DE10143565A1 - Verfahren zur Herstellung polymerisationsfähiger Verbindungen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung polymerisationsfähiger VerbindungenInfo
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Abstract
Verfahren zur Herstellung und/oder Aufarbeitung polymerisationsfähiger Verbindungen unter Verwendung mindestens einer Flüssigkeitsringpumpe, wobei man in einer Flüssigkeitsringpumpe eine Sperrflüssigkeit einsetzt, die einen Stoffstrom aus der Herstellung und/oder Aufarbeitung der polymerisationsfähigen Verbindung enthält.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
und/oder Aufarbeitung polymerisationsfähiger Verbindungen sowie
eine Vorrichtung, die in diesem Verfahren verwendet wird.
In der Herstellung von polymerisationsfähigen Verbindungen, wie
z. B. (Meth)acrylsäureestern, Styrol, Vinylacetat etc., wird meist
mindestens ein Verfahrensschritt unter vermindertem Druck durch
geführt, beispielsweise die destillative Aufarbeitung oder auch
die Herstellung an sich.
So werden in "Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,
Sixth Edition, 1999, Electronic Release", Kapitel "Acrylic Acid
and Derivatives - Esterification" Verfahren zur Herstellung höhe
rer und niederer Alkylacrylate durch sauer katalysierte Vereste
rung von Acrylsäure mit dem entsprechenden Alkohol in Gegenwart
eines sauren Katalysators beschrieben, bei denen Destillationsko
lonnen in der Aufarbeitung des Reaktionsgemisches unter vermin
dertem Druck betrieben werden, um die Destillationstemperaturen
absenken zu können. Eine solche Absenkung der Temperatur, der
polymerisationsfähige Verbindungen ausgesetzt sind, ist anzustre
ben, da mit steigenden Temperaturen allgemein die Polymerisati
onsgefahr wächst.
In der chemischen Verfahrenstechnik weit zur Erzeugung von Vakuum
verbreitet sind sogenannte Flüssigkeitsringpumpen, besonders
Wasserringpumpen, wie sie beispielsweise in der oben angeführten
"Ullmann's Encyclopedia" im Kapitel "Vacuum Technology - Liquid
and Gas Ring Vakuum Pumps" beschrieben werden.
Solche Pumpen besitzen einen exzentrisch angebrachten Rotor mit
Schaufeln und eine im Gehäuse befindliche Sperrflüssigkeit (engl.
working fluid), welche bei Rotation des Schaufelrades an der
Innenseite des Gehäuses eine ringförmige Flüssigkeitschicht aus
bildet.
Dieser Flüssigkeitsring bildet durch die Schaufelblätter ge
trennte Zellen aus, die, bedingt durch die Exzentrizität des
Rotors bezogen auf die Achse, um die der Flüssigkeitsring an
geordnet ist, unterschiedliche Volumina aufweisen und so bei
Rotation des Rotors auf der Saugseite der Pumpe ein Gasvolumen
ansaugen und zur Auslaßseite fördern.
Da auf der Auslaßseite auch teilweise Sperrflüssigkeit ausgetra
gen wird, ist es zumeist notwendig, den Verlust durch Zuführen
neuer Sperrflüssigkeit auszugleichen.
Bei der üblichen Verwendung von Wasser als Sperrflüssigkeit ist
es möglich, ein Vakuum unter 30 mbar (je nach Wassertemperatur)
zu erzeugen. Da Flüssigkeitsringpumpen bis zu ca. 5% ihres
Arbeitsvolumens Verunreinigungen oder Flüssigkeitstropfen verar
beiten können, können diese auch als Kondensatoren eingesetzt
werden.
Nachteilig an diesem Typ Pumpen ist, daß in die Pumpe eingeso
genes, polymerisationsfähiges Material dort polymerisieren und
Ablagerungen hinterlassen kann und für den Herstellungsprozeß auf
jeden Fall verloren ist, da eine Aufarbeitung des Austrags auf
grund der großen Wassermengen nicht wirtschaftlich ist.
EP-A 1 057 804 beschreibt ein Verfahren zur Inhibierung der
Polymerisation im Vakuumteil einer Aufarbeitung einer leicht
polymerisierbaren Verbindung, indem ein Polymerisationsinhibitor
in den Vakuumteil eingespeist wird.
Nachteilig bei dem dort beschriebenen Verfahren ist, daß keine
Aufarbeitung der im Vakuumteil befindlichen vorgesehen ist und
somit der eingespeiste Polymerisationsinhibitor verloren ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Verfahren zur Ver
fügung zu stellen, das die Polymerisation polymerisationsfähiger
Verbindungen in Flüssigkeitsringpumpen verringert und die Ver
luste an Wertprodukt über die Flüssigkeitsringpumpe vermindert.
Die Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung und/
oder Aufarbeitung polymerisationsfähiger Verbindungen unter
Verwendung mindestens einer Flüssigkeitsringpumpe, bei dem man in
einer Flüssigkeitsringpumpe eine Sperrflüssigkeit einsetzt, die
einen Stoffstrom aus der Herstellung und/oder Aufarbeitung der
polymerisationsfähigen Verbindung enthält.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in der Herstellung und/oder
Aufarbeitung polymerisationsfähiger Verbindungen, wie beispiels
weise Styrol, Vinylacetat, Vinylpropionat, Allylessigsäure,
Vinylessigsäure, N-Vinylformamid, Acrylsäure oder Methacrylsäure
(in dieser Schrift (Meth)acrylsäure genannt) und bevorzugt
(Meth)acrylsäureestern, wie (Meth)acrylsäuremethylester, -ethyl
ester, -n-butylester und besonders bevorzugt (Meth)acryl
säure-2-ethylhexylester, eingesetzt werden.
Als Flüssigkeitsringpumpen können handelsübliche, dem Fachmann an
sich bekannte Flüssigkeitsringpumpen eingesetzt werden, deren
Sperrflüssigkeit einen Stoffstrom aus der Herstellung und/oder
Aufarbeitung der polymerisationsfähigen Verbindung enthält.
Bevorzugt besteht die Sperrflüssigkeit zu mindestens 50 Gew.-%,
besonders bevorzugt zu mindestens 75 Gew.-%, ganz besonders
bevorzugt zu 100 Gew.-% aus einem oder mehreren der genannten
Stoffströme und kann, falls erforderlich, durch eine andere als
Sperrflüssigkeit geeignete Verbindung ergänzt werden, z. B.
Wasser.
Als Stoffstrom aus der Herstellung und/oder Aufarbeitung können
beispielsweise die reinen Produkte, d. h. die polymerisationsfähi
gen Verbindungen, in einer Reinheit von in der Regel 95% oder
mehr, bevorzugt 98% oder mehr und besonders bevorzugt 99% oder
mehr verwendet werden, aber auch die zur Herstellung der poly
merisationsfähigen Verbindung eingesetzten Edukte, in einer Rein
heit von 95% oder mehr, bevorzugt 98% oder mehr und besonders
bevorzugt 99% oder mehr, oder solche Stoffströme, die Edukte
und/oder Produkte und/oder Zwischenprodukte und/oder Neben
produkte enthalten.
