DE1279025B - Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung von Dioxolan - Google Patents

Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung von Dioxolan

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DE1279025B
DE1279025B DEB80218A DEB0080218A DE1279025B DE 1279025 B DE1279025 B DE 1279025B DE B80218 A DEB80218 A DE B80218A DE B0080218 A DEB0080218 A DE B0080218A DE 1279025 B DE1279025 B DE 1279025B
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Germany
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dioxolane
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water
formaldehyde
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DEB80218A
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English (en)
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Dr Ernst Ricker
Dr Franz Schmidt
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BASF SE
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BASF SE
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    • 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
    • C07D317/12Heterocyclic 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 only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, directly attached to ring carbon atoms

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

  • Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung von Dioxolan Es ist bekannt, Dioxolan aus Äthylenglykol und Formaldehyd oder Formaldehyd liefernden Verbindungen in Gegenwart von Katalysatoren, wie Schwefelsäure, Bortrifluorid, Zinkchlorid oder sauren Ionenaustauschern, herzustellen. Für die Umsetzung, die üblicherweise bei Temperaturen über 100° C, vorzugsweise bei 110 bis 130° C, durchgeführt wird, kann der Formaldehyd in Form seiner konzentrierten wäßrigen Lösungen, in Form von Paraformaldehyd, Trioxan oder als Glykolhemiformal verwendet werden. Das nach der Umsetzung aus dem Reaktionsgefäß durch Destillation abgetrennte Rohdioxolan enthält größere Mengen an Wasser, nicht umgesetzten Formaldehyd und kleinere Mengen an Säure und Alkoholen, wie Ameisensäure und Methanol.
  • Weiterhin ist es bekannt, das Rohdioxolan durch Behandeln mit Natriumbisulfit von den Verunreinigungen an Formaldehyd und durch Waschen mit Soda von den Verunreinigungen an Säure zu befreien. Das im Rohprodukt enthaltene Wasser trennt man durch Aussalzen mit Kochsalz und durch Trocknen mit Calciumchlorid ab.
  • Es ist auch bekannt, daß sich Dioxolan in Form des azeotropen Gemisches mit etwa 6,7 % Wasser destillieren läßt. Eine Reinigung auf dieser Basis bewirkt jedoch keine quantitative Entfernung des vorhandenen freien Formaldehyds.
  • Es ist schließlich aus der deutschen Auslegeschrift 1172 687 bekannt, Dioxolan dadurch zu reinigen, daß man das Rohdioxolan mit einer nicht in jedem Verhältnis mit diesem mischbaren inerten organischen Flüssigkeit in einem solchen Volumenverhältnis behandelt, daß eine Schichtentrennung erfolgt, die Dioxolan enthaltende Schicht dann abtrennt und mit Alkali behandelt. Die resultierende Dioxolan enthaltende Flüssigkeit wird schließlich destilliert. Es ist ein Nachteil dieses Verfahrens, daß es durch die Verwendung von Lösungsmitteln und die dabei auftretenden Lösungsmittelverluste kostenmäßig und apparativ sehr aufwendig ist.
  • Es wurde nun ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung des bei der Umsetzung von Formaldehyd oder Formaldehyd liefernden Verbindungen mit Glykol anfallenden wasserhaltigen Rohdioxolans gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das dampfförmige wasserhaltige Rohdioxolan einer Kolonne zuführt und azeotrop destilliert, das abgehende Destillat mit einem maximalen Wassergehalt von 10% nach seiner Kühlung im Gegenstrom mit Alkalihydroxyd und/oder einer konzentrierten wäßrigen Alkalilauge behandelt und das behandelte Produkt fraktioniert destilliert, wobei das Dioxolan am Kolonnenfuß abgezogen wird.
