: Procédé de purification du 1,4-butanediol.
La présente invention est relative à un
procédé de purification du 1,4-butanediol. L'invention concerne plus particulièrement un tel procédé faisant appel à une distillation sous vide.
Il est souhaitable de pouvoir être en mesure
de produire du 1,4-butanediol avec une teneur minimale
en eau, pour diverses utilisations, comme la fabrication de certaines fibres textiles. Cependant, des procédés
de distillation à étapes multiples classiques produisent, de manière inhérente, une certaine quantité d'eau, outre du tétrahydrofuranne par des compositions de 1,4butanediol à des températures élevées. Les procédés
de la technique antérieure ne permettent en général pas de produire du 1,4-butanediol ayant une teneur en eau inférieure à environ 0,2 % en poids et, fréquemment, la teneur en eau du 1,4-butanediol obtenu conformément à
la mise en oeuvre des procédés de la technique antérieure est bien plus élevée.
Un procédé utilisé pour le raffinement du 1,4-butanediol est décrit dans la demande de brevet allemand DOS 2.055.892, publiée le 25 mai 1972, qui a trait à l'emploi de plusieurs colonnes en certaines combinaisons. Il serait cependant bien plus souhaitable et économique de pouvoir mettre en oeuvre un procédé faisant appel à une colonne unique tout en permettant d'obtenir des résultats équivalents ou supérieurs.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 2.686.818 accordé le 17 août 1954 décrit un procédé pour faire réagir du tétrahydrofuranne et de l'eau en présence d'un catalyseur, à pression élevée, réaction suivie d'un abais-sèment de la pression dans la partie inférieure de la même colonne et d'une séparation par distillation du butanediol liquide de l'eau et du tétrahydrofuranne résiduels. Le tétrahydrofuranne est généralement plus coûteux que le butanediol et ne constitue par conséquent pas un ingrédient de départ souhaitable pour la production du butanediol.
Il faut également noter que la mise en oeuvre d'un tel procédé où du butanediol liquide est séparé du tétrahydrofuranne et de l'eau dans un condenseur séparé dans des conditions qui ne conduisent pas à la purification maximale du butanediol, n'est pas des plus souhaitable du point de vue commercial.
La présente invention, selon certaines de
ses caractéristiques, a pour objet un procédé de récupération de 1,4-butanediol contenant une quantité minimale d'eau, au départ d'un mélange brut contenant 1 à
20 % d'eau et des impuretés organiques à faible point
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de sels minéraux combinés à des goudrons organiques à points d'ébullition élevés, procédé qui est caractérisé en ce que l'on fait passer le mélange brut dans une colonne de distillation fonctionnant à une pression inférieure à la pression atmosphérique et adaptée à un rebouilleur qui peut être extérieur à la colonne, en ce que l'on évacue la fraction de tête et en ce que l'on recycle une partie de cette fraction de tête sous forme
de reflux, en ce que l'on fait passer le fond dans le rebouilleur, en ce que l'on retire du liquide du fond du rebouilleur, en ce que l'on fait passer de la vapeur d'eau du rebouilleur au fond de la colonne de distillation et en ce que l'on évacue une partie de la vapeur passant du rebouilleur dans la colonne de distillation sous la forme de 1,4-butanediol sensiblement pur.
De préférence, la pression absolue qui règne dans la colonne de distillation est inférieure à environ 200 millimètres de mercure et les conditions de pression optimale régnant au sommet de la colonne correspondent à,une pression de 100 millimètres de mercure. Lorsque l'on opère de manière appropriée, le procédé conforme à l'invention peut produire du 1,4-
<EMI ID=2.1>
d'eau.
La figure unique des dessins ci-annexés représente schématiquement un équipement permettant la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention.