Dies können beispielsweise sein im Fall von
- - Styrol: Benzol oder Styrol in obigen Reinheiten oder styrolhaltige Destillationssümpfe,
- - Vinylacetat: Essigsäure oder Vinylacetat in obigen Rein heiten,
- - Vinylpropionat: Propionsäure oder Vinylpropionat,
- - (Meth)acrylsäure: (Meth)acrylsäure in obiger Reinheit, diese enthaltene Destillationssümpfe, Michael- Addukte von (Meth)acrylsäure, wie z. B. Diacrylsäure, Triacrylsäure etc., enthal tende Ströme, hochsiedende Absorptionsmit tel, wie z. B. Diphenylether, Biphenyl, ortho-Phthalsäuredimethyl-, -diethyl-, -di-n-butyl-, -diisobutyl- oder -di-2-ethyl- hexylester oder Gemische davon,
- - (Meth)acrylsäureester: (Meth)acrylsäure, Ausgangsalkohol, (Meth)acrylsäureester in obiger Rein heit, diese enthaltende Destillations sümpfe, Michael-Addukte an (Meth)acryl säure oder deren Ester, z. B. Alkoxypro pionsäurealkylester, 3-(3'-Alkoxy-pro pionyloxy)-propionsäurealkylester etc., enthaltende Ströme, Lösungsmittel, die ein Azeotrop mit Wasser, dem (Meth)acrylsäureester und/oder dem Alkohol bilden, wie z. B. Cyclohexan, Methylcyclohexan, Benzol, Toluol, o-, m- oder p-Xylol oder Gemische davon.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden der Sperrflüssigkeit
ein oder mehrere Polymerisationsinhibitoren zugemischt.
Beispielsweise genannt seien Alkylphenole, beispielsweise o-, m-
oder p-Kresol (Methylphenol), 2-tert.-Butyl-4-methylphenol,
6-tert.-Butyl-2,4-dimethylphenol, 2,6-Di-tert.-Butyl-4-methyl
phenol, 2-tert.-Butylphenol, 4-tert.-Butylphenol, 2,4-di-tert.-
Butylphenol, 2-Methyl-4-tert.-Butylphenol, 4-tert.-Butyl-2,6-
dimethylphenol, oder 2,2'-Methylen-bis-(6-tert.-butyl-4-methyl
phenol), 4,4'-Oxydiphenyl, 3,4-Methylendioxydiphenol (Sesamol),
3,4-Dimethylphenol, Hydrochinon, Brenzcatechin (1,2-Dihydroxy
benzol), 2-(1'-Methylcyclohex-1'-yl)-4,6-dimethylphenol, 2- oder
4-(1'-Phenyl-eth-1'-yl)-phenol, 2-tert-Butyl-6-methylphenol,
2,4,6-Tris-tert-Butylphenol, 2,6-Di-tert.-butylphenol, 2,4-Di-
tert.-butylphenol, 4-tert.-Butylphenol, Nonylphenol [11066-49-2],
Octylphenol [140-66-9], 2,6-Dimethylphenol, Bisphenol A, Bis
phenol F, Bisphenol B, Bisphenol C, Bisphenol S, 3,3',5,5'-Tetra
bromobisphenol A, 2,6-Di-tert-Butyl-p-kresol, Koresin® der BASF
AG, 3,5-Di-tert-Butyl-4-hydroxybenzoesäuremethylester, 4-tert-Bu
tylbrenzcatechin, 2-Hydroxybenzylalkohol, 2-Methoxy-4-methyl-
phenol, 2,3,6-Trimethylphenol, 2,4,5-Trimethylphenol, 2,4,6-Tri
methylphenol, 2-Isopropylphenol, 4-Isopropylphenol, 6-Isopropyl
m-Kresol, n-Octadecyl-β-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy
phenyl)propionat, 1,1,3-Tris-(2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphe
nyl)butan, 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris-(3,5-di-tert-butyl-4-
hydroxybenzyl)benzol, 1,3,5,-Tris-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy
benzyl)isocyanurat, 1,3,5,-Tris-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy
phenyl)-propionyloxyethyl-isocyanurat, 1,3,5-Tris-(2,6-dimethyl-
3-hydroxy-4-tert-butylbenzyl)-isocyanurat oder Pentaerythrit-te
trakis-[(β-(3,5,-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat], 2,6-Di
tert.-butyl-4-dimethylaminomethyl-phenol, 6-sek.-Butyl-2,4-dini
trophenol, Irganox® 565, 1141, 1192, 1222 und 1425 der Firma Ciba
Spezialitätenchemie, 3-(3',5'-Di-tert.-butyl-4'-hydroxy
phenyl)propionsäureoctadecylester, 3-(3',5'-Di-tert.-butyl-
4'-hydroxyphenyl)propionsäurehexadecylester, 3-(3',5'-Di-tert.-
butyl-4'-hydroxyphenyl)propionsäureoctylester, 3-Thia-1,5-pentan
diol-bis-[(3',5'-di-tert.-butyl-4'-hydroxyphenyl)propionat],
4,8-Dioxa-1,11-undecandiol-bis-[(3',5'-di-tert.-butyl-4'-hydroxy
phenyl)propionat], 4,8-Dioxa-1,11-undecandiol-bis-[(3'-tert.-bu
tyl-4'-hydroxy-5'-methylphenyl)propionat], 1,9-Nonandiol-
bis-[(3',5'-di-tert.-butyl-4'-hydroxyphenyl)propionat], 1,7-Hep
tandiamin-bis[3-(3',5'-di-tert.-butyl-4'-hydroxyphenyl)propion
säureamid], 1,1-Methandiamin-bis[3-(3',5'-di-tert.-butyl-4'-
hydroxyphenyl)propionsäureamid], 3-(3',5'-di-tert.-Butyl-4'-
hydroxyphenyl)propionsäurehydrazid, 3-(3',5'-di-Methyl-4'-
hydroxyphenyl)propionsäurehydrazid, Bis(3-tert.-Butyl-5-ethyl-
2-hydroxy-phen-1-yl)methan, Bis(3,5-di-tert.-Butyl-4-hydroxy
phen-1-yl)methan, Bis[3-(1'-methylcyclohex-1'-yl)-5-methyl-2-
hydroxy-phen-1-yl]methan, Bis(3-tert.-Butyl-2-hydroxy-5-methyl
phen-1-yl)methan, 1,1-Bis(5-tert.-Butyl-4-hydroxy-2-methyl-phen-
1-yl)ethan, Bis(5-tert.-Butyl-4-hydroxy-2-methyl-phen-1-
yl)sulfid, Bis(3-tert.-Butyl-2-hydroxy-5-methyl-phen-1-yl)sulfid,
1,1-Bis(3,4-Dimethyl-2-hydroxy-phen-1-yl)-2-methylpropan,
1,1-Bis(5-tert.-Butyl-3-methyl-2-hydroxy-phen-1-yl)-butan,
1,3,5-Tris [1'-(3",5"-di-tert.-Butyl-4"-hydroxy-phen-
1"-yl)-meth-1'-yl]-2,4,6-trimethylbenzol, 1,1,4-Tris(5'-tert.-
Butyl-4'-hydroxy-2'-methyl-phen-1'-yl)butan,
Aminophenole, wie z. B. para-Aminophenol,
