WO2022189318A1 - Process for purifying cyclic carbonates - Google Patents

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WO2022189318A1
WO2022189318A1 PCT/EP2022/055662 EP2022055662W WO2022189318A1 WO 2022189318 A1 WO2022189318 A1 WO 2022189318A1 EP 2022055662 W EP2022055662 W EP 2022055662W WO 2022189318 A1 WO2022189318 A1 WO 2022189318A1
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WO
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cyclic carbonate
carbonate
mbar
alkylene oxide
rectification column
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/055662
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen BAUSA
Michael Traving
Jörg Hofmann
Stefanie Braun
Original Assignee
Covestro Deutschland Ag
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/20General preparatory processes
    • C08G64/32General preparatory processes using carbon dioxide
    • C08G64/34General preparatory processes using carbon dioxide and cyclic ethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D317/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D317/08Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms having the hetero atoms in positions 1 and 3
    • C07D317/10Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms having the hetero atoms in positions 1 and 3 not condensed with other rings
    • C07D317/32Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms having the hetero atoms in positions 1 and 3 not condensed with other rings with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D317/34Oxygen atoms
    • C07D317/36Alkylene carbonates; Substituted alkylene carbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/40Post-polymerisation treatment
    • C08G64/406Purifying; Drying

Definitions

  • the present invention relates to the purification of cyclic carbonates from the production of polyether carbonate polyols.
  • This reaction is ecologically very advantageous, since this reaction represents the conversion of a greenhouse gas such as CO2 to a polymer and thus replaces, i.e. saves, a corresponding amount of alkylene oxide.
  • cyclic carbonate which is formed as a by-product in the production of polyether carbonate polyols by addition of alkylene oxide and CO2 onto H-functional starter substances, is described, for example, in WO 2016/001164 A1.
  • the cyclic carbonate is removed by a falling-film evaporator coupled to a stripping column.
  • the proportion of the cycl. Carbonate is reduced from 8.4% by weight in the crude polyethercarbonate polyol to at least 55 ppm in the final product.
  • WO 2016/001164 A1 does not give any information on the purity or further purification of the cycl. carbonate made.
  • US 2010/0130751 A1 describes a process for producing 1,2-alkylene carbonates and subsequent purification of the 1,2-alkylene carbonates.
  • a carbonization catalyst gives 1,2-alkylene carbonate. After separating the catalyst, only one distillation step is carried out and that
  • the impurities to be separated differ from cyclic carbonate, which is obtained from the production of polyether carbonate polyols by addition of CO2 and alkylene oxide to H-functional starter substances.
  • the object on which the present invention is based was therefore to increase the purity of cyclic carbonate from the production of polyethercarbonate polyols, preferably to values of >99.90%, and to reduce the proportion of low-boiling and high-boiling by-products.
  • step (A) polyether carbonate polyol and cyclic carbonate are obtained by the addition reaction of alkylene oxide and carbon dioxide onto an H-functional starter substance in the presence of a catalyst, preferably by a method characterized in that
  • step (ß) optionally, to activate a DMC catalyst, a portion (based on the total amount of alkylene oxide used in the activation and copolymerization) of alkylene oxide is added to the mixture resulting from step (a), this addition of a portion of alkylene oxide optionally can take place in the presence of CO 2 , and in which case the temperature peak ("hotspot") occurring as a result of the following exothermic chemical reaction and/or a drop in pressure in the reactor is awaited in each case, and in which step (ß) for activation can also take place several times,
  • step (d) if appropriate, the reaction mixture continuously removed in step (g) is transferred to an after-reactor in which the content of free alkylene oxide in the reaction mixture is reduced by way of an after-reaction.
  • the catalyst used in step (A) is at least one compound which catalyzes the addition of alkylene oxide and carbon dioxide, preferably at least one double metal cyanide catalyst or at least one metal complex catalyst based on the metals zinc and/or cobalt, particularly preferably a double metal cyanide catalyst.
  • a subset of H-functional starter substance and/or a suspending agent which has no H-functional groups can initially be initially taken in the reactor. If appropriate, the amount of catalyst required for the polyaddition is then added to the reactor. The order of addition is not critical. It is also possible to first fill the catalyst and then a portion of H-functional starter substance into the reactor. Alternatively, the catalyst can first be suspended in a portion of H-functional starter substance and the suspension can then be filled into the reactor.
  • step (a) an H-functional Starter substance is initially introduced into the reactor, if appropriate together with the catalyst, and no suspension medium which does not contain any H-functional groups is initially introduced into the reactor.
  • the catalyst is preferably used in an amount such that the content of catalyst in the resulting reaction product is 10 to 10000 ppm, more preferably 20 to 5000 ppm and most preferably 50 to 500 ppm
  • inert gas e.g. argon or nitrogen
  • an inert gas-carbon dioxide mixture or carbon dioxide is introduced and at the same time a reduced pressure (absolute) of from 10 mbar to 800 mbar, particularly preferably from 50 mbar to 200 mbar, is applied.
  • an inert gas e.g. argon or nitrogen
  • the catalyst can be added in solid form or as a suspension in a suspension medium which does not contain any H-functional groups, in H-functional starter substance or in a mixture of the above.
  • step (a) in step (a)
  • the temperature of the subset of H-functional starter substance is brought to 50 to 200° C., preferably 80 to 160° C., particularly preferably 100 to 140° C., and/or the pressure in the reactor to less than 500 mbar, preferably 5 mbar to 100 mbar, with an inert gas stream (for example of argon or nitrogen), an inert gas carbon dioxide stream or a carbon dioxide stream being passed through the reactor, where appropriate, with the catalyst for the subset of H-functional starter substance in step (a-I ) or is added immediately afterwards in step (a-II).
  • an inert gas stream for example of argon or nitrogen
  • Step (ß) serves to activate the DMC catalyst. If appropriate, this step can be carried out under an inert gas atmosphere, under an atmosphere of an inert gas/carbon dioxide mixture or under a carbon dioxide atmosphere.
  • Activation for the purposes of this invention is a step in which a portion of alkylene oxide is added to the DMC catalyst suspension at temperatures of 90 to 150° C. and then the addition of the alkylene oxide is interrupted, heat being generated as a result of a subsequent exothermic chemical reaction , which can lead to a temperature peak ("hotspot"), as well as due to the conversion of alkylene oxide and optionally CO2 a pressure drop in the reactor is observed.
  • hotspot temperature peak
  • the process step of activation is the period of time from the addition of the partial amount of alkylene oxide, if appropriate in the presence of CO 2 , to the DMC catalyst until heat is generated.
  • the partial amount of the alkylene oxide can be added to the DMC catalyst in a number of individual steps, if appropriate in the presence of CO2, and the addition of the alkylene oxide can then be interrupted in each case.
  • the process step of activation comprises the period of time from the addition of the first portion of alkylene oxide, optionally in the presence of CO2, to the DMC catalyst until the occurrence of heat evolution after addition of the last portion of alkylene oxide.
  • the activation step can be preceded by a step for drying the DMC catalyst and, if appropriate, the H-functional starter substance at elevated temperature and/or reduced pressure, if appropriate with passing an inert gas through the reaction mixture.
  • the alkylene oxide (and optionally the carbon dioxide) can in principle be metered in in different ways. Dosing can be started from the vacuum or with a previously selected pre-pressure.
  • the admission pressure is preferably set by introducing an inert gas (such as nitrogen or argon) or carbon dioxide, the pressure (absolute) being 5 mbar to 100 bar, preferably 10 mbar to 50 bar and preferably 20 mbar to 50 bar.
  • the amount of alkylene oxide used in the activation in step (ß) is 0.1 to 25.0% by weight, preferably 1.0 to 20.0% by weight, particularly preferably 2.0 to 16 .0% by weight (based on the amount of egg-functional starter substance used in step (a)).
  • the alkylene oxide can be added in one step or in portions in several portions. After the addition of a portion of the alkylene oxide, the addition of the alkylene oxide is preferably interrupted until heat is generated and only then is the next portion of alkylene oxide added.
  • a two-stage activation (step ß) is also preferred
  • the metering of egg-functional starter substance, alkylene oxide and, if appropriate, a suspending agent that has no egg-functional groups, and/or carbon dioxide can be done simultaneously or sequentially (in portions), for example, the entire amount of carbon dioxide, the amount of egg-functional starter substance, Suspension agent that has no egg functional groups, and / or in step (g) metered amount of alkylene oxide are added all at once or continuously.
  • the term "continuously" can be defined as a mode of addition of a reactant such that a concentration of the reactant effective for copolymerization is maintained, ie, for example, dosing can be carried out at a constant dosing rate, with a varying dosing rate or in portions.
  • suspending agent not having H-functional groups, and/or H-functional starter substance it is possible during the addition of the alkylene oxide, suspending agent not having H-functional groups, and/or H-functional starter substance to gradually or stepwise increase or decrease the CCE pressure or leave it the same.
  • the total pressure is preferably kept constant during the reaction by adding more carbon dioxide.
  • the metering of the alkylene oxide, the suspending agent which has no H-functional groups, and/or H-functional starter substance takes place simultaneously or sequentially with the carbon dioxide metering. It is possible to meter in the alkylene oxide at a constant metering rate, or to increase or decrease the metering rate gradually or stepwise, or to add the alkylene oxide in portions.
  • the alkylene oxide is preferably added to the reaction mixture at a constant metering rate.
  • the alkylene oxides can be metered in individually or as a mixture.
  • the dosage of the alkylene oxide, the suspending agent that has no H-functional groups, or the H-functional starter substance can be done simultaneously or sequentially via separate dosages (additions) or via one or more dosages, with alkylene oxide, the suspending agent that has no Has H-functional groups, or the H-functional starter substance can be dosed individually or as a mixture.
  • Statistical, alternating, block-like or gradient-like polyether carbonate polyols can be synthesized via the type and/or order of metering of the H-functional starter substance, the alkylene oxide, the suspending agent which has no H-functional groups, and/or the carbon dioxide.
  • An excess of carbon dioxide is preferably used, based on the calculated amount of carbon dioxide to be incorporated in the polyethercarbonate polyol, since an excess of carbon dioxide is advantageous due to the inertness of carbon dioxide.
  • the amount of carbon dioxide can be determined via the total pressure under the particular reaction conditions. The range from 0.01 to 120 bar, preferably from 0.1 to 110 bar, particularly preferably from 1 to 100 bar, has proven advantageous as the total pressure (absolute) for the copolymerization to prepare the polyethercarbonate polyols. It is possible to supply the carbon dioxide continuously or discontinuously. This depends on how quickly the alkylene oxide is consumed and whether or not the product is intended to contain CCE-free polyether blocks.
  • the amount of carbon dioxide (expressed as pressure) can also vary when adding the alkylene oxide. CO2 can also be added to the reactor as a solid and then, under the selected reaction conditions, convert to the gaseous, dissolved, liquid and/or supercritical state.
  • the copolymerization (step (g)) for preparing the polyethercarbonate polyols is advantageously at 50 to 150° C., preferably at 60 to 145° C., particularly preferably at 70 to 140° C. and very particularly preferably is carried out at 90 to 130 °C. If temperatures are set below 50 °C, the reaction in generally very slow. At temperatures above 150 °C, the amount of undesired by-products increases sharply.
  • catalyst can likewise be metered in in step (g).
  • the metering of the alkylene oxide, H-functional starter substance, the suspending agent, which has no H-functional groups, and the catalyst can take place via separate or common metering points.
  • alkylene oxide, H-functional starter substance and, if appropriate, suspension medium which has no H-functional groups are fed continuously to the reaction mixture via separate metering points.
  • This addition of H-functional starter substance and the suspending agent, which has no H-functional groups can take place as continuous metering into the reactor or in portions.
  • Steps (a), ( ⁇ ) and (g) can be carried out in the same reactor or each separately in different reactors.
  • Particularly preferred reactor types are: tubular reactors, stirred tanks, loop reactors.
  • Polyethercarbonate polyols can be prepared in a stirred tank, the stirred tank being cooled, depending on the embodiment and mode of operation, via the reactor jacket, internal cooling surfaces and/or cooling surfaces located in a pumped circuit. Both in the semi-batch application, in which the product is removed only after the end of the reaction, and in the continuous application, in which the product is removed continuously, particular attention must be paid to the metering rate of the alkylene oxide. It is to be set in such a way that, despite the inhibiting effect of the carbon dioxide, the alkylene oxide reacts sufficiently quickly.
  • the concentration of free alkylene oxide in the reaction mixture during the activation step (step ß) is preferably >0 to 100% by weight, more preferably >0 to 50% by weight, most preferably >0 to 20% by weight (each based on the weight of the reaction mixture).
  • the concentration of free alkylene oxide in the reaction mixture during the reaction (step g) is preferably >0 to 40% by weight, more preferably >0 to 25% by weight, most preferably >0 to 15% by weight (each based on on the weight of the reaction mixture).
  • the activated DMC catalyst-containing mixture resulting from steps (a) and ( ⁇ ) is further reacted in the same reactor with alkylene oxide, H-functional starter substance, optionally suspension medium which has no H-functional groups, and carbon dioxide.
  • the mixture containing the activated DMC catalyst resulting from steps (a) and (ß) is further treated in another reaction vessel (e.g. a stirred tank, tubular reactor or loop reactor) with alkylene oxide, H-functional starter substance, optionally suspension agent, that has no H-functional groups, and implemented carbon dioxide.
  • the molar ratios of the reactants vary depending on the polymer desired.
  • carbon dioxide is metered in in its liquid or supercritical form in order to enable optimum miscibility of the components.
  • mixing elements are installed for better mixing of the reactants, such as those sold by Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH, for example, or mixer-heat exchanger elements, which at the same time improve mixing and heat dissipation.
  • Loop reactors can also be used to produce polyethercarbonate polyols. These generally include reactors with material recycling, such as a jet loop reactor, which can also be operated continuously, or a loop-shaped tubular reactor with suitable devices for circulating the reaction mixture, or a loop of a plurality of tubular reactors connected in series.
  • the use of a loop reactor is particularly advantageous because backmixing can be implemented here, so that the concentration of free alkylene oxide in the reaction mixture is in the optimum range, preferably in the range >0 to 40% by weight, particularly preferably >0 to 25% by weight % by weight, most preferably >0 to 15% by weight (in each case based on the weight of the reaction mixture).
  • the polyether carbonate polyols are preferably produced in a continuous process which comprises both continuous copolymerization and continuous addition of H-functional starter substance and, if appropriate, suspension agent which has no H-functional groups.
  • the invention therefore also relates to a process in which, in step (g), H-functional starter substance, alkylene oxide, any suspension agent which has no H-functional groups, and DMC catalyst in the presence of carbon dioxide (“copolymerization”) are continuously introduced into the reactor are metered in and the resulting reaction mixture (comprising polyether carbonate polyol and cyclic carbonate) is continuously removed from the reactor.
  • step (g) the DMC catalyst suspended in H-functional starter substance is preferably added continuously.
  • a DMC catalyst-containing mixture is prepared for the continuous process for preparing the polyethercarbonate polyols, then according to step (g)
  • step (g2) as the copolymerization progresses, the remaining amount of DMC catalyst, H-functional starter substance, any suspension agent that has no H-functional groups, and alkylene oxide are metered in continuously in the presence of carbon dioxide, with the resulting reaction mixture being simultaneously discharged continuously from the reactor Will get removed.
  • the catalyst is preferably added suspended in H-functional starter substance, the amount preferably being chosen such that the content of catalyst in the resulting reaction product is 10 to 10000 ppm, particularly preferably 20 to 5000 ppm and most preferably 50 to 500 ppm.
  • steps (a) and ( ⁇ ) are carried out in a first reactor and the resulting reaction mixture is then transferred to a second reactor for the copolymerization of step (g).
  • steps (a), ( ⁇ ) and (g) in one reactor.
  • the term "continuously” can be defined as a mode of addition of a relevant catalyst or reactant such that a substantially continuously effective concentration of the catalyst or reactant is maintained.
  • the catalyst feed can be truly continuous or in relatively closely spaced increments.
  • continuous addition of H-functional initiator and continuous addition of suspending agent not having H-functional groups can be truly continuous or incremental.
  • step (d) the reaction mixture in step (g) can be transferred to an after-reactor in which the content of free alkylene oxide in the reaction mixture is reduced by way of an after-reaction.
  • an after-reactor in which the content of free alkylene oxide in the reaction mixture is reduced by way of an after-reaction.
  • a tubular reactor, a loop reactor or a stirred tank, for example, can serve as the after-reactor.
  • the pressure in this after-reactor is preferably the same as in the reaction apparatus in which reaction step (g) is carried out.
  • the pressure in the downstream reactor can also be selected to be higher or lower.
  • all or part of the carbon dioxide is released after reaction step (g) and the downstream reactor is operated at normal pressure or at a slight excess pressure.
  • the temperature in the downstream reactor is preferably from 50 to 150.degree. C. and particularly preferably from 80 to 140.degree.
  • the polyether carbonate polyols obtained have, for example, a functionality of at least 1, preferably from 1 to 8, particularly preferably from 1 to 6 and very particularly preferably from 2 to 4.
  • the molecular weight is preferably 400 to 10000 g/mol and particularly preferably 500 to 6000 g/mol.
  • alkylene oxides (epoxides) having 2-24 carbon atoms can be used for the process.
  • the alkylene oxides having 2-24 carbon atoms are, for example, one or more compounds selected from the group consisting of ethylene oxide, propylene oxide, 1-butene oxide, 2,3-butene oxide, 2-methyl-1,2-propene oxide (isobutene oxide), 1-pentene oxide, 2,3-pentene oxide, 2-methyl-1,2-butene oxide, 3-methyl-1,2-butene oxide, 1-hexene oxide, 2,3-hexene oxide, 3,4-hexene oxide, 2-methyl- l,2-pentene oxide, 4-methyl-l,2-pentene oxide, 2-ethyl-1,2-butene oxide, 1-heptene oxide, 1-octene oxide, 1-nonene oxide, 1-decene oxide, 1-undecene oxide, 1-dodecene oxide, 4-Methyl-1,2-pentene oxide, butadiene
  • starter compounds with active H atoms for the alkoxylation can be used which have a molar mass of 18 to 4500 g/mol, preferably 62 to 500 g/mol and particularly preferably 62 to 182 g/mol.
  • Groups with active H atoms which are active for the alkoxylation are, for example, -OH, -NH2 (primary amines), -NH- (secondary amines), -SH and -CO2H, -OH and -NH2 are preferred, and -OH is particularly preferred.
  • one or more compounds are selected from the group consisting of monohydric or polyhydric alcohols, polyhydric amines, polyhydric thiols, amino alcohols, thioalcohols, hydroxy esters, polyether polyols, polyester polyols, polyester ether polyols, polyether carbonate polyols, polycarbonate polyols, polycarbonates, polyethylene imines, polyether amines , polytetrahydrofurans (e.g.
  • PolyTHF ® from BASF polytetrahydrofuranamines, polyetherthiols, polyacrylate polyols, castor oil, the mono- or diglyceride of ricinoleic acid, monoglycerides of fatty acids, chemically modified mono-, di- and/or triglycerides of fatty acids, and C1- C24 alkyl fatty acid esters containing an average of at least 2 OH groups per molecule are used.
  • C1-C24 alkyl fatty acid esters contain an average of at least 2 OH groups per molecule in order to obtain commercial products such as Lupranol Balance® (BASF AG), Merginol® types (Hobum Oleochemicals GmbH), Sovermol® types (Cognis GmbH & Co. KG ) and Soyol ® TM grades (USSC Co.).
  • BASF AG Lupranol Balance®
  • Merginol® types Hobum Oleochemicals GmbH
  • Sovermol® types Cognis GmbH & Co. KG
  • Soyol ® TM grades USSC Co.
  • Alcohols, amines, thiols and carboxylic acids can be used as monofunctional starter substances.
  • the following can be used as monofunctional alcohols: methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, tert.
  • Suitable monofunctional amines are: butylamine, tert-butylamine, pentylamine, hexylamine, aniline, aziridine, pyrrolidine, piperidine, morpholine.
  • monofunctional carboxylic acids formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, fatty acids such as stearic acid, palmitic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, benzoic acid, acrylic acid.
  • Polyhydric alcohols suitable as H-functional starter substance are, for example, dihydric alcohols (such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,4-butenediol , 1,4-butynediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, methylpentanediols (such as 3-methyl-1,5-pentanediol), 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,10-decanediol, 1, 12-dodecanediol, bis(hydroxymethyl)cyclohexanes (such as 1,4-bis(hydroxymethyl)cyclohexane), triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycols, diprop
  • the H-functional starter substance can also be selected from the substance class of polyether polyols, which have a molecular weight M n in the range from 18 to 4500 g/mol and a functionality of 2 to 3. Preference is given to polyether polyols which are built up from repeating ethylene oxide and propylene oxide units, preferably with a proportion of 35 to 100% propylene oxide units, particularly preferably with a proportion of 50 to 100% propylene oxide units. These can be random copolymers, gradient copolymers, alternating or block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide.
  • the H-functional starter substance can also be selected from the substance class of polyester polyols. At least difunctional polyesters are used as polyester polyols. Preferably pass Polyester polyols made from alternating acid and alcohol units.
  • acid components z. B succinic acid, maleic acid, maleic anhydride, adipic acid, phthalic anhydride, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride or mixtures of the acids and / or anhydrides mentioned.
  • alcohol components z. B As alcohol components z. B.
  • ethanediol 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 1,4- Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexane, diethylene glycol, dipropylene glycol, trimethylolpropane, glycerol, pentaerythritol or mixtures of the alcohols mentioned are used. If dihydric or polyhydric polyether polyols are used as the alcohol component, polyester ether polyols are obtained which can also serve as starter substances for the production of the polyether carbonate polyols.
  • polycarbonate diols can be used as H-functional starter substance, which are produced, for example, by reacting phosgene, dimethyl carbonate, diethyl carbonate or diphenyl carbonate and difunctional alcohols or polyester polyols or polyether polyols.
  • polycarbonates can be found e.g. B. in EP-A 1359177.
  • polyether carbonate polyols can be used as the H-functional starter substance.
  • polyether carbonate polyols which can be obtained by the process according to the invention described here are used.
  • These polyether carbonate polyols used as H-functional starter substance are prepared beforehand for this purpose in a separate reaction step.
  • the H-functional starter substance generally has a functionality (i.e. number of H atoms active for the polymerization per molecule) of 1 to 8, preferably 2 or 3.
  • the H-functional starter substance is used either individually or as a mixture of at least two H-functional starter substances.
  • the H-functional starter substance is particularly preferably at least one compound selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 2 -Methylpropane-1,3-diol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, polyether carbonate polyols with a molecular weight M n in the range from 150 to 8000 g/mol with a functionality of 2 to 3 and polyether polyols with a molecular weight M n in the range of 150 to 8000 g/mol and a functionality of 2 to 3.
  • the subset of H-functional starter substance in step (a) is selected from at least one compound from the group consisting of polyether carbonate polyols with a molecular weight M n in the range from 150 to 8000 g/mol with a functionality of 2 to 3 and polyether polyols with a molecular weight M n in the range from 150 to 8000 g/mol and a functionality from 2 to 3.
  • the H-functional starter substance in step (g) is selected from at least one compound from the group consisting of ethylene glycol, Propylene Glycol, 1,3-Propanediol, 1,3-Butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 2-methylpropane-1,3-diol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, glycerine, trimethylolpropane, pentaerythritol and sorbitol.
  • the polyether carbonate polyols are produced by catalytic addition of carbon dioxide and alkylene oxide onto H-functional starter substance.
  • H-functional means the number of H atoms active for the alkoxylation per molecule of the starter substance.
