EP1660426A1 - Method for processing compositions containing 1,1,2,2-tetramethoxyethane and glyoxal dimethyl acetal - Google Patents

Method for processing compositions containing 1,1,2,2-tetramethoxyethane and glyoxal dimethyl acetal

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Publication number
EP1660426A1
EP1660426A1 EP04764787A EP04764787A EP1660426A1 EP 1660426 A1 EP1660426 A1 EP 1660426A1 EP 04764787 A EP04764787 A EP 04764787A EP 04764787 A EP04764787 A EP 04764787A EP 1660426 A1 EP1660426 A1 EP 1660426A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
column
dividing wall
tetramethoxyethane
section
methanol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04764787A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gunnar Heydrich
Ingo Richter
Thomas Krug
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of EP1660426A1 publication Critical patent/EP1660426A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/78Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C45/81Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation
    • C07C45/82Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation by distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/74Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
    • C07C29/76Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
    • C07C29/80Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment by distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/48Preparation of compounds having groups
    • C07C41/58Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C43/00Ethers; Compounds having groups, groups or groups
    • C07C43/30Compounds having groups
    • C07C43/303Compounds having groups having acetal carbon atoms bound to acyclic carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/61Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups
    • C07C45/67Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton
    • C07C45/68Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton by increase in the number of carbon atoms
    • C07C45/70Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton by increase in the number of carbon atoms by reaction with functional groups containing oxygen only in singly bound form
    • C07C45/71Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton by increase in the number of carbon atoms by reaction with functional groups containing oxygen only in singly bound form being hydroxy groups

Definitions

  • the present invention relates to a process for working up by distillation of an aqueous composition which contains 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, glyoxaldimethylacetal and methanol.
  • aqueous compositions are generally obtained as a reaction product in processes for the preparation of mono- or diacetals of glyoxal.
  • Monoacetals e.g. glyoxaldimethylacetal
  • diacetals of glyoxal e.g. 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane
  • mono- or diacetals of glyoxal can be prepared in an equilibrium reaction by acid-catalyzed acetalization of glyoxal with monohydric alcohols R-OH:
  • the acid-catalyzed acetalization of glyoxal with monohydric alcohols is a complex reaction in which, in addition to the Monoacetal and the diacetal can also be formed from a large number of oligomers and / or cyclic by-products (see, for example, U.M. Kliegmann et al. In J. Org. Chem., Vol. 38 (1973), p. 556) ,
  • EP 0 607 722 describes a process in which the distillative workup is carried out in at least 5 columns and, moreover, at different pressure stages in order to obtain an aqueous glyoxaldimethylacetal solution. Most of the excess alcohol is removed in a first column at atmospheric pressure (step 1). An aqueous mixture which contains the majority of the glyoxal acetals is then prepared in a second column (step 2). After isolation by distillation, the diacetal is obtained from this mixture in a third column as an aqueous azeotrope (step 3) and fed to an additional reactor, in which it is again split back to glyoxal and methanol.
  • the glyoxal is fed back to the reactor after the glyoxal concentration has been increased to 70% in a further fifth column (step 6).
  • the bottom product obtained during this distillation contains the monoacetal and can be concentrated to the desired concentration in a further apparatus (step 4).
  • EP 0 847 976 A1 describes a multi-stage distillative workup of a similar discharge, the excess alcohol first being separated off (step 1), then the diacetal being obtained as an aqueous homoazeotrope with addition of water (step 2) and this being isolated by an entrainer distillation (step 5) and returned to the process. The monoacetal is then obtained by steam distillation and subsequent fractional distillation (steps 3 and 4) and the distillation residues are returned.
  • the object of the present invention is therefore to provide a process for working up aqueous compositions which contain 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, Contain Glyoxaldimethylacetal and methanol, which can provide the appropriate pure products with suitable equipment design with little equipment.
  • the object of the present invention is achieved by a method for working up by distillation of an aqueous composition which contains 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, glyoxaldimethylacetal and methanol.
  • the process according to the invention is characterized in that the working up of the composition takes place with the formation of at least one low boiler fraction, at least one medium boiler fraction and at least one high boiler fraction in a dividing wall column in which a dividing wall in the longitudinal direction of the column forms an upper common column area, a lower common column area, one Inlet part with reinforcing part and stripping part and a removal part with reinforcing part and stripping part is arranged, the dividing wall being arranged between the upper and lower common column region and the aqueous composition being fed into the middle region of the inlet part, containing at least one medium boiler fraction containing aqueous 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane as a side draw from the central region of the withdrawal part, at least one high boiler fraction containing glyoxaldimethylacetal from the lower common amen column area and at least one low boiler fraction containing methanol is obtained from the upper common column area.
  • the aqueous composition used in the process according to the invention preferably has one or more of the following contents, the sum of which does not exceed 100% by weight: 8 to 28% by weight 1,1,2,2-tetramethoxyethane,
  • the aqueous composition used in the process according to the invention preferably has one or more of the following contents, the sum of which is 100% by weight does not exceed:
  • the aqueous composition used in the process according to the invention additionally contains 0 to 4% by weight of glyoxal.
  • the aqueous composition used in the process according to the invention can additionally contain further compounds which are selected from the group consisting of 2,3-dimethoxy-1,4-dioxane and 2- (dimethoxymethyl) -1,3-dioxolane.
  • 2,3-dimethoxy-1,4-dioxane is contained in the aqueous composition, its content in the aqueous composition is preferably 0 to 10% by weight, particularly preferably 0 to 5% by weight.
  • 2- (dimethoxymethyl) -1, 3-dioxolane is contained in the aqueous composition, its content in the aqueous composition is preferably 0 to 8% by weight, particularly preferably 0 to 4% by weight.
  • the aqueous composition which is used in the process according to the invention is prepared by processes which are described in EP 1 300 383 A2 or EP 0 847 976 A1, the disclosure contents of which are incorporated into the present patent application by reference become.
  • the process according to EP 1 300 383 A2 is used to produce diacetals of glyoxal.
  • the process comprises the reaction of 40 to 75% by weight aqueous glyoxal with methanol in the presence of an acid catalyst.
  • a liquid mixture which contains methanol and glyoxal in a molar ratio of at least 15: 1 and water in a concentration of not more than 8% by weight at the beginning of the reaction is brought into contact with the acid catalyst until the concentration of formed 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane in the reaction mixture has reached at least 70% of the equilibrium concentration. No more than 5% by weight of the methanol is distilled off.
  • the reaction products resulting from this process contain at least 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, glyoxaldimethylacetal, water and methanol.
  • the aqueous glyoxal is preferably brought to a content of 60 to 75% by weight glyoxal by dewatering. As a result, better yields are obtained in the acetalization.
  • Dewatering is preferably carried out under a vacuum of 100 to 200 mbar.
  • the aqueous composition which is used in the process according to the invention is obtained in a process according to EP 0 847 976 A1.
  • the glyoxal solution used in this preparation is preferably in the form of an aqueous solution, the usual industrial aqueous solutions having a glyoxal content of 20 to 60% by weight, preferably 30 to 50% by weight, being advantageously used.
  • the aqueous glyoxal solution can also be dewatered to a content of 60 to 75% by weight, preferably 65 to 70% by weight, before it is reacted.
  • R ini in the formulas I and II was derived directly from the alcohol of the general formula ROH used and thus has a corresponding meaning.