Nitrosophenole, wie z. B. para-Nitrosophenol, p-Nitroso-o-Kresol, Alkoxyphenole, beispielsweise 2-Methoxyphenol (Guajacol, Brenzca techinmonomethylether), 2-Ethoxyphenol, 2-Isopropoxyphenol, 4-Methoxyphenol (Hydrochinonmonomethylether), Mono- oder Di tert.-Butyl-4-methoxyphenol, 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyanisol, 3-Hydroxy-4-methoxybenzylalkohol, 2,5-Dimethoxy-4-hydroxybenzy lalkohol (Syringaalkohol), 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd (Vanil lin), 4-Hydroxy-3-ethoxybenzaldehyd (Ethylvanillin), 3-Hydroxy-4-methoxybenzaldehyd (Isovanillin), 1-(4-Hydroxy-3-me thoxy-phenyl)ethanon (Acetovanillon), Eugenol, Dihydroeugenol, Isoeugenol,
Tocopherole, wie z. B. α-, β-, γ-, δ- und ε-Tocopherol, Tocol, α-Tocopherolhydrochinon, sowie 2,3-Dihydro-2,2-dimethyl-7-hydro- xybenzofuran (2,2-Dimethyl-7-hydroxycumaran),
Chinone und Hydrochinone wie Hydrochinon oder Hydrochinonmono methylether, 2,5-Di-tert.-Butylhydrochinon, 2-Methyl-p-hydrochi non, 2,3-Dimethylhydrochinon, Trimethylhydrochinon, 4-Methyl brenzcatechin, tert-Butylhydrochinon, 3-Methylbrenzcatechin, Benzochinon, 2-Methyl-p-hydrochinon, 2,3-Dimethylhydrochinon, Trimethylhydrochinon, 3-Methylbrenzcatechin, 4-Methylbrenzcatec hin, tert-Butylhydrochinon, 4-Ethoxyphenol, 4-Butoxyphenol, Hy drochinonmonobenzylether, p-Phenoxyphenol, 2-Methylhydrochinon, 2,5-Di-tert.-Butylhydrochinon, Tetramethyl-p-benzochinon, Diethyl-1,4-cyclohexandion-2,5-dicarboxylat, Phenyl-p-benzochi non, 2,5-Dimethyl-3-benzyl-p-benzochinon, 2-Isopropyl-5-methyl-p- benzochinon (Thymochinon), 2,6-Diisopropyl-p-benzochinon, 2,5-Dimethyl-3-hydroxy-p-benzochinon, 2,5-Dihydroxy-p-benzochi non, Embelin, Tetrahydroxy-p-benzochinon, 2,5-Dimethoxy-1,4- benzochinon, 2-Amino-5-methyl-p-benzochinon, 2,5-Bisphenylamino- 1,4-benzochinon, 5,8-Dihydroxy-1,4-naphthochinon, 2-Anilino- 1,4,naphthochinon, Anthrachinon, N,N-Dimethylindoanilin, N,N-Diphenyl-p-benzochinondiimin, 1,4-Benzochinondioxim, Coeruli gnon, 3,3'-Di-tert-butyl-5,5'-dimethyldiphenochinon, p-Rosolsäure (Aurin), 2,6-Di-tert-butyl-4-benzyliden-benzochinon, 2,5-Di tert.-Amylhydrochinon,
N-Oxyle wie 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl, 4-Oxo-2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl, 4-Acetoxy-2,2,6,6-te tramethyl-piperidin-N-oxyl, 2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl, 4,4',4"-Tris(2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl)-phosphit, 3-Oxo-2,2,5,5-tetramethyl-pyrrolidin-N-oxyl, 1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-methoxypiperidin, 1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-trimethylsilyloxypiperidin, 1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl-2-ethylhexanoat, 1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl-stearat, 1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl-benzoat, 1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl-(4-tert-butyl)benzoat, Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-succinat, Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-adipat, 1,10-Dekan disäure-bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)ester, Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-n-butylmalonat, Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-phthalat, Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-isophthalat, Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-terephthalat, Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-hexahydroterephtha lat, N,N'-Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-adipina mid, N-(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-caprolactam, N-(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-dodecylsuccinimid, 2,4,6-Tris-[N-butyl-N-(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethyl piperidin-4-yl]triazin, N,N'-Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethyl piperidin-4-yl)-N,N'-bis-formyl-1,6-diaminohexan, 4,4'-Ethylen bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperazin-3-on),
aromatische Amine oder Phenylendiamine wie N,N-Diphenylamin, N- Nitroso-diphenylamin, Nitrosodiethylanilin, N,N'-Dialkyl-para phenylendiamin, wobei die Alkylreste gleich oder verschieden sein können und jeweils unabhängig voneinander aus 1 bis 4 Kohlen stoffatome bestehen und geradkettig oder verzweigt sein können, beispielsweise N,N'-Di-iso-butyl-p-phenylendiamin, N,N'-Di-iso propyl-p-phenylendiamin, Irganox 5057 der Firma Ciba Spezialitä tenchemie, N,N'-Di-iso-butyl-p-phenylendiamin, N,N'-Di-iso propyl-p-phenylendiamin, p-Phenylendiamin, N-Phenyl-p-Phenylen diamin, N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin, N-Isopropyl-N-phenyl-p- phenylendiamin, N,N'Di-sec-butyl-p-phenylendiamin (Kerobit® BPD der BASF AG), N-Phenyl-N'-isopropyl-p-phenylendiamin (Vulkanox® 4010 der Bayer AG), N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylen diamin, N-Phenyl-2-naphthylamin, Imoinodibenzyl, N,N'-Diphenyl- benzidin, N-Phenyltetraanilin, Acridon, 3-Hydroxydiphenylamin, 4-Hydroxydiphenylamin,
Hydroxylamine wie N,N-Diethylhydroxylamin,
Harnstoffderivate wie Harnstoff oder Thioharnstoff, phosphorhaltige Verbindungen wie Triphenylphosphin, Triphenyl phosphit, Hypophosphorige Säure oder Triethylphosphit oder schwefelhaltige Verbindungen wie Diphenylsulfid, Phenothiazin.
