount of isobutanol supplied to the reaction column 101 was increased by almost 100% compared to Comparative Example 2. The stream 102 had a total mass flow of 0.105 kg / h, the stream 105 a total mass flow of 0.638 kg / h and the current 15 a total mass flow of 1.97 kg / h. The concentration of isobutanol in stream 15 was about 79% by weight. The sodium hydroxide solution in stream 102 had a concentration of 40% by weight. The streams 102, 105 and 15 had a temperature of 77 ° C. After the evaporator 107, a product stream 109 with a concentration of 15 was obtained
Gew.-% Natriumisobutoxid erhalten, der insgesamt einen Massenstrom von 0,68 kg/h aufwies. Der Produktstrom 109 hatte eine Temperatur von 1 10°C. Der Energiebedarf am Verdampfer 107 betrug von 0,24 kW bis 0,26 kW. Nach ca. 24 Stunden trat Verblockung in der Reaktionskolonne 101 auf, so dass die Anlage abgeschaltet werden musste. Obtained wt .-% sodium isobutoxide, which had a total mass flow of 0.68 kg / h. The product stream 109 had a temperature of 1 10 ° C. The energy requirement at the evaporator 107 was from 0.24 kW to 0.26 kW. After about 24 hours, blocking occurred in the reaction column 101, so that the system had to be switched off.
Vergleichsbeispiel 4 Vergleichsbeispiel 4 wurde wie Vergleichsbeispiel 3 durchgeführt mit dem Unterschied, dass durch entsprechende Verringerung der eingesetzten Menge an Natriumhydroxidlösung um 50% ein Produktstrom mit nur 7,5 Gew.-% Isobutylalkoxid nach dem Verdampfer hergestellt wurde. Der Strom 102 wies insgesamt einen Massenstrom von 0,053 kg/h auf, der Strom 105 einen Massenstrom von insgesamt 0,638 kg/h und der Strom 1 15 einen Massenstrom von insgesamt 0,5 kg/h. Die Konzentration an Isobutanol in Strom 1 15 betrug ungefähr 79 Gew.-%. Die Ströme 102, 105 und 1 15 wiesen eine Temperatur von 80°C auf. Der Produktstrom 109 wies insgesamt einen Massenstrom von 0,65 kg/h auf und hatte eine Temperatur von 105°C. Der Energiebedarf am Verdampfer 107 betrug zwischen 0,06 kW und 0,13 kW. Comparative Example 4 Comparative Example 4 was carried out in the same way as Comparative Example 3 except that a product stream with only 7.5% by weight of isobutylalkoxide downstream of the evaporator was prepared by corresponding reduction of the amount of sodium hydroxide solution used by 50%. The stream 102 had a total mass flow of 0.053 kg / h, the stream 105 a Mass flow of a total of 0.638 kg / h and the current 1 15 a total mass flow of 0.5 kg / h. The concentration of isobutanol in stream 15 was about 79% by weight. The streams 102, 105 and 15 had a temperature of 80 ° C. The product stream 109 had a total mass flow of 0.65 kg / h and had a temperature of 105 ° C. The energy requirement at the evaporator 107 was between 0.06 kW and 0.13 kW.