  • the suspending agent used does not contain any H-functional groups. All polar-aprotic, weakly polar-aprotic and non-polar-aprotic solvents which do not contain any H-functional groups are suitable as suspension medium which does not have any H-functional groups. A mixture of two or more of these suspending agents can also be used as the suspending agent which does not have any H-functional groups.
  • polar aprotic solvents may be mentioned here as examples: 4-methyl-2-oxo-l,3-dioxolane (also referred to below as cyclic propylene carbonate or cPC), l,3-dioxolan-2-one (also referred to below as referred to as cyclic ethylene carbonate or cEC), acetone, methyl ethyl ketone, acetonitrile, nitromethane, dimethyl sulfoxide, sulfolane, dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone.
  • 4-methyl-2-oxo-l,3-dioxolane also referred to below as cyclic propylene carbonate or cPC
  • l,3-dioxolan-2-one also referred to below as referred to as cyclic ethylene carbonate or cEC
  • acetone methyl ethyl ketone
  • acetonitrile nitrome
  • the group of non-polar and weakly polar aprotic solvents includes, for example, ethers such as dioxane, diethyl ether, methyl tert-butyl ether and tetrahydrofuran, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, hydrocarbons such as pentane, n-hexane, benzene and alkylated benzene derivatives (e.g. toluene, xylene, ethylbenzene) and chlorinated hydrocarbons such as chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene and carbon tetrachloride.
  • ethers such as dioxane, diethyl ether, methyl tert-butyl ether and tetrahydrofuran
  • esters such as ethyl acetate and butyl acetate
  • hydrocarbons such as pentane, n-hexane
  • 4-Methyl-2-oxo-1,3-dioxolane, 1,3-dioxolan-2-one, toluene, xylene, ethylbenzene, chlorobenzene and dichlorobenzene and mixtures of two or several of these suspending agents are used, particular preference being given to 4-methyl-2-oxo-1,3-dioxolane and 1,3-dioxolan-2-one or a mixture of 4-methyl-2-oxo-1,3-dioxolane and 1 ,3-dioxolan-2-one.
  • step (g) preference is given to 2% by weight to 20% by weight, particularly preferably 5% by weight to 15% by weight and particularly preferably 7% by weight to 11% by weight of the suspending agent has no H-functional groups, based on the sum of the components metered in step (g).
  • DMC catalysts for use in the homopolymerization of alkylene oxides are known in principle from the prior art (see, for example, US-A 3,404,109, US-A 3,829,505, US-A 3,941,849 and US-A 5,158,922) .
  • DMC catalysts described, for example, in US-A 5,470,813, EP-A 700,949, EP-A 743,093, EP-A 761,708, WO 97/40086, WO 98/16310 and WO 00/47649 a very high activity and allow the production of polyether carbonate polyols at very low catalyst concentrations, so that a separation of the catalyst from the finished product ia is no longer required.
  • a typical example are the highly active DMC catalysts described in EP-A 700 949, which, in addition to a double metal cyanide compound (eg zinc hexacyanocobaltate(III)) and an organic complex ligand (eg tert-butanol), also contain a polyether with a number-average molecular weight greater than 500 g/mol.
  • a double metal cyanide compound eg zinc hexacyanocobaltate(III)
  • an organic complex ligand eg tert-butanol
  • the DMC catalysts are preferably obtained by
  • an aqueous solution of a metal salt is reacted with the aqueous solution of a metal cyanide salt in the presence of one or more organic complex ligands, e.g. an ether or alcohol,
  • the resulting solid then being dried, optionally after pulverization, at temperatures of generally 20-120° C. and at pressures of generally 0.1 mbar to atmospheric pressure (1013 mbar), and in the first step or immediately thereafter the precipitation of the double metal cyanide compound (second step) one or more organic complex ligands, preferably in excess (based on the double metal cyanide compound) and optionally further complexing components are added.
  • the double metal cyanide compounds contained in the DMC catalysts are the reaction products of water-soluble metal salts and water-soluble metal cyanide salts.
  • an aqueous solution of zinc chloride preferably in excess relative to the metal cyanide salt such as potassium hexacyanocobaltate
  • potassium hexacyanocobaltate preferably in excess relative to the metal cyanide salt such as potassium hexacyanocobaltate
  • dimethoxyethane glyme
  • tert-butanol preferably in excess relative to zinc hexacyanocobaltate
  • Metal salts suitable for preparing the double metal cyanide compounds preferably have the general formula (II),
  • M is selected from the metal cations Zn 2+ , Fe 2+ , Ni 2+ , Mn 2+ , Co 2+ , Sr 2 . Sn 2+ , Pb 2+ and, Cu 2+ , preferably M is Zn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ or Ni 2+ ,
  • M is selected from the metal cations Fe 3+ , Al 3+ , Co 3+ and Cr 3+ ,
  • M is selected from the metal cations Mo 4+ , V 4+ and W 4+
  • M is selected from the metal cations Mo 6+ and W 6+
  • suitable metal salts are zinc chloride, zinc bromide, zinc iodide, zinc acetate, zinc acetylacetonate, zinc benzoate, zinc nitrate, iron(II) sulfate, iron(II) bromide, iron(II) chloride, iron(III) chloride, cobalt(II) chloride, cobalt(II) thiocyanate, nickel(II) chloride and nickel(II) nitrate. Mixtures of different metal salts can also be used.
  • Metal cyanide salts suitable for preparing the double metal cyanide compounds preferably have the general formula (VI) (Y)a M'(CN) b (A), (VI) where
  • M' is selected from one or more metal cations from the group consisting of Fe(II), Fe(III), Co(II), Co(III), Cr(II), Cr(III), Mn(II), Mn( III), Ir(III), Ni(II), Rh(III), Ru(II), V(IV) and V(V), preferably M' is one or more metal cations from the group consisting of Co(II), Co(III), Fe(II), Fe(III), Cr(III), Ir(III) and Ni(II),
  • Y is selected from one or more metal cations from the group consisting of alkali metal (ie Li + , Na + , K + , Rb>nd alkaline earth metal (ie Be 2+ , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2 . Ba 2+ ),
  • A is selected from one or more anions from the group consisting of halides (i.e. fluoride, chloride, bromide, iodide), hydroxide, sulfate, carbonate, cyanate, thiocyanate, isocyanate, isothiocyanate, carboxylate, azide, oxalate or nitrate and a, b and c are integers, the values for a, b and c being chosen such that the metal cyanide salt is electroneutral; a is preferably 1, 2, 3 or 4; b is preferably 4, 5 or 6; c preferably has the value 0.
  • halides i.e. fluoride, chloride, bromide, iodide
  • hydroxide sulfate
  • carbonate cyanate
  • thiocyanate isocyanate
  • isothiocyanate carboxylate
  • azide oxalate or nitrate
  • a, b and c are integers, the
  • suitable metal cyanide salts are sodium hexacyanocobaltate(III), potassium hexacyanocobaltate(III), potassium hexacyanoferrate(II), potassium hexacyanoferrate(III), calcium hexacyanocobaltate(III) and lithium hexacyanocobaltate(III).
  • Preferred double metal cyanide compounds contained in the DMC catalysts are compounds of the general formula (VII)
  • M x [M' x ,(CN) y ] z (VII) wherein M is as defined in formula (II) to (V) and M' is as defined in formula (VI), and x, x', y and z are integer and chosen so that the electron neutrality of the double metal cyanide compound is given.
  • Suitable double metal cyanide compounds a) are zinc hexacyanocobaltate(III), zinc hexacyanoiridate(III), zinc hexacyanoferrate(III) and cobalt(II) hexacyanocobaltate(III). Further examples of suitable double metal cyanide compounds can be found, for example, in US 5,158,922 (column 8, lines 29-66). Zinc hexacyanocobaltate(III) is particularly preferably used.
  • organic complex ligands added in the preparation of the DMC catalysts are described, for example, in US Pat. No. 5,158,922 (see in particular column 6, lines 9 to 65), US Pat. No. 3,404,109, US Pat. No. 3,829,505, US Pat , EP-A 761 708, JP 4 145 123, US 5 470 813, EP-A 743 093 and WO-A 97/40086).
  • water-soluble, organic compounds with heteroatoms, such as oxygen, nitrogen, phosphorus or sulfur are used as organic complex ligands able to form complexes with the double metal cyanide compound.
  • Preferred organic complex ligands are alcohols, aldehydes, ketones, ethers, esters, amides, ureas, nitriles, sulfides and mixtures thereof.
  • Particularly preferred organic complex ligands are aliphatic ethers (such as dimethoxyethane), water-soluble aliphatic alcohols (such as ethanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec.-butanol, tert-butanol, 2-methyl-3-buten-2-ol and 2-methyl-3-butyn-2-ol), compounds containing both aliphatic or cycloaliphatic ether groups and aliphatic hydroxyl groups (such as ethylene glycol mono-tert-butyl ether, diethylene glycol mono-tert-butyl ether, tripropylene glycol mono -methyl ether and 3-methyl-3-oxetane-methanol).
  • Highly preferred organic complex ligands are selected from one or more compounds from the group consisting of dimethoxyethane, tert-butanol, 2-methyl-3-buten-2-ol, 2-methyl-3-butyn-2-ol, ethylene glycol mono-tert. -butyl ether and 3-methyl-3-oxetane-methanol.
  • the metal salt e.g. zinc chloride
  • the metal cyanide salt i.e. at least a molar ratio of metal salt to metal cyanide salt of 2.25 to 1.00
  • the metal cyanide salt e.g. potassium hexacyanocobaltate
  • the organic complex ligand e.g. tert-butanol
  • the organic complex ligand can be present in the aqueous solution of the metal salt and/or the metal cyanide salt, or it is added directly to the suspension obtained after the double metal cyanide compound has been filled out. It has proven advantageous to mix the aqueous solutions of the metal salt and the metal cyanide salt and the organic complex ligand with vigorous stirring.
  • the suspension formed in the first step is then treated with another complex-forming component.
  • the complex-forming component is preferably used in a mixture with water and organic complex ligands.
  • a preferred method of performing the first step takes place using a mixing nozzle, particularly preferably using a jet disperser as described in WO-A 01/39883.
  • the solid i.e. the precursor of the catalyst
  • the solid is isolated from the suspension by known techniques such as centrifugation or filtration.
  • the isolated solid is then washed in a third process step with an aqueous solution of the organic complex ligand (e.g. by resuspending and subsequent renewed isolation by filtration or centrifugation).
  • an aqueous solution of the organic complex ligand e.g. by resuspending and subsequent renewed isolation by filtration or centrifugation.
  • water-soluble by-products such as potassium chloride can be removed from the catalyst.
  • the amount of the organic complex ligand in the aqueous washing solution is preferably between 40 and 80% by weight, based on the total solution.
  • aqueous washing solution preferably in the range between 0.5 and 5% by weight, based on the total solution.
  • a first washing step (iii-1) it is preferable to wash with an aqueous solution of the organic complex ligand (e.g. by resuspending and then re-isolating by filtration or centrifugation) in order to remove water-soluble by-products, such as potassium chloride, from the catalyst, for example .
  • the amount of the organic complex ligand in the aqueous washing solution is particularly preferably between 40 and 80% by weight, based on the total solution of the first washing step.
  • either the first washing step is repeated once or several times, preferably once to three times, or preferably a non-aqueous solution, such as a mixture or solution of organic complex ligands and other complex-forming components (preferably in the range between 0.5 and 5 wt.
  • a non-aqueous solution such as a mixture or solution of organic complex ligands and other complex-forming components (preferably in the range between 0.5 and 5 wt.
  • the isolated and optionally washed solid is then dried, optionally after pulverization, at temperatures of generally 20-100° C. and at pressures of generally 0.1 mbar to normal pressure (1013 mbar).
  • DMC catalysts based on zinc hexacyanocobaltate Zrh
  • other metal complex catalysts known to those skilled in the art for the copolymerization of epoxides and carbon dioxide and based on the metals zinc can also be used for the process according to the invention and/or cobalt can be used.
  • cobalt-salen catalysts described, for example, in US Pat. No. 7,304,172 B2, US 2012/0165549 A1
  • bimetallic zinc complexes macrocyclic ligands described eg in MR Kember et al., Angew. Chem., Int. Ed., 2009, 48, 931).
  • polyether carbonate polyol and, corresponding to the alkylene oxide used in step (A), cyclic carbonate are obtained from step (A).
  • the cyclic carbonate is preferably selected from at least one compound from the group consisting of cyclic propylene carbonate and cyclic ethylene carbonate.
  • step (B) The mixture resulting from step (A) is separated in step (B) into polyether carbonate polyol and into cyclic carbonate containing impurities.
  • impurities for example, residues of starter substances from step (A) such as propylene glycol, dimers or oligomers of starter substances from step (A) such as dipropylene glycol or pentapropylene glycol, or other by-products that arise during step (A), such as dimethyldioxane, in the cyclic contain carbonate.
  • the cyclic carbonate containing impurities can be removed by methods known to those skilled in the art. Thermal processes such as distillation or rectification are preferably used.
  • the cyclic carbonate is particularly preferably separated off from the mixture resulting from step (A) by an evaporation device, such as, for example, a thin-film evaporator or falling-film evaporator, a stripping column or a combination of the above.
  • an evaporation device such as, for example, a thin-film evaporator or falling-film evaporator, a stripping column or a combination of the above.
  • the cyclic carbonate can be removed by a single-stage or multi-stage process, preference being given to a two-stage process.
  • the cyclic carbonate is most preferably removed in a two-stage process using a thin-film evaporator or a falling-film evaporator in combination with a stripping column.
  • an evaporation device in step (B), it can be operated at a pressure of 100 mbar or below, preferably at 1 to 100 mbar, particularly preferably at 1 to 50 mbar, particularly preferably at 2 to 25 mbar, the temperature of the mixture resulting from step (A) in step (B) is preferably 120 to 180°C, particularly preferably 150 to 170°C.
  • a stripping column it can be operated under normal pressure or under vacuum, for example at a pressure of 1 to 150 mbar, preferably 50 to 120 mbar, with the stripping column being operated at a temperature of 120 to 180° C., preferably 150 to 170° C can be operated.
  • Step (CI) It is also possible after the separation of the cyclic carbonate from the mixture resulting from step (A) containing impurities in the cyclic carbonate to separate any residues of the catalyst present from the cyclic carbonate containing impurities. This can be achieved, for example, by filtration. Step (CI:
  • the cyclic carbonate containing impurities from step (B) is transferred to a first rectification column in order to separate primarily more volatile by-products (“low boilers”) such as water, dimethyldioxane (DMD), monopropylene glycol (MPG), dipropylene glycol (DPG), Spiro orthocarbonate.
  • the first rectification column is equipped with at least one feature selected from the group consisting of structured packing, random packing or trays.
  • the first rectification column is designed in such a way that part of the cyclic carbonate impurity is removed overhead as a distillate stream and a crude mixture containing cyclic carbonate is obtained.
  • a schematic representation of an exemplary first rectification column is shown in FIG. 1 shown.
  • the first rectification column 1 is equipped with a feed line 2 for the cyclic carbonate containing impurities from step (B), a bottom 3, an evaporator 4, a bottom outlet 5 containing the crude mixture containing cycl. Carbonate, a head 6 with a vapor line 7 to the condenser 8 and a distillate removal for the impurities.
  • the rectification column can be operated at a pressure of 1000 mbar or below, preferably at 5 to 500 mbar, preferably at 50 to 250 mbar, particularly preferably at 120 to 200 mbar, the cycl. Carbonate containing impurities is heated to a temperature of, for example, 120 to 180 °C, preferably 160 to 180 °C.
  • the first rectification column is operated at a top pressure of from 100 to 200 mbar and a bottom temperature of from 155 to 185.degree.
  • part of the impurities in the cyclic carbonate is converted into the gas phase and removed via the distillate.
  • the separated part of the impurities can either be removed from the condenser as a gas phase or, after the condensation of the entire gas stream, can be removed from the condensate stream obtained. In both cases, the remaining condensate is returned to the column.
  • the raw mixture containing cyclic carbonate removed from the first rectification column is transferred to a second rectification column in order to separate off primarily less volatile by-products ("high boilers") such as tripropylene glycol (TriPG), tetrapropylene glycol (TetPG), pentapropylene glycol, hexapropylene glycol and heptapropylene glycol (summary as PentaPG+). or at least only slightly imitate further low-volatile by-products.
  • the second rectification column is equipped with at least one feature selected from the group consisting of structured packing, random packing or trays and can be structurally identical to the first rectification column
  • Step (D-2) is preferably used.
  • the rectification column can be operated at a pressure of 1000 mbar or below, preferably at 5 to 500 mbar, preferably at 10 to 250 mbar, particularly preferably at 25 to 120 mbar.
  • the second rectification column is operated at a top pressure of from 5 to 80 mbar and a bottom temperature of from 140 to 160.degree.
  • step (D-1) the pure product is preferably removed directly from the second rectification column, ie without a side draw.
  • step (D) the pure product is cycl.
  • Carbonate removed through a side draw from the second rectification column A schematic representation of an exemplary second rectification column with side draw is shown in FIG. 2 shown.
  • the second rectification column 10 comprises a feed line 11 for the crude mixture containing cyclic carbonate from step (C), a bottom containing the impurities 12, an evaporator 13, a bottom outlet 14, an outlet for the pure product cycl separated off as a side stream. carbonate 15, and a head 16 with a vapor line 17 to the condenser 18 and a distillate extraction 19.
  • the gas phase removed at the head 16 of the second rectification column is converted back into the liquid phase and partly introduced again into the second rectification column, while the remaining proportion of the condensate is removed as a distillate in order to remove secondary components.
  • a pressure of 1000 mbar or below can be applied to the rectification column, preferably at 5 to 500 mbar, preferably at 10 to 250 mbar, particularly preferably at 25 to 120 mbar, the crude mixture fed in containing cycl. Carbonate is heated to a bottom temperature of, for example, 120 to 180 ° C, preferably from 130 to 170 ° C.
  • the second rectification column using a side draw, ie step (D-2), can be operated at higher temperatures than in a second rectification column without using a side draw, ie step (D1), since more low-boiling secondary components are present due to the higher temperature compared to D1 are reproduced, but these are largely separated from the product stream removed via a side offtake with the aid of the low-boiling discharge via the distillate.
  • the pressure in (D-2) is from 5 to 80 mbar and the bottom temperature is from 140 to 160.degree.
  • steps (C) and (D) are carried out in a rectification column with a side column.
  • a schematic representation of an exemplary rectification column with a side column is shown in FIG. 3 shown.
  • the main column 20 has a feed 21, a bottom 22, an evaporator 23, a bottom withdrawal 24, a column top 25, a vapor line 26, a top condenser 27, a distillate withdrawal 28, a side column 29 with associated top condenser 30 and a top withdrawal for the pure cyclic product Carbonate 31.
  • steps (C) and (D) are carried out in a dividing wall column.
  • a schematic representation of an exemplary dividing wall column is shown in FIG. 4 shown.
  • the dividing wall column 32 is equipped with a feed 33, a bottom 34, an evaporator 35, a bottom draw 36, a column top 37, a vapor line 38, a top condenser 39, a distillate draw 40, a partition 41 and a side draw for the pure product cyclic carbonate 42 .
  • the cPC containing impurities used in the examples was obtained from the production of a polyether carbonate polyol by addition of carbon dioxide and propylene oxide to glycerol in the presence of a DMC catalyst (step (A)).
  • the cPC containing impurities was separated from the polyether carbonate polyol by a falling film evaporator and a stripping column.
  • Example 4 the results were generated using the validated model.
  • a RadFrac unit with 58 theoretical stages and an integrated total condenser and kettle evaporator was implemented in ASPEN PLUS. From a feed stream at stage 41 of 68.7 kg/h, 2% by mass are discharged at the bottom and 2.9% by mass at the top. The remaining amount leaves the column via a liquid side stream at stage 9. The column is operated at a top pressure of 100 mbar and a pressure drop of 12 mbar.
  • the cPC containing impurities is fed to a packed column which is operated at a top pressure of 140 mbar. With a reflux ratio R/D (reflux amount/distillate amount) of 24, about 2% of the feed amount is removed overhead, while the crude mixture containing cPC leaves the column as bottom product. This resulted in a top temperature of 145° C. and a bottom temperature of 170° C.
  • R/D reflux ratio
  • Example 2 The crude mixture containing cPC obtained in Example 1 is fed to a further packed column which is operated at a top pressure of 100 mbar. About 3% of the feed volume is taken off at the bottom, while the pure product cPC leaves the column as the top product at a reflux ratio R/D of 4. This resulted in a head temperature of 160° C. and a bottom temperature of 172° C.
  • Example 3 was carried out according to the procedure for Example 2, with the described Separation was carried out at a head pressure of 45 mbar instead of 100 mbar. This resulted in a top temperature of 138° C. and a bottom temperature of 150° C.
  • the pure product cPC is drawn off via a liquid side draw in the reinforcement section.
  • a small stream of distillate is produced at the top with a high reflux ratio
  • results in table 1 columns 1-3 were determined with GC analysis, the results in column 4 are calculation results of the ASPEN PLUS model.
  • Example 1 shows that an additional step (D) (Examples 2 to 4) significantly reduces the proportion of impurities in the cyclic carbonate compared with a process using only step (C) (Example 1).
  • step (D) significantly reduces the proportion of impurities in the cyclic carbonate compared with a process using only step (C) (Example 1).
  • a particularly high purity of the cyclic carbonate is obtained by embodiment D-1 or D-2 according to Examples 3 or 4.

Abstract

The invention relates to a process for purifying cyclic carbonates, characterized by the steps (A) attaching alkylene oxide and carbon dioxide to a H-functional starter substance in the presence of a catalyst, resulting in a mixture that contains polyether carbonate polyol and cyclic carbonate; (B) separating the mixture resulting from (A) into polyether carbonate polyol and cyclic carbonate that contains impurities; (C) supplying the cyclic carbonate that contains impurities from (B) to a first rectification column, equipped with at least one feature selected from the group consisting of structured packing, packed bed of fillers, or trays, and subsequently separating a part of the impurities from the top of the first rectification column and obtaining a raw mixture that contains cyclic carbonate; (D) supplying the raw mixture containing cyclic carbonate obtained in (C) to a second rectification column, equipped with at least one feature selected from the group consisting of structured packing, packed bed of fillers, or trays, and subsequently separating another part of the impurities as a sump in the second rectification column and obtaining the pure cyclic carbonate product, (D-1) a sump temperature of 130 to 170°C prevailing in (D) and/or (D-2) the pure cyclic carbonate product being removed from the second rectification column via a side draw.

Description

Verfahren zur Aufreinigung von cyclischen Carbonaten Process for the purification of cyclic carbonates
Die vorliegende Erfindung betrifft die Aufreinigung von cyclischen Carbonaten aus der Herstellung von Polyethercarbonatpolyolen. The present invention relates to the purification of cyclic carbonates from the production of polyether carbonate polyols.