Aminophenole, wie z. B. para-Aminophenol,
Nitrosophenole, wie z. B. para-Nitrosophenol, p-Nitroso-o-Kresol, Alkoxyphenole, beispielsweise 2-Methoxyphenol (Guajacol, Brenzca techinmonomethylether), 2-Ethoxyphenol, 2-Isopropoxyphenol, 4-Methoxyphenol (Hydrochinonmonomethylether), Mono- oder Di tert.-Butyl-4-methoxyphenol, 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyanisol, 3-Hydroxy-4-methoxybenzylalkohol, 2,5-Dimethoxy-4-hydroxybenzy lalkohol (Syringaalkohol), 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd (Vanil lin), 4-Hydroxy-3-ethoxybenzaldehyd (Ethylvanillin), 3-Hydroxy-4-methoxybenzaldehyd (Isovanillin), 1-(4-Hydroxy-3-me thoxy-phenyl)ethanon (Acetovanillon), Eugenol, Dihydroeugenol, Isoeugenol,
Tocopherole, wie z. B. α-, β-, γ-, δ- und ε-Tocopherol, Tocol, α-Tocopherolhydrochinon, sowie 2,3-Dihydro-2,2-dimethyl-7-hydro- xybenzofuran (2,2-Dimethyl-7-hydroxycumaran),
Chinone und Hydrochinone wie Hydrochinon oder Hydrochinonmono methylether, 2,5-Di-tert.-Butylhydrochinon, 2-Methyl-p-hydrochi non, 2,3-Dimethylhydrochinon, Trimethylhydrochinon, 4-Methyl brenzcatechin, tert-Butylhydrochinon, 3-Methylbrenzcatechin, Benzochinon, 2-Methyl-p-hydrochinon, 2,3-Dimethylhydrochinon, Trimethylhydrochinon, 3-Methylbrenzcatechin, 4-Methylbrenzcatec hin, tert-Butylhydrochinon, 4-Ethoxyphenol, 4-Butoxyphenol, Hy drochinonmonobenzylether, p-Phenoxyphenol, 2-Methylhydrochinon, 2,5-Di-tert.-Butylhydrochinon, Tetramethyl-p-benzochinon, Diethyl-1,4-cyclohexandion-2,5-dicarboxylat, Phenyl-p-benzochi non, 2,5-Dimethyl-3-benzyl-p-benzochinon, 2-Isopropyl-5-methyl-p- benzochinon (Thymochinon), 2,6-Diisopropyl-p-benzochinon, 2,5-Dimethyl-3-hydroxy-p-benzochinon, 2,5-Dihydroxy-p-benzochi non, Embelin, Tetrahydroxy-p-benzochinon, 2,5-Dimethoxy-1,4- benzochinon, 2-Amino-5-methyl-p-benzochinon, 2,5-Bisphenylamino- 1,4-benzochinon, 5,8-Dihydroxy-1,4-naphthochinon, 2-Anilino- 1,4,naphthochinon, Anthrachinon, N,N-Dimethylindoanilin, N,N-Diphenyl-p-benzochinondiimin, 1,4-Benzochinondioxim, Coeruli gnon, 3,3'-Di-tert-butyl-5,5'-dimethyldiphenochinon, p-Rosolsäure (Aurin), 2,6-Di-tert-butyl-4-benzyliden-benzochinon, 2,5-Di tert.-Amylhydrochinon,
N-Oxyle wie 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl, 4-Oxo-2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl, 4-Acetoxy-2,2,6,6-te tramethyl-piperidin-N-oxyl, 2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl, 4,4',4"-Tris(2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl)-phosphit, 3-Oxo-2,2,5,5-tetramethyl-pyrrolidin-N-oxyl, 1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-methoxypiperidin, 1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-trimethylsilyloxypiperidin, 1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl-2-ethylhexanoat, 1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl-stearat, 1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl-benzoat, 1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl-(4-tert-butyl)benzoat, Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-succinat, Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-adipat, 1,10-Dekan disäure-bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)ester, Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-n-butylmalonat, Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-phthalat, Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-isophthalat, Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-terephthalat, Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-hexahydroterephtha lat, N,N'-Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-adipina mid, N-(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-caprolactam, N-(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)-dodecylsuccinimid, 2,4,6-Tris-[N-butyl-N-(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethyl piperidin-4-yl]triazin, N,N'-Bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethyl piperidin-4-yl)-N,N'-bis-formyl-1,6-diaminohexan, 4,4'-Ethylen bis(1-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperazin-3-on),
aromatische Amine oder Phenylendiamine wie N,N-Diphenylamin, N- Nitroso-diphenylamin, Nitrosodiethylanilin, N,N'-Dialkyl-para phenylendiamin, wobei die Alkylreste gleich oder verschieden sein können und jeweils unabhängig voneinander aus 1 bis 4 Kohlen stoffatome bestehen und geradkettig oder verzweigt sein können, beispielsweise N,N'-Di-iso-butyl-p-phenylendiamin, N,N'-Di-iso propyl-p-phenylendiamin, Irganox 5057 der Firma Ciba Spezialitä tenchemie, N,N'-Di-iso-butyl-p-phenylendiamin, N,N'-Di-iso propyl-p-phenylendiamin, p-Phenylendiamin, N-Phenyl-p-Phenylen diamin, N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin, N-Isopropyl-N-phenyl-p- phenylendiamin, N,N'Di-sec-butyl-p-phenylendiamin (Kerobit® BPD der BASF AG), N-Phenyl-N'-isopropyl-p-phenylendiamin (Vulkanox® 4010 der Bayer AG), N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylen diamin, N-Phenyl-2-naphthylamin, Imoinodibenzyl, N,N'-Diphenyl- benzidin, N-Phenyltetraanilin, Acridon, 3-Hydroxydiphenylamin, 4-Hydroxydiphenylamin,
Hydroxylamine wie N,N-Diethylhydroxylamin,
Harnstoffderivate wie Harnstoff oder Thioharnstoff, phosphorhaltige Verbindungen wie Triphenylphosphin, Triphenyl phosphit, Hypophosphorige Säure oder Triethylphosphit oder schwefelhaltige Verbindungen wie Diphenylsulfid, Phenothiazin.
Diese können gegebenenfalls im Gemisch mit Metallsalzen einge
setzt werden, wie beispielsweise Kupfer-, Mangan-, Cer-, Nickel-,
Chromsalze als -chlorid, -dithiocarbamat, -sulfat, -salicylat
oder -acetat.
Bevorzugt werden 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl,
Hydrochinonmonomethylether oder Phenothiazin verwendet.
Die Polymerisationsinhibitoren werden üblicherweise in Mengen von
je 10-2000 ppm eingesetzt, bevorzugt 20-1000 ppm, besonders
bevorzugt 50-500 ppm.
Selbstverständlich können auch größere Mengen an Polymerisations
inhibitoren eingesetzt werden, die nur durch die Löslichkeit des
Inhibitors in dem Lösungsmittel begrenzt sind, beispielsweise 0,2
-5 Gew.-%, bevorzugt 0,3-3 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,5
-2 Gew.-%.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Stabi
lisatorenansätze als Sperrflüssigkeit verwendet, d. h. eine Lösung
mindestens eines Polymerisationsinhibitors in einem der genannten
Stoffströme, bevorzugt in einem Edukt oder Produkt, die zur Ein
dosierung des Polymerisationsinhibitors in den Herstellungs- oder
Aufarbeitungsprozeß hergestellt werden.
Bevorzugt werden allgemein solche Stoffströme als Sperrflüssig
keiten eingesetzt, die einem Flammpunkt von 55°C oder höher, be
sonders bevorzugt einen Flammpunkt von 65°C oder höher aufweisen.