Eine Verblockung der Reaktionskolonne 101 trat nach drei Betriebstagen auf, so dass die Anlage abgeschaltet werden musste. Beispiel 2 A blocking of the reaction column 101 occurred after three days of operation, so that the system had to be switched off. Example 2
Eine Destillationskolonne entsprechend der Destillationskolonne 13 und ein Mischer entsprechend dem Mischer 7 in Figur 1 wurden rechnerisch simuliert. Um das erfindungsgemäße Verfahren hinsichtlich der Neigung zur Verblockung, die gegebenenfalls in der Reaktionskolonne auftritt, zu untersuchen, wurde eine Reaktionskolonne entsprechend der Reaktionskolonne 1 in Figur 1 experimentell betrieben. Die Reaktionskolonne 1 umfasste 20 praktische Böden und hatte einen Innendurchmesser von 50 mm. Am Kopf der Reaktionskolonne 1 wurde als Zufuhrstrom 9 ein Strom mit folgender konstanter Zusammensetzung zugeführt: 95,8 Gew.-% Isobutanol, 3,02 Gew.-% Natriumhydroxid und 1 ,1 Gew.-% Wasser. Es wurde Isobutanol mit einer Reinheit von 99,8 Gew.-% eingesetzt. Der Massenstrom des Zulaufstroms 9 betrug insgesamt 1 kg/h. Der Massenstrom des Produktstroms 25 betrug 0,34 kg/h. Der Massenstrom des ersten, oberen Abzugsstroms 1 1 betrug 0,76 kg/h. Die Reaktionskolonne 1 wurde ohne Rücklauf betrieben. Die Wasserkonzentration in der Reaktionskolonne 1 betrug am Kopf von 3 Gew.-% bis 3,8 Gew.-%, im Sumpf von 0,07 Gew.-% bis 0,3 Gew.-%. Zur Bestimmung des Wassergehalts wurden die Proben unter Ausschluss von Feuchtigkeit gehandhabt. Der Druck am Kopf der Reaktionskolonne 1 betrug 300 mbar. Die Temperatur am Kopf der Kolonne betrug 77°C. Die Temperatur am Verdampfer betrug 103°C und es wurde bei einem Druck von 318 mbar verdampft. Der zugeführt Wärmestrom am ersten Wärmetauscher 23 betrug von 0,14 kW bis 0,17 kW. A distillation column corresponding to the distillation column 13 and a mixer corresponding to the mixer 7 in Figure 1 were simulated by calculation. In order to investigate the process according to the invention with regard to the tendency toward blocking, which optionally occurs in the reaction column, a reaction column corresponding to the reaction column 1 in FIG. 1 was operated experimentally. The reaction column 1 comprised 20 practical trays and had an inner diameter of 50 mm. At the top of the reaction column 1 was fed as a feed stream 9, a stream having the following constant composition: 95.8 wt .-% isobutanol, 3.02 wt .-% sodium hydroxide and 1, 1 wt .-% water. It was used isobutanol with a purity of 99.8 wt .-%. The mass flow of the feed stream 9 was a total of 1 kg / h. The mass flow of the product stream 25 was 0.34 kg / h. The mass flow of the first, upper take-off stream 1 1 was 0.76 kg / h. The reaction column 1 was operated without reflux. The water concentration in the reaction column 1 was at the top of 3 wt .-% to 3.8 wt .-%, in the bottom of 0.07 wt .-% to 0.3 wt .-%. To determine the water content, the samples were handled with exclusion of moisture. The pressure at the top of the reaction column 1 was 300 mbar. The temperature at the top of the column was 77 ° C. The temperature at the evaporator was 103 ° C and it was evaporated at a pressure of 318 mbar. The supplied heat flow at the first heat exchanger 23 was from 0.14 kW to 0.17 kW.
Nach 72 Stunden Betriebszeit wurden 17,5 kg Natriumisobutoxid mit einem Gehalt von 30 Gew.-% in Isobutanol hergestellt. Der Produktstrom wies einen Wassergehalt von weniger als 0,1 Gew.-% auf. Entsprechend der eingesetzten Analysemethode umfasst der Wert von 0,1 Gew.-% sowohl das verbleibende Natriumhydroxid als auch Wasser. Nach diesen 72 Stunden wurde nur ein geringes Fouling beobachtet, das kein Abschalten des Verfahrens nötig machte. Es wurden keine zwei koexistierenden flüssigen Phasen beobachtet. Im Gegensatz zu den Vergleichsbeispielen konnte das Verfahren über mehr als 72 Stunden betrieben werden, ohne dass eine Abschaltung zur Reinigung der Anlage nötig war. Die Verblockungsgefahr steigt mit höherem Gehalt an dem Metallhydroxid und/oder Metallalkoxid. In diesem Beispiel konnte eine längere Standzeit selbst bei einer höheren Produktkonzentration von 30 Gew.-% im Produktstrom erzielt werden. Bezugszeichenliste After 72 hours of operation, 17.5 kg of sodium isobutoxide having a content of 30% by weight in isobutanol were prepared. The product stream had a water content of less than 0.1% by weight. According to the analytical method used, the value of 0.1% by weight includes both the remaining sodium hydroxide and water. After these 72 hours, only a slight fouling was observed, which did not require a shutdown of the process. No two coexisting liquid phases were observed. In contrast to the comparative examples, the process could be operated for more than 72 hours, without a shutdown for cleaning the system was necessary. The risk of blocking increases with higher content of the metal hydroxide and / or metal alkoxide. In this example, a longer service life could be achieved even at a higher product concentration of 30% by weight in the product stream. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Reaktionskolonne 1 reaction column
