DE877451C - Verfahren zur Trennung von als Loesungsmittel verwendeten Dinitrilen von den in ihnen geloesten Stoffen - Google Patents

Verfahren zur Trennung von als Loesungsmittel verwendeten Dinitrilen von den in ihnen geloesten Stoffen

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DE877451C
DE877451C DEA12881A DEA0012881A DE877451C DE 877451 C DE877451 C DE 877451C DE A12881 A DEA12881 A DE A12881A DE A0012881 A DEA0012881 A DE A0012881A DE 877451 C DE877451 C DE 877451C
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DE
Germany
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water
dinitrile
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Expired
Application number
DEA12881A
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English (en)
Inventor
Eugene Clifton Medcalf
William Everett Sisco
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Wyeth Holdings LLC
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American Cyanamid Co
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Expired legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/32Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C253/34Separation; Purification

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Trennung von als Lösungsmittel verwendeten Dinitrilen von den in ihnen gelösten Stoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von als Lösungsmittel verwendeten Dinitrilen von den in ihnen gelösten Stoffen, die praktisch in Wasser unlöslich sind. Diese Dinitrile haben die allgemeine Formel in welcher X Sauerstoff oder Schwefel und alk einen niedrigmolekularen Alkvlenrest bedeuten.
  • Die Biscyanalky läther und -sulfide, insbesondere der Bis-ß-Cyanäthyläther und das -sulfid zeigen ein außergewöhnlich gutes Lösungsvermögen, das für die Trennung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen, z. B. von Aromaten, von Paraffinen u. dgl., durch Lösungsmittelraffination von Kohlenwasserstoff-, insbesondere Erdölfraktionen verwendet werden kann, da diese Dinitrile aromatische Kohlenwasserstoffe, wie jBenzol, Toluol, Naphthalin u. dgl., sehr leicht, die Paraffine dagegen außergewöhnlich schwer lösen. Auf diese Weise ist es möglich, die Dinitrile sehr wirksam zur Trennung von aromatischen Verbindungen von den Paraffinen zu verwenden. Derartige Lösungsrriittelverfahren unter Verwendung von Bis-Cyanalkyläthern und -sulfiden stellen ein schwieriges Problem für die Wiedergewinnung dieser Lösungsmittel dar. Früher wurden sie durch verschiedene Destillationsverfahren wiedergewonnen. Jedoch bewirkten die hohen Siedepunkte der Bis-Cyanalkyläther und -sulfide eine beachtliche Zersetzung, welche bis zu io bis 30 °/o je Stunde bei Temperaturen von Zoo' und darüber ansteigen kann. Bei vielen Verfahren hat dieser Verlust sehr hohe Kosten zur Folge und hat das Anwendungsgebiet dieser an sich außergewöhnlich wirksamen Lösungsmittel erheblich eingeschränkt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man zu Lösungen praktisch wasserunlöslicher Stoffe in Dinitrilen bei einer Temperatur von etwa 7o bis ioo' so viel Wasser zugibt, daß sich das Dinitril dann löst. Die dabei gebildete wäßrige dinitrilhaltige Schicht trennt man von der organischen Schicht und kühlt sie ab, wobei sich eine an Wasser und eine an Dinitril reiche Schicht abscheidet, die man voneinander trennt.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es möglich ist, die Dinitrile unter Verwendung von Wasser fast quantitativ wiederzugewinnen, da ihre Löslichkeitskurve in Wasser außergewöhnlich steil ist. Bei Temperaturen von etwa 75 bis ioo' ist Bis-(2-Cyanäthyl)-äther mit Wasser in allen Verhältnissen mischbar, und die Löslichkeit der -Sulfide ist für den praktischen Gebrauch auch genügend groß. Bei Zimmertemperatur jedoch sinkt die Löslichkeit auf wenige Prozent selbst bei den löslichsten Flüssigkeiten ab. Tatsächlich ist dann die Löslichkeit so niedrig, daß die in den Dinitrilen bei Zimmertemperatur gelöste Wassermenge so klein ist, daß sie die Wirksamkeit des Dinitrils bei der Wiederverwendung als Lösungsmittel nicht stört: Die Menge an rückgewonnenem Dinitril ist sehr hoch, und es findet praktisch kein Verlust durch Zersetzung statt, da die Temperatur niemals ioo' zu übersteigen braucht und die Dinitrile gegen Wasser im wesentlichen beständig sind. Die Kosten des Verfahrens sind sehr gering, da das Wasser wiederverwendet werden kann, und es findet so kein Verlust an gelöstem Dinitril statt. Außerdem ist die für das Verfahren erforderliche Wärmemenge gering.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Wasser-Dinitril-Gemisch nur einige Prozent des gelösten Stoffes enthält, und selbst dieser kleine Prozentsatz ist nicht verloren, da er bei der Wiederverwendung des Lösungsmittels wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird.
