DE1518585A1 - Verfahren zur Extraktion von (Meth)acrylsaeure aus waessrigen Loesungen - Google Patents

Verfahren zur Extraktion von (Meth)acrylsaeure aus waessrigen Loesungen

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DE1518585A1
DE1518585A1 DE19651518585 DE1518585A DE1518585A1 DE 1518585 A1 DE1518585 A1 DE 1518585A1 DE 19651518585 DE19651518585 DE 19651518585 DE 1518585 A DE1518585 A DE 1518585A DE 1518585 A1 DE1518585 A1 DE 1518585A1
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acrylic acid
meth
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aqueous
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DE19651518585
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Scholz Dr Armin
Willersinn Dr Carl-Heinz
Leichtle Dr Otto
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BASF SE
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BASF SE
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/42Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C51/48Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by liquid-liquid treatment

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Extraktion von (Meth) acrylsäure aus wäßrigen Lösungen Wäßrige Lösungen von Carbonsäuren werden vielfach durch Destillation aufgearbeitet. Da Carbonsäuren jedoch einen höheren Siedepunkt als Wasser aufweisen, erfordert die destillative Trennung bei hohem Wassergehalt beträchtliche Energiemengen, die durch die hohe Verdampfungswärme von Wasser bedingt sind. Es ist daher vorteilhaft, Carbonsäuren aus wäßrigen Lösungen mit einem organischen Losungsmittel zu extrahieren und anschließend durch Destillation der organischen Lösung zu isolieren.
  • FUr die Extraktion von (Meth) acrylsäure aus wäBrigen Lösungen wurde bereits eine große Zahl von Lösungsmitteln empfohlen : Petroläther, Benzol, Toluol, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Dichloräthan, Trichloräthylen, Tetrachloräthylen, Butanol, Diathyläther, Diisopropyläther, Methyläthylketon, Acetophenon, Äthylacetat, Isopropylacetat und Acrylester. Die Extraktion mit den genannten Lösungsmitteln weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Einige der genannten Stoffe sieden oberhalb von 100°C, so daß eine destillative Entfernung in der wäßrigen Phase gelöster Lösungsmittelreste Schwierigkeiten bereitet. Einige Stoffe lassen sich von-der (Meth) acrylsaure nur schwierig destillativ trennen. Viele Lösungsmittel erfordern zusätzliche Salzzusätze zur wäßrigen Phase (Aussalzeffekt), wobei dann die SalzrUckgewinnung aus der wäßrigen LUsung Sohwierigkeiten bereitet. Sofern die wäßrige Phase Reste von (Meth) aerylsäure, Lysungsmittel oder Salze enthält, tauchen zudem Abwasserprobleme auf.
  • Die empfohlenen Lösungsmittel weisen zudem nur niedere Verteilungsquotienten K auf (K = C1/C2, wobei C1 die Konzentration der (Meth)-acrylsäure in Gew.% in der organischen Phase und C2 die Konzentration der (Meth)acrylsäure in Gew.% in der wäßrigen Phase bedeuten).
  • Niedere Verteilungsquotienten bedingen jedoch vielstufige Extraktionen bzw. große Lösungsmittelmengen, um eine praktisch quantitative Abtrennung der (Meth) acrylsEure aus der wäBrigen Phase zu gewährleisten.
  • Es wurde nun gefunden, daB man bei der Extraktion von (Meth) acrylsäure aus wäßrigen Lbsungen mit Hilfe von organischen Lösungsmitteln besonders vorteilhafte Ergebnisse erzielt, wenn man als Lösungsmittel gesättigte cyclische Ather verwendet,'die 5 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten und die einen Siedepunkt zwischen 75 und 95°C aufweisen.
  • Das neue Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere zeigen die Lösungsmittel wesentlich höhere Verteilungsquotienten als bislang empfohlene Lösungsmittel. Bereits durch wenige Extraktionsstufen läßt sich so (Meth) acrylsäure aus wäßriger Lösung praktisch quantitativ abtrennen. Salzzushtze zur wäßrigen Phase sind nicht notwendig. Auch die destillative Entfernung von in der wäßrigen Phase gluten Lösungsmittelresten bereitet keine Schwierigkeiten.
  • Die wäSrige Phase kann dann ohne Gefahr ais Abwasser verworfen werden.
  • Tetrahydrofuran und seine Alkylderivate sind bereits fUr die Extraktion von gesättigten Carbonsäuren aus wäßrigen Lösungen empfohlen worden. Tetrahydrofuran ist jedoch wegen seiner Mischbarkeit mit Wasser als Extraktionsmittel ungeeignet. Uberraschenderweise zeigen die Lösungsmittel des vorliegenden Verfahrens fUr (Meth)-acrylsäure eine wesentlich größere Selektivität als £tr niedere Fettsäuren, wie EssigsSure und Propionsaure. Das neue Verfahren erlaubt somit bei der Aufarbeitung von technischen wäßrigen (Meth) aerylsäurelösungen, die neben (Meth) acrylsäure andere Carbonsäuren, wie Essigsäure oder Propionsäure, enthalten, zusätzlich eine teilweise Trennung der (Meth) acrylsäure von diesen anderen Carbonsäuren. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß wasserlUsliche Polymere der (Meth) acrylsäure, die in geringen Mengen in den wäBrigen LUsungen häufig vorliegen, nicht mit extrahiert werden.