  • Gegenüber den bereits bekannten Reinigungsverfahren zeichnet sich das erfindungsgemäße, kontinuierliche Reinigungsverfahren durch besondere Wirtschaftlichkeit bei gleichzeitiger hoher Reinheit des Dioxolans aus. So werden besonders gegenüber der extraktiven Aufarbeitung von Dioxolan - die im allgemeinen ohnehin zusätzliche destillative Operationen erfordert - erhebliche, das Verfahrensprodukt um ein Mehrfaches übertreffende Lösungsmittelmengen eingespart. Auch besteht keine Gefahr, mit den Lösungsmitteln zusätzliche Verunreinigungen einzuschleppen, und der technische Aufwand ist bescheidener. Die Abtrennung gewisser Nebenprodukte der Dioxolanherstellung, die z. B. für die Verwendung des Dioxolans bei der Trioxanpolymerisation stören würden, gelingt ohne die Verwendung spezieller, auf die speziellen Verunreinigungen abgestimmter Reagenzien. Anfallende Vorläufe können durch Rückführung in den Prozeß weiter aufgearbeitet werden. Das Verfahren arbeitet daher mit ausgezeichneten Ausbeuten.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird von dampfförmigem wasserhaltigem Rohdioxolan ausgegangen, wie es am Kopf der Reaktionsgefäße anfällt, in denen die Umsetzung des Formaldehyds oder der Formaldehyd liefernden Verbindungen mit Glykol durchgeführt worden ist. Vorteilhaft ist es, durch eine über dem Reaktionsgefäß angebrachte kleine Kolonne für einen gewissen Rücklauf der Dämpfe zu sorgen, um auf diese Weise einerseits eine unnötig große Entfernung von Glykol aus dem Reaktionsgefäß zu vermeiden und andererseits die Dämpfe auf eine gleichbleibende Temperatur von etwa 95 bis 100° C.zu bringen, mit der sie dann in die Kolonne eingeführt werden. Die Kolonne, in die das Rohdioxolan in Dampfform eingeführt wird, weist im allgemeinen an ihrem unteren Ende eine Temperatur von 98 bis 100° C, an ihrem oberen Ende eine Temperatur von 70 bis 73° C auf. Durch Regulierung der Temperatur und durch eine entsprechende Einstellung des Rücklaufverhältnisses läßt es sich rasch erreichen, daß über den Kopf der Kolonne ein azeotropes Gemisch von Dioxolan und Wasser destilliert, das maximal 10%, im allgemeinen etwa 7 % Wasser enthält. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Rohdioxolandämpfe in etwa mittlerer Kolonnenhöhe einzuführen, doch ist auch eine Einführung am Kolonnenfuß möglich.
  • Die am Boden der Kolonne anfallende überwiegend aus Wasser bestehende »Sumpfphase« wird kontinuierlich oder diskontinuierlich der Apparatur entnommen. Sie kann bei Bedarf zuvor durch Nacherhitzen oder Durchleiten von Inertgasen weitgehend von Dioxolan befreit werden.
  • Das über Kopf der Kolonne abgehende Destillat wird nach seiner Kühlung bei einer Temperatur von etwa 20 bis 40° C im Gegenstrom mit Alkalihydroxyd und/oder einer konzentrierten wäßrigen Alkalilauge behandelt, wodurch es weitgehend von Wasser und anderen Verunreinigungen befreit wird. Zweckmäßigerweise wird hierzu das Destillat vom unteren Ende einer Säule her aufsteigend einem Strom der konzentrierten Lauge entgegengeführt, wobei man für eine gute Durchmischung der Lauge mit dem Dioxolan, z. B. durch Füllkörper, durch eine Rührvorrichtung oder durch pulsierende Zugabe der Lauge, sorgt. Als konzentrierte Alkalilauge wird eine konzentrierte wäßrige Lösung von Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd bevorzugt, die man in einer vorteilhaften Ausführungsform in einem der Säule aufgesetzten Rührgefäß aus festem Alkalihydroxyd und dem im Dioxolan noch enthaltenen Wasser entstehen läßt. Die Zugabe bzw. die Entnahme von Alkalilauge wird zweckmäßigerweise so geregelt, daß die am Fuß der Säule abgenommene Lauge einen Alkalihydroxydgehalt von über 10, vorzugsweise von etwa 12 bis 20 Gewichtsprozent aufweist. Diese Lauge kann nach einer Aufkonzentrierung erneut zur Trocknung des Azeotrops eingesetzt werden.
  • Die Behandlung mit der betreffenden Lauge bietet den Vorteil, daß außer Wasser auch weitere Verunreinigungen des Dioxolans, wie Ameisensäure und Formaldehyd, wirksam entfernt werden.
  • Das nach der Alkallbehandlung anfallende Dioxolan, das im allgemeinen einen Wassergehalt von weniger als etwa 0,5% besitzt, wird kontinuierlich, z. B. durch überlauf, entfernt und anschließend fraktioniert destilliert. Hierzu wird es erneut verdampft, wobei sich gegebenenfalls in geringer Menge vorhandene schwerflüchtige oder nicht flüchtige Anteile abtrennen lassen, und der Dampf einer bei etwa 76° C, im oberen Teil jedoch bei etwa 72° C gehaltenen Destillationskolonne zugeführt wird. Im oberen Teil der Kolonne destilliert ein Methanol-Wasser-Dioxolan-Gemisch ab, das dem Reinigungsprozeß wieder zugeführt werden kann. Wird die Temperatur am oberen Ende der Kolonne bei etwa 64 bis 65° C gehalten, so kann durch einen zweiten Auslauf an dieser Stelle das sich dort sammelnde Methanol gesondert abgetrennt werden.