  • Das Verfahren ist auf keinerlei besondere Lösungen von ungesättigten und insbesondere aromatischen Verbindungen in Dinitrilen beschränkt.
  • Außer zur Behandlung von Erdölfraktionen ist das vorliegende Verfahren auch anderer Anwendungen fähig. Beispielsweise kann es zur Trennung von Monoalkylphenolen von Polyalkylphenolen, aromatischen N-Monoalkylaminen von aromatischen N-Polyalkylaminen, aromatischen N-Alkylaminen von isomeren aromatischen C-Alkylaminen u. dgl, verwendet werden.
  • Das Verfahren hängt nicht von dem gelösten Stoff ab, solange das Lösungsmittel nicht wasserlöslich ist. Das Verfahren soll am Beispiel von Lösungen aromatischer Kohlenwasserstoffe in den Dinitrilen näher beschrieben werden, wobei jedoch betont sei, daß der Verlauf des Verfahrens in jedem Fall der gleiche ist.
  • Während das Verfahren besonders für die Wiedergewinnung von Bis-(2-Cyanäthyl)-äther und -sulfid geeignet ist, so ist es jedoch nicht darauf beschränkt und läßt sich mit anderen Bis-Cyanalkyläthern und -sulfiden, wie ß- und y-Propylverbindungen, Butylverbindungen u. dgl., gleich wirksam durchführen. Was die Länge der Kohlenstoffkette in den Dinitrilen anbetrifft, so wird schließlich ein Punkt erreicht, wo deren Löslichkeit in Wasser für die Abtrennung nicht mehr ausreichend ist und wo die Verbindungen bei Zimmertemperatur nicht mehr flüssig sind. Deshalb bezieht sich das vorliegende Verfahren in erster Linie auf die Verwendung niedrigermolekularer Bis-Cyanalkyläther und -sulfide.
  • Das Verfahren soll nun durch die Beispiele und durch die schematische Zeichnung näher beschrieben werden.
  • In der Zeichnung ist das Dinitril mit D und der wasserunlösliche, ungesättigte, darin gelöste Stoff, z. B. ein aromatischer Kohlenwasserstoff, mit A bezeichnet.
  • Die Lösung des Aromaten im binitril wird im Vorerhitzer = auf 85' erhitzt und dann am oberen Ende einer Extraktionskolonne ii bei 2 eingeführt. In dieser Kolonne wird eine Temperatur von etwa 85' aufrechterhalten. Bei 4, am Boden der Extraktionskolonne, wird Wasser, das eine sehr kleine Menge Dinitril enthält, eingeführt und strömt aufwärts, wobei es sich allmählich mit Dinitril sättigt und die Kolonne bei 6 verläßt, während eine sehr konzentrierte Lösung des Aromaten im Dinitril bzw. von Dinitril im Aromaten am Boden der Kolonne bei 5 abfließt. Die Lösung des Dinitrils in Wasser gelangt zunächst in den Wärmeaustauscher 3, wo sie durch Wasser, das eine kleine Menge Lösungsmittel enthält, abgekühlt wird, während das Kühlwasser erwärmt und in die Extraktionskolonne bei 4 wie oben beschrieben eingeführt wird.