Die Herstellung von Polyethercarbonatpolyolen durch katalytische Umsetzung von Alkylenoxiden (Epoxiden) und Kohlendioxid in Anwesenheit von H-fimktionellen Startersubstanzen („Starter“) wird seit mehr als 40 Jahren intensiv untersucht (z. B. Inoue et al., Copolymerization of Carbon Dioxide and Epoxide with Organometallic Compounds; Die Makromolekulare Chemie 130, 210-220, 1969). Diese Reaktion ist in Schema (I) schematisch dargestellt, wobei R für einen organischen Rest wie Alkyl, Alkylaryl oder Aryl steht, der jeweils auch Heteroatome wie beispielsweise O, S, Si usw. enthalten kann, und wobei e, f und g für eine ganzzahlige Zahl stehen, und wobei das hier im Schema (I) gezeigte Produkt für das Polyethercarbonatpolyol lediglich so verstanden werden soll, dass sich Blöcke mit der gezeigten Struktur im erhaltenen Polyethercarbonatpolyol prinzipiell wiederfinden können, die Reihenfolge, Anzahl und Länge der Blöcke sowie die OH-Funktionalität des Starters aber variieren kann und nicht auf das in Schema (I) gezeigte Polyethercarbonatpolyol beschränkt ist. Diese Reaktion (siehe Schema (I)) ist ökologisch sehr vorteilhaft, da diese Reaktion die Umsetzung eines Treibhausgases wie CO2 zu einem Polymer darstellt und so eine entsprechende Menge Alkylenoxid ersetzt, d.h. einspart. Als Nebenprodukt, entsteht das in Schema (I) gezeigte cyclische Carbonat (beispielsweise für R = CH3 Propylencarbonat, im Folgenden auch als cPC bezeichnet, oder für R = H Ethylencarbonat, im Folgenden auch als cEC bezeichnet). The production of polyether carbonate polyols by catalytic conversion of alkylene oxides (epoxides) and carbon dioxide in the presence of H-functional starter substances ("starters") has been intensively studied for more than 40 years (e.g. Inoue et al., Copolymerization of Carbon Dioxide and Epoxide with Organometallic Compounds; Die Makromolecular Chemie 130, 210-220, 1969). This reaction is shown schematically in Scheme (I), where R is an organic radical such as alkyl, alkylaryl or aryl, each of which may also contain heteroatoms such as O, S, Si, etc., and where e, f and g are a are integers, and the product shown here in scheme (I) for the polyethercarbonate polyol should only be understood in such a way that blocks with the structure shown can in principle be found in the resulting polyethercarbonate polyol, the sequence, number and length of the blocks and the OH However, functionality of the initiator can vary and is not limited to the polyethercarbonate polyol shown in Scheme (I). This reaction (see scheme (I)) is ecologically very advantageous, since this reaction represents the conversion of a greenhouse gas such as CO2 to a polymer and thus replaces, i.e. saves, a corresponding amount of alkylene oxide. The cyclic carbonate shown in scheme (I) is formed as a by-product (for example for R=CH3 propylene carbonate, also referred to below as cPC, or for R=H ethylene carbonate, also referred to below as cEC).
O O
Starte r-OH + (e+f+g) A + (e+g) C02 -Start r-OH + (e+f+g) A + (e+g) C0 2 -
R
Figure imgf000003_0001
R
Figure imgf000003_0001
Die Abtrennung von cyclischem Carbonat, welches bei der Herstellung von Polyethercarbonatpolyolen durch Anlagerung von Alkylenoxid und CO2 an H-fünktionelle Startersubstanzen als Nebenprodukt entsteht, wird beispielsweise in der WO 2016/001164 Al beschrieben. Die Abtrennung des cyclischen Carbonats erfolgt in den Beispielen durch einen Fallfilm Verdampfer gekoppelt mit einer Strippkolonne. Der Anteil des cycl. Carbonats wird von 8,4 Gew.-% im ungereinigten Polyethercarbonatpolyol auf mindestens 55 ppm im Endprodukt reduziert. Es werden in der WO 2016/001164 Al keine Angaben zur Reinheit oder einer weiteren Aufreinigung des cycl. Carbonats gemacht. The separation of cyclic carbonate, which is formed as a by-product in the production of polyether carbonate polyols by addition of alkylene oxide and CO2 onto H-functional starter substances, is described, for example, in WO 2016/001164 A1. In the examples, the cyclic carbonate is removed by a falling-film evaporator coupled to a stripping column. The proportion of the cycl. Carbonate is reduced from 8.4% by weight in the crude polyethercarbonate polyol to at least 55 ppm in the final product. WO 2016/001164 A1 does not give any information on the purity or further purification of the cycl. carbonate made.
In der US 2010/0130751 Al wird ein Prozess zur Herstellung von 1,2-Alkylencarbonaten und anschließender Reinigung der 1,2-Alkylencarbonate beschrieben. Durch die Reaktion von CO2 mit 1.2-Alkylenoxiden in Anwesenheit eines Karbonisationskatalysators wird 1,2-Alkylencarbonat erhalten. Nach der Abtrennung des Katalysators wird nur ein Destillationsschritt durchgeführt und dasUS 2010/0130751 A1 describes a process for producing 1,2-alkylene carbonates and subsequent purification of the 1,2-alkylene carbonates. By the reaction of CO2 with 1,2-alkylene oxides in the presence of a carbonization catalyst gives 1,2-alkylene carbonate. After separating the catalyst, only one distillation step is carried out and that
1.2-Alkylencarbonat aus dem Sumpf der Destillationsapparatur entfernt. Des Weiteren unterscheiden sich die abzutrennenden Verunreinigungen von cyclischem Carbonat welches aus der Herstellung von Polyethercarbonatpolyolen durch Anlagerung von CO2 und Alkylenoxid an H-Funktionelle Startersubstanzen erhalten wird. Removed 1.2-alkylene carbonate from the bottom of the distillation apparatus. Furthermore, the impurities to be separated differ from cyclic carbonate, which is obtained from the production of polyether carbonate polyols by addition of CO2 and alkylene oxide to H-functional starter substances.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe bestand deshalb darin, die Reinheit von cyclischen Carbonat aus der Herstellung von Polyethercarbonatpolyolen zur erhöhen bevorzugt auf Werte von >99,90 % und den Anteil an leichter bzw. schwerer siedenden Nebenprodukten zu reduzieren. The object on which the present invention is based was therefore to increase the purity of cyclic carbonate from the production of polyethercarbonate polyols, preferably to values of >99.90%, and to reduce the proportion of low-boiling and high-boiling by-products.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Aufreinigung von cyclischem Carbonat, gekennzeichnet durch die Schritte This object was achieved according to the invention by a process for purifying cyclic carbonate, characterized by the steps
(A) Anlagerung von Alkylenoxid und Kohlenstoffdioxid in Anwesenheit eines Katalysators an eine H- fünktionelle Startersubstanz, wobei eine Mischung enthaltend Polyethercarbonatpolyol und cyclisches Carbonat resultiert, (A) Addition of alkylene oxide and carbon dioxide in the presence of a catalyst onto an H-functional starter substance, resulting in a mixture containing polyether carbonate polyol and cyclic carbonate,
(B) Trennung der aus (A) resultierenden Mischung in Polyethercarbonatpolyol und cyclisches Carbonat enthaltend Verunreinigungen, (B) separation of the mixture resulting from (A) into polyether carbonate polyol and cyclic carbonate containing impurities,
(C) Zufuhren des cyclisches Carbonats enthaltend Verunreinigungen aus (B) in eine erste Rektifikationskolonne, ausgestattet mit mindestens einem Merkmal ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus strukturierter Packung, einer Füllkörperschüttung oder Böden, und anschließender Abtrennung eines Teils der Verunreinigungen in der ersten Rektifikationskolonne über Kopf, wobei ein Rohgemisch enthaltend cyclisches Carbonat erhalten wird, (C) Feeding the cyclic carbonate containing impurities from (B) into a first rectification column equipped with at least one feature selected from the group consisting of structured packing, random packing or trays, and then separating off part of the impurities overhead in the first rectification column , wherein a crude mixture containing cyclic carbonate is obtained,
(D) Zuführen des in (C) erhaltenen Rohgemischs enthaltend cyclisches Carbonat in eine zweite Rektifikationskolonne, ausgestattet mit mindestens einem Merkmal ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus strukturierter Packung, einer Füllkörperschüttung oder Böden, und anschließender Abtrennung eines weiteren Teils der Verunreinigungen als Sumpf in der zweiten Rektifikationskolonne, wobei das Reinprodukt cyclisches Carbonat erhalten wird, wobei (D) Feeding the crude mixture obtained in (C) containing cyclic carbonate into a second rectification column, equipped with at least one feature selected from the group consisting of structured packing, a random packing or trays, and subsequent removal of another part of the impurities as a bottom in the second rectification column, wherein the pure cyclic carbonate product is obtained, wherein
(D-l) in (D) eine Sumpftemperatur von 130 bis 170°C vorherrscht und/oder (D-l) in (D) a bottom temperature of 130 to 170°C prevails and/or
(D-2) das Reinprodukt cyclisches Carbonat durch einen Seitenabzug aus der zweiten Rektifikationskolonne entfernt wird. Es wurde gefunden, dass das erfindungsgemäße Verfahren die Reinheit des erhaltenen cyclischen Carbonats aus der Herstellung von Polyethercarbonatpolyolen erhöht. (D-2) the pure cyclic carbonate product is removed from the second rectification column through a side draw. It has been found that the process according to the invention increases the purity of the cyclic carbonate obtained from the production of polyether carbonate polyols.
Schritt (A): Step (A):
In Schritt (A) wird durch die Anlagerung von Alkylenoxid und Kohlendioxid an eine H-fünktionelle Startersubstanz in Anwesenheit eines Katalysators Polyethercarbonatpolyol und cyclisches Carbonat erhalten, bevorzugt durch ein Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass In step (A), polyether carbonate polyol and cyclic carbonate are obtained by the addition reaction of alkylene oxide and carbon dioxide onto an H-functional starter substance in the presence of a catalyst, preferably by a method characterized in that
(a) eine Teilmenge H-fünktioneller Startersubstanz und/oder ein Suspensionsmittel, das keine H-fünktionelle Gruppen aufweist, in einem Reaktor gegebenenfalls gemeinsam mit Katalysator vorgelegt wird, (a) a subset of H-functional starter substance and/or a suspending agent which has no H-functional groups is placed in a reactor, optionally together with a catalyst,
(ß) gegebenenfalls zur Aktivierung eines DMC-Katalysators eine Teilmenge (bezogen auf die Gesamtmenge der bei der Aktivierung und Copolymerisation eingesetzten Menge an Alkylenoxid) von Alkylenoxid zu der aus Schritt (a) resultierenden Mischung zugesetzt wird, wobei diese Zugabe einer Teilmenge an Alkylenoxid gegebenenfalls in Gegenwart von CO2 erfolgen kann, und wobei dann die aufgrund der folgenden exothermen chemischen Reaktion auftretende Temperaturspitze („Hotspot“) und/oder ein Druckabfall im Reaktor jeweils abgewartet wird, und wobei der Schritt (ß) zur Aktivierung auch mehrfach erfolgen kann, (ß) optionally, to activate a DMC catalyst, a portion (based on the total amount of alkylene oxide used in the activation and copolymerization) of alkylene oxide is added to the mixture resulting from step (a), this addition of a portion of alkylene oxide optionally can take place in the presence of CO 2 , and in which case the temperature peak ("hotspot") occurring as a result of the following exothermic chemical reaction and/or a drop in pressure in the reactor is awaited in each case, and in which step (ß) for activation can also take place several times,
(g) eine H-fünktionelle Startersubstanz, Alkylenoxid und gegebenenfalls ein Suspensionsmittel, das keine H-fünktionelle Gruppen aufweist, und/oder Kohlendioxid während der Reaktion in den Reaktor zudosiert werden, (g) an H-functional starter substance, alkylene oxide and, if appropriate, a suspending agent which does not have any H-functional groups, and/or carbon dioxide are metered into the reactor during the reaction,
(d) gegebenenfalls das in Schritt (g) kontinuierlich entfernte Reaktionsgemisch in einen Nachreaktor überführt wird, in dem im Wege einer Nachreaktion der Gehalt an freiem Alkylenoxid im Reaktionsgemisch reduziert wird. (d) if appropriate, the reaction mixture continuously removed in step (g) is transferred to an after-reactor in which the content of free alkylene oxide in the reaction mixture is reduced by way of an after-reaction.
Als Katalysator wird in Schritt (A) mindestens eine Verbindung eingesetzt, welche die Anlagerung von Alkylenoxid und Kohlendioxid katalysiert, bevorzugt mindestens ein Doppelmetallcyanid-Katalysator oder mindestens ein Metallkomplexkatalysator auf Basis der Metalle Zink und/oder Cobalt, besonders bevorzugt ein Doppelmetallcyanid-Katalysator. The catalyst used in step (A) is at least one compound which catalyzes the addition of alkylene oxide and carbon dioxide, preferably at least one double metal cyanide catalyst or at least one metal complex catalyst based on the metals zinc and/or cobalt, particularly preferably a double metal cyanide catalyst.
Zu (a): To (a):
Bei dem Verfahren kann zunächst eine Teilmenge H-fünktioneller Startersubstanz und/oder ein Suspensionsmittel, das keine H-fünktionelle Gruppen aufweist, im Reaktor vorgelegt werden. Anschließend wird gegebenenfalls die für die Polyaddition benötigte Menge an Katalysator in den Reaktor gegeben. Die Reihenfolge der Zugabe ist dabei nicht entscheidend. Es kann auch erst der Katalysator und anschließend eine Teilmenge H-fünktioneller Startersubstanz in den Reaktor gefüllt werden. Alternativ kann auch erst der Katalysator in einer Teilmenge H-fünktioneller Startersubstanz suspendiert und anschließend die Suspension in den Reaktor gefüllt werden. In the process, a subset of H-functional starter substance and/or a suspending agent which has no H-functional groups can initially be initially taken in the reactor. If appropriate, the amount of catalyst required for the polyaddition is then added to the reactor. The order of addition is not critical. It is also possible to first fill the catalyst and then a portion of H-functional starter substance into the reactor. Alternatively, the catalyst can first be suspended in a portion of H-functional starter substance and the suspension can then be filled into the reactor.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in Schritt (a) eine H-fünktionelle Startersubstanz im Reaktor gegebenenfalls gemeinsam mit Katalysator vorgelegt, und dabei wird kein Suspensionsmittel, das keine H-fünktionelle Gruppen enthält, im Reaktor vorgelegt. In a preferred embodiment of the invention, in step (a) an H-functional Starter substance is initially introduced into the reactor, if appropriate together with the catalyst, and no suspension medium which does not contain any H-functional groups is initially introduced into the reactor.
Der Katalysator wird vorzugsweise in einer Menge eingesetzt, so dass der Gehalt an Katalysator im resultierenden Reaktionsprodukt 10 bis 10000 ppm, besonders bevorzugt 20 bis 5000 ppm und höchst bevorzugt 50 bis 500 ppm beträgt The catalyst is preferably used in an amount such that the content of catalyst in the resulting reaction product is 10 to 10000 ppm, more preferably 20 to 5000 ppm and most preferably 50 to 500 ppm
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in das resultierende Gemisch aus (a) einer Teilmenge H- fünktioneller Startersubstanz und (b) Katalysator bei einer Temperatur von 90 bis 150 °C, besonders bevorzugt von 100 bis 140 °C Inertgas (beispielsweise Argon oder Stickstoff), ein Inertgas- Kohlendioxid-Gemisch oder Kohlendioxid eingeleitet und gleichzeitig ein reduzierter Druck (absolut) von 10 mbar bis 800 mbar, besonders bevorzugt von 50 mbar bis 200 mbar angelegt. In a preferred embodiment, inert gas (e.g. argon or nitrogen) an inert gas-carbon dioxide mixture or carbon dioxide is introduced and at the same time a reduced pressure (absolute) of from 10 mbar to 800 mbar, particularly preferably from 50 mbar to 200 mbar, is applied.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform wird das resultierende Gemisch aus (a) einer Teilmenge H-fünktioneller Startersubstanz und (b) Katalysator bei einer Temperatur von 90 bis 150 °C, besonders bevorzugt von 100 bis 140 °C mindestens einmal, vorzugsweise dreimal mit 1,5 bar bis 10 bar (absolut), besonders bevorzugt 3 bar bis 6 bar (absolut) eines Inertgases (beispielsweise Argon oder Stickstoff), eines Inertgas-Kohlendioxid-Gemisches oder Kohlendioxid beaufschlagt und jeweils anschließend der Überdruck auf ca. 1 bar (absolut) reduziert. In an alternative preferred embodiment, the resulting mixture of (a) a portion of H-functional starter substance and (b) catalyst at a temperature of 90 to 150 ° C, particularly preferably from 100 to 140 ° C at least once, preferably three times with 1, 5 bar to 10 bar (absolute), particularly preferably 3 bar to 6 bar (absolute) of an inert gas (e.g. argon or nitrogen), an inert gas-carbon dioxide mixture or carbon dioxide and the overpressure then increased to approx. 1 bar (absolute) reduced.
Der Katalysator kann in fester Form oder als Suspension in Suspensionsmittel, das keine H-fünktionelle Gruppen enthält, in H-fünktioneller Startersubstanz oder in einer Mischung aus den genannten zugegeben werden. The catalyst can be added in solid form or as a suspension in a suspension medium which does not contain any H-functional groups, in H-functional starter substance or in a mixture of the above.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (a) In a further preferred embodiment, in step (a)
(a-I) eine Teilmenge H-fünktioneller Startersubstanz vorgelegt und (a-I) submitted a portion of H-functional starter substance and
(a-II) die Temperatur der Teilmenge H-fünktioneller Startersubstanz auf 50 bis 200 °C, bevorzugt 80 bis 160 °C, besonders bevorzugt 100 bis 140 °C gebracht und/oder der Druck im Reaktor auf weniger als 500 mbar, bevorzugt 5 mbar bis 100 mbar erniedrigt, wobei gegebenenfalls ein Inertgas-Strom (beispielsweise von Argon oder Stickstoff), ein Inertgas-Kohlendioxid-Strom oder ein Kohlendioxid-Strom durch den Reaktor geleitet wird, wobei der Katalysator zur Teilmenge H-fünktioneller Startersubstanz in Schritt (a-I) oder unmittelbar anschließend in Schritt (a-II) zugesetzt wird. (a-II) the temperature of the subset of H-functional starter substance is brought to 50 to 200° C., preferably 80 to 160° C., particularly preferably 100 to 140° C., and/or the pressure in the reactor to less than 500 mbar, preferably 5 mbar to 100 mbar, with an inert gas stream (for example of argon or nitrogen), an inert gas carbon dioxide stream or a carbon dioxide stream being passed through the reactor, where appropriate, with the catalyst for the subset of H-functional starter substance in step (a-I ) or is added immediately afterwards in step (a-II).
Zu Schritt (ß): To step (ß):
Schritt (ß) dient der Aktivierung des DMC -Katalysators. Dieser Schritt kann gegebenenfalls unter Inertgasatmosphäre, unter einer Atmosphäre aus Inertgas-Kohlendioxid-Gemisch oder unter einer Kohlendioxid-Atmosphäre durchgeführt werden. Als Aktivierung im Sinne dieser Erfindung wird ein Schritt bezeichnet, bei dem eine Teilmenge Alkylenoxid bei Temperaturen von 90 bis 150 °C zur DMC- Katalysator-Suspension zugegeben wird und dann die Zugabe des Alkylenoxids unterbrochen wird, wobei aufgrund einer folgenden exothermen chemischen Reaktion eine Wärmeentwicklung, die zu einer Temperaturspitze („Hotspot“) führen kann, sowie aufgrund der Umsetzung von Alkylenoxid und gegebenenfalls CO2 ein Druckabfall im Reaktor beobachtet wird. Der Verfahrensschritt der Aktivierung ist die Zeitspanne von der Zugabe der Teilmenge an Alkylenoxid, gegebenenfalls in Gegenwart von CO2, zum DMC -Katalysator bis zum Auftreten der Wärmeentwicklung. Gegebenenfalls kann die Teilmenge des Alkylenoxids in mehreren Einzelschritten, gegebenenfalls in Gegenwart von CO2, zum DMC-Katalysator gegeben werden und dann jeweils die Zugabe des Alkylenoxids unterbrochen werden. In diesem Fall umfasst der Verfahrensschritt der Aktivierung die Zeitspanne von der Zugabe der ersten Teilmenge an Alkylenoxid, gegebenenfalls in Gegenwart von CO2, zum DMC-Katalysator bis zum Auftreten der Wärmeentwicklung nach Zugabe der letzten Teilmenge an Alkylenoxid. Im Allgemeinen kann dem Aktivierungsschritt ein Schritt zum Trocknen des DMC -Katalysators und ggf. der H-fimktionellen Startersubstanz bei erhöhter Temperatur und/oder reduziertem Druck, gegebenenfalls unter Durchleiten eines Inertgases durch die Reaktionsmischung, vorgelagert sein.Step (ß) serves to activate the DMC catalyst. If appropriate, this step can be carried out under an inert gas atmosphere, under an atmosphere of an inert gas/carbon dioxide mixture or under a carbon dioxide atmosphere. Activation for the purposes of this invention is a step in which a portion of alkylene oxide is added to the DMC catalyst suspension at temperatures of 90 to 150° C. and then the addition of the alkylene oxide is interrupted, heat being generated as a result of a subsequent exothermic chemical reaction , which can lead to a temperature peak ("hotspot"), as well as due to the conversion of alkylene oxide and optionally CO2 a pressure drop in the reactor is observed. The process step of activation is the period of time from the addition of the partial amount of alkylene oxide, if appropriate in the presence of CO 2 , to the DMC catalyst until heat is generated. If appropriate, the partial amount of the alkylene oxide can be added to the DMC catalyst in a number of individual steps, if appropriate in the presence of CO2, and the addition of the alkylene oxide can then be interrupted in each case. In this case, the process step of activation comprises the period of time from the addition of the first portion of alkylene oxide, optionally in the presence of CO2, to the DMC catalyst until the occurrence of heat evolution after addition of the last portion of alkylene oxide. In general, the activation step can be preceded by a step for drying the DMC catalyst and, if appropriate, the H-functional starter substance at elevated temperature and/or reduced pressure, if appropriate with passing an inert gas through the reaction mixture.
Die Dosierung des Alkylenoxids (und gegebenenfalls des Kohlendioxids) kann prinzipiell in unterschiedlicher Weise erfolgen. Der Start der Dosierung kann aus dem Vakuum heraus oder bei einem zuvor gewählten Vordruck erfolgen. Der Vordruck wird bevorzugt durch Einleiten eines Inertgases (wie beispielsweise Stickstoff oder Argon) oder von Kohlendioxid eingestellt, wobei der Druck(absolut) 5 mbar bis 100 bar, vorzugsweise 10 mbar bis 50 bar und bevorzugt 20 mbar bis 50 bar beträgt. The alkylene oxide (and optionally the carbon dioxide) can in principle be metered in in different ways. Dosing can be started from the vacuum or with a previously selected pre-pressure. The admission pressure is preferably set by introducing an inert gas (such as nitrogen or argon) or carbon dioxide, the pressure (absolute) being 5 mbar to 100 bar, preferably 10 mbar to 50 bar and preferably 20 mbar to 50 bar.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die bei der Aktivierung in Schritt (ß) eingesetzte Menge des Alkylenoxids 0,1 bis 25,0 Gew.-%, bevorzugt 1,0 bis 20,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 2,0 bis 16,0 Gew.-% (bezogen auf die im Schritt (a) eingesetzte Menge an Ei-funktioneller Startersubstanz). Das Alkylenoxid kann in einem Schritt oder portionsweise in mehreren Teilmengen zugegeben werden. Bevorzugt wird nach Zugabe einer Teilmenge des Alkylenoxids die Zugabe des Alkylenoxids bis zum Auftreten der Wärmeentwicklung unterbrochen und erst dann die nächste Teilmenge an Alkylenoxid zugegeben. Bevorzugt ist auch eine zweistufige Aktivierung (Schritt ß), wobei In a preferred embodiment, the amount of alkylene oxide used in the activation in step (ß) is 0.1 to 25.0% by weight, preferably 1.0 to 20.0% by weight, particularly preferably 2.0 to 16 .0% by weight (based on the amount of egg-functional starter substance used in step (a)). The alkylene oxide can be added in one step or in portions in several portions. After the addition of a portion of the alkylene oxide, the addition of the alkylene oxide is preferably interrupted until heat is generated and only then is the next portion of alkylene oxide added. A two-stage activation (step ß) is also preferred
(ßl) in einer ersten Aktivierungsstufe die Zugabe einer ersten Teilmenge von Alkylenoxid unter Inertgasatmosphäre erfolgt und (ßl) in a first activation stage, the addition of a first subset of alkylene oxide takes place under an inert gas atmosphere and
(ß2) in einer zweiten Aktivierungsstufe die Zugabe einer zweiten Teilmenge von Alkylenoxid unter Kohlendioxid-Atmosphäre erfolgt. (ß2) in a second activation stage, the addition of a second subset of alkylene oxide takes place under a carbon dioxide atmosphere.