Dies ist aus Sicherheitsgründen empfehlenswert, falls Leckagen an
eine Flüssigkeitsringpumpe auftreten sollten, um z. B. Brände zu
vermeiden.
Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung
und/oder Aufarbeitung von (Meth)acrylsäure oder (Meth)acrylsäure
estern angewendet, besonders bevorzugt bei (Meth)acrylsäure
estern.
Unter den genannten (Meth)acrylsäureestern sind der n-Butyl- und
der 2-Ethylhexylester bevorzugt, besonders bevorzugt wird Acryl
säure-2-ethylhexylester.
In letzterem Fall wird bevorzugt 2-Ethylhexanol (Edukt), Acryl
säure-2-ethylhexylester (Produkt) oder ein Stabilisatoransatz im
Edukt oder Produkt, besonders bevorzugt das Edukt oder ein Stabi
lisatoransatz im Edukt als Sperrflüssigkeit in einer Flüssig
keitsringpumpe eingesetzt.
Erfindungsgemäß wesentlich ist, dass die gebrauchte Sperrflüssig
keit in die Herstellung und/oder in die Aufarbeitung der poly
merisationsfähigen Verbindung zurückgeführt werden kann. Even
tuell auskondensierte oder auf anderem Wege in die Sperrflüssig
keit eingetragene Wertprodukte können auf diesem Weg zurückgewon
nen werden.
Um die Konzentration an polymerisationsfähigen Verbindungen bei
Verwendung einer nicht polymerisationsfähigen Verbindung, wie
z. B. eines Eduktes, als Sperrflüssigkeit möglichst niedrig zu
halten, ist es vorteilhaft, die Sperrflüssigkeit kontinuierlich
oder diskontinuierlich auszutauschen und in die Herstellung und/
oder Aufarbeitung zu leiten.
Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Flüssig
keitsringpumpe, die mit einem der oben genannten Ströme als
Sperrflüssigkeit arbeitet.
Dabei handelt es sich um eine Flüssigkeitsringpumpe, mit einem
Gehäuse mit Gasein- und -auslaß sowie Einlaß für die Sperrflüs
sigkeit, mit einem symmetrischen, mit Schaufeln versehenen, dreh
baren Rotor, der entlang einer Achse (Rotorachse) zentriert ist,
die parallel verschoben zu der Achse ist, um die sich die im Ge
häuse befindliche Sperrflüssigkeit bei Drehen des Rotors anordnet
(Flüssigkeitsachse), der Gaseinlaß sich an der Rotorachse auf der
der Flüssigkeitsachse zugewandten Seite und der Gasauslaß sich an
der Rotorachse auf der der Flüssigkeitsachse abgewandten Seite
befindet, wobei es sich bei der Sperrflüssigkeit um einen der
oben genannten Ströme handelt.
Bevorzugt ist eine Flüssigkeitsringpumpe die mit n-Butanol,
Acrylsäure-n-butylester, 2-Ethylhexanol, Acrylsäure-2-ethylhexyl
ester, Biphenyl-Diphenylether-Gemischen oder Biphenyl-Dipheny
lether-Phthalsäureester-Gemischen als Sperrflüssigkeit arbeitet,
der gegebenenfalls vorteilhafterweise noch mindestens einer der
o. g. Polymerisationsinhibitoren zugemischt sein kann.
Die aus der Flüssigkeitsringpumpe ausgetragene Sperrflüssigkeit
wird vorteilhaft der Herstellung und/oder der Aufarbeitung des
jeweiligen Prozesses zugeführt.
Allgemein wird die ausgetragene Sperrflüssigkeit bevorzugt an den
Stellen des Herstellungs- und/oder Aufarbeitungsprozesses einge
speist, an denen die Hauptkomponente und die enthaltenen Beimi
schungen der ausgetragenen Sperrflüssigkeit in ähnlichstmöglicher
Konzentration auftreten.
Handelt es sich bei der eingesetzten Sperrflüssigkeit um ein
Edukt, so wird dieses vorteilhafterweise in den Herstellungs
prozeß oder in einen Aufarbeitungsprozeß, in dem dieses Edukt,
beispielsweise destillativ, von anderen Verbindungen abgetrennt
wird, eingespeist.
Handelt es sich um ein Produkt, so wird die ausgetragene Sperr
flüssigkeit vorzugsweise in einen Aufarbeitungsprozeß geführt, in
dem das Produkt, z. B. destillativ, aufgereinigt wird.
Handelt es sich bei der eingesetzten Sperrflüssigkeit um einen
Stabilisatoransatz, so wird die ausgetragene Sperrflüssigkeit
vorzugsweise an der Stelle eingespeist, an der der Stabilisator
ansatz eingespeist würde, wenn er nicht als Sperrflüssigkeit ein
gesetzt würde.
Das erfindungsgemäße Verfahren sei im folgenden am Beispiel der
Herstellung von Acrylsäure-2-ethylhexylester illustriert, wie es
in der DE-A 196 04 267, dort besonders in Fig. 2, beschrieben
ist, jedoch keinesfalls darauf beschränkt:
Die Veresterung findet in einer Reaktionszone in homogener, flüs siger Phase bei erhöhter Temperatur durch Umsetzung von Acryl säure mit 2-Ethylhexylalkohol, in einem Molverhältnis von 1 : 0,75 bis 1 : 2, vorzugsweise 1 : 0,9 bis 1 : 1,1, besonders bevorzugt im Verhältnis 1 : 1 statt. Dabei führt man der Reaktionszone (Meth)acrylsäure, Alkohol und Säurekatalysator zu und trennt während einer Verweilzeit das gebildete Wasser als Be standteil eines Ausgangsalkohol umfassenden Gemischs über Kopf einer der Reaktionszone aufgesetzten Rektifikationseinheit III rektifikativ ab. Das dabei anfallende Destillat wird in eine Ausgangsalkohol enthaltende organische und in eine Wasser enthal tende wäßrige Phase aufgetrennt. Die organische Phase kann als Rücklauf in die Rektifikationseinheit III zurückgeführt werden. Das so weitgehend von Wasser befreite Reaktionsgemisch wird aus der Reaktionszone ausgetragen und einer Trennzone zugeführt.
Die Veresterung findet in einer Reaktionszone in homogener, flüs siger Phase bei erhöhter Temperatur durch Umsetzung von Acryl säure mit 2-Ethylhexylalkohol, in einem Molverhältnis von 1 : 0,75 bis 1 : 2, vorzugsweise 1 : 0,9 bis 1 : 1,1, besonders bevorzugt im Verhältnis 1 : 1 statt. Dabei führt man der Reaktionszone (Meth)acrylsäure, Alkohol und Säurekatalysator zu und trennt während einer Verweilzeit das gebildete Wasser als Be standteil eines Ausgangsalkohol umfassenden Gemischs über Kopf einer der Reaktionszone aufgesetzten Rektifikationseinheit III rektifikativ ab. Das dabei anfallende Destillat wird in eine Ausgangsalkohol enthaltende organische und in eine Wasser enthal tende wäßrige Phase aufgetrennt. Die organische Phase kann als Rücklauf in die Rektifikationseinheit III zurückgeführt werden. Das so weitgehend von Wasser befreite Reaktionsgemisch wird aus der Reaktionszone ausgetragen und einer Trennzone zugeführt.