  • R stands for branched or unbranched CrC-alkyl and / or for branched or unbranched C 2 -C alkenyl.
  • -C-C 4 alkyl is, for. As methyl, ethyl, propyl, isopropyl and butyl.
  • C 2 -C alkenyl is e.g. B. vinyl, propenyl and isopropenyl.
  • Particularly preferred radicals for R are methyl and ethyl.
  • Various process variants are used for the continuous distillative decomposition of multi-component mixtures.
  • the feed mixture is broken down into two fractions, a low-boiling top fraction and a high-boiling bottom fraction.
  • several distillation columns must be used according to this process variant.
  • the separation is used of multicomponent mixtures, if possible, columns with liquid or vapor side draws.
  • the possible use of distillation columns with side draws is severely limited by the fact that the products taken off at the side draw points are never completely pure.
  • the side product In the case of side withdrawals in the reinforcement section, which are usually carried out in liquid form, the side product still contains fractions of low-boiling components which are to be removed overhead. The same applies to side withdrawals in the stripping section, which are mostly vaporized and in which the side product still has high boiler components.
  • the use of conventional side draw columns is therefore limited to cases in which contaminated side products are permitted.
  • Partition wall columns are distillation columns with vertical partition walls that prevent cross-mixing of liquid and vapor streams in some areas.
  • the dividing wall which preferably consists of a sheet, divides the column in the longitudinal direction in its central region into an inlet section and a removal section.
  • the dividing wall column used in the process according to the invention thus has a dividing wall which is oriented in the longitudinal direction of the column and divides the column interior into the following partial areas: an upper common column area, a lower common column area and an inlet part and a removal part, each with a reinforcing part and a driven part.
  • the mixture to be separated is introduced in the area of the feed section, at least one high boiler fraction is removed from the bottom of the column, at least one low boiler fraction is removed via the top of the column and a medium boiler fraction is removed from the area of the removal section.
  • the upper common section has 5 to 50%, preferably 15 to 30%, of the total number of theoretical plates of the dividing wall column,
  • the reinforcement section of the feed section has 5 to 50%, preferably 15 to 30%, of the total number of theoretical plates of the dividing wall column
  • the stripping section of the feed section has 5 to 50%, preferably 15 to 30%, of the total number of theoretical plates of the dividing wall column
  • the stripping section of the removal section has 5 to 50%, preferably 15 to 30%, of the total number of theoretical plates of the dividing wall column
  • the reinforcing part of the withdrawal section has 5 to 50%, preferably 15 to 30%, of the total number of theoretical plates of the dividing wall column and
  • the lower common part has 5 to 50%, preferably 15 to 30%, of the total number of theoretical plates of the dividing wall column, the total number of theoretical plates of the dividing wall column being 100%. It is therefore preferably provided that the theoretical plates of the dividing wall column are divided into the individual column areas such that they each have 5 to 50% of the total number of theoretical plates of the dividing wall column.
  • the feed section and the removal section form the middle region of the dividing wall column.
  • the dividing wall column used in the process according to the invention preferably has 30 to 120, particularly preferably 50 to 100, very particularly preferably 60 to 80, theoretical plates.
  • the operating pressure of the dividing wall column in the process according to the invention is preferably 300 to 1500 mbar, particularly preferably 400 to 600 mbar.
  • the sum of the number of theoretical plates of the stripping and reinforcing section in the feed section in the dividing wall column used in the process according to the invention is preferably 80 to 110%, particularly preferably 90 to 100%, the sum of the number of separating steps of the stripping and rectifying section in the taking part.
  • the dividing wall column can be equipped with ordered packings or packing elements in the stripping and / or reinforcing parts of the feed and / or removal part or in parts thereof.
  • the partition wall it is possible for the partition wall to be heat-insulating in these partial areas.
  • the partition in the form of loosely inserted and adequately sealed sub-segments. In this case the partition is not welded into the column. This leads to a further cost reduction in the manufacture and assembly of dividing wall columns.
  • the loose dividing wall can particularly advantageously have inner manholes or removable segments which make it possible to move from one side of the dividing wall to the other side within the dividing wall column.
  • both packing elements and ordered packings or trays are suitable for this.
  • trays, preferably valve or sieve trays are generally used for columns with a diameter of more than 1.2 meters.
  • trays particularly preferably valve trays, can also preferably be used.
  • the position of the dividing wall in the individual subregions of the dividing wall column is preferably adapted such that the cross sections of the inlet and removal sections have different areas.
  • the aqueous composition is preferably partially or completely pre-evaporated as a feed stream to the dividing wall column in a pre-evaporator and fed to the column in two phases or in the form of a gaseous and a liquid stream.
  • the feed point and the side discharge point of the dividing wall column are preferably arranged at different heights in the column with respect to the position of the theoretical dividing wall stages, so that the feed point is arranged 1 to 20, particularly preferably 5 to 10, theoretical plates higher or lower than the side withdrawal point.
  • the inlet point and the side withdrawal point can also be at the same height.
  • the liquid distribution in the individual subregions of the column is preferably deliberately nonuniform.
  • the liquid distribution in the individual subregions of the dividing wall column can preferably be set separately in each case.
  • the total energy requirement required to separate the aqueous composition can be minimized.
  • the liquid in the reinforcing parts of the dividing wall column to be applied increasingly in the wall area and in the stripping sections of the dividing wall column in the wall area to be reduced. In this way, undesired creeping currents are avoided and the achievable product final purities are increased.
  • side products can also be obtained in pure form from dividing wall columns.
  • specifications are usually given regarding the maximum permissible proportion of light and high boilers in the middle boiler fraction.
  • Critical components so-called key components, are specified for the separation problem. This can be a single key component or the sum of several key components.
  • methanol low boilers
  • the distribution ratio of the liquid at the upper end of the partition is set in such a way that the proportion of high-boiling key components in the liquid return via the stripping section of the withdrawal section is 10 to 80%, preferably 30 to 50%, of the limit value permitted in the medium boiler fraction.
  • the heating power in the bottom evaporator of the dividing wall column is preferably set so that the concentration of the low-boiling key components in the liquid at the lower end of the dividing wall is 10 to 80%, preferably 30 to 50%, of the limit value permitted in the medium boiler stream.
  • the liquid distribution at the upper end of the partition is adjusted such that more liquid is passed to the inlet part at higher contents of high-boiling key components and less liquid at the same content.
  • the heating power in the evaporator is preferably set such that the concentration at those components of the low boiler fraction for which a certain limit value for the concentration is to be achieved in the side draw (key components) is set at the lower end of the partition wall in such a way that the concentration of components of the Low boiler fraction in the liquid at the lower end of the partition accounts for 10 to 80%, preferably 30 to 50%, of the value that is to be achieved in the side draw product, and the heating power is adjusted in such a way that with a higher content of components of the low boiler fraction the heating power increased and with a lower content of components of the low boiler fraction, the heating output is reduced.
  • the vapor flow at the lower end of the dividing wall can be adjusted such that the quantitative ratio of the vapor flow in the feed section to the vapor flow in the removal section is 0.5 to 2, preferably 0.9 to 1.1. This is preferably done by the selection and / or dimensioning of internally effective internals and / or the installation of internals which produce pressure loss, for example of orifices.
  • both internal and external collection spaces for the liquid are suitable, which take over the function of a pump advance or for a sufficiently high static liquid height that ensures a through Actuators, such as valves, allow regulated liquid transfer.