Le procédé selon la présente invention
fait appel à une tour de distillation unique pour séparer le 1,4-butanediol des impuretés organiques à faible point d'ébullition et de l'eau, sous la forme de fractions de tête et des sels minéraux et des goudrons organiques, sous la forme de fractions de queue ou fonds. Le tétrahydrofuranne engendré par la décomposition du 1,4-butanediol quitte la colonne sous la forme de fraction de tête.
Contrairement aux procédés de la technique antérieure dans lesquels on récupérait le 1,4-butanediol sous la forme de fraction de tête dans les étapes finales d'un procédé à distillations multiples, le 1,4-butanediol n'est plus récupéré sous la forme de fraction de tête lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. On a découvert que le butanediol brut, lorsqu'il
était chauffé, tendait à se décomposer en eau et en tétrahydrofuranne. De même, on utilise des pressions inférieures à la pression atmosphérique pour la mise
en oeuvre du procédé selon la présente invention de
façon à permettre l'emploi de températures de distillation moins élevées. De cette manière on minimise la décomposition du butanediol. De préférence, les pressions absolues qui règnent dans la colonne de distillation sont maintenues en dessous d'environ
200 mm de mercure. Une pression souhaitable est d'environ 100 mm de mercure au sommet de la colonne et de
120 mm de mercure à sa partie inférieure.
On peut utiliser n'importe quel type de colonne de distillation classique approprié. Selon l'une
préférées
des formes de réalisation du procédé selon l'invention, on utilise une tour garnie d'anneaux de Pall, équivalents à 12 à 14 plateaux théoriques. Selon d'autres formes de réalisation préférées du procédé selon l'invention, on peut également se servir d'une tour à plateaux réels ou d'autres types de remplissage ou garniture.
En se référant à présent à la figure unique
des dessins, on peut voir que le butanediol brut pénètre par la conduite 1 dans une tour qui comporte une moitié supérieure 12 et une moitié inférieure 11. Le butanediol brut a été chauffé dans un pré-chauffeur 17. Chaque moitié de la tour, 11 et 12, est garnie d'anneaux de Pall en acier inoxydable et les deux moitiés sont de préférence séparées, comme par des écrans ou des plateaux métalliques perforés. Bien que les moitiés puissent être de dimensions environ égales, il peut également être préférable que
la profondeur de remplissage située en dessous de l'entrée soit quelque peu plus importante que la hauteur
de la partie garnie située au-dessus de l'entrée, selon les conditions particulières à satisfaire.
Le courant de fraction de tête est repris
par le condenseur de fraction de tête 16 à l'aide de la conduite 7. On applique le vide au système par la conduite
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d'eau et d'impuretés organiques à faible point d'ébullition est évacuée par la conduite 10 et le reste est ramené à la moitié supérieure 12 de la colonne de distillation par la conduite 9. Les proportions entre les conduites
9 et 10 peuvent être réglées de manière à affecter le procédé et le produit obtenus.
A partir de la moitié inférieure 11 de la colonne de.distillation, on prélève le courant de queue ou iond par la conduite 2 pour l'envoyer à un rebouilleur 13. Le produit du fond de ce rebouilleur obtenu par purge
est évacué par la conduite 4 afin d'éliminer les matières indésirables, comprenant un courant liquide de goudrons organiques et de sels minéraux. Un courant de vapeur de 1,4-butanediol purifié passe à travers la conduite 3 pour revenir dans la moitié inférieure 11 de la colonne de distillation.
Quelque part dans la moitié inférieure 11 de
la colonne de distillation, la conduite 5 prélève le 1,4-butanediol purifié de la colonne. La vapeur est évacuée à travers le séparateur 14 à entraînement à la vapeur et le condenseur 15 pour parvenir dans une conduite 6 de prélèvement de produit latéral. On maintient le vide dans cette partie du système par l'intermédiaire d'une autre conduite raccordée au condenseur 1�, comme on peut le voir sur la figure.