Alternativ kann die Veresterung in Gegenwart eines Lösungsmittels
durchgeführt werden, das mit Wasser und/oder dem Alkohol ein
Azeotrop bildet, um das Reaktionswasser besser abtrennen zu kön
nen. Beispielsweise geeignet sind Cyclohexan, Methylcyclohexan,
Benzol, Toluol, o-, m- oder p-Xylol, besonders geeignet sind
durch Nebenreaktionen des eingesetzten 2-Ethylhexylalkohols ge
bildete Oktengemische, z. B. enthaltend 2-Ethyl-hex-1-en, 3-Me
thyl-hept-2-en, 3-Methyl-hept-3-en und andere Isomere.
Die Reaktionszone besteht aus einem oder mehreren Reaktionsberei
chen. Bei einer Ausführungsform mit mehreren Reaktionsbereichen
kann es vorteilhaft sein, diese in einer Kaskade anzuordnen. Der
flüssige Austragsstrom eines Reaktionsbereichs bildet dabei den
Zulauf des nachfolgenden Reaktionsbereichs. Dies kann bevorzugt
mit Hilfe eines Überlaufs geschehen. Für den Fall, daß es sich
bei den einzelnen Reaktionsbereichen um voneinander getrennte
Apparate handelt, ist deren Anzahl unter Berücksichtigung der In
vestitionskosten in der Regel mindestens 2 und bis zu 4. Wird
mehr als ein Reaktionsbereich innerhalb ein und desselben Reak
tors geschaffen (z. B. durch den Einsatz von Trennblechen), so
kann die Anzahl der Reaktionsbereiche auch größer 4 sein. Im
Falle von mehreren Reaktionsbereichen werden die Brüden der Reak
tionsbereiche bevorzugt einer gemeinsamen Rektifikationskolonne
zugeführt, deren flüssiger Ablauf vorteihafterweise in den ersten
Reaktionsbereich gelangt.
Die Reaktionstemperatur beträgt im ersten Reaktionsbereich in der
Regel 70-150°C, vorzugsweise 80-130°C, und im letzten Bereich
100-160°C, vorzugsweise 110-130°C. Die Reaktionstemperatur
wird vorzugsweise so eingestellt, daß sie längs der Kaskade an
steigt.
Der Druck in den Reaktionsbereichen wird bevorzugt durch minde
stens eine erfindungsgemäße Flüssigkeitsringpumpe erzeugt und be
trägt von 100 mbar bis Atmosphärendruck, vorzugsweise 200 mbar-
700 mbar. Vorteilhafterweise ist der Druck in allen Reaktionsbe
reichen gleich.
Die Gesamtverweilzeit der Reaktanden im Reaktionsbereich beträgt
0,5-10 h, vorzugsweise 1-7 h, besonders bevorzugt 2-5 h.
Bevorzugt wird als saurer Veresterungskatalysator Para-Toluolsul
fonsäure eingesetzt. Deren Gehalt in der Reaktionszone bezogen
auf das darin enthaltene Reaktionsgemisch beträgt 0,1-10
Gew.-%, bevorzugt 0,1-6 Gew.-%. Andere saure Veresterungskata
lysatoren wie Schwefelsäure und/oder organische Sulfonsäuren wie
Methansulfonsäure, Benzolsulfonsäure oder Dodecylbenzolsulfon
säure sind ebenfalls einsetzbar.
In der Regel wird sowohl die Acrylsäure als auch der saure Ver
esterungskatalysator der Reaktionszone direkt zugeführt. Der zu
veresternde Ausgangsalkohol wird vorzugsweise der Reaktionszone
über die auf diese aufgesetzte Rektifikationseinheit III zuge
führt. Diese Rektifikationseinheit III kann aus einer Rektifika
tionskolonne bekannter Bauart beispielsweise mit Glockenböden
oder Siebböden bestehen. Die Reaktionsbereiche können vorteil
hafterweise aus Reaktoren mit Rührern, Natur- oder Zwangsumlauf
verdampfern bestehen.
Der Begriff Rektifikationseinheit ist in dieser Schrift als all
gemeine Bezeichnung für Apparate zu verstehen, in denen durch
Wärmezufuhr Dämpfe erzeugt werden, die aufsteigen und in Kontakt
mit abströmender flüssiger Phase stehen. Hierzu sind auch einfa
che Destillationskolonnen zu rechnen. In der Regel handelt es
sich hierbei jedoch um Rektifikationskolonnen, in denen Einbauten
für den intensiven Kontakt zwischen Flüssigkeit und Dampf enthal
ten sind. Derartige Einbauten sind Böden, wie Glockenböden, Loch
böden, insbesondere Dual-Flow-Böden, Schüttungen, Packungen oder
dergleichen. Zur Vereinfachung des Verständnisses der Zusammen
hänge sind die verschiedenen Rektifikationseinheiten mit römi
schen Ziffern bezeichnet. Auch die verschiedenen, im einzelnen
beschriebenen Produkte tragen eine derartige Bezeichnung, die
sich an der Bezeichnung wie in der DE-A 196 04 267 orientiert.
Die Rektifikationseinheiten sind jeweils ausgerüstet mit Zwangs-
oder Naturumlaufverdampfern und Kondensatoren von jeweils übli
cher Bauart.
Das aus der Reaktionszone ausgetragene Produktgemisch wird der
Rektifikationseinheit I zugeführt. Von der am Kopf der Rektifika
tionseinheit III anfallenden wäßrigen Phase kann ein Teil in die
Rektifikationseinheit III zurückgeführt werden, der Rest kann
beispielsweise ausgeschleust werden.
Das in die Rektifikationseinheit I geführte Produktgemisch wird
in dieser in ein den 2-Ethylhexylester der Acrylsäure, verbliebe
nes 2-Ethylhexanol und verbliebene Acrylsäure enthaltendes
Produkt VII und in ein den sauren Veresterungskatalysator und
schwerer als den 2-Ethylhexylester der Acrylsäure siedende Kompo
nenten enthaltendes Produkt VIII aufgetrennt. Dabei wird zweck
mäßigerweise als Rektifikationseinheit I eine Rektifikations
kolonne eingesetzt, vorzugsweise eine mit 5-20 Böden, besonders
bevorzugt ein Kolonne mit 8-12 Böden, bevorzugt Dual-Flow
Böden. Die Sumpftemperatur beträgt in der Regel 120 bis 160,
bevorzugt 130 bis 150°C, der Kopfdruck 20 bis 100, bevorzugt 40
bis 70 mbar. Dieser Kolonne wird das aus der Reaktionszone ausge
tragene Produktgemisch bevorzugt im unteren Teil zugeführt.