  • the liquid is preferably first collected in collectors and from there it is led into an internal or external collecting space.
  • the liquid flowing out of the upper common part of the column is collected in a collecting space arranged in the column or outside the column and deliberately divided by a fixed setting or control at the upper end of the dividing wall in such a way that the ratio of the liquid flow in the feed section to that of the removal section is 0.1 to 1.0, preferably 0.2 to 0.5.
  • the liquid is conveyed to the inlet part, preferably by means of a pump, or is metered in via a static inlet height of at least one meter. This is preferably done via a cascade control in conjunction with the liquid level control in the collecting space.
  • the liquid flowing out of the stripping section in the removal section of the column is divided between the side draw and the rectifying section of the column. preferably by regulation so that the amount of liquid applied to the reinforcement part cannot drop below 30% of the normal value.
  • At least one high boiler fraction is preferably obtained as a liquid side draw in the lower part of the column, particularly preferably 1 to 5 theoretical plates above the bottom of the column.
  • This high-boiler fraction contains glyoxaldimethylacetal, which - for the preferred preparation of 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane - can optionally be recycled into the preparation of the aqueous composition, which is preferably carried out according to EP 0 847 976 A1 or EP 1 300 383 A2.
  • the high boiler fraction can thus be reused at least partially for the production of the aqueous composition.
  • the column bottom is more preferred, i. H. not the outlet 1 to 5 theoretical stages above the column bottom, returned to the bottom evaporator.
  • the bottom product is preferably removed in a temperature-controlled manner, a measuring point in the lower common part of the column being used as the control temperature.
  • This measuring point is preferably arranged by 3 to 8, particularly preferably 4 to 6, theoretical plates above the lower end of the column.
  • the temperature-controlled removal of the bottom product is a standard regulation for columns known to the person skilled in the art: if the bottom temperature falls below a certain temperature, less bottom product is removed, as a result of which the fill level rises and more side product is drawn off. As a result, the middle boilers migrate up from the swamp.
  • Glyoxaldimethylacetal is preferably obtained from the high boiler draw-off from the dividing wall column.
  • the medium boiler fraction is preferably taken off in liquid form at the side take-off point. In addition, however, it is also possible for the medium boiler fraction to be taken off in gaseous form at the side take-off point.
  • the medium boiler fraction at the side take-off point is preferably removed in a level-controlled manner, the liquid level in the column swamp is used.
  • the medium boiler fraction contains, in addition to water, 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane.
  • this medium-boiler fraction can preferably be brought continuously into contact with an acidic ion exchanger to cleave the 1,1,2,2-tetramethoxyethane and returned to the dividing wall column, preferably in the optionally preceding evaporator, or but can be used for the reactions according to EP 0 847 976 A1 or EP 1 300 383 A2, for example by feeding them into the dewaterings upstream of the reactions.
  • the distillate is also preferably temperature-controlled, a measuring point in the upper part of the column being used as the control temperature, which is arranged 3 to 10, particularly preferably 4 to 6, theoretical plates below the upper end of the column.
  • the distillate contains methanol.
  • the methanol-containing distillate obtained at the top of the dividing wall column is either returned to the dividing wall column or used again to produce the aqueous composition.
  • the dividing wall column used in the method according to the invention preferably has sampling options at the upper and lower ends of the dividing wall, by means of which liquid and / or gaseous samples can be taken continuously or at intervals and analyzed in terms of their composition, preferably by gas chromatography.
  • Another object of the present invention is the use of dividing wall columns for the distillative work-up of an aqueous composition which contains 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, glyoxaldimethylacetal and methanol.
  • thermally coupled columns instead of the dividing wall column. Arrangements with thermally coupled columns are equivalent to a dividing wall column in terms of energy requirements.
  • This variant of the invention is particularly useful when existing columns are available due to the avoidance of new high investment costs.
  • the appropriate forms of interconnection can be selected depending on the number of plates in the column.
  • the present invention thus furthermore relates to a process for the distillative workup of an aqueous composition which contains 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, glyoxaldimethylacetal and methanol, characterized in that the workup of the composition in an interconnection of two Distillation columns in the form of a thermal coupling is carried out.
  • the thermally coupled columns can each be equipped with their own evaporator and / or condenser. In a preferred process variant, only liquids are conveyed in the connecting streams between the two thermally coupled columns. This is particularly advantageous if the thermally coupled columns are operated at different pressures.
  • the low boiler fraction and the high boiler fraction are taken from different columns, the operating pressure of the column from which the high boiler fraction is removed being set lower than the operating pressure of the column from which the low boiler fraction is removed, preferably by 0.5 to 1 bar.
  • the first column is preferably operated at a pressure of 500 to 1500 mbar, particularly preferably 800 to 1200 mbar.
  • the temperature in the first column is preferably 45 to 115 ° C., particularly preferably 55 to 105 ° C.
  • the second column is preferably operated at a pressure of 50 to 500 mbar, particularly preferably 100 to 200 mbar.
  • the temperature in the second column is preferably 30 to 105 ° C, particularly preferably 45 to 95 ° C.
  • the sampling options - preferably analogously to the embodiment with the dividing wall column - are arranged in the connecting lines between the regions of the thermally coupled columns corresponding to the partial regions of the dividing wall column.
  • Another object of the present invention is the use of two thermally coupled columns for working up by distillation of an aqueous composition which contains 1,1,2,2-tetramethoxyethane, glyoxaldimethyl acetal and methanol.
  • an aqueous composition which contains 1,1,2,2-tetramethoxyethane, glyoxaldimethyl acetal and methanol.
  • water is preferably fed into the feed to the dividing wall column or the second thermally coupled column, so that a diacetal concentration in the bottom of the dividing wall column or the second thermally coupled column is less than 5% by weight, preferably less than 1% by weight. %.
  • a diacetal concentration in the bottom of the dividing wall column or the second thermally coupled column is less than 5% by weight, preferably less than 1% by weight. %.
  • the water is fed into the bottom evaporator inlet of the dividing wall column or the second thermally coupled column.
  • This added water can preferably be at least partially withdrawn from the water stream resulting from the evaporation of the glyoxal, which preferably takes place before the reaction according to EP 1 300 383 A2 or EP 0 847 976 A1.
  • the water obtained in the purifying distillation of the 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane which follows the dividing wall column or the two thermally coupled columns can also be used.
  • approximately 40% glyoxal solution is fed into the feed of the dividing wall column or the second thermally coupled column. This can preferably be done via the bottom evaporator inlet.
  • the bottom evaporator is preferably a thin-film apparatus, preferably a falling film evaporator, both in the embodiment with the dividing wall column and in the embodiment with the thermally coupled columns.
  • the liquid or gaseous aqueous side discharge comprising 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane obtainable from the removal part of the dividing wall column or the side discharge of the second thermally coupled column is preferably subsequently fed into a further column equipped with trays, packings or packing, in which the water is removed using an entrainer distillation.
  • This column preferably has 10 to 40, particularly preferably 10 to 25, theoretical plates.
  • the entrainer used is preferably selected from C 5 to C 10 hydrocarbons.
  • the 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane is preferably obtained at least partially as a liquid or gaseous side draw in the lower part of the column, preferably 1 to 5 theoretical stages above the bottom of the column.