  • Als Lösungsmittel werden gesättigte cyclische Ather mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen verwendet, die einen Siedepunkt zwischen 75 und 95°C aufweisen, insbesondere Ather mit 5 bis 6 Ringgliedern, wie 2-Methyltetrahydrofuran, Dimethyltetrahydrofurane und Tetrahydropyran. Man kann auch Gemische der genannten Äther als LUsungsmittel verwenden, ferner Gemische der genannten Ather mit anderen Lösungsmitteln, wie aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, Halogenkohlenwasserstoffen, Athern oder Estern, wobei im Gemisch mindestens 50 Gew.% der cyclischen Äther vorliegen sollen. Derartige Gemische weisen vielfach eine geringere Wasserlöslichkeit auf als die reinen Lösungsmittel.
  • Das neue Verfahren ist für die Extraktion von Methacrylsäure und insbesondere Acrylsäure geeignet, wobei als Ausgangsstoffe alle reinen oder technischen Lösungen verwendet werden können. Insbesondere ist es empfehlenswert, wäßrige Ldsungen, die 2 bis 50 Gew. %, vorzugsweise 5 bis 30 Gew. % (Meth) acrylsäure enthalten, nach dem neuen terfahren aurzuarbeiten. Die wäßrigen LUsungen kdnnen neben (Meth) acrylsäure auch andere wasserlösliche organische oder anorganische Stoffe, wie niedere Alkohole, gesättigte Carbonsäuren, Kohlendioxyd oder Metallsalze enthalten. Erfahrungsgemäß beeinflussen derartige Stoffe die (Meth) aerylsäureextraktion nicht, selbst wenn sie ebenfalls zumindest teilweise durch das Losungsmittel extrahiert werden. Mit besonderem Vorteil werden wäßrige (Meth) acrylsäurelösungen verwendet, die bei der technischen Oxydation von Propylen oder Isobutylen direkt anfallen, oder durch Wasserwäsche der Reaktionsgase-erhalten werden.
  • Die Extraktion kann in einem weiten Temperaturbereich durchgeführt werden, etwa zwischen 0 und 70°C, wobei jedoch im allgemeinen eine Arbeitsweise bei einer von der Raumtemperatur verschiedenen Temperatur keine weiteren Vorzüge aufweist.
  • Die Extraktion wird in Ublicher Weise vorgenommen, entweder diskontinuierlich oder vorzugsweise kontinuierlich. Man arbeitet im allgemeinen mit mehr als einer Extraktionsstufe und benutzt vorteilhaft kontinuierliche Extraktionskolonnen, die 2 und mehr, insbesondere 2 bis 20 theoretische Böden enthalten. Bereits mit 2 Stufen läßt sich (Meth) acrylsäure zu etwa 95 % aus der wäBrigen LUsung entfernen.
  • Man verwendet das Lösungsmittel im allgemeinen in der 0, 1- bis 10-fachen, vorteilhaft 0, 2- bis 5fachen Menge, bezogen auf die wäßrige Lösung, wobei die Ausgangs-und die gewünschte Endkonzentration fUr die Wahl der Menge entscheidend sind. Es lassen sich prinzipiell Extrakte herstellen, deren (Meth) acrylsäurekonzentration bis zur mit dem Faktor des Verteilungsquotienten vervielfältigten Konzentration der wäßrigen Lösung beträgt. Im allgemeinen erhält man jedoch L8sungen etwas gerirgerer Konzentration. Die Aufarbeitung der Extrakte kann in Ublicher Weise, z. B. durch Destillation erfolgen.
  • (Meth) acrylsäure fällt hierbei vielfach in reinerer Form an als sie in der wäßrigen Lösung enthalten war. Durch Destillation der wäßrigen Phase lassen sich gelöste Lösungsmittelreste leicht zurUckgewinnen.
  • Zum Vergleich seien Versuchsergebnisse angeführt, die bei der Extraktion einer 10gew. %igen wäßrigen Acrylsäurelösung mit der halben Volumenmenge verschiedener Lösungsmittel bei Raumtemperatur erzblt werden. Tabelle 1 schildert Ergebnisse mit üblichen Lösungsmitteln, Tabelle 2 Ergebnisse mit Lösungsmitteln des neuen Verfahrens. Tabelle 3 gibt die Verteilungskoeffizienten fUr Acrylsäure im Ver-@gleich zu denen für Propionsäure und fUr Essigsäure.
  • Tabelle 1 A B.
  • Lösungsmittel g Wasser pro g Lösungs-K 100 g org. Phase mittel pro 100 g wäßrige Phase Butanol 22, 0 2, 05 3,65 Butylacetat 5, 6 0, 5 2, 9 Athylacetat 8, 9 6, 7 2, 7 Methylenchlorid 0, 3 1,7 0,8 Acrylnitril 8, 9 8, 05 2, 4 A B Lösungsmittel g Wasser pro g Losungs-K 100 g org. Phase mittel pro 100 g wäßrige Phase Diäthylketon 7, 2 5, 6 3, 4 Diisopropyläther 2, 5 0, 5 2, 05 Acetophenon 4, 7-2, 1 Methylacrylat 7, 1 4, 9 2, 8 Xthylacrylat 4, 4 1, 6 2, 3 Butylacrylat 2, 0-1,4 Benzol 0, 1 0, 2 0, 5 Diäthyläther 6, 4 10, 35 4, 0 Furan 0, 35 0, 7 0, 9 2-Methylfuran 0, 4 0, 4 0, 7 2, 5-Dihydrofuran 22, 8 14, 9 3, 0 2, 3-Dihydropyran 1,3 0, 95 1, 3 2-Methyltetrahydro-4, 8 5, 1 4, 2 pyran Hexamethylenoxyd 4, 6 2, 4 4, 7 Tabelle 2 A B Lösungsmittel g Wasser pro g Losungs-K 100 g org. Phase mittel pro 100 g wäßrige Phase 2-Methyltetrahydro-12, 2 13, 9'5, 8 furan 2,5-Dimethyltetra- 8,2 7,9 5,5 hydrofuran Tetrahydropyran 8, 4 8, 7 5. 5 A bezeichnet die Wasserldslichkeit in der organischen Phase. B gibt die Löslichkeit des Lösungsmittels in der Acrylsäure-freien wäßrigen Phase an. K ist der Verteilungsquotient fUr Acrylsäure.
  • Tabelle 3 (Verteilungsquotienten) Lösungsmittel K K K (Acrylsäure) (Propionsäure) (Essigsäure) Dimethyltetrahydrofuran 5,5 4,3 1,4 (Isomerengemisch mit 70 % 2, 5-Dimethyl- und 30 % 2,3-Dimethyltetrahydrofuran) 2-Methyltetrahydrofuran 5, 8 4, 5 1, 7 Tetrahydropyran 5, 4,25 1,3 Beispiel Eine Extraktionskolonne mit 10 Böden wird im Gegenstrom mit einer wEßrigen Lösung, die bei der technischen Oxydation von Propylen anfEllt und die 15 Gew. % AcrylsSure und 3 Gew.% Essigsäure enthält, und mit Dimethyltetrahydrofuran im Volumenverhältnis 1 : 1 beschickt.
  • Die anfallende organische Phase enthält 99, 5 % der eingesetzten Acrylsäure gelöst. Die wäßrige Phase zeigt einen Gehalt von 0, 5 Gew. % EssigsSure und 0, 1 Gew. % Acrylsäure.