Zu Schritt (g): To step (g):
Die Dosierung Ei-funktioneller Startersubstanz, Alkylenoxids und gegebenenfalls eines Suspensionsmittels, das keine Ei-funktionelle Gruppen aufweist, und/oder von Kohlendioxid kann simultan oder sequentiell (portionsweise) erfolgen, beispielsweise kann die gesamte Kohlendioxidmenge, die Menge an Ei-funktioneller Startersubstanz, des Suspensionsmittels, das keine Ei-funktionelle Gruppen aufweist, und/oder die in Schritt (g) dosierte Menge an Alkylenoxid auf einmal oder kontinuierlich zugegeben werden. Der hier verwendete Begriff "kontinuierlich" kann als Modus der Zugabe eines Reaktanden so definiert werden, dass eine für die Copolymerisation wirksame Konzentration des Reaktanden aufrechterhalten wird, d.h. beispielsweise kann die Dosierung mit einer konstanten Dosierrate, mit einer variierenden Dosierrate oder portionsweise erfolgen. The metering of egg-functional starter substance, alkylene oxide and, if appropriate, a suspending agent that has no egg-functional groups, and/or carbon dioxide can be done simultaneously or sequentially (in portions), for example, the entire amount of carbon dioxide, the amount of egg-functional starter substance, Suspension agent that has no egg functional groups, and / or in step (g) metered amount of alkylene oxide are added all at once or continuously. As used herein, the term "continuously" can be defined as a mode of addition of a reactant such that a concentration of the reactant effective for copolymerization is maintained, ie, for example, dosing can be carried out at a constant dosing rate, with a varying dosing rate or in portions.
Es ist möglich, während der Zugabe des Alkylenoxids, des Suspensionsmittels, das keine H-fünktionelle Gruppen aufweist, und/oder H-fünktioneller Startersubstanz den CCE-Druck allmählich oder schrittweise zu steigern oder zu senken oder gleich zu lassen. Vorzugsweise wird der Gesamtdruck während der Reaktion durch eine Nachdosierung an Kohlendioxid konstant gehalten. Die Dosierung des Alkylenoxids, des Suspensionsmittels, das keine H-fünktionelle Gruppen aufweist, und/oder H- fünktioneller Startersubstanz erfolgt simultan oder sequentiell zur Kohlendioxid-Dosierung. Es ist möglich, das Alkylenoxid mit konstanter Dosierrate zu dosieren oder die Dosierrate allmählich oder schrittweise zu steigern oder zu senken oder das Alkylenoxid portionsweise zuzugeben. Bevorzugt wird das Alkylenoxid mit konstanter Dosierrate dem Reaktionsgemisch zugegeben. Werden mehrere Alkylenoxide zur Synthese der Polyethercarbonatpolyole eingesetzt, so können die Alkylenoxide einzeln oder als Gemisch dosiert werden. Die Dosierung des Alkylenoxids, des Suspensionsmittels, das keine H-fünktionelle Gruppen aufweist, bzw. der H-fünktionellen Startersubstanz kann simultan oder sequentiell über jeweils separate Dosierungen (Zugaben) erfolgen oder über eine oder mehrere Dosierungen, wobei Alkylenoxid, das Suspensionsmittel, das keine H-fünktionelle Gruppen aufweist, bzw. die H-fünktionelle Startersubstanz einzeln oder als Gemisch dosiert werden können. Über die Art und/oder Reihenfolge der Dosierung der H-fünktionellen Startersubstanz, des Alkylenoxids, des Suspensionsmittels, das keine H-fünktionelle Gruppen aufweist, und/oder des Kohlendioxids ist es möglich, statistische, alternierende, blockartige oder gradientenartige Polyethercarbonatpolyole zu syn thetisieren. It is possible during the addition of the alkylene oxide, suspending agent not having H-functional groups, and/or H-functional starter substance to gradually or stepwise increase or decrease the CCE pressure or leave it the same. The total pressure is preferably kept constant during the reaction by adding more carbon dioxide. The metering of the alkylene oxide, the suspending agent which has no H-functional groups, and/or H-functional starter substance takes place simultaneously or sequentially with the carbon dioxide metering. It is possible to meter in the alkylene oxide at a constant metering rate, or to increase or decrease the metering rate gradually or stepwise, or to add the alkylene oxide in portions. The alkylene oxide is preferably added to the reaction mixture at a constant metering rate. If several alkylene oxides are used to synthesize the polyether carbonate polyols, the alkylene oxides can be metered in individually or as a mixture. The dosage of the alkylene oxide, the suspending agent that has no H-functional groups, or the H-functional starter substance can be done simultaneously or sequentially via separate dosages (additions) or via one or more dosages, with alkylene oxide, the suspending agent that has no Has H-functional groups, or the H-functional starter substance can be dosed individually or as a mixture. Statistical, alternating, block-like or gradient-like polyether carbonate polyols can be synthesized via the type and/or order of metering of the H-functional starter substance, the alkylene oxide, the suspending agent which has no H-functional groups, and/or the carbon dioxide.
Vorzugsweise wird ein Überschuss an Kohlendioxid bezogen auf die berechnete Menge an einzubauendem Kohlendioxid im Polyethercarbonatpolyol eingesetzt, da bedingt durch die Reaktionsträgheit von Kohlendioxid ein Überschuss von Kohlendioxid von Vorteil ist. Die Menge an Kohlendioxid kann über den Gesamtdruck bei den jeweiligen Reaktionsbedingungen festgelegt werden. Als Gesamtdruck (absolut) hat sich der Bereich von 0,01 bis 120 bar, bevorzugt 0,1 bis 110 bar, besonders bevorzugt von 1 bis 100 bar für die Copolymerisation zur Herstellung der Polyethercarbonatpolyole als vorteilhaft erwiesen. Es ist möglich, das Kohlendioxid kontinuierlich oder diskontinuierlich zuzuführen. Dies hängt davon ab, wie schnell das Alkylenoxid verbraucht wird und ob das Produkt gegebenenfalls CCE-freie Polyether-Blöcke enthalten soll. Die Menge des Kohlendioxids (angegeben als Druck) kann bei der Zugabe des Alkylenoxids ebenso variieren. CO2 kann auch als Feststoff in den Reaktor gegeben werden und dann unter den gewählten Reaktionsbedingungen in den gasförmigen, gelösten, flüssigen und/oder überkritischen Zustand übergehen. An excess of carbon dioxide is preferably used, based on the calculated amount of carbon dioxide to be incorporated in the polyethercarbonate polyol, since an excess of carbon dioxide is advantageous due to the inertness of carbon dioxide. The amount of carbon dioxide can be determined via the total pressure under the particular reaction conditions. The range from 0.01 to 120 bar, preferably from 0.1 to 110 bar, particularly preferably from 1 to 100 bar, has proven advantageous as the total pressure (absolute) for the copolymerization to prepare the polyethercarbonate polyols. It is possible to supply the carbon dioxide continuously or discontinuously. This depends on how quickly the alkylene oxide is consumed and whether or not the product is intended to contain CCE-free polyether blocks. The amount of carbon dioxide (expressed as pressure) can also vary when adding the alkylene oxide. CO2 can also be added to the reactor as a solid and then, under the selected reaction conditions, convert to the gaseous, dissolved, liquid and/or supercritical state.
Für das erfmdungsgemäße Verfahren hat sich weiterhin gezeigt, dass die Copolymerisation (Schritt (g)) zur Herstellung der Polyethercarbonatpolyole vorteilhafterweise bei 50 bis 150 °C, bevorzugt bei 60 bis 145 °C, besonders bevorzugt bei 70 bis 140 °C und ganz besonders bevorzugt bei 90 bis 130 °C durchgeführt wird. Werden Temperaturen unterhalb von 50 °C eingestellt, wird die Reaktion im Allgemeinen sehr langsam. Bei Temperaturen oberhalb von 150 °C steigt die Menge an unerwünschten Nebenprodukten stark an. It has also been shown for the process according to the invention that the copolymerization (step (g)) for preparing the polyethercarbonate polyols is advantageously at 50 to 150° C., preferably at 60 to 145° C., particularly preferably at 70 to 140° C. and very particularly preferably is carried out at 90 to 130 °C. If temperatures are set below 50 °C, the reaction in generally very slow. At temperatures above 150 °C, the amount of undesired by-products increases sharply.
Gegebenenfalls kann in Schritt (g) ebenfalls Katalysator zudosiert werden. Die Dosierung des Alkylenoxids, H-funktioneller Startersubstanz, des Suspensionsmittels, das keine H-funktionelle Gruppen aufweist, und des Katalysators kann über separate oder gemeinsame Dosierstellen erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Alkylenoxid, H-funktionelle Startersubstanz und gegebenenfalls Suspensionsmittel, das keine H-funktionelle Gruppen aufweist, über separate Dosierstellen kontinuierlich dem Reaktionsgemisch zugeführt. Diese Zugabe H-funktioneller Startersubstanz und des Suspensionsmittels, das keine H-funktionelle Gruppen aufweist, kann als kontinuierliche Zudosierung in den Reaktor oder portionsweise erfolgen. If appropriate, catalyst can likewise be metered in in step (g). The metering of the alkylene oxide, H-functional starter substance, the suspending agent, which has no H-functional groups, and the catalyst can take place via separate or common metering points. In a preferred embodiment, alkylene oxide, H-functional starter substance and, if appropriate, suspension medium which has no H-functional groups are fed continuously to the reaction mixture via separate metering points. This addition of H-functional starter substance and the suspending agent, which has no H-functional groups, can take place as continuous metering into the reactor or in portions.
Die Schritte (a), (ß) und (g) können in demselben Reaktor oder jeweils separat in unterschiedlichen Reaktoren durchgeführt werden. Besonders bevorzugte Reaktortypen sind: Rohrreaktoren, Rührkessel, Schlaufenreaktoren. Steps (a), (β) and (g) can be carried out in the same reactor or each separately in different reactors. Particularly preferred reactor types are: tubular reactors, stirred tanks, loop reactors.
Polyethercarbonatpolyole können in einem Rührkessel hergestellt werden, wobei der Rührkessel je nach Ausführungsform und Betriebsweise über den Reaktormantel, innen liegende und/oder in einem Umpumpkreislauf befindliche Kühlflächen gekühlt wird. Sowohl in der semi-batch Anwendung, bei der das Produkt erst nach Ende der Reaktion entnommen wird, als auch in der kontinuierlichen Anwendung, bei der das Produkt kontinuierlich entnommen wird, ist besonders auf die Dosiergeschwindigkeit des Alkylenoxids zu achten. Sie ist so einzustellen, dass trotz der inhibierenden Wirkung des Kohlendioxids das Alkylenoxid genügend schnell abreagiert. Die Konzentration an freien Alkylenoxid in der Reaktionsmischung während des Aktivierungsschritts (Schritt ß) beträgt vorzugsweise > 0 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt > 0 bis 50 Gew-%, höchst bevorzugt > 0 bis 20 Gew.-% (jeweils bezogen auf das Gewicht der Reaktionsmischung). Die Konzentration an freien Alkylenoxid in der Reaktionsmischung während der Reaktion (Schritt g) beträgt vorzugsweise > 0 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt > 0 bis 25 Gew.-%, höchst bevorzugt > 0 bis 15 Gew.-% (jeweils bezogen auf das Gewicht der Reaktionsmischung). Polyethercarbonate polyols can be prepared in a stirred tank, the stirred tank being cooled, depending on the embodiment and mode of operation, via the reactor jacket, internal cooling surfaces and/or cooling surfaces located in a pumped circuit. Both in the semi-batch application, in which the product is removed only after the end of the reaction, and in the continuous application, in which the product is removed continuously, particular attention must be paid to the metering rate of the alkylene oxide. It is to be set in such a way that, despite the inhibiting effect of the carbon dioxide, the alkylene oxide reacts sufficiently quickly. The concentration of free alkylene oxide in the reaction mixture during the activation step (step ß) is preferably >0 to 100% by weight, more preferably >0 to 50% by weight, most preferably >0 to 20% by weight (each based on the weight of the reaction mixture). The concentration of free alkylene oxide in the reaction mixture during the reaction (step g) is preferably >0 to 40% by weight, more preferably >0 to 25% by weight, most preferably >0 to 15% by weight (each based on on the weight of the reaction mixture).
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die gemäß den Schritten (a) und (ß) resultierende aktivierten DMC-Katalysator enthaltende Mischung in demselben Reaktor weiter mit Alkylenoxid, H- funktioneller Startersubstanz, gegebenenfalls Suspensionsmittel, das keine H-funktionelle Gruppen aufweist, und Kohlendioxid umgesetzt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die gemäß den Schritten (a) und (ß) resultierende aktivierte DMC-Katalysator enthaltende Mischung in einem anderen Reaktionsbehältnis (beispielsweise einem Rührkessel, Rohrreaktor oder Schlaufenreaktor) weiter mit Alkylenoxid, H-funktioneller Startersubstanz, gegebenenfalls Suspensionsmittel, das keine H-funktionelle Gruppen aufweist, und Kohlendioxid umgesetzt. In a preferred embodiment, the activated DMC catalyst-containing mixture resulting from steps (a) and (β) is further reacted in the same reactor with alkylene oxide, H-functional starter substance, optionally suspension medium which has no H-functional groups, and carbon dioxide. In a further preferred embodiment, the mixture containing the activated DMC catalyst resulting from steps (a) and (ß) is further treated in another reaction vessel (e.g. a stirred tank, tubular reactor or loop reactor) with alkylene oxide, H-functional starter substance, optionally suspension agent, that has no H-functional groups, and implemented carbon dioxide.
Bei Reaktionsführung in einem Rohrreaktor werden die gemäß den Schritten (a) und (ß) resultierende aktivierte DMC-Katalysator enthaltende Mischung, H-funktionelle Startersubstanz, Alkylenoxid, gegebenenfalls Suspensionsmittel, das keine H-funktionelle Gruppen aufweist, und Kohlendioxid kontinuierlich durch ein Rohr gepumpt. Die molaren Verhältnisse der Reaktionspartner variieren je nach gewünschtem Polymer. In einer bevorzugten Ausführungsform wird hierbei Kohlendioxid in seiner flüssigen oder überkritischen Form zudosiert, um eine optimale Mischbarkeit der Komponenten zu ermöglichen. Vorteilhafterweise werden Mischelemente zur besseren Durchmischung der Reaktionspartner eingebaut, wie sie zum Beispiel von der Firma Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH vertrieben werden, oder Mischer-Wärmetauscherelemente, die gleichzeitig die Durchmischung und Wärmeabfuhr verbessern. When the reaction is carried out in a tubular reactor, the activated DMC catalyst-containing mixture resulting from steps (a) and (ß), H-functional starter substance, alkylene oxide, if appropriate suspension medium which has no H-functional groups, and carbon dioxide continuously pumped through a tube. The molar ratios of the reactants vary depending on the polymer desired. In a preferred embodiment, carbon dioxide is metered in in its liquid or supercritical form in order to enable optimum miscibility of the components. Advantageously, mixing elements are installed for better mixing of the reactants, such as those sold by Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH, for example, or mixer-heat exchanger elements, which at the same time improve mixing and heat dissipation.
Schlaufenreaktoren können ebenfalls zur Herstellung von Polyethercarbonatpolyolen verwendet werden. Hierunter fallen im Allgemeinen Reaktoren mit Stoffrückführung, wie beispielsweise ein Strahlschlaufenreaktor, der auch kontinuierlich betrieben werden kann, oder ein schlaufenförmig ausgelegter Rohrreaktor mit geeigneten Vorrichtungen für die Umwälzung der Reaktionsmischung oder eine Schlaufe von mehreren hintereinander geschalteten Rohrreaktoren. Der Einsatz eines Schlaufenreaktors ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil hier eine Rückvermischung realisiert werden kann, so dass die Konzentration an freien Alkylenoxid in der Reaktionsmischung im optimalen Bereich, vorzugsweise im Bereich > 0 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt > 0 bis 25 Gew.-%, höchst bevorzugt > 0 bis 15 Gew.-% (jeweils bezogen auf das Gewicht der Reaktionsmischung) gehalten werden kann. Loop reactors can also be used to produce polyethercarbonate polyols. These generally include reactors with material recycling, such as a jet loop reactor, which can also be operated continuously, or a loop-shaped tubular reactor with suitable devices for circulating the reaction mixture, or a loop of a plurality of tubular reactors connected in series. The use of a loop reactor is particularly advantageous because backmixing can be implemented here, so that the concentration of free alkylene oxide in the reaction mixture is in the optimum range, preferably in the range >0 to 40% by weight, particularly preferably >0 to 25% by weight % by weight, most preferably >0 to 15% by weight (in each case based on the weight of the reaction mixture).
Bevorzugt werden die Polyethercarbonatpolyole in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt, das sowohl eine kontinuierliche Copolymerisation als auch eine kontinuierliche Zugabe H-funktioneller Startersubstanz und gegebenenfalls Suspensionsmittels, das keine H-funktionelle Gruppen aufweist, umfasst. The polyether carbonate polyols are preferably produced in a continuous process which comprises both continuous copolymerization and continuous addition of H-functional starter substance and, if appropriate, suspension agent which has no H-functional groups.
Gegenstand der Erfindung ist daher auch ein Verfahren, wobei in Schritt (g) H-funktionelle Startersubstanz, Alkylenoxid, gegebenenfalls Suspensionsmittel, das keine H-funktionelle Gruppen aufweist, sowie DMC-Katalysator in Gegenwart von Kohlendioxid („Copolymerisation“) kontinuierlich in den Reaktor dosiert werden und wobei das resultierende Reaktionsgemisch (enthaltend Polyethercarbonatpolyol und cyclisches Carbonat) kontinuierlich aus dem Reaktor entfernt wird. Vorzugsweise wird dabei in Schritt (g) der DMC-Katalysator in H-funktioneller Startersubstanz suspendiert kontinuierlich zugegeben. The invention therefore also relates to a process in which, in step (g), H-functional starter substance, alkylene oxide, any suspension agent which has no H-functional groups, and DMC catalyst in the presence of carbon dioxide (“copolymerization”) are continuously introduced into the reactor are metered in and the resulting reaction mixture (comprising polyether carbonate polyol and cyclic carbonate) is continuously removed from the reactor. In step (g), the DMC catalyst suspended in H-functional starter substance is preferably added continuously.
Beispielsweise wird für das kontinuierliche Verfahren zur Herstellung der Polyethercarbonatpolyole eine DMC-Katalysator-enthaltende Mischung hergestellt, dann werden gemäß Schritt (g) For example, a DMC catalyst-containing mixture is prepared for the continuous process for preparing the polyethercarbonate polyols, then according to step (g)
(gΐ) jeweils eine Teilmenge H-funktioneller Startersubstanz, Alkylenoxid und Kohlendioxid zudosiert zum Initiieren der Copolymerisation, und (gΐ) in each case a subset of H-functional starter substance, alkylene oxide and carbon dioxide metered in to initiate the copolymerization, and
(g2) während des Fortschreitens der Copolymerisation jeweils die verbleibende Menge an DMC- Katalysator, H-funktioneller Startersubstanz, gegebenenfalls Suspensionsmittel, das keine H- funktionelle Gruppen aufweist, und Alkylenoxid in Gegenwart von Kohlendioxid kontinuierlich zudosiert, wobei gleichzeitig resultierendes Reaktionsgemisch kontinuierlich aus dem Reaktor entfernt wird. In Schritt (g) wird der Katalysator bevorzugt suspendiert in H-fünktioneller Startersubstanz zugegeben, wobei die Menge vorzugsweise so gewählt ist, dass der Gehalt an Katalysator im resultierenden Reaktionsprodukt 10 bis 10000 ppm, besonders bevorzugt 20 bis 5000 ppm und höchst bevorzugt 50 bis 500 ppm beträgt. (g2) as the copolymerization progresses, the remaining amount of DMC catalyst, H-functional starter substance, any suspension agent that has no H-functional groups, and alkylene oxide are metered in continuously in the presence of carbon dioxide, with the resulting reaction mixture being simultaneously discharged continuously from the reactor Will get removed. In step (g), the catalyst is preferably added suspended in H-functional starter substance, the amount preferably being chosen such that the content of catalyst in the resulting reaction product is 10 to 10000 ppm, particularly preferably 20 to 5000 ppm and most preferably 50 to 500 ppm.
Vorzugsweise werden die Schritte (a) und (ß) in einem ersten Reaktor durchgeführt, und das resultierende Reaktionsgemisch dann in einen zweiten Reaktor für die Copolymerisation gemäß Schritt (g) überführt. Es ist aber auch möglich, die Schritte (a), (ß) und (g) in einem Reaktor durchzuführen. Der hier verwendete Begriff "kontinuierlich" kann als Modus der Zugabe eines relevanten Katalysators oder Reaktanden so definiert werden, dass eine im Wesentlichen kontinuierlich wirksame Konzentration des Katalysators oder des Reaktanden aufrechterhalten wird. Die Katalysatorzuführ kann echt kontinuierlich oder in relativ eng beabstandeten Inkrementen erfolgen. Gleichermaßen können eine kontinuierliche Zugabe H-fünktioneller Startersubstanz und eine kontinuierliche Zugabe des Suspensionsmittels, das keine H-fünktionellen Gruppen aufweist, echt kontinuierlich sein oder in Inkrementen erfolgen. Es würde nicht vom vorliegenden Verfahren abweichen, einen Katalysator oder Reaktanden inkrementeil so zuzugeben, dass die Konzentration der zugegebenen Materialien für einige Zeit vor der nächsten inkrementeilen Zugabe im Wesentlichen auf null abfällt. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Katalysatorkonzentration während des Hauptteils des Verlaufs der kontinuierlichen Reaktion im Wesentlichen auf derselben Konzentration gehalten wird und dass H-fünktionelle Startersubstanz während des Hauptteils des Copolymerisations-Verfahrens vorhanden ist. Eine inkrementeile Zugabe von Katalysator und/oder Reaktant, die die Beschaffenheit des Produkts nicht wesentlich beeinflusst, ist in demjenigen Sinn, in dem der Begriff hier verwendet wird, dennoch "kontinuierlich". Es ist beispielsweise machbar, eine Rückführungsschleife bereitzustellen, in der ein Teil der reagierenden Mischung zu einem vorherigen Punkt im Verfahren zurückgeführt wird, wodurch durch inkrementeile Zugaben bewirkte Diskontinuitäten geglättet werden. Preferably, steps (a) and (β) are carried out in a first reactor and the resulting reaction mixture is then transferred to a second reactor for the copolymerization of step (g). However, it is also possible to carry out steps (a), (β) and (g) in one reactor. As used herein, the term "continuously" can be defined as a mode of addition of a relevant catalyst or reactant such that a substantially continuously effective concentration of the catalyst or reactant is maintained. The catalyst feed can be truly continuous or in relatively closely spaced increments. Likewise, continuous addition of H-functional initiator and continuous addition of suspending agent not having H-functional groups can be truly continuous or incremental. It would not depart from the present method to incrementally add a catalyst or reactant such that the concentration of the materials being added falls to essentially zero for some time prior to the next incremental addition. However, it is preferred that the catalyst concentration is maintained at substantially the same concentration during the majority of the course of the continuous reaction and that H-functional initiator substance is present during the majority of the copolymerization process. Incremental addition of catalyst and/or reactant that does not substantially affect the nature of the product is still "continuous" as the term is used herein. For example, it is feasible to provide a recycle loop in which a portion of the reacting mixture is recycled to a previous point in the process, thereby smoothing out discontinuities caused by incremental additions.