Das Produkt VIII wird aus dem Sumpf dieser Rektifikationskolonne
und das Produkt VII an deren Kopf gewonnen. Ein Teil des Produkts
VIII wird zweckmäßigerweise in die Reaktionszone, vorzugsweise in
den ersten Reaktionsbereich entweder direkt und/oder über die
Rektifikationseinheit III zurückgeführt. Vorteilhafterweise wird
ein Teil des Produkts VIII ausgetragen und einer Destillations
einheit IV zugeführt und in dieser aufgetrennt in ein 2-Ethyl
hexanol, Acrylsäure und 2-Ethylhexylester der Acrylsäure enthal
tendes Produkt IX und ein den sauren Veresterungskatalysator so
wie höher als der 2-Ethylhexylester der Acrylsäure siedenden Kom
ponenten enthaltendes Produkt X.
Das Produkt IX kann dann in die Rektifikationseinheit I und/oder
in die Reaktionszone rückgeführt werden.
Aus dem Produkt VIII und/oder dem Produkt X kann durch Extraktion
mit Wasser saurer Veresterungskatalysator teilweise oder voll
ständig abgetrennt und die anfallende wäßrige Phase teilweise
oder vollständig in die Reaktionszone zurückgeführt werden. Zu
dieser Extraktion kann beispielsweise ein Teil der im Phasen
scheider der Rektifikationseinheit III anfallenden wäßrigen Phase
verwendet werden.
Das der Rektifikationseinheit I entnommene Produkt VII kann der
Rektifikationseinheit II zugeführt und in dieser aufgetrennt wer
den in a) ein Produkt XI, das verbliebenes 2-Ethylhexanol, Acryl
säure und leichter als 2-Ethylhexylacrylat siedende Komponenten
enthält, b) in den Zielester 2-Ethylhexylacrylat (Reinprodukt)
und c) ein Produkt XII, das schwerer als 2-Ethylhexylacrylat ent
haltende Bestandteile aufweist.
Das Produkt XI kann dann in die Reaktionszone zurückgeführt wer
den, vorzugsweise über den zweiten Reaktionsbereich, das Produkt
XII kann in die Rektifikationseinheit I zurückgeführt, beispiels
weise in den Kolonnensumpf oder als Rücklauf, oder es kann als
Lösungsmittel für die Stabilisatoransätze verwendet werden.
Die Rektifikationseinheit II ist zweckmäßigerweise als Rektifika
tionskolonne ausgebildet, beispielsweise mit 10 bis 40 Böden,
bevorzugt 20 bis 30 Böden, bevorzugt Dual-Flow Böden. Die Sumpf
temperatur beträgt beispielsweise zwischen 110 und 140, bevorzugt
zwischen 120 und 130°C, der Kopfdruck zwischen 10 und 50, bevor
zugt zwischen 20 und 30 mbar.
Hier kann das Produkt XI im oberen Teil, das Produkt XII im Sumpf
und das 2-Ethylhexylacrylat als dampfförmiger Seitenabzug im un
teren Teil abgenommen werden. Der dampfförmige Seitenabzug kann
bei Kondensation mit einem geeigneten Lagerstabilisator versetzt
werden, bevorzugt wird dieser als Lösung im Reinprodukt in den
Kondensator gesprüht.
Die Rektifikationseinheiten I, II und III werden bevorzugt mit
mindestens einem der o. g. Stabilisatoren in Form eines Stabilisa
toransatzes stabilisiert, bevorzugt wird eine Lösung mindestens
eines Stabilisators in 2-Ethylhexylacrylat oder 2-Ethylhexyl
alkohol eingesetzt.
Die Rektifikationseinheiten I, II, III und IV sowie gegebenen
falls die Reaktionsbereiche sind über deren Kondensatoren mit
mindestens einer Vakuumeinheit verbunden, bevorzugt mit jeweils
einer Vakuumeinheit, die aus mindestens einer erfindungsgemäßen
Flüssigkeitsringpumpe besteht.
Wird in dieser als Sperrflüssigkeit 2-Ethylhexylalkohol (Edukt)
verwendet, kann die verbrauchte Sperrflüssigkeit als Frischzulauf
der Reaktionszone zugeführt werden. Bevorzugt ist die Zugabe der
verbrauchten Sperrflüssigkeit als Rücklauf in der Rektifikations
einheit III.
Weiterhin möglich, jedoch gegenüber den beiden obigen Zuführungen
weniger bevorzugt, ist die Zuführung der verbrauchten Sperrflüs
sigkeit in die Rektifikationseinheit I und dort besonders als
Rücklauf der Kolonne.
Wird als Sperrflüssigkeit 2-Ethylhexylacrylat (Produkt)
verwendet, so kann die verbrauchte Sperrflüssigkeit beispiels
weise in den Kopf der Rektifikationseinheit I oder in die Rekti
fikationseinheit II, und dort bevorzugt als Rücklauf in den
Kolonnenkopf, geleitet werden.
Wird als Sperrflüssigkeit ein Stabilisatoransatz verwendet,
beispielsweise 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl,
Phenothiazin oder Hydrochinonmonomethylether in 2-Ethylhexyl
alkohol oder 2-Ethylhexylacrylat, so wird die verbrauchte Sperr
flüssigkeit im Fall von 2-Ethylhexylalkohol als Lösungsmittel in
den Kopf der Rektifikationseinheit I oder in den zugehörigen Kon
densator eingebracht, bevorzugt eingesprüht, oder im Fall von
2-Ethylhexylacrylat als Lösungsmittel in den Kopf der Rektifika
tionseinheit II oder in den zugehörigen Kondensator eingebracht,
bevorzugt eingesprüht.
Selbstverständlich ist es auch möglich, einen der genannten
Stoff ströme, beispielsweise VII, VIII, IX, X, XI oder XII, unter
diesen bevorzugt VIII, IX, X, XI oder XII als Sperrflüssigkeit zu
verwenden. Die jeweils verbrauchten Sperrflüssigkeiten werden
dann bevorzugt an oder in Flußrichtung kurz hinter der jeweiligen
Entnahmestelle wieder in den Prozeß eingespeist. Es kann vorteil
haft sein, einen hochsiederhaltigen Strom, wie z. B. IX, X oder
XII zumindest teilweise als Sperrflüssigkeit zu verwenden, da
dieser dann einen relativ geringen Dampfdruck aufweist und so ein
besseres Vakuum zu erzeugen ist.
In diesem Fall wird die verbrauchte Sperrflüssigkeit wie oben be
schrieben an oder hinter der Entnahmestelle wieder eingespeist
oder in die Rektifikationseinheit IV geleitet.
Selbstverständlich können auch Gemische der genannten Stoffströme
als Sperrflüssigkeiten eingesetzt werden.
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß über die Vakuumein
heit abgezogenes Produkt einfach wieder in den Prozeß zurück
geführt werden kann, daß kein Polymerisat anfällt, das die Pumpen
belegen könnte und daß kein Abwasser aus den Flüssigkeitsringpum
pen anfällt, das wegen seines Gehalts an Fremdkomponenten behan
delt werden müßte.