  • This distillation takes place at pressures of preferably 300 to 1500 mbar, particularly preferably from 400 to 600.
  • the aqueous side discharge from the dividing wall column or the second thermally coupled column is introduced into the entraining agent distillation column essentially in gaseous form, which is a particularly energy-saving procedure.
  • the operating pressure of the entraining agent distillation column will be lower than that of the dividing wall column or the second thermally coupled column, preferably by 10 to 50 mbar.
  • suitable control members known to those skilled in the art will be installed in the connecting line between the columns, for example a flap and an orifice plate with a corresponding differential pressure measurement, which allow the above-described control of the side draw amount.
  • the bottom discharge of this entrainer column is preferably fed to the feed point of the dividing wall column. This can be done by feeding into the reactor discharge or into the preheated or partially evaporated column feed.
  • the 1,1,2,2-tetramethoxyethane thus obtained has a water content of preferably less than 1%, particularly preferably less than 0.1%.
  • the waste water obtained at the top from this further column is brought continuously into contact with an acidic ion exchanger.
  • the residence time on the ion exchanger is preferably 1 to 4 hours at a temperature of 55 to 100 ° C, preferably 55 to 80 ° C.
  • Figure 1 shows schematically a dividing wall column (TK) with a dividing wall (T) arranged vertically therein, which divides the column into an upper common column part 1, into a lower common column part 6, an inlet part (2, 4) with a reinforcing part 2 and a stripping part 4 and one Extraction part (3, 5) with stripping section 3 and reinforcing section 5.
  • the mixture (A B C) to be separated is fed in the central region of the feed part (2, 4).
  • the low boiler fraction (A), the high boiler fraction (C) and the medium boiler fraction (B) are drawn off from the bottom of the column from the column top and from the middle region of the removal part (3, 5).
  • FIG. 2 shows the schematic representation of a plant for working up the aqueous composition by distillation to produce 1,1,2,2, tetramethoxyethane and / or glyoxaldimethylacetal in a dividing wall column.
  • the aqueous composition, stream d, is partially evaporated in a pre-evaporator, giving a two-phase stream e which is fed to the dividing wall column (TC).
  • the dividing wall column (TK) is divided into sections 1 to 6 by the dividing wall (T) arranged in the longitudinal direction. H. in the upper common column area 1, the inlet section with reinforcing section 2 and stripping section 4, the removal section with reinforcing section 5 and stripping section 3 and the lower common column area 6.
  • the aqueous 1,1,2,2-tetramethoxyethane is taken off as a side discharge (liquid or gaseous) as stream f.
  • the high boiler discharge or recycling takes place via the streams g and g '.
  • the low boiler removal or recycling takes place via the currents i, i '.
  • water or aqueous glyoxal solution is introduced into the dividing wall column via stream m or k via the evaporator outlet.
  • a also means methanol, b glyoxal solution, c reactor feed, B1 stirred tank for introducing the reaction mixture, P1, 3 flow-controlled pump, V evaporator, k evaporator outlet and h condenser discharge.
  • the reaction mixture is placed in a stirred container B1 with a volume of approximately 0.5 l and metered continuously into the reactor heated to 65 ° C. using a flow-controlled pump (130 g / h) (stream c).
  • This tubular reactor consists of a jacket-heated, ten-meter-long stainless steel tube that was filled with 620 ml of catalyst (LEWATIT® K2629).
  • the fine filters with a mesh size of 140 ⁇ m attached to the inlet and outlet of the reactor prevent the catalyst from being discharged.
  • the outlet of this reactor d is fed via a line into the feed point of the dividing wall column.
  • a pressure control valve in this line ensures a constant operating pressure in the recator of approximately 0.5 bar above atmospheric pressure.
  • the dividing wall column is operated at a pressure of 500 mbar (absolute).
  • a glass laboratory column with an inner diameter of 50 mm is used as the dividing wall column TK, which is equipped with an approximately 80 cm high bed of 3 mm stainless steel mesh rings in the area of the dividing wall.
  • the column Above the partition in the common column area 1, the column is equipped with 50 cm of a laboratory tissue pack with a specific surface area of approximately 950 m 2 / m 3 .
  • the column is equipped with about 20 cm of the same packing. The feed e was fed in liquid into the middle of the partition area, with no pre-evaporation.
  • the liquid side trigger f on the removal part is at the same height. Above the dividing wall, the liquid running off is collected in a collector and distributed to the inlet or removal side of the dividing wall by means of a swivel funnel mounted inside the column.
  • the distribution ratio of the liquid between the inlet and outlet side is advantageously 1: 4 to 1: 4.5.
  • the amount of the side stream is regulated via the column sump fill level.
  • An additional temperature control directly below the side trigger in area 5 measured column internal temperature prevents the discharge of side discharges that do not meet specifications, particularly in the case of non-stationary operating states such as start-up and shutdown processes. A temperature of around 80.5 ° C is usually observed on the side discharge.
  • the internal column temperature in the upper half of the common column area 1 is set between 47 ° C. and 49 ° C. via a temperature-controlled return flow control (current i).
  • the column is equipped with a condenser K, which is operated at about 5 ° C.
  • the column is equipped with a rotary film evaporator (4.6 dm 2 ), which is acted on by a pump.
  • Water and / or aqueous glyoxal solution (stream m) can be metered into the feed via a trolley control.
  • the high boiler fraction g ' is withdrawn in a temperature-controlled manner at about 92 ° C. in the column bottom.
  • Bottom and top outlets (streams g 'and i') of the distillation column are returned to the feed tank B1.
  • the entire column is equipped with adiabatic protective heaters.
  • the feed is fed in such a way that the stripping section of this column has a length of 80 cm.
  • Methylcyclohexane is used as an auxiliary.
  • the water-containing vapors removed at the top of the column are introduced into a phase separator after condensation.
  • the organic phase is returned to the columns as reflux and the heavier aqueous phase is removed.
  • the pure 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane is obtained at the bottom via a level control.
  • the purity of the product is ensured by a temperature control in the lower part of the column, which acts on the evaporator heating.
  • the bottom temperature is typically 135 ° C., while 61 ° C. are measured at the top of the column.
  • the discharges are analyzed by gas chromatography.
  • aqueous top discharge obtained above is further treated.
  • Filters are in turn installed at the inlet and outlet of this reactor to prevent the catalyst from being discharged.
  • 62 ml / h of the aqueous discharge are continuously pumped through the catalyst bed at ambient pressure.
  • the glyoxaldimethylacetal content was reduced to values ⁇ 10 ppm, which corresponds to the detection limit of the gas chromatographic method used.

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Abstract

Disclosed is a method for processing an aqueous composition containing 1,1,2,2-tetramethoxyethane, glyoxal dimethyl acetal, and methanol by means of distillation. Said method is characterized in that the composition is processed in a partition column so as to form low-boiling, medium-boiling, and high-boiling fractions. A partition is disposed in the longitudinal direction of the partition column such that a common top column area, a common bottom column area, a feeding zone comprising a rectification section and a stripping section, and a removing zone encompassing a stripping section and a rectification section are created. The aqueous composition is delivered to the central area of the feeding zone.