Schritt (d) step (d)
Gegebenenfalls kann in einem Schritt (d) das Reaktionsgemisch in Schritt (g) in einen Nachreaktor überführt werden, in dem im Wege einer Nachreaktion der Gehalt an freiem Alkylenoxid im Reaktionsgemisch reduziert wird. Als Nachreaktor kann beispielsweise ein Rohrreaktor, ein Schlaufenreaktor oder ein Rührkessel dienen. If appropriate, in a step (d) the reaction mixture in step (g) can be transferred to an after-reactor in which the content of free alkylene oxide in the reaction mixture is reduced by way of an after-reaction. A tubular reactor, a loop reactor or a stirred tank, for example, can serve as the after-reactor.
Bevorzugt liegt der Druck in diesem Nachreaktor bei demselben Druck wie in dem Reaktionsapparat, in dem der Reaktionsschritt (g) durchgeführt wird. Der Druck in dem nachgeschalteten Reaktor kann jedoch auch höher oder niedriger gewählt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Kohlendioxid nach dem Reaktionsschritt (g) ganz oder teilweise abgelassen und der nachgeschaltete Reaktor bei Normaldruck oder einem geringen Überdruck betrieben. Die Temperatur in dem nachgeschalteten Reaktor liegt bevorzugt bei 50 bis 150 °C und besonders bevorzugt bei 80 bis 140 °C. Die erhaltenen Polyethercarbonatpolyole haben beispielsweise eine Funktionalität von mindestens 1, bevorzugt von 1 bis 8, besonders bevorzugt von 1 bis 6 und ganz besonders bevorzugt von 2 bis 4. Das Molekulargewicht beträgt bevorzugt 400 bis 10000 g/mol und besonders bevorzugt 500 bis 6000 g/mol. The pressure in this after-reactor is preferably the same as in the reaction apparatus in which reaction step (g) is carried out. However, the pressure in the downstream reactor can also be selected to be higher or lower. In a further preferred embodiment, all or part of the carbon dioxide is released after reaction step (g) and the downstream reactor is operated at normal pressure or at a slight excess pressure. The temperature in the downstream reactor is preferably from 50 to 150.degree. C. and particularly preferably from 80 to 140.degree. The polyether carbonate polyols obtained have, for example, a functionality of at least 1, preferably from 1 to 8, particularly preferably from 1 to 6 and very particularly preferably from 2 to 4. The molecular weight is preferably 400 to 10000 g/mol and particularly preferably 500 to 6000 g/mol.
Alkylenoxid alkylene oxide
Allgemein können für das Verfahren Alkylenoxide (Epoxide) mit 2-24 Kohlenstoffatomen eingesetzt werden. Bei den Alkylenoxiden mit 2-24 Kohlenstoffatomen handelt es sich beispielsweise um eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylenoxid, Propylenoxid, 1- Butenoxid, 2,3 -Butenoxid, 2-Methyl-l,2-propenoxid (Isobutenoxid), 1-Pentenoxid, 2,3-Pentenoxid, 2- Methyl-l,2-butenoxid, 3 -Methyl- 1,2-butenoxid, 1 -Hexenoxid, 2,3 -Hexenoxid, 3,4-Hexenoxid, 2- Methyl-l,2-pentenoxid, 4-Methyl-l,2-pentenoxid, 2-Ethyl- 1,2-butenoxid, 1-Heptenoxid, 1-Octenoxid, 1 -Nonenoxid, 1-Decenoxid, 1-Undecenoxid, 1-Dodecenoxid, 4-Methyl-l,2-pentenoxid, Butadienmonoxid, Isoprenmonoxid, Cyclopentenoxid, Cyclohexenoxid, Cycloheptenoxid, Cyclooctenoxid, Styroloxid, Methylstyroloxid, Pinenoxid, ein- oder mehrfach epoxidierte Fette als Mono-, Di- und Triglyceride, epoxidierte Fettsäuren, Ci-C24-Ester von epoxidierten Fettsäuren, Epichlorhydrin, Glycidol, und Derivate des Glycidols wie beispielsweise Methylglycidylether, Ethylglycidylether, 2-Ethylhexylglycidylether, Allylglycidylether, Glycidylmethacrylat sowie epoxidfunktionelle Alkyoxysilane wie beispielsweise 3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan, 3- Glycidyloxypropyltriethoxysilan, 3 -Glycidyloxypropyltripropoxysilan, 3 -Glycidyloxypropyl-methyl- dimethoxysilan, 3-Glycidyloxypropyl-ethyldiethoxysilan, 3-Glycidyloxypropyltriisopropoxysilan. Vorzugsweise werden als Alkylenoxid Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, insbesondere Propylenoxid eingesetzt. In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann als Alkylenoxid auch eine Mischung von Alkylenoxiden eingesetzt werden. In general, alkylene oxides (epoxides) having 2-24 carbon atoms can be used for the process. The alkylene oxides having 2-24 carbon atoms are, for example, one or more compounds selected from the group consisting of ethylene oxide, propylene oxide, 1-butene oxide, 2,3-butene oxide, 2-methyl-1,2-propene oxide (isobutene oxide), 1-pentene oxide, 2,3-pentene oxide, 2-methyl-1,2-butene oxide, 3-methyl-1,2-butene oxide, 1-hexene oxide, 2,3-hexene oxide, 3,4-hexene oxide, 2-methyl- l,2-pentene oxide, 4-methyl-l,2-pentene oxide, 2-ethyl-1,2-butene oxide, 1-heptene oxide, 1-octene oxide, 1-nonene oxide, 1-decene oxide, 1-undecene oxide, 1-dodecene oxide, 4-Methyl-1,2-pentene oxide, butadiene monoxide, isoprene monoxide, cyclopentene oxide, cyclohexene oxide, cycloheptene oxide, cyclooctene oxide, styrene oxide, methyl styrene oxide, pinene oxide, mono- or polyepoxidized fats as mono-, di- and triglycerides, epoxidized fatty acids, Ci-C24- Esters of epoxidized fatty acids, epichlorohydrin, glycidol, and derivatives of glycidol such as methyl glycidyl ether, ethyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, Gly cidyl methacrylate and epoxy-functional alkoxysilanes such as 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltripropoxysilane, 3-glycidyloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidyloxypropylethyldiethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltriisopropoxysilane. The alkylene oxide used is preferably ethylene oxide and/or propylene oxide, in particular propylene oxide. A mixture of alkylene oxides can also be used as the alkylene oxide in the process according to the invention.
H-funktionelle Startersubstanz H-functional starter substance
Als geeignete H-funktionelle Startersubstanz („Starter“) können Verbindungen mit für die Alkoxylierung aktiven H-Atomen eingesetzt werden, die eine Molmasse von 18 bis 4500 g/mol, bevorzugt von 62 bis 500 g/mol und besonders bevorzugt von 62 bis 182 g/mol aufweisen. As a suitable H-functional starter substance ("starter"), compounds with active H atoms for the alkoxylation can be used which have a molar mass of 18 to 4500 g/mol, preferably 62 to 500 g/mol and particularly preferably 62 to 182 g/mol.
Für die Alkoxylierung aktive Gruppen mit aktiven H-Atomen sind beispielsweise -OH, -NH2 (primäre Amine), -NH- (sekundäre Amine), -SH und -CO2H, bevorzugt sind -OH und -NH2, besonders bevorzugt ist -OH. Als H-fünktionelle Startersubstanz wird beispielsweise eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ein- oder mehrwertigen Alkoholen, mehrwertigen Aminen, mehrwertigen Thiolen, Aminoalkohole, Thioalkohole, Hydroxyester, Polyetherpolyole, Polyesterpolyole, Polyesteretherpolyole, Polyethercarbonatpolyole, Polycarbonatpolyole, Polycarbonate, Polyethylenimine, Polyetheramine, Polytetrahydrofürane (z. B. PolyTHF® der BASF), Polytetrahydrofüranamine, Polyetherthiole, Polyacrylatpolyole, Ricinusöl, das Mono- oder Diglycerid von Ricinolsäure, Monoglyceride von Fettsäuren, chemisch modifizierte Mono-, Di- und/oder Triglyceride von Fettsäuren, und C1-C24 Alkyl-Fettsäureester, die im Mittel mindestens 2 OH-Gruppen pro Molekül enthalten, eingesetzt. Beispielhaft handelt es sich bei den C1-C24 Alkyl-Fettsäureester, die im Mittel mindestens 2 OH-Gruppen pro Molekül enthalten, um Handelsprodukte wie Lupranol Balance® (Fa. BASF AG), Merginol®-Typen (Fa. Hobum Oleochemicals GmbH), Sovermol®-Typen (Fa. Cognis Deutschland GmbH & Co. KG) und Soyol®TM-Typen (Fa. USSC Co.). Groups with active H atoms which are active for the alkoxylation are, for example, -OH, -NH2 (primary amines), -NH- (secondary amines), -SH and -CO2H, -OH and -NH2 are preferred, and -OH is particularly preferred. As an H-functional starter substance, for example, one or more compounds are selected from the group consisting of monohydric or polyhydric alcohols, polyhydric amines, polyhydric thiols, amino alcohols, thioalcohols, hydroxy esters, polyether polyols, polyester polyols, polyester ether polyols, polyether carbonate polyols, polycarbonate polyols, polycarbonates, polyethylene imines, polyether amines , polytetrahydrofurans (e.g. PolyTHF ® from BASF), polytetrahydrofuranamines, polyetherthiols, polyacrylate polyols, castor oil, the mono- or diglyceride of ricinoleic acid, monoglycerides of fatty acids, chemically modified mono-, di- and/or triglycerides of fatty acids, and C1- C24 alkyl fatty acid esters containing an average of at least 2 OH groups per molecule are used. Examples are the C1-C24 alkyl fatty acid esters contain an average of at least 2 OH groups per molecule in order to obtain commercial products such as Lupranol Balance® (BASF AG), Merginol® types (Hobum Oleochemicals GmbH), Sovermol® types (Cognis Deutschland GmbH & Co. KG ) and Soyol ® TM grades (USSC Co.).
Als monofunktionelle Startersubstanz können Alkohole, Amine, Thiole und Carbonsäuren eingesetzt werden. Als monofunktionelle Alkohole können Verwendung finden: Methanol, Ethanol, 1 -Propanol, 2 -Propanol, 1 -Butanol, 2-Butanol, tert. -Butanol, 3-Buten-l-ol, 3-Butin-l-ol, 2-Methyl-3-buten-2-ol, 2- Methyl-3-butin-2-ol, Propagylalkohol, 2-Methyl-2-propanol, l-tert-Butoxy-2-propanol, 1-Pentanol, 2- Pentanol, 3-Pentanol, 1-Hexanol, 2-Hexanol, 3-Hexanol, 1-Heptanol, 2-Heptanol, 3-Heptanol, 1- Octanol, 2-Octanol, 3-Octanol, 4-Octanol, Phenol, 2-Hydroxybiphenyl, 3-Hydroxybiphenyl, 4- Hydroxybiphenyl, 2-Hydroxypyridin, 3-Hydroxypyridin, 4-Hydroxypyridin. Als monofunktionelle Amine kommen in Frage: Butylamin, tert-Butylamin, Pentylamin, Hexylamin, Anilin, Aziridin, Pyrrolidin, Piperidin, Morpholin. Als monofunktionelle Thiole können verwendet werden: Ethanthiol, 1-Propanthiol, 2-Propanthiol, 1-Butanthiol, 3 -Methyl- 1-butanthiol, 2-Buten-l-thiol, Thiophenol. Als monofunktionelle Carbonsäuren seien genannt: Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Fettsäuren wie Stearinsäure, Palmitinsäure, Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Benzoesäure, Acrylsäure. Alcohols, amines, thiols and carboxylic acids can be used as monofunctional starter substances. The following can be used as monofunctional alcohols: methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, tert. -Butanol, 3-buten-l-ol, 3-butyn-l-ol, 2-methyl-3-buten-2-ol, 2-methyl-3-butyn-2-ol, propagyl alcohol, 2-methyl-2 -propanol, l-tert-butoxy-2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, 1 - Octanol, 2-octanol, 3-octanol, 4-octanol, phenol, 2-hydroxybiphenyl, 3-hydroxybiphenyl, 4-hydroxybiphenyl, 2-hydroxypyridine, 3-hydroxypyridine, 4-hydroxypyridine. Suitable monofunctional amines are: butylamine, tert-butylamine, pentylamine, hexylamine, aniline, aziridine, pyrrolidine, piperidine, morpholine. The following can be used as monofunctional thiols: ethanethiol, 1-propanethiol, 2-propanethiol, 1-butanethiol, 3-methyl-1-butanethiol, 2-butene-1-thiol, thiophenol. The following may be mentioned as monofunctional carboxylic acids: formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, fatty acids such as stearic acid, palmitic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, benzoic acid, acrylic acid.
Als H-funktionelle Startersubstanz geeignete mehrwertige Alkohole sind beispielsweise zweiwertige Alkohole (wie beispielsweise Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, 1,3- Propandiol, 2-Methyl-l,3-propandiol, 1,4-Butandiol, 1,4-Butendiol, 1,4-Butindiol, Neopentylglykol, 1,5-Pentandiol, Methylpentandiole (wie beispielweise 3-Methyl-l,5-pentandiol), 1,6-Hexandiol, 1,8- Octandiol, 1,10-Decandiol, 1,12-Dodecandiol, Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexane (wie beispielweise l,4-Bis-(hydroxymethyl)cyclohexan), Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykole, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Polypropylenglykole, Dibutylenglykol und Polybutylenglykole); dreiwertige Alkohole (wie beispielsweise Trimethylolpropan, Glycerin, Trishydroxyethylisocyanurat, Rizinusöl); vierwertige Alkohole (wie beispielsweise Pentaerythrit); Polyalkohole (wie beispielsweise Sorbit, Hexit, Saccharose, Stärke, Stärkehydrolysate, Cellulose, Cellulosehydrolysate, hydroxyfunktionalisierte Fette und Öle, insbesondere Rizinusöl), sowie alle Modifizierungsprodukte dieser zuvorgenannten Alkohole mit unterschiedlichen Mengen an e-Caprolacton. Polyhydric alcohols suitable as H-functional starter substance are, for example, dihydric alcohols (such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,4-butenediol , 1,4-butynediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, methylpentanediols (such as 3-methyl-1,5-pentanediol), 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,10-decanediol, 1, 12-dodecanediol, bis(hydroxymethyl)cyclohexanes (such as 1,4-bis(hydroxymethyl)cyclohexane), triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycols, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polypropylene glycols, dibutylene glycol and polybutylene glycols); trihydric alcohols (such as trimethylolpropane, glycerin, trishydroxyethyl isocyanurate, castor oil); tetrahydric alcohols (such as pentaerythritol); Polyalcohols (such as sorbitol, hexitol, sucrose, starch, starch hydrolysates, cellulose, cellulose hydrolysates, hydroxy-functionalized fats and oils, especially castor oil), and all modification products of these aforementioned alcohols with varying amounts of e-caprolactone.
Die H-funktionelle Startersubstanz kann auch aus der Substanzklasse der Polyetherpolyole ausgewählt sein, die ein Molekulargewicht Mn im Bereich von 18 bis 4500 g/mol und eine Funktionalität von 2 bis 3 aufweisen. Bevorzugt sind Polyetherpolyole, die aus sich wiederholenden Ethylenoxid- und Propylenoxideinheiten aufgebaut sind, bevorzugt mit einem Anteil von 35 bis 100% Propylenoxideinheiten, besonders bevorzugt mit einem Anteil von 50 bis 100% Propylenoxideinheiten. Hierbei kann es sich um statistische Copolymere, Gradienten-Copolymere, alternierende oder Blockcopolymere aus Ethylenoxid und Propylenoxid handeln. The H-functional starter substance can also be selected from the substance class of polyether polyols, which have a molecular weight M n in the range from 18 to 4500 g/mol and a functionality of 2 to 3. Preference is given to polyether polyols which are built up from repeating ethylene oxide and propylene oxide units, preferably with a proportion of 35 to 100% propylene oxide units, particularly preferably with a proportion of 50 to 100% propylene oxide units. These can be random copolymers, gradient copolymers, alternating or block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide.
Die H-funktionelle Startersubstanz kann auch aus der Substanzklasse der Polyesterpolyole ausgewählt sein. Als Polyesterpolyole werden mindestens difunktionelle Polyester eingesetzt. Bevorzugt bestehen Polyesterpolyole aus alternierenden Säure- und Alkoholeinheiten. Als Säurekomponenten werden z. B. Bemsteinsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Adipinsäure, Phthalsäureanhydrid, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Tetrahydrophtalsäure, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid oder Gemische aus den genannten Säuren und/oder Anhydriden eingesetzt. Als Alkoholkomponenten werden z. B. Ethandiol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 2- Methyl-l,3-propandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, Neopentylglykol, 1,6-Hexandiol, 1,4-Bis- (hydroxymethyl)-cyclohexan, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit oder Gemische aus den genannten Alkoholen verwendet. Werden als Alkoholkomponente zweiwertige oder mehrwertige Polyetherpolyole eingesetzt, so erhält man Polyesteretherpolyole, die ebenfalls als Startersubstanzen zur Herstellung der Polyethercarbonatpolyole dienen können. The H-functional starter substance can also be selected from the substance class of polyester polyols. At least difunctional polyesters are used as polyester polyols. Preferably pass Polyester polyols made from alternating acid and alcohol units. As acid components z. B. succinic acid, maleic acid, maleic anhydride, adipic acid, phthalic anhydride, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride or mixtures of the acids and / or anhydrides mentioned. As alcohol components z. B. ethanediol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 1,4- Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexane, diethylene glycol, dipropylene glycol, trimethylolpropane, glycerol, pentaerythritol or mixtures of the alcohols mentioned are used. If dihydric or polyhydric polyether polyols are used as the alcohol component, polyester ether polyols are obtained which can also serve as starter substances for the production of the polyether carbonate polyols.
Des Weiteren können als H-fünktionelle Startersubstanz Polycarbonatdiole eingesetzt werden, die beispielsweise durch Umsetzung von Phosgen, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat oder Diphenylcarbonat und difünktionellen Alkoholen oder Polyesterpolyolen oder Polyetherpolyolen hergestellt werden. Beispiele zu Polycarbonaten finden sich z. B. in der EP-A 1359177. Furthermore, polycarbonate diols can be used as H-functional starter substance, which are produced, for example, by reacting phosgene, dimethyl carbonate, diethyl carbonate or diphenyl carbonate and difunctional alcohols or polyester polyols or polyether polyols. Examples of polycarbonates can be found e.g. B. in EP-A 1359177.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können Polyethercarbonatpolyole als H-funktionelle Startersubstanz eingesetzt werden. Insbesondere werden Polyethercarbonatpolyole, die nach dem hier beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich sind, eingesetzt. Diese als H-funktionelle Startersubstanz eingesetzten Polyethercarbonatpolyole werden hierzu in einem separaten Reaktionsschritt zuvor hergestellt. In a further embodiment of the invention, polyether carbonate polyols can be used as the H-functional starter substance. In particular, polyether carbonate polyols which can be obtained by the process according to the invention described here are used. These polyether carbonate polyols used as H-functional starter substance are prepared beforehand for this purpose in a separate reaction step.
Die H-funktionelle Startersubstanz weist im Allgemeinen eine Funktionalität (d.h. Anzahl an für die Polymerisation aktiven H-Atomen pro Molekül) von 1 bis 8, bevorzugt von 2 oder 3 auf. Die H- funktionelle Startersubstanz wird entweder einzeln oder als Gemisch aus mindestens zwei H- funktionellen Startersubstanzen eingesetzt. The H-functional starter substance generally has a functionality (i.e. number of H atoms active for the polymerization per molecule) of 1 to 8, preferably 2 or 3. The H-functional starter substance is used either individually or as a mixture of at least two H-functional starter substances.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei der H-funktionellen Startersubstanz um mindestens eine Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylenglykol, Propylenglykol, 1,3- Propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 2-Methylpropan-l,3-diol, Neopentylglykol, 1,6-Hexandiol, 1,8-Octandiol, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Sorbitol, Polyethercarbonatpolyole mit einem Molekulargewicht Mn im Bereich von 150 bis 8000 g/mol bei einer Funktionalität von 2 bis 3 und Polyetherpolyole mit einem Molekulargewicht Mn im Bereich von 150 bis 8000 g/mol und einer Funktionalität von 2 bis 3. The H-functional starter substance is particularly preferably at least one compound selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 2 -Methylpropane-1,3-diol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, polyether carbonate polyols with a molecular weight M n in the range from 150 to 8000 g/mol with a functionality of 2 to 3 and polyether polyols with a molecular weight M n in the range of 150 to 8000 g/mol and a functionality of 2 to 3.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in Schritt (a) die Teilmenge H-funktioneller Startersubstanz ausgewählt aus mindestens einer Verbindung der Gruppe bestehend aus Polyethercarbonatpolyolen mit einem Molekulargewicht Mn im Bereich von 150 bis 8000 g/mol bei einer Funktionalität von 2 bis 3 und Polyetherpolyolen mit einem Molekulargewicht Mn im Bereich von 150 bis 8000 g/mol und einer Funktionalität von 2 bis 3. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die H-funktionelle Startersubstanz in Schritt (g) ausgewählt aus mindestens einer Verbindung der Gruppe bestehend aus Ethylenglykol, Propylenglykol, 1,3-Propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 2-Methylpropan-l,3-diol, Neopentylglykol, 1,6-Hexandiol, 1,8- Octandiol, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Sorbitol. In a particularly preferred embodiment, the subset of H-functional starter substance in step (a) is selected from at least one compound from the group consisting of polyether carbonate polyols with a molecular weight M n in the range from 150 to 8000 g/mol with a functionality of 2 to 3 and polyether polyols with a molecular weight M n in the range from 150 to 8000 g/mol and a functionality from 2 to 3. In another particularly preferred embodiment, the H-functional starter substance in step (g) is selected from at least one compound from the group consisting of ethylene glycol, Propylene Glycol, 1,3-Propanediol, 1,3-Butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 2-methylpropane-1,3-diol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, glycerine, trimethylolpropane, pentaerythritol and sorbitol.
Die Herstellung der Polyethercarbonatpolyole erfolgt durch katalytische Anlagerung von Kohlendioxid und Alkylenoxid an H-fünktionelle Startersubstanz. Unter „H-fünktionell“ wird im Sinne der Erfindung die Anzahl an für die Alkoxylierung aktiven H-Atomen pro Molekül der Startersubstanz verstanden. The polyether carbonate polyols are produced by catalytic addition of carbon dioxide and alkylene oxide onto H-functional starter substance. For the purposes of the invention, “H-functional” means the number of H atoms active for the alkoxylation per molecule of the starter substance.