Claims (1)

  1. Patentanspruch Verfahren zur Extraktion von (Meth) acrylsäure aus wäßrigen Lösungen mit Hilfe von organischen Ldsungsmittelns dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel gesättigte cyclische Äther verwendet, die 5 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten und einen Siedepunkt zwischen 75 und 95°C aufweisen.
DE19651518585 1965-08-19 1965-08-19 Verfahren zur Extraktion von (Meth)acrylsaeure aus waessrigen Loesungen Pending DE1518585A1 (de)

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DE19651518585 Pending DE1518585A1 (de) 1965-08-19 1965-08-19 Verfahren zur Extraktion von (Meth)acrylsaeure aus waessrigen Loesungen

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2383160A1 (fr) * 1977-03-16 1978-10-06 Montedison Spa Procede de separation d'acides carboxyliques insatures a partir de leurs solutions aqueuses.
US5728872A (en) * 1994-06-27 1998-03-17 Lutz Riemenschneider Stabilized acrylic acid compositions

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2383160A1 (fr) * 1977-03-16 1978-10-06 Montedison Spa Procede de separation d'acides carboxyliques insatures a partir de leurs solutions aqueuses.
US5728872A (en) * 1994-06-27 1998-03-17 Lutz Riemenschneider Stabilized acrylic acid compositions

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