DE1643256C3 - Verfahren zur Herstellung von Trioxan - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von TrioxanInfo
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Description
Das Hauptpatent 15 43 390 betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Trioxan ^5
durch Erhitzen konzentrierter wäßriger Formaldehyd-Lösungen in Gegenwart von 2 bis 25 Gewichtsprozent
an Mineralsäure oder einer diesem Säuregehalt in der katalytischen Aktivität entsprechenden
Menge eines anderen sauren Katalysators in einem Reaktor mit einer mittleren Verweilzeit der wäßrigen
Formaldehyd-Lösung im Reaktor von 2 Minuten bis 2 Stunden und gleichzeitige Entferung des trioxanhaltigen
Synthesedampfes aus dem Reaktor über eine auf den Reaktor aufgesetzte Kolonne von mindestens
einem theoretischen Boden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf den Kolonnenkopf flüssiges Reaktionsgemisch aus dem Reaktor mit einer Verweilzeit zwischen
dem Verlassen des Reaktors und dem Eintritt in die Kolonne von 1 bis 5 Minuten aufgegeben wird.
In weiterer Ausbildung des Verfahrens gemäß Patentanmeldung
P 15 43 390.6-42 wurde nun gefunden, daß sowohl die Abtrennung als auch die Reinigung des
Trioxans überraschend verbesserbar ist, wenn die Umsetzung der konzentrierten wäßrigen Formaldehydlö- ss
sung im Reaktor in Gegenwart eines unter den Reaktionsbedingungen inerten, mit Wasser nur bedingt
mischbaren als Schleppmittel dienenden organischen Lösungsmittels mit einem Siedepunkt zwischen 60 und
100"C, das unter den Reaktionsbedingungen verdampft, stattfindet.
Aus der OE-PS 2 55 419 ist die Mitverwertung von mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmitteln
bei der Trioxan-Synthese bekannt. Nach dem in dieser Patentschrift beschriebenen Verfahren wird aus fts
den bei der Destillation des Reaktionsgemisches anfallenden Dämpfen eine Lösung des Trioxans in dem organischen
Lösungsmittel abgetrennt, während die kondensierte wäßrige Phase in den Prozeß zurückgeführt
werden kann. Es war weiter aus der FR-PS 13 07 851 bekannt, im Verlaufe des Kondensationsvorganges des
bei der Trioxansynthese anfallenden Reakiionsgemisches
ein organisches Lösungsmittel zuzusetzen. Schließlich war es auch bekannt, die Extraktion von bereits
weiter in flüssiger Phase vorliegendem, destillativ abgetrennten Reaktionsgemisch mit organischen Lösungsmitteln
vorzunehmen. Der gegenüber diesem Stand der Technik erzielte technische Fortschritt besteht
in der Kombination der durch die Hauptanmeldung erzielten günstigen Wirkungen mit der demgegenüber
verbesserten Abtrennung und Reinigung des Trioxans.
Durch die ständige Einwirkung des zu verwendenden organischen Lösungsmittels auf das Reaktionsgemisch
wird einerseits diesem Gemisch laufend Trioxan entzogen, so daß bereits der das Reaktionsgefäß verlassende
Dampfstrom an Trioxan angereichert ist. Andererseits wirkt das Aufgeben von ausreagiertem TrioxanWasser-Formaldehyd-Gemisch
auf dem Kolonnenkopf in der in dem llauptpatent 15 43 390 «ingegebenen
vorteilhaften Weise, so daß man die Schleppfahigkeit
des Lösungsmitteldampfes in der Kolonne voll ausnutzen kann.
Eine technisch sehr vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darm, den
aus dem Reaktor austretenden trioxan- und schlcppmittelhaltigen Synthesedampf in einer Kolonne einem
Reaktionsgemisch entgegenzuführen, das dem als Umlaufverdampfer ausgebildeten Reaktor derart entnommen
wird, daß zwischen dem Verlassen des Reaktors und dem Eintritt in den oberen Kolonnenieil mindestens
eine Minute vergeht.