La position de la conduite 5 dans la moitié inférieure 11 de la colonne de distillation est une question de choix. De préférence, elle se trouve à une hauteur inférieure à celle des deux ou trois premiers plateaux théoriques. En positionnant la conduite 5 au-dessus du fond réel de la colonne de distillation,
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séparation des impuretés à point d'ébullition élevé du 1,4-butanediol.
On donne ci-dessous un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour un équipement permettant un prélèvement de produit latéral d'environ
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signifie fractions de tête.
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REVENDICATIONS
1. Procédé de récupération de 1,4-butanediol contenant une quantité minimale d'eau, à partir d'un mélange brut contenant, en poids, 1 à 20 % d'eau
et des impuretés organiques à faible point d'ébulli-
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sels minéraux et de goudrons organiques à point d'ébullition élevé combinés, caractérisé en ce que l'on fait passer le mélange brut par une colonne de distillation fonctionnant à une pression inférieure à la pression atmosphérique et équipée d'un rebouilleur, en ce que l'on évacue la fraction de tête, en ce que l'on fait passer le produit de queue ou fond dans le rebouilleur, en ce que l'on évacue du liquide du rebouilleur, en ce que l'on fait passer de la vapeur du rebouilleur dans la partie inférieure de la colonne de distillation et en ce que l'on prélève la vapeur de la partie inférieure de la colonne de distillation sous la forme de 1,4 -butanediol sensiblement pur.
: Process for the purification of 1,4-butanediol.
The present invention relates to a
process for the purification of 1,4-butanediol. The invention relates more particularly to such a process using vacuum distillation.
It is desirable to be able to be able to
to produce 1,4-butanediol with a minimum content
in water, for various uses, such as the manufacture of certain textile fibers. However, processes
Conventional multistage distillation inherently produces some water in addition to tetrahydrofuran by 1,4butanediol compositions at elevated temperatures. The processes
of the prior art generally do not allow the production of 1,4-butanediol having a water content of less than about 0.2% by weight and frequently the water content of 1,4-butanediol obtained according to
the implementation of the methods of the prior art is much higher.
A process used for the refinement of 1,4-butanediol is described in German patent application DOS 2,055,892, published May 25, 1972, which relates to the use of several columns in certain combinations. However, it would be much more desirable and economical to be able to implement a method using a single column while allowing equivalent or better results to be obtained.
United States Patent No. 2,686,818 granted August 17, 1954 describes a process for reacting tetrahydrofuran and water in the presence of a catalyst, at elevated pressure, reaction followed by a reduction in the pressure in the lower part of the same column and a separation by distillation of the liquid butanediol from the residual water and tetrahydrofuran. Tetrahydrofuran is generally more expensive than butanediol and therefore is not a desirable starting ingredient for the production of butanediol.
It should also be noted that the implementation of such a process where the liquid butanediol is separated from the tetrahydrofuran and the water in a separate condenser under conditions which do not lead to the maximum purification of the butanediol, is not of the kind. more desirable from a commercial point of view.
The present invention, according to some of
its characteristics, relates to a process for recovering 1,4-butanediol containing a minimum quantity of water, starting from a crude mixture containing 1 to
20% water and low point organic impurities
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of mineral salts combined with organic tars at high boiling points, a process which is characterized in that the crude mixture is passed through a distillation column operating at a pressure below atmospheric pressure and adapted to a reboiler which can be outside the column, in that the top fraction is removed and part of this top fraction is recycled in the form
reflux, in that the bottom is passed through the reboiler, in that liquid is removed from the bottom of the reboiler, in that water vapor is passed from the reboiler to the bottom of the the distillation column and in that part of the vapor passing from the reboiler to the distillation column is discharged in the form of substantially pure 1,4-butanediol.
Preferably, the absolute pressure prevailing in the distillation column is less than approximately 200 millimeters of mercury and the optimum pressure conditions prevailing at the top of the column correspond to a pressure of 100 millimeters of mercury. When properly operated, the process according to the invention can produce 1,4-
<EMI ID = 2.1>
of water.