Die in den Flüssigkeitsringpumpen eingesetzte Sperrflüssigkeit
wird vor ihrer Verwendung mit Vorteil auf eine niedrige
Temperatur abgekühlt, beispielsweise 10 bis 60°C, bevorzugt 10-
50°C und besonders bevorzugt 20 bis 40°C.
Die ausgetauschte Sperrflüssigkeit beträgt in der Regel 1 bis 4
m3/h bei Flüssigkeitsringpumpen in industriell üblicher Größe.
Beispielsweise können je 5 bis 100% der eingesetzten Edukte oder
Stabilisatoransätze, bevorzugt 10 bis 100%, besonders bevorzugt
50 bis 100% und ganz besonders bevorzugt 100% als Sperrflüssig
keit eingesetzt werden, bevor sie dem Prozeß zugeführt werden.
Vom anfallenden Produkt oder sonstigen Strömen können 5 bis 50%,
bevorzugt 10 bis 40% und besonders bevorzugt 20 bis 30% als
Sperrflüssigkeit eingesetzt werden, bevor sie dem Prozeß zuge
führt werden.
Der Gehalt an in der Sperrflüssigkeit enthaltenen aus dem Prozeß
stammenden Komponenten ist abhängig von den Dampfdrücken der je
weiligen Komponenten, der Effektivität der zwischen Rektifika
tionseinheit und Vakuumeinheit geschalteten Kondensatoren und der
Temperatur, sowie dem erzeugten Vakuum.
Üblicherweise beträgt der Gesamtgehalt an aus dem Prozeß stammen
den Komponenten in der ausgetragenen Sperrflüssigkeit nicht mehr
als 20 Gew.-%, bevorzugt nicht mehr als 15 Gew.-% und besonders
bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-%.
Der Gehalt kann selbstverständlich durch Erhöhung oder Verringe
rung der Austauschmenge vermindert beziehungsweise gesteigert
werden.
Das mit den beschriebenen Flüssigkeitsringpumpen erhältliche
Vakuum ist abhängig von der eingesetzten Sperrflüssigkeit und
deren Temperatur.
Üblicherweise liegt es bestenfalls bei dem Dampfdruck der einge
setzten Sperrflüssigkeit bei der jeweiligen Temperatur, meist 10
bis 100% darüber, bevorzugt 20 bis 50% darüber.
Mit 2-Ethylhexylalkohol als Sperflüssigkeit kann in der Regel ein
Vakuum zwischen 10 mbar bis zu Atmosphärendruck erzeugt werden,
beispielsweise 10 bis 800 mbar, bevorzugt 20 bis 600 mbar und be
sonders bevorzugt 30 bis 500 mbar.
Die Vakuumeinheit kann entweder das Vakuum für den gesamten Her
stellungs- und/oder Aufarbeitungsprozeß erzeugen, oder für meh
rere Bereiche, die bei ähnlichem Druck arbeiten, oder für jeden
einzelnen Bereich, beispielsweise für jede Destillationseinheit
oder jede Reaktionszone einzeln.
Im letzteren Fall können die Flüssigkeitsringpumpen mit verschie
denen Sperrflüssigkeiten betrieben werden, wobei für jede ein
zelne das oben Gesagte gilt.
Selbstverständlich können auch mehrere Flüssigkeitsringpumpen in
Reihe geschaltet werden, beispielsweise 2 bis 4, bevorzugt 2 bis
3, um so ein Vakuum in mehreren Druckstufen zu erzeugen.
Es ist selbstverständlich auch denkbar, das erfindungsgemäße Ver
fahren bei nicht polymerisationsfähigen Verbindungen durchzufüh
ren, um in die Flüssigkeitsringpumpen gezogene Verbindungen
wiederzugewinnen.
Als "Teile", % und ppm seien in dieser Schrift, wenn nicht anders
angegeben, "Gewichtsteile", Gew.% und Gew. ppm verstanden.
In einer Produktionsanlage zur Herstellung von 2-Ethylhexyl
acrylat, wie sie in DE 196 04 267 beschrieben ist, wurden stünd
lich 7.600 kg 2-Ethylhexylacrylat hergestellt. Als Vakuumpumpen
wurden Flüssigkeitsringpumpen eingesetzt. Sperrflüssigkeit war
2-Ethylhexanol (Edukt). Die Sperrflüssigkeit wurde kontinuierlich
ausgetauscht.
Die ausgetauschte Sperrflüssigkeit wurde als Zulauf zur Vereste
rung verwendet und über die Kolonne III zugeführt. Insgesamt wur
den 171 kg/h 2-Ethylhexylacrylat und 79 kg/h Acrylsäure zurückge
wonnen, die im Fall von Wasser als Sperrflüssigkeit (Wasserring
pumpe) verlorengegangen wären. Die Flüssigkeitsringpumpen wurden
monatelang betrieben, ohne daß in den Pumpen Polymer entstand.
Abwasser fiel nicht an.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung und/oder Aufarbeitung polymerisati
onsfähiger Verbindungen unter Verwendung mindestens einer
Flüssigkeitsringpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass man in
einer Flüssigkeitsringpumpe eine Sperrflüssigkeit einsetzt,
die einen Stoffstrom aus der Herstellung und/oder Aufarbei
tung der polymerisationsfähigen Verbindung enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man
die aus der Flüssigkeitsringpumpe ausgetragene Sperrflüssig
keit in die Herstellung und/oder Aufarbeitung der polymerisa
tionsfähigen Verbindung führt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass man als Sperrflüssigkeit ein Edukt der Herstellung der
polymerisationsfähigen Verbindung einsetzt.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Sperrflüssigkeit mindestens einen
Polymerisationsinhibitor enthält.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, dass es sich bei der polymerisationsfähigen
Verbindung um Styrol, Vinylacetat, Vinylpropionat, Allyl
essigsäure, Vinylessigsäure, N-Vinylformamid, Acrylsäure oder
Methacrylsäure handelt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, dass es sich bei der polymerisationsfähigen Ver
bindung um einen (Meth)acrylsäureester handelt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es
sich bei dem (Meth)acrylsäureester um Acrylsäure-n-butylester
oder Acrylsäure-2-ethylhexylester handelt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es
sich bei der polymerisationsfähigen Verbindung um Acryl
säure-2-ethylhexylester handelt und man als Sperrflüssigkeit
2-Ethylhexanol einsetzt.
9. Flüssigkeitsringpumpe, enthaltend als Sperrflüssigkeit minde
stens ein Element aus der Gruppe n-Butanol, Acrylsäure-n-bu
tylester, 2-Ethylhexanol, Acrylsäure-2-ethylhexylester,
Biphenyl, Diphenylether, Phthalsäureester, Phenothiazin,
Hydrochinonmonomethylether, 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-pi
peridin-N-oxyl.
10. Verwendung einer Flüssigkeitsringpumpe, die als Sperrflüssig
keit einen Stoffstrom aus der Herstellung und/oder Aufarbei
tung der polymerisationsfähigen Verbindung enthält, in einem
verfahren zur Herstellung und/oder Aufarbeitung der polyme
risationsfähigen Verbindung.
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