Als unter den Reaktionsbedingungen inerte, mit Wasser nur bedingt mischbare organische Lösungsmittel,
die die Wirkung eines Schleppmittels aufweisen eignen sich besonders Benzol, Methylenchlorid, Äthylenchlorid.
Chloroform oder Cyclohexan.
Es kann zweckmäßig sein, das der Umwegleitung zugeführte Reaklionsgemisch nach dem Abzweigen aus
dem Umlaufverdampfer so weit zu beruhigen, daß eine Entmischung der wäßrigen und der organischen Phase
stattfinden kann, und der Kolonne nur die wäßrige Phase nach der in der Hauptpatentanmeldung genannten
Verweilzeit von mindestens 1 bis 5 Minuten aufzugeben.
Für die Temperatur des entgegengeführten ausreagierten Reaktionsgemisches gilt auch hier, daß die
Temperaturdifferenz zum Dampf möglichst gering, insbesondere nicht mehr als 5 bis 10cC unter der Temperatur
des Synthesedampfes liegen soll.
Die Zusammensetzung des Synthesegemisches sowie die übrigen Verfahrensbedingungen, wie die Art und
Menge der Katalysatoren, der Druckbereich und die Verweilzeiten im Reaktionsraum entsprechen den Angaben
in dem Hauptpatent 15 43 390.
Um das gegenüber dem Verfahren der Hauptpatentanmeldung vorteilhafte erfindungsgemäße Verfahren
voll auszunutzen, kann die Menge des dem Synthesedampf entgegengeführten Reaktionsgemisches in der
Regel erhöht werden, insbesondere dann, wenn es einen Anteil des zugesetzten, nicht mischbaren Lösungsmittels
enthält. Bei entsprechender Auslegung der Kolonne beträgt diese Menge im allgemeinen das 0,2-bis
20fache, insbesondere das 0,5- bis lOfache der durchgesetzten Synthesedampfmenge.
Es ist bei der Aufarbeitung des abziehenden trioxan·
reichen Dampfgemisehes in der Regel günstig, diese Dämpfe zunächst unkondensiert dem mittleren Teil
einer am Fuß beheizten Trennkolonne zuzuführen, das Kopfprodukt in der üblichen Weise *eiterzuverarbeiten
und am Fuß der Kolonne die Hauptmenge des > Wassers abzuziehen. Die übliche Weiterverarbeitung
besteht dann im wesentlichen nur noch aus der mechanischen Trennung des zweiphasigen Kondensates, wobei
die wasserreiche Phase als Rücklauf auf den Kopf der Trennkolonne zurückgeführt wird, der destillativen κ,
Abtrennung des Trioxans vom Schleppmittel, wobei diese ebenfalls zurückgewonnen und dem Reaktionsraum wieder zugeführt wird und gegebenenfalls einer
Feinreinigung des Trioxans.
Bei dem erfindungsgemäßen kontinuierlichen Verfahren sind Umsätze von mehr als 2000 g Trioxan/kg
Formaldehyd · Stunde möglich. Da sich auch im Reaktor die Hauptmenge des Trioxans stecs im Schleppmittel
löst und mit diesem abdestilliert, ist die Bildung von Nebenprodukten trotz der hohen Säurekonzentration
gering. Es bleibt außerdem bei besonders hohen Anforderungen an die Reinheit des Trioxans stets die Möglichkeit,
die Säuremenge herabzusetzen und trotzdem hohe Umsätze und überraschend gute Ausbeuten zu erzielen.
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Die im folgenden Beispiel angegebenen Teile und Prozente sind Gewichtseinheiten.
Es wird eine Apparatur entsprechend der Zeichnung benutzt. Der Reaktor besteht aus dem Kolonnensumpf
A und dem Umlaufverdampfer B. Die Kolonne C hat 8 Glockenboden.
In den Reaktor werden bei D 90 Teile einer 60prozentigen
wäßrigen technischen Formaldehydlösung ^ und 10 Teile konzentrierte Schwefelsäure (96%) eingefüllt.