Suspensionsmittel suspending agent
Das gegebenenfalls eingesetzte Suspensionsmittel enthält keine H-fünktionelle Gruppen. Als Suspensionsmittel, das keine H-fünktionelle Gruppen aufweist, sind alle polar-aprotischen, schwach polar-aprotischen und unpolar-aprotischen Lösungsmittel geeignet, die jeweils keine H-fünktionelle Gruppen enthalten. Als Suspensionsmittel, das keine H-fünktionelle Gruppen aufweist, können auch eine Mischung aus zwei oder mehrerer dieser Suspensionsmittel eingesetzt werden. Beispielhaft seien an dieser Stelle folgende polar-aprotischen Lösungsmittel genannt: 4-Methyl-2-oxo-l,3-dioxolan (im folgenden auch als cyclisches Propylencarbonat oder cPC bezeichnet), l,3-Dioxolan-2-on (im folgenden auch als cyclisches Ethylencarbonat oder cEC bezeichnet), Aceton, Methylethylketon, Acetonitril, Nitromethan, Dimethylsulfoxid, Sulfolan, Dimethylformamid, Dimethylacetamid und N- Methylpyrrolidon. Zu der Gruppe der unpolar- und schwach polar-aprotischen Lösungsmittel zählen z.B. Ether, wie z.B. Dioxan, Diethylether, Methyl-tert-Butylether und Tetrahydrofüran, Ester, wie z.B. Essigsäureethylester und Essigsäurebutylester, Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Pentan, n-Hexan, Benzol und alkylierte Benzolderivate (z.B. Toluol, Xylol, Ethylbenzol) und chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Chloroform, Chlorbenzol, Dichlorbenzol und Tetrachlorkohlenstoff. Bevorzugt als Suspensionsmittel, das keine H-fünktionelle Gruppen aufweist, werden 4-Methyl-2-oxo-l,3-dioxolan, l,3-Dioxolan-2-on, Toluol, Xylol, Ethylbenzol, Chlorbenzol und Dichlorbenzol sowie Mischungen zweier oder mehrerer dieser Suspensionsmittel eingesetzt, besonders bevorzugt ist 4-Methyl-2-oxo-l,3- dioxolan und l,3-Dioxolan-2-on oder eine Mischung aus 4-Methyl-2-oxo-l,3-dioxolan und 1,3- Dioxolan-2-on. The suspending agent used, if any, does not contain any H-functional groups. All polar-aprotic, weakly polar-aprotic and non-polar-aprotic solvents which do not contain any H-functional groups are suitable as suspension medium which does not have any H-functional groups. A mixture of two or more of these suspending agents can also be used as the suspending agent which does not have any H-functional groups. The following polar aprotic solvents may be mentioned here as examples: 4-methyl-2-oxo-l,3-dioxolane (also referred to below as cyclic propylene carbonate or cPC), l,3-dioxolan-2-one (also referred to below as referred to as cyclic ethylene carbonate or cEC), acetone, methyl ethyl ketone, acetonitrile, nitromethane, dimethyl sulfoxide, sulfolane, dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone. The group of non-polar and weakly polar aprotic solvents includes, for example, ethers such as dioxane, diethyl ether, methyl tert-butyl ether and tetrahydrofuran, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, hydrocarbons such as pentane, n-hexane, benzene and alkylated benzene derivatives (e.g. toluene, xylene, ethylbenzene) and chlorinated hydrocarbons such as chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene and carbon tetrachloride. 4-Methyl-2-oxo-1,3-dioxolane, 1,3-dioxolan-2-one, toluene, xylene, ethylbenzene, chlorobenzene and dichlorobenzene and mixtures of two or several of these suspending agents are used, particular preference being given to 4-methyl-2-oxo-1,3-dioxolane and 1,3-dioxolan-2-one or a mixture of 4-methyl-2-oxo-1,3-dioxolane and 1 ,3-dioxolan-2-one.
Bevorzugt wird in Schritt (g) 2 Gew.-% bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 7 Gew.-% bis 11 Gew.-% des Suspensionsmittels, das keine H-fünktionelle Gruppen aufweist, zudosiert, bezogen auf die Summe der in Schritt (g) zudosierten Komponenten.In step (g), preference is given to 2% by weight to 20% by weight, particularly preferably 5% by weight to 15% by weight and particularly preferably 7% by weight to 11% by weight of the suspending agent has no H-functional groups, based on the sum of the components metered in step (g).
DMC-Katalvsatoren DMC catalysts
DMC-Katalysatoren zur Verwendung in der Homopolymerisation von Alkylenoxiden sind im Prinzip aus dem Stand der Technik bekannt (siehe z.B. US-A 3 404 109, US-A 3 829 505, US-A 3 941 849 und US-A 5 158 922). DMC-Katalysatoren, die z.B. in US-A 5 470 813, EP-A 700 949, EP-A 743 093, EP-A 761 708, WO 97/40086, WO 98/16310 und WO 00/47649 beschrieben sind, besitzen eine sehr hohe Aktivität und ermöglichen die Herstellung von Polyethercarbonatpolyolen bei sehr geringen Katalysatorkonzentrationen, so dass eine Abtrennung des Katalysators aus dem fertigen Produkt i.a. nicht mehr erforderlich ist. Ein typisches Beispiel sind die in EP-A 700 949 beschriebenen hochaktiven DMC-Katalysatoren, die neben einer Doppelmetallcyanid-Verbindung (z.B. Zink- hexacyanocobaltat(III)) und einem organischen Komplexliganden (z.B. tert. -Butanol) noch einen Polyether mit einem zahlenmittlerem Molekulargewicht größer als 500 g/mol enthalten. DMC catalysts for use in the homopolymerization of alkylene oxides are known in principle from the prior art (see, for example, US-A 3,404,109, US-A 3,829,505, US-A 3,941,849 and US-A 5,158,922) . DMC catalysts described, for example, in US-A 5,470,813, EP-A 700,949, EP-A 743,093, EP-A 761,708, WO 97/40086, WO 98/16310 and WO 00/47649 a very high activity and allow the production of polyether carbonate polyols at very low catalyst concentrations, so that a separation of the catalyst from the finished product ia is no longer required. A typical example are the highly active DMC catalysts described in EP-A 700 949, which, in addition to a double metal cyanide compound (eg zinc hexacyanocobaltate(III)) and an organic complex ligand (eg tert-butanol), also contain a polyether with a number-average molecular weight greater than 500 g/mol.
Die DMC-Katalysatoren werden vorzugsweise erhalten, indem man The DMC catalysts are preferably obtained by
(i) im ersten Schritt eine wässrige Lösung eines Metallsalzes mit der wässrigen Lösung eines Metallcyanidsalzes in Gegenwart eines oder mehrerer organischen Komplexliganden, z.B. eines Ethers oder Alkohols, umsetzt, (i) in the first step, an aqueous solution of a metal salt is reacted with the aqueous solution of a metal cyanide salt in the presence of one or more organic complex ligands, e.g. an ether or alcohol,
(ii) wobei im zweiten Schritt der Feststoff aus der aus (i) erhaltenen Suspension durch bekannte Techniken (wie Zentrifugation oder Filtration) abgetrennt wird, (ii) wherein in the second step the solid is separated from the suspension obtained from (i) by known techniques (such as centrifugation or filtration),
(iii) wobei gegebenenfalls in einem dritten Schritt der isolierte Feststoff mit einer wässrigen Lösung eines organischen Komplexliganden gewaschen wird (z.B. durch Resuspendieren und an schließende erneute Isolierung durch Filtration oder Zentrifugation), (iii) where, in a third step, if appropriate, the isolated solid is washed with an aqueous solution of an organic complex ligand (e.g. by resuspending and subsequent renewed isolation by filtration or centrifugation),
(iv) wobei anschließend der erhaltene Feststoff, gegebenenfalls nach Pulverisierung, bei Temperaturen von im allgemeinen 20 - 120 °C und bei Drücken von im Allgemeinen 0,1 mbar bis Normaldruck (1013 mbar) getrocknet wird, und wobei im ersten Schritt oder unmittelbar nach der Ausfällung der Doppelmetallcyanidverbindung (zweiter Schritt) ein oder mehrere organische Komplexliganden, vorzugsweise im Überschuss (bezogen auf die Doppelmetallcyanidverbindung) und gegebenenfalls weitere komplexbildende Komponenten zugesetzt werden. (iv) the resulting solid then being dried, optionally after pulverization, at temperatures of generally 20-120° C. and at pressures of generally 0.1 mbar to atmospheric pressure (1013 mbar), and in the first step or immediately thereafter the precipitation of the double metal cyanide compound (second step) one or more organic complex ligands, preferably in excess (based on the double metal cyanide compound) and optionally further complexing components are added.
Die in den DMC-Katalysatoren enthaltenen Doppelmetallcyanid-Verbindungen sind die Reaktionsprodukte wasserlöslicher Metallsalze und wasserlöslicher Metallcyanidsalze. The double metal cyanide compounds contained in the DMC catalysts are the reaction products of water-soluble metal salts and water-soluble metal cyanide salts.
Beispielsweise werden eine wässrige Lösung von Zinkchlorid (bevorzugt im Überschuss bezogen auf das Metallcyanidsalz wie beispielsweise Kaliumhexacyanocobaltat) und Kaliumhexacyanocobaltat gemischt und anschließend Dimethoxyethan (Glyme) oder tert- Butanol (vorzugsweise im Überschuss, bezogen auf Zinkhexacyanocobaltat) zur gebildeten Suspension gegeben. For example, an aqueous solution of zinc chloride (preferably in excess relative to the metal cyanide salt such as potassium hexacyanocobaltate) and potassium hexacyanocobaltate are mixed and then dimethoxyethane (glyme) or tert-butanol (preferably in excess relative to zinc hexacyanocobaltate) is added to the suspension formed.
Zur Herstellung der Doppelmetallcyanid-Verbindungen geeignete Metallsalze besitzen bevorzugt die allgemeine Formel (II), Metal salts suitable for preparing the double metal cyanide compounds preferably have the general formula (II),
M(X)„ (II) wobei M(X)n (II) where
M ausgewählt ist aus den Metallkationen Zn2+, Fe2+, Ni2+, Mn2+, Co2+, Sr2 . Sn2+, Pb2+ und, Cu2+, bevorzugt ist M Zn2+, Fe2+, Co2+ oder Ni2+, M is selected from the metal cations Zn 2+ , Fe 2+ , Ni 2+ , Mn 2+ , Co 2+ , Sr 2 . Sn 2+ , Pb 2+ and, Cu 2+ , preferably M is Zn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ or Ni 2+ ,
X sind ein oder mehrere (d.h. verschiedene) Anionen, vorzugsweise ein Anion ausgewählt aus der Gruppe der Halogenide (d.h. Fluorid, Chlorid, Bromid, Iodid), Hydroxid, Sulfat, Carbonat, Cyanat, Thiocyanat, Isocyanat, Isothiocyanat, Carboxylat, Oxalat und Nitrat; n ist 1, wenn X = Sulfat, Carbonat oder Oxalat ist und n ist 2, wenn X = Halogenid, Hydroxid, Carboxylat, Cyanat, Thiocyanat, Isocyanat, Isothiocyanat oder Nitrat ist, oder geeignete Metallsalze besitzen die allgemeine Formel (III), X is one or more (ie different) anions, preferably an anion selected from the group consisting of halides (ie fluoride, chloride, bromide, iodide), hydroxide, sulfate, carbonate, cyanate, thiocyanate, isocyanate, isothiocyanate, carboxylate, oxalate and nitrate ; n is 1 when X = sulfate, carbonate or oxalate and n is 2 when X = halide, hydroxide, carboxylate, cyanate, thiocyanate, isocyanate, isothiocyanate or is nitrate, or suitable metal salts have the general formula (III),
Mr(X)3 (III) wobei M r (X) 3 (III) where
M ausgewählt ist aus den Metallkationen Fe3+, Al3+, Co3+ und Cr3+, M is selected from the metal cations Fe 3+ , Al 3+ , Co 3+ and Cr 3+ ,
X sind ein oder mehrere (d.h. verschiedene) Anionen, vorzugsweise ein Anion ausgewählt aus der Gruppe der Halogenide (d.h. Fluorid, Chlorid, Bromid, Iodid), Hydroxid, Sulfat, Carbonat, Cyanat, Thiocyanat, Isocyanat, Isothiocyanat, Carboxylat, Oxalat und Nitrat; r ist 2, wenn X = Sulfat, Carbonat oder Oxalat ist und r ist 1, wenn X = Halogenid, Hydroxid, Carboxylat, Cyanat, Thiocyanat, Isocyanat, Isothiocyanat oder Nitrat ist, oder geeignete Metallsalze besitzen die allgemeine Formel (IV), X is one or more (i.e. different) anions, preferably an anion selected from the group consisting of halides (i.e. fluoride, chloride, bromide, iodide), hydroxide, sulfate, carbonate, cyanate, thiocyanate, isocyanate, isothiocyanate, carboxylate, oxalate and nitrate ; r is 2 when X = sulfate, carbonate or oxalate and r is 1 when X = halide, hydroxide, carboxylate, cyanate, thiocyanate, isocyanate, isothiocyanate or nitrate, or suitable metal salts have the general formula (IV),
M(X)S (IV) wobei M(X) S (IV) where
M ausgewählt ist aus den Metallkationen Mo4+, V4+ und W4+ M is selected from the metal cations Mo 4+ , V 4+ and W 4+
X sind ein oder mehrere (d.h. verschiedene) Anionen, vorzugsweise ein Anion ausgewählt aus der Gruppe der Halogenide (d.h. Fluorid, Chlorid, Bromid, Iodid), Hydroxid, Sulfat, Carbonat, Cyanat, Thiocyanat, Isocyanat, Isothiocyanat, Carboxylat, Oxalat und Nitrat; s ist 2, wenn X = Sulfat, Carbonat oder Oxalat ist und s ist 4, wenn X = Halogenid, Hydroxid, Carboxylat, Cyanat, Thiocyanat, Isocyanat, Isothiocyanat oder Nitrat ist, oder geeignete Metallsalze besitzen die allgemeine Formel (V), X is one or more (i.e. different) anions, preferably an anion selected from the group consisting of halides (i.e. fluoride, chloride, bromide, iodide), hydroxide, sulfate, carbonate, cyanate, thiocyanate, isocyanate, isothiocyanate, carboxylate, oxalate and nitrate ; s is 2 when X = sulfate, carbonate or oxalate and s is 4 when X = halide, hydroxide, carboxylate, cyanate, thiocyanate, isocyanate, isothiocyanate or nitrate, or suitable metal salts have the general formula (V),
M(X), (V) wobei M(X), (V) where
M ausgewählt ist aus den Metallkationen Mo6+ und W6+ M is selected from the metal cations Mo 6+ and W 6+
X sind ein oder mehrere (d.h. verschiedene) Anionen, vorzugsweise ein Anion ausgewählt aus der Gruppe der Halogenide (d.h. Fluorid, Chlorid, Bromid, Iodid), Hydroxid, Sulfat, Carbonat, Cyanat, Thiocyanat, Isocyanat, Isothiocyanat, Carboxylat, Oxalat und Nitrat; t ist 3, wenn X = Sulfat, Carbonat oder Oxalat ist und t ist 6, wenn X = Halogenid, Hydroxid, Carboxylat, Cyanat, Thiocyanat, Isocyanat, Isothiocyanat oder Nitrat ist, X is one or more (i.e. different) anions, preferably an anion selected from the group consisting of halides (i.e. fluoride, chloride, bromide, iodide), hydroxide, sulfate, carbonate, cyanate, thiocyanate, isocyanate, isothiocyanate, carboxylate, oxalate and nitrate ; t is 3 when X = sulfate, carbonate or oxalate and t is 6 when X = halide, hydroxide, carboxylate, cyanate, thiocyanate, isocyanate, isothiocyanate or nitrate,
Beispiele geeigneter Metallsalze sind Zinkchlorid, Zinkbromid, Zinkjodid, Zinkacetat, Zinkacetylaceto- nat, Zinkbenzoat, Zinknitrat, Eisen(II)sulfat, Eisen(II)bromid, Eisen(II)chlorid, Eisen(III)chlorid, Cobalt(II)chlorid, Cobalt(II)thiocyanat, Nickel(II)chlorid und Nickel(II)nitrat. Es können auch Mischungen verschiedener Metallsalze eingesetzt werden. Examples of suitable metal salts are zinc chloride, zinc bromide, zinc iodide, zinc acetate, zinc acetylacetonate, zinc benzoate, zinc nitrate, iron(II) sulfate, iron(II) bromide, iron(II) chloride, iron(III) chloride, cobalt(II) chloride, cobalt(II) thiocyanate, nickel(II) chloride and nickel(II) nitrate. Mixtures of different metal salts can also be used.
Zur Herstellung der Doppelmetallcyanid-Verbindungen geeignete Metallcyanidsalze besitzen bevorzugt die allgemeine Formel (VI) (Y)a M'(CN)b (A), (VI) wobei Metal cyanide salts suitable for preparing the double metal cyanide compounds preferably have the general formula (VI) (Y)a M'(CN) b (A), (VI) where
M' ausgewählt ist aus einem oder mehreren Metallkationen der Gruppe bestehend aus Fe(II), Fe(III), Co(II), Co(III), Cr(II), Cr(III), Mn(II), Mn(III), Ir(III), Ni(II), Rh(III), Ru(II), V(IV) und V(V), bevorzugt ist M' ein oder mehrere Metallkationen der Gruppe bestehend aus Co(II), Co(III), Fe(II), Fe(III), Cr(III), Ir(III) und Ni(II), M' is selected from one or more metal cations from the group consisting of Fe(II), Fe(III), Co(II), Co(III), Cr(II), Cr(III), Mn(II), Mn( III), Ir(III), Ni(II), Rh(III), Ru(II), V(IV) and V(V), preferably M' is one or more metal cations from the group consisting of Co(II), Co(III), Fe(II), Fe(III), Cr(III), Ir(III) and Ni(II),
Y ausgewählt ist aus einem oder mehreren Metallkationen der Gruppe bestehend aus Alkalimetall (d.h. Li+, Na+, K+, Rb>nd Erdalkalimetall (d.h. Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2 . Ba2+), Y is selected from one or more metal cations from the group consisting of alkali metal (ie Li + , Na + , K + , Rb>nd alkaline earth metal (ie Be 2+ , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2 . Ba 2+ ),
A ausgewählt ist aus einem oder mehreren Anionen der Gruppe bestehend aus Halogenide (d.h. Fluorid, Chlorid, Bromid, Iodid), Hydroxid, Sulfat, Carbonat, Cyanat, Thiocyanat, Isocyanat, Isothiocyanat, Carboxylat, Azid, Oxalat oder Nitrat und a, b und c sind ganzzahlige Zahlen, wobei die Werte für a, b und c so gewählt sind, dass die Elektroneutralität des Metallcyanidsalzes gegeben ist; a ist vorzugsweise 1, 2, 3 oder 4; b ist vorzugs weise 4, 5 oder 6; c besitzt bevorzugt den Wert 0. A is selected from one or more anions from the group consisting of halides (i.e. fluoride, chloride, bromide, iodide), hydroxide, sulfate, carbonate, cyanate, thiocyanate, isocyanate, isothiocyanate, carboxylate, azide, oxalate or nitrate and a, b and c are integers, the values for a, b and c being chosen such that the metal cyanide salt is electroneutral; a is preferably 1, 2, 3 or 4; b is preferably 4, 5 or 6; c preferably has the value 0.
Beispiele geeigneter Metallcyanidsalze sind Natriumhexacyanocobaltat(III), Kaliumhexacyano- cobaltat(III), Kaliumhexacyanoferrat(II), Kaliumhexacyanoferrat(III), Calciumhexacyanocobaltat(III) und Lithiumhexacyanocobaltat(III). Examples of suitable metal cyanide salts are sodium hexacyanocobaltate(III), potassium hexacyanocobaltate(III), potassium hexacyanoferrate(II), potassium hexacyanoferrate(III), calcium hexacyanocobaltate(III) and lithium hexacyanocobaltate(III).
Bevorzugte Doppelmetallcyanid-Verbindungen, die in den DMC -Katalysatoren enthalten sind, sind Verbindungen der allgemeinen Formel (VII) Preferred double metal cyanide compounds contained in the DMC catalysts are compounds of the general formula (VII)
Mx[M’x,(CN)y]z (VII) worin M wie in Formel (II) bis (V) und M’ wie in Formel (VI) definiert ist, und x, x’, y und z sind ganzzahlig und so gewählt, dass die Elektronenneutralität der Doppel metallcyanidverbindung gegeben ist. M x [M' x ,(CN) y ] z (VII) wherein M is as defined in formula (II) to (V) and M' is as defined in formula (VI), and x, x', y and z are integer and chosen so that the electron neutrality of the double metal cyanide compound is given.
Vorzugsweise ist x = 3, x’ = 1, y = 6 und z = 2, Preferably x = 3, x' = 1, y = 6 and z = 2,
M = Zn(II), Fe(II), Co(II) oder Ni(II) und M’ = Co(III), Fe(III), Cr(III) oder Ir(III). M = Zn(II), Fe(II), Co(II) or Ni(II) and M' = Co(III), Fe(III), Cr(III) or Ir(III).
Beispiele geeigneter Doppelmetallcyanidverbindungen a) sind Zinkhexacyanocobaltat(III), Zink- hexacyanoiridat(III), Zinkhexacyanoferrat(III) und Cobalt(II)hexacyanocobaltat(III). Weitere Beispiele geeigneter Doppelmetallcyanid-Verbindungen sind z.B. US 5 158 922 (Spalte 8, Zeilen 29 - 66) zu entnehmen. Besonders bevorzugt verwendet wird Zinkhexacyanocobaltat(III). Examples of suitable double metal cyanide compounds a) are zinc hexacyanocobaltate(III), zinc hexacyanoiridate(III), zinc hexacyanoferrate(III) and cobalt(II) hexacyanocobaltate(III). Further examples of suitable double metal cyanide compounds can be found, for example, in US 5,158,922 (column 8, lines 29-66). Zinc hexacyanocobaltate(III) is particularly preferably used.
Die bei der Herstellung der DMC-Katalysatoren zugesetzten organischen Komplexliganden sind beispielsweise in US 5 158 922 (siehe insbesondere Spalte 6, Zeilen 9 bis 65), US 3 404 109, US 3 829 505, US 3 941 849, EP-A 700 949, EP-A 761 708, JP 4 145 123, US 5 470 813, EP-A 743 093 und WO- A 97/40086) offenbart. Beispielsweise werden als organische Komplexliganden wasserlösliche, organische Verbindungen mit Heteroatomen, wie Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor oder Schwefel, die mit der Doppelmetallcyanid-Verbindung Komplexe bilden können, eingesetzt. Bevorzugte organische Komplexliganden sind Alkohole, Aldehyde, Ketone, Ether, Ester, Amide, Harnstoffe, Nitrile, Sulfide und deren Mischungen. Besonders bevorzugte organische Komplexliganden sind aliphatische Ether (wie Dimethoxyethan), wasserlösliche aliphatische Alkohole (wie Ethanol, Isopropanol, n-Butanol, iso- Butanol, sek. -Butanol, tert-Butanol, 2-Methyl-3-buten-2-ol und 2-Methyl-3-butin-2-ol), Verbindungen, die sowohl aliphatische oder cycloaliphatische Ethergruppen wie auch aliphatische Hydroxylgruppen enthalten (wie z.B. Ethylenglykol-mono-tert.-butylether, Diethylenglykol-mono-tert.-butylether, Tripropylenglykol-mono-methylether und 3-Methyl-3-oxetan-methanol). Höchst bevorzugte organische Komplexliganden sind ausgewählt aus einer oder mehrerer Verbindungen der Gruppe bestehend aus Dimethoxyethan, tert-Butanol 2-Methyl-3-buten-2-ol, 2-Methyl-3-butin-2-ol, Ethylenglykol-mono-tert.-butylether und 3-Methyl-3-oxetan-methanol. The organic complex ligands added in the preparation of the DMC catalysts are described, for example, in US Pat. No. 5,158,922 (see in particular column 6, lines 9 to 65), US Pat. No. 3,404,109, US Pat. No. 3,829,505, US Pat , EP-A 761 708, JP 4 145 123, US 5 470 813, EP-A 743 093 and WO-A 97/40086). For example, water-soluble, organic compounds with heteroatoms, such as oxygen, nitrogen, phosphorus or sulfur, are used as organic complex ligands able to form complexes with the double metal cyanide compound. Preferred organic complex ligands are alcohols, aldehydes, ketones, ethers, esters, amides, ureas, nitriles, sulfides and mixtures thereof. Particularly preferred organic complex ligands are aliphatic ethers (such as dimethoxyethane), water-soluble aliphatic alcohols (such as ethanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec.-butanol, tert-butanol, 2-methyl-3-buten-2-ol and 2-methyl-3-butyn-2-ol), compounds containing both aliphatic or cycloaliphatic ether groups and aliphatic hydroxyl groups (such as ethylene glycol mono-tert-butyl ether, diethylene glycol mono-tert-butyl ether, tripropylene glycol mono -methyl ether and 3-methyl-3-oxetane-methanol). Highly preferred organic complex ligands are selected from one or more compounds from the group consisting of dimethoxyethane, tert-butanol, 2-methyl-3-buten-2-ol, 2-methyl-3-butyn-2-ol, ethylene glycol mono-tert. -butyl ether and 3-methyl-3-oxetane-methanol.