Description

Verfahren zur Aufarbeitung von 1,1,2,2-Tetramethoxyethan und Glyoxaldimethylacetal enthaltenden ZusammensetzungenProcess for working up compositions containing 1,1,2,2-tetramethoxyethane and glyoxaldimethylacetal
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur destillativen Aufarbeitung einer wässrigen Zusammensetzung, die 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan, Glyoxaldimethylacetal und Methanol enthält. Diese wässrigen Zusammensetzungen werden im Allgemeinen als Reaktionsaustrag bei Verfahren zur Herstellung von Mono- oder Diacetalen des Glyoxals erhalten.The present invention relates to a process for working up by distillation of an aqueous composition which contains 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, glyoxaldimethylacetal and methanol. These aqueous compositions are generally obtained as a reaction product in processes for the preparation of mono- or diacetals of glyoxal.
Monoacetale (z. B. Glyoxaldimethylacetal) und Diacetale des Glyoxals (z. B. 1 ,1 ,2,2- Tetramethoxyethan) sind wichtige Zwischenprodukte in der organischen Synthese.Monoacetals (e.g. glyoxaldimethylacetal) and diacetals of glyoxal (e.g. 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane) are important intermediates in organic synthesis.
Es ist allgemein bekannt, dass Mono- bzw. Diacetale des Glyoxals durch sauer katalysierte Acetalisierung von Glyoxal mit einwertigen Alkoholen R-OH in einer Gleichgewichtsreaktion hergestellt werden können: Die säurekatalysierte Acetalisierung von Glyoxal mit einwertigen Alkoholen ist dabei eine komplexe Reaktion, bei der neben dem Monoacetal und dem Diacetal auch eine Vielzahl von Oligomeren und/oder cycli- sehen Nebenprodukten gebildet werden können (siehe zum Beispiel Ü.M. Kliegmann et al. in J. Org. Chem., Vol. 38 (1973), S. 556).It is generally known that mono- or diacetals of glyoxal can be prepared in an equilibrium reaction by acid-catalyzed acetalization of glyoxal with monohydric alcohols R-OH: The acid-catalyzed acetalization of glyoxal with monohydric alcohols is a complex reaction in which, in addition to the Monoacetal and the diacetal can also be formed from a large number of oligomers and / or cyclic by-products (see, for example, U.M. Kliegmann et al. In J. Org. Chem., Vol. 38 (1973), p. 556) ,
Die Umsetzung von Glyoxal mit wassermischbaren Alkoholen, wie beispielsweise in US 2,360,959 beschrieben, liefert zumeist niedrige Ausbeuten an Diacetal. Um die Ausbeute an Diacetal zu erhöhen, muss, um das Gleichgewicht der Reaktion entsprechend zu verschieben, kontinuierlich Wasser aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden. Diese Entfernung ist insbesondere bei wassermischbaren Alkoholen schwierig auszuführen. GB 359 362 empfiehlt hierfür die Verwendung eines inerten Lösungsmittels als Schleppmittel zur Entfernung von Wasser aus dem Reaktionsgemisch. Die Wahl eines geeigneten Schleppmittels beruht dabei auf seinem Siedepunkt und seinem Siedeverhalten im Reaktionsgemisch. Der Einsatzvon Schleppmitteln führt jedoch zu zusätzlichen Kosten.The reaction of glyoxal with water-miscible alcohols, as described, for example, in US 2,360,959, usually gives low yields of diacetal. In order to increase the yield of diacetal, water must be continuously removed from the reaction mixture in order to shift the equilibrium of the reaction accordingly. This removal is particularly difficult to do with water-miscible alcohols. GB 359 362 recommends the use of an inert solvent as an entrainer for removing water from the reaction mixture. The choice of a suitable entrainer is based on its boiling point and its boiling behavior in the reaction mixture. However, the use of entraining agents leads to additional costs.
Chastrette et al. beschreiben in Synth. Comm. 1988, 18, Seiten 1343 bis 1348die Ace- talisierung von Glyoxal in Chloroform. Als Katalysator wird dabei, um hohe Ausbeuten an Diacetal bei längerer Reaktionszeit zu erhalten, Zirkonsulfat verwendet. Zusätzlich wird das gesundheitsschädliche Lösungs- bzw. Schleppmittel Chloroform verwendet, was jedoch zu den bereits erwähnten zusätzlichen Kosten führt. Um aus dem Reaktionsaustrag der Umsetzung von Glyoxal mit Alkoholen Glyoxalmo- no- bzw. -diacetale in guten Ausbeuten zu gewinnen, sind im Stand der Technik mehrstufige und aufwendige Trennverfahren beschrieben.Chastrette et al. describe in Synth. Comm. 1988, 18, pages 1343 to 1348 the acetalization of glyoxal in chloroform. Zirconium sulfate is used as the catalyst in order to obtain high yields of diacetal with a longer reaction time. In addition, the harmful solvent or entrainer chloroform is used, but this leads to the additional costs already mentioned. In order to obtain glyoxal mono- or diacetals in good yields from the reaction discharge from the reaction of glyoxal with alcohols, multi-stage and complex separation processes are described in the prior art.
EP 0 607 722 beschreibt ein Verfahren, bei denen die destillative Aufarbeitung in mindestens 5 Kolonnen und zudem bei verschiedenen Druckstufen durchgeführt wird, um eine wässrige Glyoxaldimethylacetallösung zu gewinnen. In einer ersten Kolonne wird dabei bei Atmosphärendruck der größte Teil des überschüssigen Alkohols entfernt (Schritt 1). Anschließend wird in einer zweiten Kolonne eine wässrige Mischung herge- stellt, die den Großteil der Glyoxalacetale enthält (Schritt 2). Aus diesem Gemisch wird das Diacetal nach destillativer Isolierung in einer dritten Kolonne als wässriges Azeo- trop (Schritt 3) gewonnen und einem zusätzlichen Reaktor zugeführt, worin es wieder zu Glyoxal und Methanol zurückgespalten wird. Nach Abtrennung des Alkohols aus dieser Lösung in einer vierten Kolonne (Schritt 5) wird das Glyoxal dem Reaktor wieder zugeführt, nachdem in einer weiteren fünften Kolonne die Glyoxalkonzentration auf 70 % erhöht worden ist (Schritt 6). Das während dieser Destillation anfallende Sumpfprodukt enthält das Monoacetal und kann in einer weiteren Apparatur auf die gewünschte Konzentration auf konzentriert werden (Schritt 4).EP 0 607 722 describes a process in which the distillative workup is carried out in at least 5 columns and, moreover, at different pressure stages in order to obtain an aqueous glyoxaldimethylacetal solution. Most of the excess alcohol is removed in a first column at atmospheric pressure (step 1). An aqueous mixture which contains the majority of the glyoxal acetals is then prepared in a second column (step 2). After isolation by distillation, the diacetal is obtained from this mixture in a third column as an aqueous azeotrope (step 3) and fed to an additional reactor, in which it is again split back to glyoxal and methanol. After separation of the alcohol from this solution in a fourth column (step 5), the glyoxal is fed back to the reactor after the glyoxal concentration has been increased to 70% in a further fifth column (step 6). The bottom product obtained during this distillation contains the monoacetal and can be concentrated to the desired concentration in a further apparatus (step 4).