The single figure of the appended drawings schematically represents an equipment allowing the implementation of the method according to the invention.
The method according to the present invention
uses a unique distillation tower to separate 1,4-butanediol from low boiling organic impurities and water, in the form of overheads and inorganic salts and organic tars, in the form of tail fractions or bottoms. The tetrahydrofuran generated by the decomposition of 1,4-butanediol leaves the column as an overhead.
Unlike prior art processes in which 1,4-butanediol was recovered as an overhead in the final stages of a multiple distillation process, 1,4-butanediol is no longer recovered as an overhead. of top fraction during the implementation of the method according to the invention. It has been found that crude butanediol, when
was heated, tended to decompose into water and tetrahydrofuran. Likewise, pressures lower than atmospheric pressure are used for setting
implementation of the method according to the present invention
so as to allow the use of lower distillation temperatures. In this way the decomposition of butanediol is minimized. Preferably, the absolute pressures prevailing in the distillation column are maintained below about
200 mm of mercury. A desirable pressure is about 100 mm Hg at the top of the column and
120 mm of mercury at its lower part.
Any suitable conventional distillation column type can be used. According to one
favorite
of the embodiments of the method according to the invention, a tower packed with Pall rings, equivalent to 12 to 14 theoretical plates, is used. According to other preferred embodiments of the method according to the invention, it is also possible to use a tower with real trays or other types of filling or garnish.
Referring now to the single figure
From the drawings it can be seen that the crude butanediol enters through line 1 into a tower which has an upper half 12 and a lower half 11. The crude butanediol was heated in a preheater 17. Each half of the tower, 11 and 12, is lined with stainless steel Pall rings and the two halves are preferably separated, such as by perforated metal screens or trays. Although the halves can be approximately equal in size, it may also be preferable that
the filling depth below the inlet is somewhat greater than the height
the upholstered part located above the entrance, depending on the specific conditions to be met.
The overhead fraction current is taken up
through the overhead condenser 16 using line 7. Vacuum is applied to the system via line
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water and low boiling organic impurities is discharged through line 10 and the remainder is returned to the upper half 12 of the distillation column through line 9. The proportions between the lines
9 and 10 can be set so as to affect the process and the product obtained.
From the lower half 11 of the distillation column, the bottoms stream or iond is taken through line 2 to send it to a reboiler 13. The product from the bottom of this reboiler obtained by purging
is discharged through line 4 in order to remove unwanted material, comprising a liquid stream of organic tars and inorganic salts. A stream of purified 1,4-butanediol vapor passes through line 3 to return to the lower half 11 of the distillation column.
Somewhere in the bottom half 11 of
After the distillation column, line 5 removes the purified 1,4-butanediol from the column. The vapor is discharged through the vapor entrained separator 14 and the condenser 15 to arrive in a side product withdrawal line 6. The vacuum is maintained in this part of the system by means of another pipe connected to the condenser 1,, as can be seen in the figure.
The position of line 5 in the lower half 11 of the distillation column is a matter of choice. Preferably, it is located at a height less than that of the first two or three theoretical plates. By positioning line 5 above the actual bottom of the distillation column,
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separation of high boiling impurities from 1,4-butanediol.
An example of the implementation of the method according to the invention is given below for equipment allowing a lateral product withdrawal of approximately
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means head fractions.
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CLAIMS
1. Process for recovering 1,4-butanediol containing a minimum quantity of water, from a crude mixture containing, by weight, 1 to 20% of water
and low boiling organic impurities
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inorganic salts and high boiling point organic tars combined, characterized in that the crude mixture is passed through a distillation column operating at a pressure below atmospheric pressure and equipped with a reboiler, in that the top fraction is evacuated, in that the bottoms or melts product is passed through the reboiler, in that liquid is evacuated from the reboiler, in that vapor is passed the reboiler in the lower part of the distillation column and in that the vapor is taken from the lower part of the distillation column in the form of substantially pure 1,4 -butanediol.