Optional werden bei der Herstellung der DMC-Katalysatoren eine oder mehrere komplexbildende Komponente(n) aus den Verbindungsklassen der Polyether, Polyester, Polycarbonate, Polyalkylen glykolsorbitanester, Polyalkylenglykolglycidylether, Polyacrylamid, Poly(acrylamid-co-acrylsäure), Polyacrylsäure, Poly(acrylsäure-co-maleinsäure), Polyacrylnitril, Polyalkylacrylate, Polyalkylmethacrylate, Polyvinylmethylether, Polyvinylethylether, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Poly-N-vinylpyrrolidon, Poly(N-vinylpyrrolidon-co-acrylsäure), Polyvinylmethylketon, Poly(4- vinylphenol), Poly(acrylsäure-co-styrol), Oxazolinpolymere, Polyalkylenimine, Maleinsäure- und Maleinsäureanhydridcopolymere, Hydroxyethylcellulose und Polyacetale, oder der Glycidylether, Glycoside, Carbonsäureester mehrwertiger Alkohole, Gallensäuren oder deren Salze, Ester oder Amide, Cy clodextrine, Phosphorverbindungen, a,b-unge sättigten Carbonsäureester oder ionische oberflächen- bzw. grenzflächenaktiven Verbindungen eingesetzt. In the production of the DMC catalysts, one or more complex-forming component(s) from the compound classes of polyethers, polyesters, polycarbonates, polyalkylene glycol sorbitan esters, polyalkylene glycol glycidyl ethers, polyacrylamide, poly(acrylamide-co-acrylic acid), polyacrylic acid, poly(acrylic acid-co -maleic acid), polyacrylonitrile, polyalkyl acrylates, polyalkyl methacrylates, polyvinyl methyl ether, polyvinyl ethyl ether, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, poly-N-vinylpyrrolidone, poly(N-vinylpyrrolidone-co-acrylic acid), polyvinyl methyl ketone, poly(4-vinylphenol), poly(acrylic acid-co- styrene), oxazoline polymers, polyalkylenimines, maleic acid and maleic anhydride copolymers, hydroxyethyl cellulose and polyacetals, or glycidyl ethers, glycosides, carboxylic acid esters of polyhydric alcohols, bile acids or their salts, esters or amides, cyclodextrins, phosphorus compounds, a,b-unsaturated carboxylic acid esters or ionic surfaces - Or surface-active compounds used currently
Bevorzugt werden bei der Herstellung der DMC-Katalysatoren im ersten Schritt die wässrigen Lösungen des Metallsalzes (z.B. Zinkchlorid), eingesetzt im stöchiometrischen Überschuss (mindestens 50 Mol-%) bezogen auf Metallcyanidsalz (also mindestens ein molares Verhältnis von Metallsalz zu Metallcyanidsalz von 2,25 zu 1,00) und des Metallcyanidsalzes (z.B. Kaliumhexacyanocobaltat) in Gegenwart des organischen Komplexliganden (z.B. tert. -Butanol) umgesetzt, wobei sich eine Suspension bildet, die die Doppelmetallcyanid-Verbindung (z.B. Zinkhexacyanocobaltat), Wasser, überschüssiges Metallsalz, und den organischen Komplexliganden enthält. When preparing the DMC catalysts, preference is given in the first step to using the aqueous solutions of the metal salt (e.g. zinc chloride), used in a stoichiometric excess (at least 50 mol %) based on the metal cyanide salt (i.e. at least a molar ratio of metal salt to metal cyanide salt of 2.25 to 1.00) and the metal cyanide salt (e.g. potassium hexacyanocobaltate) in the presence of the organic complex ligand (e.g. tert-butanol) to form a suspension containing the double metal cyanide compound (e.g. zinc hexacyanocobaltate), water, excess metal salt, and the organic Contains complex ligands.
Der organische Komplexligand kann dabei in der wässrigen Lösung des Metallsalzes und/oder des Metallcyanidsalzes vorhanden sein, oder er wird der nach Ausfüllung der Doppelmetallcyanid- Verbindung erhaltenen Suspension unmittelbar zugegeben. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die wässrigen Lösungen des Metallsalzes und des Metallcyanidsalzes, und den organischen Komplexliganden unter starkem Rühren zu vermischen. Optional wird die im ersten Schritt gebildete Suspension anschließend mit einer weiteren komplexbildenden Komponente behandelt. Die komplexbildende Komponente wird dabei bevorzugt in einer Mischung mit Wasser und organischem Komplexliganden eingesetzt. Ein bevorzugtes Verfahren zur Durchführung des ersten Schrittes (d.h. der Herstellung der Suspension) erfolgt unter Einsatz einer Mischdüse, besonders bevorzugt unter Einsatz eines Strahldispergators wie in WO-A 01/39883 beschrieben. The organic complex ligand can be present in the aqueous solution of the metal salt and/or the metal cyanide salt, or it is added directly to the suspension obtained after the double metal cyanide compound has been filled out. It has proven advantageous to mix the aqueous solutions of the metal salt and the metal cyanide salt and the organic complex ligand with vigorous stirring. Optionally, the suspension formed in the first step is then treated with another complex-forming component. The complex-forming component is preferably used in a mixture with water and organic complex ligands. A preferred method of performing the first step (i.e. the Preparation of the suspension) takes place using a mixing nozzle, particularly preferably using a jet disperser as described in WO-A 01/39883.
Im zweiten Schritt erfolgt die Isolierung des Feststoffs (d.h. die Vorstufe des Katalysators) aus der Suspension durch bekannte Techniken, wie Zentrifugation oder Filtration. In the second step, the solid (i.e. the precursor of the catalyst) is isolated from the suspension by known techniques such as centrifugation or filtration.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird der isolierte Feststoff anschließend in einem dritten Verfahrensschritt mit einer wässrigen Fösung des organischen Komplexliganden gewaschen (z.B. durch Resuspendieren und anschließende erneute Isolierung durch Filtration oder Zentrifugation). Auf diese Weise können zum Beispiel wasserlösliche Nebenprodukte, wie Kaliumchlorid, aus dem Katalysator entfernt werden. Bevorzugt liegt die Menge des organischen Komplexliganden in der wässrigen Waschlösung zwischen 40 und 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtlösung. In a preferred embodiment, the isolated solid is then washed in a third process step with an aqueous solution of the organic complex ligand (e.g. by resuspending and subsequent renewed isolation by filtration or centrifugation). In this way, for example, water-soluble by-products such as potassium chloride can be removed from the catalyst. The amount of the organic complex ligand in the aqueous washing solution is preferably between 40 and 80% by weight, based on the total solution.
Optional wird im dritten Schritt der wässrigen Waschlösung weitere komplexbildende Komponente, bevorzugt im Bereich zwischen 0,5 und 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtlösung, zugefügt. Außerdem ist es vorteilhaft, den isolierten Feststoff mehr als einmal zu waschen. Vorzugsweise wird in einem ersten Waschschritt (iii-1) mit einer wässrigen Fösung des organischen Komplexliganden gewaschen (z.B. durch Resuspendieren und anschließende erneute Isolierung durch Filtration oder Zentrifugation), um auf diese Weise zum Beispiel wasserlösliche Nebenprodukte, wie Kaliumchlorid, aus dem Katalysator zu entfernen. Besonders bevorzugt liegt die Menge des organischen Komplexliganden in der wässrigen Waschlösung zwischen 40 und 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtlösung des ersten Waschschritts. In den weiteren Waschschritten (iii-2) wird entweder der erste Waschschritt einmal oder mehrmals, vorzugsweise einmal bis dreimal wiederholt, oder vorzugsweise wird eine nicht-wässrige Fösung, wie z.B. eine Mischung oder Fösung aus organischem Komplexliganden und weiterer komplexbildender Komponente (bevorzugt im Bereich zwischen 0,5 und 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Waschlösung des Schrittes (iii-2)), als Waschlösung eingesetzt und der Feststoff damit einmal oder mehrmals, vorzugsweise einmal bis dreimal gewaschen. Der isolierte und gegebenenfalls gewaschene Feststoff wird anschließend, gegebenenfalls nach Pulverisierung, bei Temperaturen von im allgemeinen 20- 100 °C und bei Drücken von im Allgemeinen 0,1 mbar bis Normaldruck (1013 mbar) getrocknet. In the third step, further complex-forming components are optionally added to the aqueous washing solution, preferably in the range between 0.5 and 5% by weight, based on the total solution. In addition, it is advantageous to wash the isolated solid more than once. In a first washing step (iii-1), it is preferable to wash with an aqueous solution of the organic complex ligand (e.g. by resuspending and then re-isolating by filtration or centrifugation) in order to remove water-soluble by-products, such as potassium chloride, from the catalyst, for example . The amount of the organic complex ligand in the aqueous washing solution is particularly preferably between 40 and 80% by weight, based on the total solution of the first washing step. In the further washing steps (iii-2), either the first washing step is repeated once or several times, preferably once to three times, or preferably a non-aqueous solution, such as a mixture or solution of organic complex ligands and other complex-forming components (preferably in the range between 0.5 and 5 wt. The isolated and optionally washed solid is then dried, optionally after pulverization, at temperatures of generally 20-100° C. and at pressures of generally 0.1 mbar to normal pressure (1013 mbar).
Ein bevorzugtes Verfahren zur Isolierung der DMC-Katalysatoren aus der Suspension durch Filtration, Filterkuchenwäsche und Trocknung wird in WO-A 01/80994 beschrieben. A preferred process for isolating the DMC catalysts from the suspension by filtration, filter cake washing and drying is described in WO-A 01/80994.
Neben den bevorzugt eingesetzten DMC-Katalysatoren auf Basis von Zinkhexacyanocobaltat (Zrh|Co(CN), |2) können für das erfindungsgemäße Verfahren auch andere dem Fachmann aus dem Stand der Technik für die Copolymerisation von Epoxiden und Kohlendioxid bekannte Metallkomplexkatalysatoren auf Basis der Metalle Zink und/oder Cobalt eingesetzt werden. Dies beinhaltet insbesondere sogenannte Zink-Glutarat-Katalysatoren (beschrieben z.B. in M. H. Chisholm et al., Macromolecules 2002, 35, 6494), sogenannte Zink-Diiminat-Katalysatoren (beschrieben z.B. in S. D. Allen, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14284), sogenannte Cobalt-Salen-Katalysatoren (beschrieben z.B. in US 7,304,172 B2, US 2012/0165549 Al) und bimetallische Zink-Komplexe mit makrozyklischen Liganden (beschrieben z.B. in M. R. Kember et al., Angew. Chem., Int. Ed., 2009, 48, 931). In addition to the preferably used DMC catalysts based on zinc hexacyanocobaltate (Zrh|Co(CN), | 2 ), other metal complex catalysts known to those skilled in the art for the copolymerization of epoxides and carbon dioxide and based on the metals zinc can also be used for the process according to the invention and/or cobalt can be used. This includes in particular so-called zinc glutarate catalysts (described, for example, in MH Chisholm et al., Macromolecules 2002, 35, 6494), so-called zinc diiminate catalysts (described, for example, in SD Allen, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14284), so-called cobalt-salen catalysts (described, for example, in US Pat. No. 7,304,172 B2, US 2012/0165549 A1) and bimetallic zinc complexes macrocyclic ligands (described eg in MR Kember et al., Angew. Chem., Int. Ed., 2009, 48, 931).
Aus Schritt (A) werden, wie in Schema (I) dargestellt, Polyethercarbonatpolyol und, entsprechend dem in Schritt (A) eingesetzten Alkylenoxid, cyclisches Carbonat erhalten. Bevorzugt ist das cyclische Carbonat ausgewählt aus mindestens einer Verbindung der Gruppe bestehend aus cyclisches Propylencarbonat und cyclisches Ethylencarbonat. As shown in scheme (I), polyether carbonate polyol and, corresponding to the alkylene oxide used in step (A), cyclic carbonate are obtained from step (A). The cyclic carbonate is preferably selected from at least one compound from the group consisting of cyclic propylene carbonate and cyclic ethylene carbonate.
Schritt (B): Step (B):
Die aus Schritt (A) resultierende Mischung wird in Schritt (B) in Polyethercarbonatpolyol und in cyclisches Carbonat enthaltend Verunreinigungen getrennt. Als Verunreinigungen können beispielsweise Überreste an Startersubstanzen aus Schritt (A) wie z.B. Propylenglykol, Dimere oder Oligomere von Startersubstanzen aus Schritt (A) wie z.B. Dipropylenglykol oder Pentapropylenglykol, oder weitere Nebenprodukte die während Schritt (A) entstehen, wie z.B. Dimethyldioxane, in dem cyclischen Carbonat enthalten sein. Die Abtrennung des cyclischen Carbonats enthaltend Verunreinigungen kann nach dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Bevorzugt werden dabei thermische Verfahren wie z.B. Destillation oder Rektifikation eingesetzt. Besonders bevorzugt wird das cyclische Carbonat durch eine Verdampfungseinrichtung, wie z.B. Dünnschichtverdampfer oder Fallfilmverdampfer, eine Strippingkolonne oder einer Kombination der genannten von der aus Schritt (A) resultierenden Mischung abgetrennt. Die Abtrennung des cyclischen Carbonats kann dabei nach einem einstufigen oder mehrstufigen Verfahren erfolgen, wobei ein zweistufiges Verfahren bevorzugt ist. Höchst bevorzugt erfolgt die Abtrennung des cyclischen Carbonats in einem zweistufigen Verfahren durch einen Dünnschichtverdampfer oder einen Fallfilmverdampfer in Kombination mit einer Strippingkolonne. Wird eine Verdampfungseinrichtung in Schritt (B) eingesetzt, so kann diese bei einem Druck von 100 mbar oder darunter, bevorzugt bei 1 bis 100 mbar, besonders bevorzugt bei 1 bis 50 mbar, insbesondere bevorzugt bei 2 bis 25 mbar betrieben werden, wobei die Temperatur der aus Schritt (A) resultierenden Mischung in Schritt (B) bevorzugt 120 bis 180 °C, besonders bevorzugt 150 bis 170 °C beträgt. Bei dem Einsatz einer Strippingkolonne kann diese unter Normaldruck oder unter Vakuum, wie beispielsweise bei einem Druck von 1 bis 150 mbar, bevorzugt 50 bis 120 mbar betrieben werden, wobei die Strippingkolonne bei einer Temperatur von 120 bis 180 °C, bevorzugt 150 bis 170 °C betrieben werden kann. The mixture resulting from step (A) is separated in step (B) into polyether carbonate polyol and into cyclic carbonate containing impurities. As impurities, for example, residues of starter substances from step (A) such as propylene glycol, dimers or oligomers of starter substances from step (A) such as dipropylene glycol or pentapropylene glycol, or other by-products that arise during step (A), such as dimethyldioxane, in the cyclic contain carbonate. The cyclic carbonate containing impurities can be removed by methods known to those skilled in the art. Thermal processes such as distillation or rectification are preferably used. The cyclic carbonate is particularly preferably separated off from the mixture resulting from step (A) by an evaporation device, such as, for example, a thin-film evaporator or falling-film evaporator, a stripping column or a combination of the above. The cyclic carbonate can be removed by a single-stage or multi-stage process, preference being given to a two-stage process. The cyclic carbonate is most preferably removed in a two-stage process using a thin-film evaporator or a falling-film evaporator in combination with a stripping column. If an evaporation device is used in step (B), it can be operated at a pressure of 100 mbar or below, preferably at 1 to 100 mbar, particularly preferably at 1 to 50 mbar, particularly preferably at 2 to 25 mbar, the temperature of the mixture resulting from step (A) in step (B) is preferably 120 to 180°C, particularly preferably 150 to 170°C. If a stripping column is used, it can be operated under normal pressure or under vacuum, for example at a pressure of 1 to 150 mbar, preferably 50 to 120 mbar, with the stripping column being operated at a temperature of 120 to 180° C., preferably 150 to 170° C can be operated.
Eine Apparatur zur Abtrennung von cyclischem Carbonat aus einem Gemisch enthaltend Polyethercarbonatpolyol ist beispielsweise in der Anmeldung EP 3 164443 Al offenbart. An apparatus for separating cyclic carbonate from a mixture containing polyether carbonate polyol is disclosed, for example, in the application EP 3 164443 A1.
Es ist ebenfalls möglich nach der Abtrennung des cyclischem Carbonats von der aus Schritt (A) resultierenden Mischung im cyclischen Carbonat enthaltend Verunreinigungen gegebenenfalls vorhandene Reste des Katalysators vom cyclischen Carbonat enthaltend Verunreinigungen abzutrennen. Dies kann beispielsweise durch Filtration erreicht werden. Schritt (CI: It is also possible after the separation of the cyclic carbonate from the mixture resulting from step (A) containing impurities in the cyclic carbonate to separate any residues of the catalyst present from the cyclic carbonate containing impurities. This can be achieved, for example, by filtration. Step (CI:
Das cyclische Carbonat enthaltend Verunreinigungen aus Schritt (B) wird in eine erste Rektifikationskolonne überführt, um vorrangig leichter flüchtige Nebenprodukte („Leichtsieder“) wie Wasser, Dimethyldioxan (DMD), Monopropylenglycol (MPG), Dipropylenglycol (DPG), Spiro Orthocarbonat abzutrennen. Die erste Rektifikationskolonne ist mindestens mit einem Merkmal ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus strukturierte Packungen, Füllkörperschüttungen oder Böden ausgestattet. Die erste Rektifikationskolonne ist so gestaltet, dass ein Teil der Verunreinigung des cyclischen Carbonats über Kopf als Destillatstrom abgetrennt wird und ein Rohgemisch enthaltend cyclisches Carbonat erhalten wird. Eine schematische Darstellung einer beispielhaften ersten Rektifikationskolonne ist in FIG. 1 dargestellt. Die erste Rektifikationskolonne 1 ist ausgestattet mit einer Zuleitung 2 für das cyclische Carbonat enthaltend Verunreinigungen aus Schritt (B), einen Sumpf 3, einem Verdampfer 4, einer Sumpfentnahme 5 enthaltend das Rohgemisch enthaltend cycl. Carbonat, einen Kopf 6 mit einer Dampfleitung 7 zum Kondensator 8 und einer Destillatentnahme für die V erunreinigungen . The cyclic carbonate containing impurities from step (B) is transferred to a first rectification column in order to separate primarily more volatile by-products (“low boilers”) such as water, dimethyldioxane (DMD), monopropylene glycol (MPG), dipropylene glycol (DPG), Spiro orthocarbonate. The first rectification column is equipped with at least one feature selected from the group consisting of structured packing, random packing or trays. The first rectification column is designed in such a way that part of the cyclic carbonate impurity is removed overhead as a distillate stream and a crude mixture containing cyclic carbonate is obtained. A schematic representation of an exemplary first rectification column is shown in FIG. 1 shown. The first rectification column 1 is equipped with a feed line 2 for the cyclic carbonate containing impurities from step (B), a bottom 3, an evaporator 4, a bottom outlet 5 containing the crude mixture containing cycl. Carbonate, a head 6 with a vapor line 7 to the condenser 8 and a distillate removal for the impurities.
Die Rektifikationskolonne kann bei einem Druck von 1000 mbar oder darunter betrieben werden, vorzugsweise bei 5 bis 500 mbar, bevorzugt bei 50 bis 250 mbar, besonders bevorzugt bei 120 bis 200 mbar, wobei das zugeführte cycl. Carbonat enthaltend Verunreinigungen auf eine Temperatur von beispielsweise 120 bis 180 °C, vorzugsweise von 160 bis 180 °C erhitzt wird. The rectification column can be operated at a pressure of 1000 mbar or below, preferably at 5 to 500 mbar, preferably at 50 to 250 mbar, particularly preferably at 120 to 200 mbar, the cycl. Carbonate containing impurities is heated to a temperature of, for example, 120 to 180 °C, preferably 160 to 180 °C.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die erste Rektifikationskolonne bei einem Kopfdruck von 100 bis 200 mbar und einer Sumpftemperatur von 155 bis 185 °C betrieben. In a particularly preferred embodiment, the first rectification column is operated at a top pressure of from 100 to 200 mbar and a bottom temperature of from 155 to 185.degree.
In der ersten Rektifikationskolonne wird ein Teil der Verunreinigungen im cyclischen Carbonat in die Gasphase überführt und über das Destillat entfernt. Der abgetrennte Teil der Verunreinigungen kann entweder als Gasphase aus dem Kondensator entnommen werden, oder aber nach der Kondensation des gesamten Gasstromes dem gewonnen Kondensatstrom entnommen werden. Das verbleibende Kondensat wird in beiden Fällen wieder der Kolonne zugeführt. In the first rectification column, part of the impurities in the cyclic carbonate is converted into the gas phase and removed via the distillate. The separated part of the impurities can either be removed from the condenser as a gas phase or, after the condensation of the entire gas stream, can be removed from the condensate stream obtained. In both cases, the remaining condensate is returned to the column.
Schritt (D): Step (D):
Das aus der ersten Rektifikationskolonne entnommene Rohgemisch enthaltend cyclisches Carbonat wird in eine zweite Rektifikationskolonne überführt, um vorrangig schwerer flüchtige Nebenprodukte („Hochsieder“) wie Tripropylenglycol (TriPG), Tetrapropylenglycol (TetPG), Pentapropylenglycol, Hexapropylenglycol und Heptapropylenglycol (Zusammenfassung als PentaPG+) abzutrennen ohne bzw. mindestens nur geringfügig weitere niedrig flüchtigere Nebenprodukte nachzubilden. Die zweite Rektifikationskolonne ist mindestens mit einem Merkmal ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus strukturierte Packungen, Füllkörperschüttungen oder Böden ausgestattet und kann dabei baugleich mit der ersten Rektifikationskolonne sein wobei The raw mixture containing cyclic carbonate removed from the first rectification column is transferred to a second rectification column in order to separate off primarily less volatile by-products ("high boilers") such as tripropylene glycol (TriPG), tetrapropylene glycol (TetPG), pentapropylene glycol, hexapropylene glycol and heptapropylene glycol (summary as PentaPG+). or at least only slightly imitate further low-volatile by-products. The second rectification column is equipped with at least one feature selected from the group consisting of structured packing, random packing or trays and can be structurally identical to the first rectification column
(D-l) in (D) eine Sumpftemperatur von 130 bis 170°C vorherrscht und/oder (Dl) in (D) a bottom temperature of 130 to 170°C prevails and or
(D-2) das Reinprodukt cyclisches Carbonat durch einen Seitenabzug aus der zweiten Rektifikationskolonne entfernt wird. (D-2) the pure cyclic carbonate product is removed from the second rectification column through a side draw.