EP 0 847 976 A1 beschreibt eine mehrstufige destillative Aufarbeitung eines ähnlichen Austrages, wobei zuerst der überschüssige Alkohol abgetrennt wird (Schritt 1), dann unter Wasserzugabe das Diacetal als wässriges Homoazeotrop gewonnen wird (Schritt 2) und dieses durch eine Schleppmitteldestillation isoliert (Schritt 5) und in den Prozess zurückgeführt wird. Das Monoacetal wird anschließend durch eine Wasserdampfdestil- lation und eine anschließende fraktionierte Destillation gewonnen (Schritte 3 und 4) und die anfallenden Destillationsrückstände werden zurückgeführt.EP 0 847 976 A1 describes a multi-stage distillative workup of a similar discharge, the excess alcohol first being separated off (step 1), then the diacetal being obtained as an aqueous homoazeotrope with addition of water (step 2) and this being isolated by an entrainer distillation (step 5) and returned to the process. The monoacetal is then obtained by steam distillation and subsequent fractional distillation (steps 3 and 4) and the distillation residues are returned.
Beiden letztgenannten Verfahren ist zudem gemeinsam, dass als Edukt aufkonzentrierte Glyoxallösungen eingesetzt werden, da handelsübliche Glyoxallösungen lediglich einen Glyoxalgehalt von ungefähr 40 % aufweisen und bei deren Verwendung geringere Ausbeuten erzielt werden. Methoden zur Einengung dieser Lösung sind bekannt und beispielsweise in der EP 1 300 383 A2 beschrieben. Allerdings sind zur Aufkonzentration der handelsüblichen Glyoxallösungen zusätzliche Apparaturen notwendig.Both of the last-mentioned processes also have in common that concentrated glyoxal solutions are used as the starting material, since commercially available glyoxal solutions only have a glyoxal content of approximately 40% and lower yields are achieved when they are used. Methods for concentrating this solution are known and are described, for example, in EP 1 300 383 A2. However, additional equipment is required to concentrate the commercially available glyoxal solutions.
Die Verfahren des Standes der Technik implizieren somit auf aufwendige Anlagen, Aufbauten mit hohen Investitionskosten bei der Anschaffung und einen großen Energiebedarf.The methods of the prior art thus imply complex systems, superstructures with high investment costs when purchasing and a large energy requirement.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit die Bereitstellung eines Verfahrens zur Aufarbeitung von wässrigen Zusammensetzungen, die 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan, Glyoxaldimethylacetal und Methanol enthalten, welches durch geeignete Verfahrensausgestaltung mit geringem apparativen Aufwand die entsprechenden Reinprodukte liefern kann.The object of the present invention is therefore to provide a process for working up aqueous compositions which contain 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, Contain Glyoxaldimethylacetal and methanol, which can provide the appropriate pure products with suitable equipment design with little equipment.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Verfahren zur destillativen Aufarbeitung einer wässrigen Zusammensetzung, die 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan, Glyoxaldimethylacetal und Methanol enthält, gelöst.The object of the present invention is achieved by a method for working up by distillation of an aqueous composition which contains 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, glyoxaldimethylacetal and methanol.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufarbeitung der Zusammensetzung unter Ausbildung von mindestens einer Leichtsiederfraktion, mindestens einer Mittelsiederfraktion und mindestens einer Hochsiederfraktion in einer Trennwandkolonne erfolgt, in der eine Trennwand in Kolonnenlängsrichtung unter Ausbildung eines oberen gemeinsamen Kolonnenbereiches, eines unteren gemeinsamen Kolonnenbereiches, eines Zulaufteils mit Verstärkungsteil und Abtriebsteil sowie eines Entnahmeteils mit Verstärkungsteil und Abtriebsteil angeordnet ist, wobei die Trennwand zwischen dem oberen und dem unteren gemeinsamen Kolonnenbereich angeordnet ist und die wässrige Zusammensetzung in den mittleren Bereich des Zulaufteils zugeführt wird, mindestens eine Mittelsiederfraktion enthaltend wässriges 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan als Seitenabzug aus dem mittleren Bereich des Entnahme- teils, mindestens eine Hochsiederfraktion enthaltend Glyoxaldimethylacetal aus dem unteren gemeinsamen Kolonnenbereich und mindestens eine Leichtsiederfraktion enthaltend Methanol aus dem oberen gemeinsamen Kolonnenbereich gewonnen wird.The process according to the invention is characterized in that the working up of the composition takes place with the formation of at least one low boiler fraction, at least one medium boiler fraction and at least one high boiler fraction in a dividing wall column in which a dividing wall in the longitudinal direction of the column forms an upper common column area, a lower common column area, one Inlet part with reinforcing part and stripping part and a removal part with reinforcing part and stripping part is arranged, the dividing wall being arranged between the upper and lower common column region and the aqueous composition being fed into the middle region of the inlet part, containing at least one medium boiler fraction containing aqueous 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane as a side draw from the central region of the withdrawal part, at least one high boiler fraction containing glyoxaldimethylacetal from the lower common amen column area and at least one low boiler fraction containing methanol is obtained from the upper common column area.
Wässrige ZusammensetzungAqueous composition
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte wässrige Zusammensetzung weist vorzugsweise einen oder mehrere der folgenden Gehalte auf, deren Summe 100 Gew.-% nicht übersteigt: - 8 bis 28 Gew.-% 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan,The aqueous composition used in the process according to the invention preferably has one or more of the following contents, the sum of which does not exceed 100% by weight: 8 to 28% by weight 1,1,2,2-tetramethoxyethane,
- 2 bis 12 Gew.-% Glyoxaldimethylacetal,2 to 12% by weight glyoxaldimethyl acetal,
- 40 bis 80 Gew.-% Methanol und- 40 to 80 wt .-% methanol and
- 5 bis 18 Gew.-% Wasser.- 5 to 18% by weight of water.
Falls durch das erfindungsgemäße Verfahren aus der wässrigen Zusammensetzung 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan gewonnen werden soll, so weist die in dem erfindungsge- mäßen Verfahren eingesetzte wässrige Zusammensetzung vorzugsweise einen oder mehrere der folgenden Gehalte auf, deren Summe 100 Gew.-% nicht übersteigt:If 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane is to be obtained from the aqueous composition by the process according to the invention, the aqueous composition used in the process according to the invention preferably has one or more of the following contents, the sum of which is 100% by weight does not exceed:
- 12 bis 16 Gew.-% 1 , 1 ,2,2-Tetramethoxyethan, - 2 bis 8 Gew.-% Glyoxaldimethylacetal,12 to 16% by weight of 1,1,2,2-tetramethoxyethane, 2 to 8% by weight of glyoxaldimethyl acetal,
- 60 bis 80 Gew.-% Methanol und - 5 bis 12 Gew.-% Wasser.- 60 to 80 wt .-% methanol and - 5 to 12 wt .-% water.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die wässrige Zusammensetzung, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, zusätzlich 0 bis 4 Gew.-% Glyoxal.In a preferred embodiment of the present invention, the aqueous composition used in the process according to the invention additionally contains 0 to 4% by weight of glyoxal.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte wässrige Zusammensetzung kann zusätzlich weitere Verbindungen enthalten, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus 2,3-Dimethoxy-1 ,4-dioxan und 2-(Dimethoxymethyl)-1 ,3-dioxolan.The aqueous composition used in the process according to the invention can additionally contain further compounds which are selected from the group consisting of 2,3-dimethoxy-1,4-dioxane and 2- (dimethoxymethyl) -1,3-dioxolane.