  • In dem Wärmeaustauscher wird die Lösung des Dinitrils in Wasser auf etwas über Zimmertemperatur, etwa 25', abgekühlt und fließt in ein Trenngefäß 7, wo sich zwei Schichten bilden. Die obere Schicht ist Wasser, das eine kleine Menge Dinitril enthält, die untere Schicht ist Dinitril, das einen kleinen Prozentsatz Wasser enthält. Die beiden Schichten werden kontinuierlich getrennt, wobei die wäßrige Schicht zu dem Behälter g geleitet wird, von wo sie durch den Wärmeaustauscher 3 wieder in den Kreislauf gelangt. Die Dinitrilschicht geht zu einem Behälter B. Sie kann zur Herstellung der Lösung der Aromaten bei dem ursprünglichen Verfahren wiederverwendet werden. Beispiel i Das in der schematischen Zeichnung beschriebene Verfahren wird unter Verwendung einer Lösung von i Teil Naphthalin in io Teilen Bis-(2-Cyanäthyl)-äther durchgeführt. Heißes Wasser, das eine kleine Menge Lösungsmittel (Dinitril) enthält, wird am Boden der Extraktionskolonne mit einer Geschwindigkeit eingeführt, die etwa dreimal so groß ist wie die, mit der das Lösungsmittel am oberen Ende der Kolonne eingeführt wird. Ein Raffinat, das hauptsächlich aus Naphthalin besteht und etwas Lösungsmittel gelöst enthält, verläßt den Boden der Kolonne. Die kleine Menge Lösungsmittel kann daraus durch Waschen mit heißem Wasser oder andere einfache Mittel entfernt werden. Die gesättigte Lösung von Dinitril in Wasser, welche das obere Ende der Kolonne verläßt, enthält nur etwa 0,3 % Naphthalin. `'Fenn diese Lösung abgekühlt wird, trennt sie sich in zwei Schichten, wobei die wäßrige Schicht sehr wenig, etwa io °;ä, Dinitril und die naphthalinhaltige Lösungsmittelschicht ebenfalls nur eine kleine Menge, etwa i0 °j., Wasser enthält. Das Wasser wird wieder in die Extraktionskolonne zurückgeleitet, gegebenenfalls unter Zugabe von Frischwasser, und das Lösungsmittel kann bei der Abtrennung von Naphthalin aus Erdölfraktionen wiederverwendet werden. Die sehr kleine Wassermenge, die in dem Lösungsmittel gelöst ist, verändert dessen Lösungseigenschaften nicht wesentlich und macht die Entfernung von Wasser unnötig, obwohl dies gewünschtenfalls leicht durch Destillation bei niedriger Temperatur geschehen kann. Beispiel Das Verfahren des Beispiels i wird wiederholt, jedoch ist das Lösungsmittel Bis-(2-Cyanäthyl)-sulfid an Stelle des im Beispiel i verwendeten Äthers. Auf Grund der Löslichkeit des Sulfids ist hier die Wassermenge zweckmäßig größer, etwa 12: i, an Stelle von 3 : i des Beispiels i. Auch die Temperatur in der Extraktionskolonne kann mit Vorteil etwas höher, etwa go`, sein. Die Verteilung des Naphthalins in den einzelnen Schichten ist praktisch dieselbe wie im Beispiel i. Das abgetrennte Wasser enthält etwa i °/o des Lösungsmittels und das Lösungsmittel etwa i °; o Wasser.
  • Beispiel 3 Das Verfahren des Beispiels i wird wiederholt, jedoch enthält das Lösungsmittel Toluol an Stelle von Naphthalin. Die Kolonne wird bei einer etwas niedrigeren Temperatur, etwa 8o-, betrieben. Die Trennung verläuft im wesentlichen wie im Beispiel i, lediglich wird der Umlauf in der Kolonne umgekehrt. Das Toluol tritt am oberen Ende der Kolonne und das Wasser-Dinitril-Gemisch unten aus.
  • Beispiel q.
  • 3 Teile Wasser und i Teil einer Lösung von io °/o Naphthalin in Bis-(2-Cyanäthyl)-äther werden gründlich gemischt, auf 85° erhitzt und dann heiß absetzen gelassen. Eine kleinere untere Schicht wird abgetrennt und verfestigt sich beim Abkühlen. Sie enthält etwa .f0 °; o Naphthalin. Die Wasser-Dinitril-Schicht enthält etwa 0,3 °,;,, Naphthalin und trennt sich beim Abkühlen in zwei Schichten in derselben Weise wie die Wasser-Dinitril-Mischung im Beispiel i. Beispiel Eine Mischung aus 3 Teilen Wasser und i Teil Bis-(2-Cyanäthyl)-sulfid, welches io °,/o Toluol enthält, wird auf 8o° erhitzt, gemischt und dann absetzen gelassen. Es bildet sich eine kleine obere Schicht, welche aus Dinitril mit etwa 30 % Toluol besteht. Die untere wäßrige Schicht enthält etwa 0,3 °/o Toluol und trennt sich beim Kühlen wie im Beispiel 3 beschrieben. Beispiel 6 Man wiederholt das Verfahren gemäß Beispiel i, jedoch besteht die Lösung aus Naphthalin in a, ß'-Dicyandiäthyläther Dieser Äther besitzt eine etwas geringere Wasserlöslichkeit als das Lösungsmittel des Beispiels i, und das Mengenverhältnis von Wasser soll daher io : i an Stelle von 3 : i betragen. Die Temperatur in der Kolonne beträgt 85°. Das Raffinat, das am Boden der Kolonne entfernt wird, enthält 30 bis 35 °/o Naphthalin. Beispiel 7 Das Verfahren des Beispiels i wird auf eine i2°/oige Lösung von Naphthalin in Bis-(ji-Cyanisopropyl)-äther angewandt. Die Extraktion wird bei 85 bis 9o" mit bei Raumtemperatur dinitrilgesättigtem Wasser vorgenommen. Das Raffinat enthält etwa 3o bis 35 °/o Naphthalin, und die wäßrige und die Dinitrilschicht, welche sich beim Kühlen abscheiden, enthalten q. bis 6 % Dinitril bzw. Wasser an Stelle von etwa io 0i0 wie im Beispiel i.