Bevorzugt wird Schritt (D-2) verwendet. Step (D-2) is preferably used.
Schritt (D-l) Step (D-l)
In Schritt (D-l) kann die Rektifikationskolonne bei einem Druck von 1000 mbar oder darunter betrieben werden, vorzugsweise bei 5 bis 500 mbar, bevorzugt bei 10 bis 250 mbar, besonders bevorzugt bei 25 bis 120 mbar. In step (D-1), the rectification column can be operated at a pressure of 1000 mbar or below, preferably at 5 to 500 mbar, preferably at 10 to 250 mbar, particularly preferably at 25 to 120 mbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die zweite Rektifikationskolonne bei einem Kopfdruck von 5 bis 80 mbar und einer Sumpftemperatur von 140 bis 160 °C betrieben. In a preferred embodiment, the second rectification column is operated at a top pressure of from 5 to 80 mbar and a bottom temperature of from 140 to 160.degree.
Hierbei ist anzumerken, dass in Schritt (D-l) das Reinprodukt bevorzugt unmittelbar aus der zweiten Rektifikationskolonne, also ohne Seitenabzug entfernt wird. It should be noted here that in step (D-1) the pure product is preferably removed directly from the second rectification column, ie without a side draw.
Schritt (D-2) Step (D-2)
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens (D-2) wird in Schritt (D) wird das Reinprodukt cycl. Carbonat durch einen Seitenabzug aus der zweiten Rektifikationskolonne entfernt. Eine schematische Darstellung einer beispielhaften zweiten Rektifikationskolonne mit Seitenabzug ist in FIG. 2 dargestellt. Die zweite Rektifikationskolonne 10 umfasst eine Zuleitung 11 für das Rohgemisch enthaltend cyclisches Carbonat aus Schritt (C), einen Sumpf enthaltend die Verunreinigungen 12, einen Verdampfer 13, eine Sumpfentnahme 14, einen Auslass für das als Seitenstrom abgetrennte Reinprodukt cycl. Carbonat 15, und einen Kopf 16 mit einer Dampfleitung 17 zum Kondensator 18 und einer Destillatentnahme 19. Dabei wird die am Kopf 16 der zweiten Rektifikationskolonne entnommene Gasphase wieder in die flüssige Phase überführt und zum Teil erneut in die zweite Rektifikationskolonne eingebracht, während der restliche Anteil des Kondensats als Destillat entnommen wird um Nebenkomponenten auszuschleusen. In a further preferred embodiment of process (D-2) according to the invention, in step (D) the pure product is cycl. Carbonate removed through a side draw from the second rectification column. A schematic representation of an exemplary second rectification column with side draw is shown in FIG. 2 shown. The second rectification column 10 comprises a feed line 11 for the crude mixture containing cyclic carbonate from step (C), a bottom containing the impurities 12, an evaporator 13, a bottom outlet 14, an outlet for the pure product cycl separated off as a side stream. carbonate 15, and a head 16 with a vapor line 17 to the condenser 18 and a distillate extraction 19. The gas phase removed at the head 16 of the second rectification column is converted back into the liquid phase and partly introduced again into the second rectification column, while the remaining proportion of the condensate is removed as a distillate in order to remove secondary components.
In Schritt (D-2) kann an die Rektifikationskolonne ein Druck von 1000 mbar oder darunter angelegt werden, vorzugsweise bei 5 bis 500 mbar, bevorzugt bei 10 bis 250 mbar, besonders bevorzugt bei 25 bis 120 mbar, wobei das zugeführte Rohgemisch enthaltend cycl. Carbonat auf eine Sumpftemperatur von beispielsweise 120 bis 180 °C, vorzugsweise von 130 bis 170 °C erhitzt wird. Dabei kann die zweite Rektifikationskolonne unter Verwendung eines Seitenabzugs, d.h. Schritt (D-2), bei höheren Temperaturen betrieben werden als bei einer zweiten Rektifikationskolonne ohne Verwendung eines Seitenabzugs, d.h. Schritt (D-l), da zwar aufgrund der gegenüber D-l erhöhten Temperatur mehr leichtsiedende Nebenkomponenten nachgebildet werden, diese jedoch mit Hilfe der Leichtsieder- Ausschleusung über das Destillat größtenteils vom über einen Seitenabzug entnommenen Produktstrom abgetrennt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens herrscht in (D-2) ein Druck von 5 bis 80 mbar und eine Sumpftemperatur von 140 bis 160°C vor. In step (D-2), a pressure of 1000 mbar or below can be applied to the rectification column, preferably at 5 to 500 mbar, preferably at 10 to 250 mbar, particularly preferably at 25 to 120 mbar, the crude mixture fed in containing cycl. Carbonate is heated to a bottom temperature of, for example, 120 to 180 ° C, preferably from 130 to 170 ° C. The second rectification column using a side draw, ie step (D-2), can be operated at higher temperatures than in a second rectification column without using a side draw, ie step (D1), since more low-boiling secondary components are present due to the higher temperature compared to D1 are reproduced, but these are largely separated from the product stream removed via a side offtake with the aid of the low-boiling discharge via the distillate. In a preferred embodiment of the process according to the invention, the pressure in (D-2) is from 5 to 80 mbar and the bottom temperature is from 140 to 160.degree.
In einer besonderen Ausführungsform von (D-l) werden die Schritte (C) und (D) in einer Rektifikationskolonne mit Seitenkolonne durchgeführt. Eine schematische Darstellung einer beispielhaften Rektifikationskolonne mit Seitenkolonne ist in FIG. 3 dargestellt. Die Hauptkolonne 20 besitzt einen Zulauf 21, einen Sumpf 22, einen Verdampfer 23, eine Sumpfentnahme 24, einen Kolonnenkopf 25, eine Brüdenleitung 26, einen Kopfkondensator 27, eine Destillatennahme 28, eine Seitenkolonne 29 mit dazugehörigen Kopfkondensator 30 sowie einer Kopfentnahme für das Reinprodukt cyclisches Carbonat 31. In einer weiteren besonderen Ausführungsform von (D-l) werden die Schritte (C) und (D) in einer Trennwandkolonne durchgeführt. Eine schematische Darstellung einer beispielhaften Trennwandkolonne ist in FIG. 4 dargestellt. Die Trennwandkolonne 32 ist mit einem Zulauf 33, einem Sumpf 34, einem Verdampfer 35, einer Sumpfentnahme 36, einem Kolonnenkopf 37, einer Brüdenleitung 38, einem Kopfkondensator 39, einer Destillatennahme 40, einer Trennwand 41 sowie einer Seitenentnahme für das Reinprodukt cyclisches Carbonat 42 ausgestattet. In a particular embodiment of (D1), steps (C) and (D) are carried out in a rectification column with a side column. A schematic representation of an exemplary rectification column with a side column is shown in FIG. 3 shown. The main column 20 has a feed 21, a bottom 22, an evaporator 23, a bottom withdrawal 24, a column top 25, a vapor line 26, a top condenser 27, a distillate withdrawal 28, a side column 29 with associated top condenser 30 and a top withdrawal for the pure cyclic product Carbonate 31. In a further particular embodiment of (D1), steps (C) and (D) are carried out in a dividing wall column. A schematic representation of an exemplary dividing wall column is shown in FIG. 4 shown. The dividing wall column 32 is equipped with a feed 33, a bottom 34, an evaporator 35, a bottom draw 36, a column top 37, a vapor line 38, a top condenser 39, a distillate draw 40, a partition 41 and a side draw for the pure product cyclic carbonate 42 .
Beispiele examples
Das in den Beispielen eingesetzte cPC enthaltend Verunreinigungen wurde aus der Herstellung eines Polyethercarbonatpolyols durch Anlagerung von Kohlenstoffdioxid und Propylenoxid an Glycerin in Anwesenheit eines DMC -Katalysators erhalten (Schritt (A)). Das cPC enthaltend Verunreinigugen wurde dabei durch einen Fallfimverdampfer und eine Strippkolonne vom Polyethercarbonatpolyol abgetrennt. The cPC containing impurities used in the examples was obtained from the production of a polyether carbonate polyol by addition of carbon dioxide and propylene oxide to glycerol in the presence of a DMC catalyst (step (A)). The cPC containing impurities was separated from the polyether carbonate polyol by a falling film evaporator and a stripping column.
Methodenbeschreibung method description
Die Edukt- und Produktzusammensetzungen wurde mithilfe von Gaschromatographie bestimmtThe educt and product compositions were determined using gas chromatography
Alle experimentellen Untersuchungen wurden durch Simulationsrechnungen begleitet, so dass das verwendete Modell anhand experimenteller Versuchsergebnisse bestätigt werden konnte. Hierfür wurde ein stationäres Simulationsmodell verwendet, dass mit Hilfe der Software ASPEN PLUS implementiert wurde. All experimental investigations were accompanied by simulation calculations so that the model used could be confirmed on the basis of experimental test results. For this purpose, a stationary simulation model was used that was implemented using the ASPEN PLUS software.
In Beispiel 4 wurden die Ergebnisse mit Hilfe des validierten Modells generiert. Hierfür wurde in ASPEN PLUS eine RadFrac Unit mit 58 theoretischen Stufen und integriertem Total-Kondensator und Kettle-Verdampfer implementiert. Von einem Zulaufstrom auf Stufe 41 von 68,7 kg/h werden 2 m-% über Sumpf und 2,9 m-% über Kopf ausgetragen. Die restliche Menge verlässt die Kolonne über einen flüssigen Seitenstrom auf Stufe 9. Die Kolonne wird bei einem Kopfdruck von 100 mbar und einem Druckverlust von 12 mbar betrieben. In Example 4, the results were generated using the validated model. For this purpose, a RadFrac unit with 58 theoretical stages and an integrated total condenser and kettle evaporator was implemented in ASPEN PLUS. From a feed stream at stage 41 of 68.7 kg/h, 2% by mass are discharged at the bottom and 2.9% by mass at the top. The remaining amount leaves the column via a liquid side stream at stage 9. The column is operated at a top pressure of 100 mbar and a pressure drop of 12 mbar.
Beispiel 1 (Schritt (C)) Example 1 (Step (C))
Das cPC enthaltend Verunreinigungen wird einer Packungskolonne zugeführt, die bei einem Kopfdruck von 140 mbar betrieben wird. Dabei wird bei einem RücklaufVerhältnis R/D (Rückflussmenge/Destillatmenge) von 24 ca. 2 % der Zulaufmenge über Kopf abgenommen, während das Rohgemisch enthaltend cPC die Kolonne als Sumpfprodukt verlässt. Hierbei ergaben sich eine Kopftemperatur von 145 °C und eine Sumpftemperatur von 170 °C. The cPC containing impurities is fed to a packed column which is operated at a top pressure of 140 mbar. With a reflux ratio R/D (reflux amount/distillate amount) of 24, about 2% of the feed amount is removed overhead, while the crude mixture containing cPC leaves the column as bottom product. This resulted in a top temperature of 145° C. and a bottom temperature of 170° C.
Beispiel 2 (Schritt (D)) Example 2 (Step (D))
Das in Beispiel 1 erhaltene Rohgemisch enthaltend cPC wird einer weiteren Packungskolonne zugeführt, die bei einem Kopfdruck von 100 mbar betrieben wird. Dabei wird ca. 3 % der Zulauffnenge über Sumpf abgenommen, während das Reinprodukt cPC die Kolonne als Kopfprodukt bei einem RücklaufVerhältnis R/D von 4 verlässt. Hierbei ergaben sich eine Kopftemperatur von 160 °C und eine Sumpftemperatur von 172 °C. The crude mixture containing cPC obtained in Example 1 is fed to a further packed column which is operated at a top pressure of 100 mbar. About 3% of the feed volume is taken off at the bottom, while the pure product cPC leaves the column as the top product at a reflux ratio R/D of 4. This resulted in a head temperature of 160° C. and a bottom temperature of 172° C.
Beispiel 3 (Schritt (D)) Example 3 (Step (D))
Beispiel 3 wurde entsprechend der Vorschrift zu Beispiel 2 durchgeführt, wobei die beschriebene Trennung bei einem Kopfdruck von 45 mbar statt 100 mbar durchgeführt wurde. Hierbei ergaben sich eine Kopftemperatur von 138 °C und eine Sumpftemperatur von 150 °C. Example 3 was carried out according to the procedure for Example 2, with the described Separation was carried out at a head pressure of 45 mbar instead of 100 mbar. This resulted in a top temperature of 138° C. and a bottom temperature of 150° C.
Beispiel 4 (Schritt (D)) Example 4 (Step (D))
In dieser Variante wird das Reinprodukt cPC über einen flüssigen Seitenabzug im Verstärkungsteil abgezogen. Am Kopf wird hierbei unter hohem RücklaufVerhältnis ein kleiner Destillatstrom enthaltendIn this variant, the pure product cPC is drawn off via a liquid side draw in the reinforcement section. A small stream of distillate is produced at the top with a high reflux ratio
Verunreinigungen abgetrennt. Die Ergebnisse für diese Variante wurden mit Hilfe des weiter oben beschriebenen Simulationsmodells generiert. Sie zeigen, dass in dieser Konfiguration selbst bei einem Betrieb bei 100 mbar eine höhere Produktreinheit als in Beispiel 3 erreicht werden kann. Tabelle 1: Übersicht der Beispiele 1 bis 4
Figure imgf000026_0001
Impurities removed. The results for this variant were generated using the simulation model described above. They show that in this configuration, even when operating at 100 mbar, a higher product purity than in example 3 can be achieved. Table 1: Overview of Examples 1 to 4
Figure imgf000026_0001
* Vergleichsbeispiel, n.b. nicht bestimmbar, #UK. unbekannte Komponenten * Comparative example, nb not determinable, # UK. unknown components
Die Ergebnisse in Tabelle 1, Spalten 1-3 wurden mit GC -Analytik bestimmt, die Ergebnisse in Spalte 4 sind Berechnungsergebnisse des ASPEN PLUS Modells. The results in table 1, columns 1-3 were determined with GC analysis, the results in column 4 are calculation results of the ASPEN PLUS model.
Die Gegenüberstellung der Beispiele 1 bis 4 zeigt, dass durch einen zusätzlichen Schritt (D) (Beispiele 2 bis 4) der Anteil an Verunreinigungen im cyclischen Carbonat gegenüber einem Verfahren nur mit dem Schritt (C) (Beispiel 1) deutlich verringert wird. Eine besonders hohe Reinheit des cyclischen Carbonats wird durch die Ausführungsform D-l oder D-2 gemäß der Beispiele 3 oder 4 erhalten. A comparison of Examples 1 to 4 shows that an additional step (D) (Examples 2 to 4) significantly reduces the proportion of impurities in the cyclic carbonate compared with a process using only step (C) (Example 1). A particularly high purity of the cyclic carbonate is obtained by embodiment D-1 or D-2 according to Examples 3 or 4.

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Verfahren zur Aufreinigung von cyclischen Carbonat, gekennzeichnet durch die Schritte 1. A method for purifying cyclic carbonate, characterized by the steps
(A) Anlagerung von Alkylenoxid und Kohlenstoffdioxid in Anwesenheit eines Katalysators an eine H-funktionelle Startersubstanz, wobei eine Mischung enthaltend Polyethercarbonatpolyol und cyclisches Carbonat resultiert, (A) addition of alkylene oxide and carbon dioxide in the presence of a catalyst onto an H-functional starter substance, resulting in a mixture containing polyether carbonate polyol and cyclic carbonate,
(B) Trennung der aus (A) resultierenden Mischung in Polyethercarbonatpolyol und in cyclisches Carbonat enthaltend Verunreinigungen, (B) separation of the mixture resulting from (A) into polyether carbonate polyol and into cyclic carbonate containing impurities,
(C) Zufuhren des cyclischen Carbonats enthaltend Verunreinigungen aus (B) in eine erste Rektifikationskolonne, ausgestattet mit mindestens einem Merkmal ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus strukturierter Packung, einer Füllkörperschüttung oder Böden, und anschließender Abtrennung eines Teils der Verunreinigungen in der ersten Rektifikationskolonne über Kopf, wobei ein Rohgemisch enthaltend cyclisches Carbonat erhalten wird, (C) Feeding the cyclic carbonate containing impurities from (B) into a first rectification column equipped with at least one feature selected from the group consisting of structured packing, random packing or trays, and then separating off part of the impurities overhead in the first rectification column , wherein a crude mixture containing cyclic carbonate is obtained,
(D) Zuführen des in (C) erhaltenen Rohgemischs enthaltend cyclisches Carbonat in eine zweite Rektifikationskolonne, ausgestattet mit mindestens einem Merkmal ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus strukturierter Packung, einer Füllkörperschüttung oder Böden, und anschließender Abtrennung eines weiteren Teils der Verunreinigungen als Sumpf in der zweiten Rektifikationskolonne, wobei das Reinprodukt cyclisches Carbonat erhalten wird wobei (D) Feeding the crude mixture obtained in (C) containing cyclic carbonate into a second rectification column, equipped with at least one feature selected from the group consisting of structured packing, a random packing or trays, and subsequent removal of another part of the impurities as a bottom in the second rectification column, wherein the pure product cyclic carbonate is obtained
(D-l) in (D) eine Sumpftemperatur von 130 bis 170°C vorherrscht und/oder (D-l) in (D) a bottom temperature of 130 to 170°C prevails and/or
(D-2) das Reinprodukt cyclisches Carbonat durch einen Seitenabzug aus der zweiten Rektifikationskolonne entfernt wird. (D-2) the pure cyclic carbonate product is removed from the second rectification column through a side draw.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei in (C) eine Sumpftemperatur von 155 bis 180°C vorherrscht. 2. The method according to claim 1, wherein a bottom temperature of 155 to 180 ° C prevails in (C).
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei in (C) ein Druck von 5 bis 500 mbar vorherrscht.3. The method according to claim 1 or 2, wherein a pressure of 5 to 500 mbar prevails in (C).
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in (D-l) ein Druck von 5 bis 80 mbar und eine Sumpftemperatur von 140 bis 160°C vorherrscht. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein in (D-l) a pressure of 5 to 80 mbar and a bottom temperature of 140 to 160 ° C prevails.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Schritt (D-2) durchgeführt wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein step (D-2) is carried out.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei in (D-2) auf eine Sumpftemperatur von 120 bis 180 °C, vorzugsweise von 130 bis 170 °C vorherrscht. 6. The process according to claim 5, wherein in (D-2) the bottom temperature is from 120 to 180°C, preferably from 130 to 170°C.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei in (D-2) bei einem Druck von 1000 mbar oder darunter vorzugsweise von 5 bis 500 mbar, bevorzugt von 10 bis 250 mbar, besonders bevorzugt von 25 bis 120 mbar vorherrscht. 7. The method according to claim 5 or 6, wherein in (D-2) at a pressure of 1000 mbar or below, preferably from 5 to 500 mbar, preferably from 10 to 250 mbar, particularly preferably from 25 to 120 mbar prevails.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in (D-2) ein Druck von 5 bis 80 mbar und eine Sumpftemperatur von 140 bis 160°C vorherrscht. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein in (D-2) a pressure of 5 to 80 mbar and a bottom temperature of 140 to 160 ° C prevails.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in (A) 9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein in (A)
(a) eine Teilmenge H-funktioneller Startersubstanz und/oder ein Suspensionsmittel, das keine H- funktionelle Gruppen aufweist, in einem Reaktor gegebenenfalls gemeinsam mit Katalysator vorgelegt wird, (a) a subset of H-functional starter substance and/or a suspending agent which has no H-functional groups is placed in a reactor, optionally together with a catalyst,
(ß) gegebenenfalls zur Aktivierung eines DMC -Katalysators eine Teilmenge (bezogen auf die Gesamtmenge der bei der Aktivierung und Copolymerisation eingesetzten Menge an Alkylenoxid) von Alkylenoxid zu der aus Schritt (a) resultierenden Mischung zugesetzt wird, wobei diese Zugabe einer Teilmenge an Alkylenoxid gegebenenfalls in Gegenwart von CO2 erfolgen kann, und wobei dann die aufgrund der folgenden exothermen chemischen Reaktion auftretende Temperaturspitze („Hotspot“) und/oder ein Druckabfall im Reaktor jeweils abgewartet wird, und wobei der Schritt (ß) zur Aktivierung auch mehrfach erfolgen kann,(ß) optionally, to activate a DMC catalyst, a portion (based on the total amount of alkylene oxide used in the activation and copolymerization) of alkylene oxide is added to the mixture resulting from step (a), this addition of a portion of alkylene oxide optionally can take place in the presence of CO2, and in which case the temperature peak ("hotspot") occurring as a result of the following exothermic chemical reaction and/or a drop in pressure in the reactor is awaited in each case, and in which step (ß) for activation can also take place several times,
(g) eine H-funktionelle Startersubstanz, Alkylenoxid und gegebenenfalls ein Suspensionsmittel, das keine H-funktionelle Gruppen aufweist, und/oder Kohlendioxid während der Reaktion in den Reaktor zudosiert werden, (g) an H-functional starter substance, alkylene oxide and, if appropriate, a suspending agent which has no H-functional groups, and/or carbon dioxide are metered into the reactor during the reaction,
(d) gegebenenfalls das in Schritt (g) kontinuierlich entfernte Reaktionsgemisch in einen Nachreaktor überführt wird, in dem im Wege einer Nachreaktion der Gehalt an freiem Alkylenoxid im Reaktionsgemisch reduziert wird. (d) if appropriate, the reaction mixture continuously removed in step (g) is transferred to an after-reactor in which the content of free alkylene oxide in the reaction mixture is reduced by way of an after-reaction.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei in (B) das cyclische Carbonat enthaltend Verunreinigungen durch einen Dünnschichtverdampfer, Fallfilmverdampfer, Strippingkolonne oder einer Kombination der genannten von der aus (A) resultierenden Mischung abgetrennt wird. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein in (B) the cyclic carbonate containing impurities is separated by a thin film evaporator, falling film evaporator, stripping column or a combination of these from the mixture resulting from (A).
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das cyclische Carbonat cyclisches Propylencarbonat, cyclisches Ethylencarbonat oder eine Mischung der beiden genannten ist.11. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the cyclic carbonate is cyclic propylene carbonate, cyclic ethylene carbonate or a mixture of the two mentioned.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 und 9 bis 11, wobei die Schritte (C) und (D) in einer Hauptkolonne mit Seitenverstärkungskolonne, jeweils ausgestattet mit strukturierter Packung, einer Füllkörperschüttung oder Böden, durchgeführt wird, wobei das aufgereinigte cyclische Carbonat über Kopf der Seitenkolonne entnommen wird. 12. The method according to any one of claims 1 to 4 and 9 to 11, wherein steps (C) and (D) is carried out in a main column with a side rectification column, each equipped with structured packing, a random packing or trays, the purified cyclic carbonate is removed from the top of the side column.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 und 9 bis 11, wobei die Schritte (C) und (D) in einer Trennwandkolonne, ausgestattet mit strukturierter Packung, einer Füllkörperschüttung oder Böden, durchgeführt wird, wobei das aufgereinigte cyclische Carbonat über einen Seitenabzug entnommen wird. 13. The method according to any one of claims 1 to 4 and 9 to 11, wherein steps (C) and (D) is carried out in a dividing wall column equipped with structured packing, a random packing or trays, the purified cyclic carbonate being removed via a side draw is removed.
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