Falls in der wässrigen Zusammensetzung 2,3-Dimethoxy-1 ,4-dioxan enthalten ist, so beträgt sein Gehalt in der wässrigen Zusammensetzung vorzugsweise 0 bis 10 Gew.- %, besonders bevorzugt 0 bis 5 Gew.-%. Falls in der wässrigen Zusammensetzung 2- (Dimethoxymethyl)-1 ,3-dioxolan enthalten ist, so beträgt sein Gehalt in der wässrigen Zusammensetzung vorzugsweise 0 bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 4 Gew.- %.If 2,3-dimethoxy-1,4-dioxane is contained in the aqueous composition, its content in the aqueous composition is preferably 0 to 10% by weight, particularly preferably 0 to 5% by weight. If 2- (dimethoxymethyl) -1, 3-dioxolane is contained in the aqueous composition, its content in the aqueous composition is preferably 0 to 8% by weight, particularly preferably 0 to 4% by weight.
Die wässrige Zusammensetzung, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, wird in einer bevorzugten Ausführungsform durch Verfahren hergestellt, die in der EP 1 300 383 A2 oder der EP 0 847 976 A1 beschrieben sind, deren Offenbarungsge- halte durch Bezugnahme in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen werden.In a preferred embodiment, the aqueous composition which is used in the process according to the invention is prepared by processes which are described in EP 1 300 383 A2 or EP 0 847 976 A1, the disclosure contents of which are incorporated into the present patent application by reference become.
Das Verfahren gemäß EP 1 300 383 A2 dient zur Herstellung von Diacetalen des Glyoxals. Das Verfahren umfasst die Umsetzung von 40 bis 75 gew.-%igem wässrigem Glyoxal mit Methanol in Gegenwart eines sauren Katalysators. Dabei wird eine flüssige Mischung, die zu Beginn der Reaktion Methanol und Glyoxal im Molverhältnis von wenigstens 15 : 1 sowie Wasser in einer Konzentration von nicht mehr als 8 Gew.-% enthält, solange mit dem sauren Katalysator in Kontakt gebracht, bis die Konzentration des gebildeten 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethans in der Reaktionsmischung wenigstens 70 % der Gleichgewichtskonzentration erreicht hat. Dabei werden nicht mehr als 5 Gew.- % des Methanols abdestilliert. Die aus diesem Verfahren hervorgehenden Reaktions- austräge enthalten zumindest 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan, Glyoxaldimethylacetal, Wasser und Methanol. Vor der Umsetzung wird das wässrige Glyoxal durch Entwässerung vorzugsweise auf einen Gehalt von 60 bis 75 Gew.-% Glyoxal gebracht. Hierdurch werden bessere Ausbeuten bei der Acetalisierung erhalten. Die Entwässerung erfolgt vorzugsweise bei einem Vakuum von 100 bis 200 mbar. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die wässrige Zusammensetzung, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, in einem Verfahren gemäß EP 0 847 976 A1 gewonnen. In diesem Verfahren werden Glyoxalmonoacetale der allgemeinen Formel (I)The process according to EP 1 300 383 A2 is used to produce diacetals of glyoxal. The process comprises the reaction of 40 to 75% by weight aqueous glyoxal with methanol in the presence of an acid catalyst. A liquid mixture which contains methanol and glyoxal in a molar ratio of at least 15: 1 and water in a concentration of not more than 8% by weight at the beginning of the reaction is brought into contact with the acid catalyst until the concentration of formed 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane in the reaction mixture has reached at least 70% of the equilibrium concentration. No more than 5% by weight of the methanol is distilled off. The reaction products resulting from this process contain at least 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, glyoxaldimethylacetal, water and methanol. Before the reaction, the aqueous glyoxal is preferably brought to a content of 60 to 75% by weight glyoxal by dewatering. As a result, better yields are obtained in the acetalization. Dewatering is preferably carried out under a vacuum of 100 to 200 mbar. In a further preferred embodiment, the aqueous composition which is used in the process according to the invention is obtained in a process according to EP 0 847 976 A1. In this process, glyoxal monoacetals of the general formula (I)
hergestellt, wobei man eine Mischung aus Glyoxal und Glyoxalbisacetalen der allgemeinen Formel (II)prepared, wherein a mixture of glyoxal and glyoxal bisacetals of the general formula (II)
in Anwesenheit eines sauren Katalysators mit einem Überschuss eines einwertigen Alkohols R-OH bis zur Erreichung des Reaktionsgleichgewichts umsetzt. Die bei dieser Herstellung verwendete Glyoxallösung liegt vorzugsweise in Form einer wässrigen Lösung vor, wobei man zweckmäßigerweise die üblichen technischen wässrigen Lösungen mit einem Glyoxalgehalt von 20 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 50 Gew.- %, verwendet. Die wässrige Glyoxallösung kann aber auch vor ihrer Umsetzung durch Entwässerung auf einen Gehalt von 60 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 65 bis 70 Gew.- %, gebracht werden.in the presence of an acidic catalyst with an excess of a monohydric alcohol R-OH until the reaction equilibrium is reached. The glyoxal solution used in this preparation is preferably in the form of an aqueous solution, the usual industrial aqueous solutions having a glyoxal content of 20 to 60% by weight, preferably 30 to 50% by weight, being advantageously used. However, the aqueous glyoxal solution can also be dewatered to a content of 60 to 75% by weight, preferably 65 to 70% by weight, before it is reacted.
Der Rest R ini den Formeln I und II leitete sich direkt vom eingesetzten Alkohol der allgemeinen Formel ROH ab und hat somit eine entsprechende Bedeutung. R steht dabei für verzweigtes oder unverzweigtes CrC -Alkyl- und/oder für verzweigtes oder unverzweigtes C2-C -Alkenyl. Cι-C4-Alkyl ist z. B. Methyl, Ethyl, Propyl, iso-Propyl und Butyl. C2-C -Alkenyl ist z. B. Vinyl, Propenyl und Isopropenyl. Besonders bevorzugte Reste für R sind Methyl und Ethyl.The radical R ini in the formulas I and II was derived directly from the alcohol of the general formula ROH used and thus has a corresponding meaning. R stands for branched or unbranched CrC-alkyl and / or for branched or unbranched C 2 -C alkenyl. -C-C 4 alkyl is, for. As methyl, ethyl, propyl, isopropyl and butyl. C 2 -C alkenyl is e.g. B. vinyl, propenyl and isopropenyl. Particularly preferred radicals for R are methyl and ethyl.