3 erster Einsatzstrom  3 first feed stream
5 zweiter Einsatzstrom  5 second feed stream
7 Mischer  7 mixers
9 Zulaufstrom  9 feed stream
1 1 erster oberer Abzugsstrom  1 1 first upper take-off stream
13 Destillationskolonne  13 distillation column
15 zweiter unterer Abzugsstrom  15 second lower take-off stream
17 erster unterer Abzugsstrom  17 first lower take-off stream
19 zweiter oberer Abzugsstrom  19 second upper take-off stream
21 Rückführstrom  21 return current
23 erster Wärmeaustauscher  23 first heat exchanger
25 Produktstrom  25 product stream
27 Phasenseparator  27 phase separator
29 zweiter Wärmeaustauscher  29 second heat exchanger
101 Reaktionskolonne  101 reaction column
102, 103, 105, 106, 108, 109, 1 10, 1 12, 1 14, 1 15 Strom 104 Wärmeaustauscher  102, 103, 105, 106, 108, 109, 1 10, 1 12, 1 14, 1 15 stream 104 heat exchangers
107 Verdampfer 107 evaporator
11 1 Kondensator 11 1 capacitor
1 13 Phasenseparator 1 13 phase separator

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zur Herstellung eines Metallalkoxids aus einem Alkohol und einem Metallhydroxid in einer Reaktionskolonne (1 ), wobei a) ein den Alkohol enthaltender erster Einsatzstrom (3) und ein das Metallhydroxid enthaltender zweiter Einsatzstrom (5) in einen Mischer (7) eingespeist und gemischt werden und ein aus dem Mischer (7) entnommener Zulaufstrom (9) einem oberen Abschnitt der Reaktionskolonne (1 ) zugeführt wird, b) ein Wasser und den Alkohol enthaltender erster, oberer Abzugsstrom (1 1 ) der Reaktionskolonne (1 ) dem oberen Abschnitt der Reaktionskolonne (1 ) entnommen und einer Destillationskolonne (13) zugeführt wird, A process for preparing a metal alkoxide from an alcohol and a metal hydroxide in a reaction column (1), wherein a) a first feed stream (3) containing the alcohol and a second feed stream (5) containing the metal hydroxide are fed to a mixer (7) and mixed and an inlet stream (9) withdrawn from the mixer (7) is fed to an upper section of the reaction column (1), b) a first, upper draw-off stream (11) of the reaction column (1) comprising water and the alcohol containing the upper section of the reaction column (1) is removed and fed to a distillation column (13),
c) ein zweiter, unterer Abzugsstrom (15) der Destillationskolonne (13), der zu mindestens 80 Gew.-% aus dem Alkohol besteht, einem unteren Abschnitt der Destillationskolonne (13) entnommen und dem Mischer (7) zugeführt wird und d) ein das Metallalkoxid enthaltender zweiter, unterer Abzugsstrom (17) der Reaktionskolonne (1 ) einem unteren Abschnitt der Reaktionskolonne (1 ) entnommen wird, wobei der zweite Einsatzstrom (5) zu mindestens 55 Gew.-% aus dem Metallhydroxid besteht.  c) a second, lower take-off stream (15) of the distillation column (13) consisting of at least 80% by weight of the alcohol, taken from a lower section of the distillation column (13) and fed to the mixer (7) and d) The second, lower stripping stream (17) of the reaction column (1) comprising the metal alkoxide is taken from a lower section of the reaction column (1), the second feed stream (5) consisting of at least 55% by weight of the metal hydroxide.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein erster, oberer Abzugsstrom (19) der Destillationskolonne (13) einem oberen Abschnitt der Destillationskolonne (13) entnommen und einem Trennverfahren unterzogen wird, wobei ein bezüglich des Alkohols angereicherter Strom entsteht, der bezüglich des Alkohols angereicherte Strom zu mindestens 50 Gew.-% aus dem Alkohol besteht und zumindest teilweise als ein Rückführstrom (21 ) in die Destillationskolonne (13) zurückgeführt wird. A process according to claim 1, characterized in that a first, upper draw-off stream (19) of the distillation column (13) is taken from a top section of the distillation column (13) and subjected to a separation process to produce a stream enriched in the alcohol relative to the alcohol enriched stream to at least 50 wt .-% consists of the alcohol and is at least partially recycled as a recycle stream (21) in the distillation column (13).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, untere Abzugsstrom (17) der Reaktionskolonne (1 ) einem ersten Wärmeaustauscher (23) zugeführt wird und eine flüssige Phase dem ersten Wärmeaustauscher (23) als ein Produktstrom (25) entnommen wird. Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the second, lower take-off stream (17) of the reaction column (1) is fed to a first heat exchanger (23) and a liquid phase is taken from the first heat exchanger (23) as a product stream (25) ,