  • In einigen Beispielen wurde ein Verhältnis von 3 Teilen Wasser zu i Teil Lösungsmittel verwendet. Dieses Verhältnis ist nicht entscheidend, stellt jedoch eine gute und wirtschaftliche untere Grenze für die löslicheren Dinitrile, wie z. B. den im Beispiel i verwendeten Äther, dar. Es kann selbstverständlich auch mehr Wasser verwendet werden, dies wird dann erforderlich, wenn die Wasserlöslichkeit gering ist, z. B. bei einigen der Sulfide. Jedoch würde überflüssiges Wasser lediglich die Umlaufmenge in der Apparatur vergrößern. Es kann auch eine etwas kleinere Wassermenge verwendet werden. Wenn jedoch diese Menge zu klein bemessen wird, so leidet zuweilen die Wirksamkeit der Trennung etwas darunter, was sich dahingehend auswirkt, daß die Aromaten mehr Lösungsmittel enthalten. Es ist deshalb zweckmäßig, mit einem geringen Überschuß an Wasser zu arbeiten.
  • Die Beispiele beschreiben ein Verfahren, welches im wesentlichen bei Atmosphärendruck durchgeführt wird. Es ist dies für die meisten Arbeitsvorgänge vorzuziehen, da es eine wesentliche Apparaturersparnis bewirkt. Andererseits ist es möglich, die Extraktionskolonne im Falle kontinuierlichen oder den Mischkessel im Falle von diskontinuierl_chen Arbeiten unter mäßigem Überdruck arbeiten zu lassen. Dies kann eine etwas höhere Temperatur des Wassers zur Folge haben und hat in manchen Fällen den Vorteil, daß Dampfstauungen oder Verlusten vorgebeugt wird, wenn der gelöste Stoff bei der für die Extraktion verwendeten Temperatur einen erheblichen Dampfdruck besitzt. Selbst beim Arbeiten unter Druck ist es normalerweise nicht notwendig, auf höhere Temperaturen als 7o bis Zoo' zu gehen, und es ist zumeist zweckmäßig, die Temperatur so niedrig zu halten, als dies mit einer guten Lösungsmittelrückgewinnung vereinbar ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Trennung von als Lösungsmittel verwendeten Dinitrilen der allgemeinen Formel in welcher X Sauerstoff oder Schwefel und alk einen niedrigmolekularen Alkylenrest bedeuten von den in ihnen gelösten Stoffen, die praktisch in Wasser unlöslich sind, dadurch gekennzeichnet, daß man zu der Lösung bei einer Temperatur von etwa 7o bis Zoo' so viel Wasser zugibt, als zur Lösung des Dinitrils ausreichend ist, die gebildete wäßrige Dinitrilzchicht von der organischen Schicht abtrennt und- durch Abkühlen der wäßrigen Schicht eine Trennung in Dinitril und Wasser herbeiführt. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Wasser mit der Lösung im Gegenstrom zusammengebracht wird und die Trennung der wäßrigen Dinitrilschicht von der organischen Schicht kontinuierlich erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsgemisch eine Lösung eines aromatischen Kohlenwasserstoffs in einem Dinitril verwendet.
DEA12881A 1950-02-10 1951-02-10 Verfahren zur Trennung von als Loesungsmittel verwendeten Dinitrilen von den in ihnen geloesten Stoffen Expired DE877451C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3427322A (en) * 1964-02-03 1969-02-11 Marathon Oil Co Preparation of cyanoethers

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3427322A (en) * 1964-02-03 1969-02-11 Marathon Oil Co Preparation of cyanoethers

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