  • Das am Kolonnenboden anfallende gereinigte Dioxolan zeichnet sich durch einen äußerst geringen Wassergehalt aus, der bei 50 ppm oder darunter liegt, und weitere Verunreinigungen sind praktisch nicht nachweisbar. Die Ausbeuten an Dioxolan liegen oberhalb von 95 %, bezogen auf die Menge an eingesetztem Glykol. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigte Dioxolan kann direkt für Polymerisationszwecke, z. B. zur Copolymerisafion mit Trioxan, verwendet werden.
  • Die in dem folgenden Beispiel genannten Teile und Prozente sind Gewichtseinheiten. Beispiel Dampfförmiges wasserhaltiges Rohdioxolan, das dadurch erhalten worden ist, daß man 3500 Teile einer Mischung, bestehend aus Athylenglykol und 36,6%iger wäßriger Formaldehydlösung im Verhältnis 1:1,34, in einem 6000 Teile fassenden Gefäß unter Zugabe von 70 Teilen p-Toluolsulfonsäure erhitzt, wobei die Reaktionsmischung so beheizt wird, daß bei einer Eindosierung von 1530 Teilen pro Stunde der obigen Mischung ihr Volumen etwa konstant bleibt und ihre Temperatur 110 bis 120° C beträgt, wird mit einer Temperatur von 95 bis 100° C dem unteren Drittel einer Füllkörperkolonne zugeführt. Die Kolonne wird so betrieben, daß an ihrem Fuß stündlich 680 Teile eines zu etwa 97 % aus Wasser bestehenden Kondensates und an ihrem Kopf bei 71 bis 73° C stündlich 850 Teile Dioxolan mit einem Wassergehalt von 7 bis 10% und einem Formaldehydgehalt von weniger als 1% anfallen. Das als Kopfprodukt erhaltene Dioxolan wird kontinuierlich mit einer Temperatur von 25° C dem unteren Teil einer Füllkörpersäule zugeführt, der oben ein mit Ätznatron beschicktes Rührgefäß aufgesetzt ist. Das Ätznatron wird durch langsames Rühren in Bewegung gehalten und dem Dioxolan entgegengeführt; die entstehende Natronlauge fließt im Gegenstrom zum wasserhaltigen Dioxolan über die Füllkörpersäule nach unten ab. Pro Stunde werden 103 Teile Natronlauge ausgetragen, die 15 Teile Ätznairon und 8 bis 10 Teile Dioxolan enthalten. Am oberen Ende der Säule werden stündlich 760 Teile Rohdioxolan entnommen, das neben 0,3 bis 0,4% Wasser als weitere Verunreinigungen im wesentlichen nur noch Methanol enthält. Dieses Rohdioxolan wird anschließend kontinuierlich verdampft, wobei die Dämpfe etwa in die Mitte einer Destillationskolonne eingeführt werden. Am Fuß der Kolonne fallen stündlich 640 Teile Reindioxolan (Wassergehalt 0,005%; keine sonstigen Verunreinigungen nachgewiesen) an, während am Kopf der Kolonne pro Stunde 120 Teile eines Methanol-Wasser-Dioxolan-Gemisches abgenommen werden. Aus diesem Kopfprodukt werden nach Trocknen mit Ätznatron, Abdestillieren des Methanols und Rektifikation weitere 90 Teile Reindioxolan erhalten. Pro Stunde werden insgesamt 730 Teile Reindioxolan erhalten, die einer Ausbeute von 93,5% der Theorie, bezogen auf das eingesetzte Glykol, entsprechen.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung des bei der Umsetzung von Formaldehyd oder Formaldehyd liefernden Verbindungen mit Glykol anfallenden wasserhaltigen Rohdioxolans, d a -durch gekennzeichnet, daß man das dampfförmige -wasserhaltige Rohdioxolan einer Kolonne zuführt und azeotrop destilliert, das abgehende Destillat mit einem maximalen Wassergehalt von 10% nach seiner Kühlung im Gegenstrom mit Alkalihydroxyd und/oder einer konzentrierten wäßrigen Alkalilauge behandelt und das behandelte Produkt fraktioniert destilliert, wobei das Dioxolan am Kolonnenfuß abgezogen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1172 687.
DEB80218A 1965-01-22 1965-01-22 Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung von Dioxolan Pending DE1279025B (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DEB80218A DE1279025B (de) 1965-01-22 1965-01-22 Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung von Dioxolan
FR46613A FR1465053A (fr) 1965-01-22 1966-01-20 Procédé de purification continue du dioxolane

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DEB80218A DE1279025B (de) 1965-01-22 1965-01-22 Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung von Dioxolan

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DE1279025B true DE1279025B (de) 1968-10-03

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Cited By (3)

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US3857759A (en) * 1972-06-22 1974-12-31 Montedison Spa Process for purifying 1,3-dioxolane by treatment with nh{hd 3 {l and distillation with cyclohexane
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