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Konzentrationsschritt zur Erzeugung des zweiten Einsatzstroms (5) aus einer Lösung, die zu weniger als 50 Gew.-% aus dem Metallhydroxid besteht, durchgeführt wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a concentration step for generating the second feed stream (5) from a solution which consists of less than 50 wt .-% of the metal hydroxide, is performed.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in dem oberen Abschnitt der Reaktionskolonne (1 ) weniger als 1 bar absolut und der Druck in dem oberen Abschnitt der Destillationskolonne (13) weniger als 1 bar absolut beträgt. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the pressure in the upper portion of the reaction column (1) less than 1 bar absolute and the pressure in the upper portion of the distillation column (13) is less than 1 bar absolute.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl an theoretischen Trennstufen in der Reaktionskolonne (1 ) in einem Bereich von 1 bis 50 liegt und die Anzahl an theoretischen Trennstufen in der Destillationskolonne (13) in einem Bereich von 4 bis 20. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the number of theoretical plates in the reaction column (1) is in a range of 1 to 50 and the number of theoretical plates in the distillation column (13) in a range of 4 to 20th
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, obere Abzugsstrom (1 1 ) der Reaktionskolonne (1 ) auf der zweiten bis zehnten Trennstufe, gerechnet vom Kolonnensumpf, der Destillationskolonne (13) zugeführt wird. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the first, upper take-off stream (1 1) of the reaction column (1) on the second to tenth separation stage, calculated from the bottom of the column, the distillation column (13) is supplied.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufstrom (9) weniger als 5 Gew.-% Wasser enthält. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the feed stream (9) contains less than 5 wt .-% water.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufstrom (9) 0,1 Gew.-% bis 20 Gew.- % Metallhydroxid enthält. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the feed stream (9) contains 0.1 wt .-% to 20 wt% metal hydroxide.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, untere Abzugsstrom (15) der Destillationskolonne (13) weniger als 5 Gew.-% Wasser enthält. Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the second, lower take-off stream (15) of the distillation column (13) contains less than 5 wt .-% water.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Einsatzstrom (3) zu mindestens 60 Gew.-% aus dem Alkohol besteht. Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the first feed stream (3) consists of at least 60 wt .-% of the alcohol.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufstrom (9) eine Temperatur aufweist, die höchstens um 20°C größer ist als die Siedetemperatur des Zulaufstroms (9) bei dem am Zulauf der Reaktionskolonne (1 ) herrschenden Druck und die Siedetemperatur des Zulaufstroms (9) um höchstens 40°C unterschreitet. Method according to one of claims 1 to 1 1, characterized in that the feed stream (9) has a temperature which is at most 20 ° C greater than the boiling temperature of the feed stream (9) at the inlet of the reaction column (1) prevailing pressure and the boiling point of the feed stream (9) by at most 40 ° C below.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Reaktionskolonnen (1 ) parallel geschaltet werden. 13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that at least two reaction columns (1) are connected in parallel.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkohol ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen und aromatischen Alkoholen mit bis zu sechs Kohlenstoffatomen und Mischungen daraus. 14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the alcohol is selected from the group consisting of aliphatic and aromatic alcohols having up to six carbon atoms and mixtures thereof.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallhydroxid ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkalihydroxiden und Erdalkali- hydroxiden und Mischungen daraus. 15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the metal hydroxide is selected from the group consisting of alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides and mixtures thereof.
16. Vornchtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 umfassend eine Reaktionskolonne, eine Destillationskolonne und einen Mischer, wobei jeweils durch eine Leitung der Mischer und ein oberer Abschnitt der Reaktionskolonne, der obere Abschnitt der Reaktionskolonne und die Destillationskolonne sowie der Mischer und ein unterer Abschnitt der Destillationskolonne verbunden sind. 16. Vornchtung for carrying out the method according to any one of claims 1 to 15 comprising a reaction column, a distillation column and a mixer, wherein in each case by a line of the mixer and an upper portion of the reaction column, the upper portion of the reaction column and the distillation column and the mixer and a lower portion of the distillation column are connected.
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