Das Reaktionsgemisch wird zum Sieden erhitzt und anschließend Reaktionsgemisch aus dem Reaktor
mit Hilfe der Pumpe E mit einer Umlaufgeschwindigkeit von etwa 200 Teilen/Stunde auf den 5. Boden der
Kolonne C gepumpt. Gleichzeitig werden in den Kolor«nensumpf
A stündlich 300 Teile der öOprozentigen Formaldehydlösung bei D und nebenan durch eine in
der Zeichnung nicht dargestellte Einfüllöffnung 150 Teile dampfförmigen Äthylenchlorids eingeleitet.
Die Heizleistung des Uinlaufverdampfers B wird so
eingestellt, daß stündlich 450 Teile äthylenchloridhaltiger Synthesedampf am Kopf der Kolonne C anfallen.
Der Synthesedampf enthält 26,4% Trioxan, 13,3% Formaldehyd, 26,7% Wasser und 33,3% Äthylenchlorid.
Der Synthesedampf wird auf den Abtriebsteil der Rektifizierkolonne
F geführt. Die Kolonne F besitzt je 10 Glockenboden im Abtriebs- und im Verstärkerteil
Der am Kolonnenkopf austretende trioxan- und äthylenchloridhaltige
Dampf wird vollständig im Kühler G kondensiert. Das Kondensat setzt sich im Trenngefäß
H ab. Die obere wäßrige Phase wird als Rücklauf auf den Kopf der Kolonne F zurückgeführt, die Lösungsmittelphase
läuft auf den Abtriebsteil der Rektifizierkolonne 1. Die Kolonne I besitzt ebenfalls je 10 Glockenboden
im Abtriebs- und im Verstärkerteil. Die am Kopf der Kolonne I anfallenden 150 Teile/Stunde Äthylenchloriddampf
werden in den Kolonnensumpf A zurückgeführt. Aus dem Sumpf der Kolonne 1 werden 118,8
Teile/Stunde Trioxan abgezogen. Aus dem Sumpf der Kolonne F werden stündlich 180 Teile wäßrige Phase
mit 33,3% Formaldehyd und Spuren Trioxan abgezogen. Dieser Austrag kann nach Aufkonzentrieren auf
60% Formaldehyd wieder als Ausgangsgemisch für die Synthese verwendet werden. Die mittlere Verweilzeit
der wäßrigen Formaldehydlösung im Reaktor beträgt 20 Minuten, der Umsatz an Formaldehyd je Durchgang
durch die Apparatur 66,7%, die Ausbeute an Trioxan, bezogen auf die umgesetzte Menge Formaldehyd,
99,0% der Theorie, die Raum-Zeu-Ausbeute 2200 g Trioxan je kg Formaldehyd/Stunde im Reaktor.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Weitere Ausbildung des Verfahrens zur kontinuierlichen Herstellung von Trioxan durch Erhitzen > konzentrierter wäßriger Formaldehyd-Lösungen in Gegenwart von 2 bis 25 Gewichtsprozent an Mine ralsäure oder einer diesem Säuregehalt in der katalytischen Aktivität entsprechenden Menge eines anderen sauren Katalysators in einem Reaktor mit )0 einer mittleren Verweilzeit der wäßrigen Formalde hyd-Lösung im Reaktor von 2 Minuten bis 2 Stunden und gleichzeitige Entfernung des trioxanhaltigen Synthesedampfes aus dem Reaktor über eine auf den Reaktor aufgesetzte Kolonne von inindc- is stens einem theoretischen Boden, wobei auf den Kolonnenkopf flüssiges Reaktionsgemiisch aus dem Reaktor mit einer Verweilzeit zwischen dem Verlassen des Reaktors und dem Eintritt in die Kolonne von 1 bis 5 Minuten aufgegeben wird, gemäß Patent >o 15 43 390, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung der konzentrierten wäßrigen Formaldehydlösung im Reaktor in Gegenwart eines unter den Reaktionsbedingungen inerten, mi' Wasser nur bedingt mischbaren als .Schleppmittel dienenden organischen Lösungsmittels mit einem Siedepunkt zwischen 60 und 100°C, das unter den Reaktionsbedingungen verdampft, stattfindet.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEB0095140 | 1967-10-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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