Trennwandkolonnepartition column
Für die kontinuierliche destillative Zerlegung von Mehrstoffgemischen sind verschiedene Verfahrensvarianten gebräuchlich. Im einfachsten Fall wird das Zulaufgemisch in zwei Fraktionen, eine leichtsiedende Kopffraktion und eine schwersiedende Sumpffraktion, zerlegt. Bei der Auftrennung von Zulaufgemischen in mehr als zwei Fraktionen müssen nach dieser Verfahrensvariante mehrere Destillationskolonnen eingesetzt werden. Um den apparativen Aufwand zu begrenzen, setzt man bei der Auftrennung von Vielstoffgemischen nach Möglichkeit Kolonnen mit flüssigen oder dampfförmigen Seitenabzügen ein. Die Anwendungsmöglichkeit von Destillationskolonnen mit Seitenabzügen ist jedoch dadurch stark eingeschränkt, dass die an den Seitenabzugsstellen entnommenen Produkte nie völlig rein sind. Bei Seitenentnahmen im Verstärkungsteil, die üblicherweise in flüssiger Form erfolgen, enthält das Seitenprodukt noch Anteile an leichtsiedenden Komponenten, die über Kopf abgetrennt werden sollen. Entsprechendes gilt für Seitenentnahmen im Abtriebsteil, die meist dampfförmig erfolgen und bei denen das Seitenprodukt noch Hochsiederanteile aufweist. Die Verwendung von konventionellen Seitenabzugskolonnen ist daher auf Fälle begrenzt, in denen verunreinigte Seitenprodukte zulässig sind.Various process variants are used for the continuous distillative decomposition of multi-component mixtures. In the simplest case, the feed mixture is broken down into two fractions, a low-boiling top fraction and a high-boiling bottom fraction. When separating feed mixtures into more than two fractions, several distillation columns must be used according to this process variant. In order to limit the expenditure on equipment, the separation is used of multicomponent mixtures, if possible, columns with liquid or vapor side draws. However, the possible use of distillation columns with side draws is severely limited by the fact that the products taken off at the side draw points are never completely pure. In the case of side withdrawals in the reinforcement section, which are usually carried out in liquid form, the side product still contains fractions of low-boiling components which are to be removed overhead. The same applies to side withdrawals in the stripping section, which are mostly vaporized and in which the side product still has high boiler components. The use of conventional side draw columns is therefore limited to cases in which contaminated side products are permitted.
Eine Abhilfemöglichkeit bieten so genannte Trennwandkolonnen, die beispielsweise in EP-A 0 122 367 beschrieben sind. Trennwandkolonnen sind Destillationskolonnen mit senkrechten Trennwänden, die in Teilbereichen eine Quervermischung von Flüssig- keits- und Brüdenströmen verhindern. Die Trennwand, die vorzugsweise aus einem Blech besteht, unterteilt die Kolonne in Längsrichtung in deren mittlerem Bereich in einen Zulaufteil und in einen Entnahmeteil.So-called dividing wall columns, which are described for example in EP-A 0 122 367, offer a remedy. Partition wall columns are distillation columns with vertical partition walls that prevent cross-mixing of liquid and vapor streams in some areas. The dividing wall, which preferably consists of a sheet, divides the column in the longitudinal direction in its central region into an inlet section and a removal section.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Trennwandkolonne weist somit eine in Kolonnenlängsrichtung ausgerichtete den Kolonneninnenraum in die folgenden Teilbereiche unterteilende Trennwand auf: einen oberen gemeinsamen Kolonnenbereich, einen unteren gemeinsamen Kolonnenbereich sowie ein Zulaufteil und ein Entnahmeteil, jeweils mit Verstärkungsteil und Abtriebsteil. Das aufzutrennende Gemisch wird im Bereich des Zulaufteils aufgegeben, mindestens eine Hochsiederfraktion wird aus dem Kolonnensumpf, mindestens eine Leichtsiederfraktion über den Kolonnenkopf und eine Mittelsiederfraktion aus dem Bereich des Entnahmeteils entnommen. Bezüglich der Anordnung der Bereiche in der Trennwandkolonne wird auf die DE 101 00 552 A1 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen wird.The dividing wall column used in the process according to the invention thus has a dividing wall which is oriented in the longitudinal direction of the column and divides the column interior into the following partial areas: an upper common column area, a lower common column area and an inlet part and a removal part, each with a reinforcing part and a driven part. The mixture to be separated is introduced in the area of the feed section, at least one high boiler fraction is removed from the bottom of the column, at least one low boiler fraction is removed via the top of the column and a medium boiler fraction is removed from the area of the removal section. With regard to the arrangement of the areas in the dividing wall column, reference is made to DE 101 00 552 A1, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference into the present patent application.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Trennwandkolonne ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dassThe dividing wall column used in the process according to the invention is preferably characterized in that
- der obere gemeinsame Teilbereich 5 bis 50 %, vorzugsweise 15 bis 30 %, der Ge- samtzahl der theoretischen Trennstufen der Trennwandkolonne aufweist,the upper common section has 5 to 50%, preferably 15 to 30%, of the total number of theoretical plates of the dividing wall column,
- der Verstärkungsteil des Zulaufteils 5 bis 50 %, vorzugsweise 15 bis 30 %, der Gesamtzahl der theoretischen Trennstufen der Trennwandkolonne aufweist, - der Abtriebsteil des Zulaufteils 5 bis 50 %, vorzugsweise 15 bis 30 %, der Gesamtzahl der theoretischen Trennstufen der Trennwandkolonne aufweist, - der Abtriebsteil des Entnahmeteils 5 bis 50 %, vorzugsweise 15 bis 30 %, der Gesamtzahl der theoretischen Trennstufen der Trennwandkolonne aufweist,the reinforcement section of the feed section has 5 to 50%, preferably 15 to 30%, of the total number of theoretical plates of the dividing wall column, the stripping section of the feed section has 5 to 50%, preferably 15 to 30%, of the total number of theoretical plates of the dividing wall column, the stripping section of the removal section has 5 to 50%, preferably 15 to 30%, of the total number of theoretical plates of the dividing wall column,
- der Verstärkungsteil des Entnahmeteils 5 bis 50 %, vorzugsweise 15 bis 30 %, der Gesamtzahl der theoretischen Trennstufen der Trennwandkolonne aufweist und- The reinforcing part of the withdrawal section has 5 to 50%, preferably 15 to 30%, of the total number of theoretical plates of the dividing wall column and
- der untere gemeinsame Teil 5 bis 50 %, vorzugsweise 15 bis 30 %, der Gesamtzahl der theoretischen Trennstufen der Trennwandkolonne aufweist, wobei die Gesamtzahl der theoretischen Trennwandstufen der Trennwandkolonne 100 % beträgt. Vorzugsweise ist also vorgesehen, dass die theoretischen Trennstufen der Trennwandkolonne so auf die einzelnen Kolonnenbereiche aufgeteilt sind, dass diese jeweils 5 bis 50 % der Gesamtzahl der theoretischen Trennstufen der Trennwandkolonne aufweisen. Das Zulaufteil und das Entnahmeteil bilden dabei den mittleren Be- reich der Trennwandkolonne.- The lower common part has 5 to 50%, preferably 15 to 30%, of the total number of theoretical plates of the dividing wall column, the total number of theoretical plates of the dividing wall column being 100%. It is therefore preferably provided that the theoretical plates of the dividing wall column are divided into the individual column areas such that they each have 5 to 50% of the total number of theoretical plates of the dividing wall column. The feed section and the removal section form the middle region of the dividing wall column.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Trennwandkolonne weist vorzugsweise 30 bis 120, besonders bevorzugt 50 bis 100, ganz besonders bevorzugt 60 bis 80, theoretische Trennstufen auf.The dividing wall column used in the process according to the invention preferably has 30 to 120, particularly preferably 50 to 100, very particularly preferably 60 to 80, theoretical plates.
Der Betriebsdruck der Trennwandkolonne beträgt im erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise 300 bis 1500 mbar, besonders bevorzugt 400 bis 600 mbar.The operating pressure of the dividing wall column in the process according to the invention is preferably 300 to 1500 mbar, particularly preferably 400 to 600 mbar.
Die Summe der Anzahl der theoretischen Trennstufen des Abtriebs- und Verstärkungs- teils im Zulaufteil beträgt in der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Trennwandkolonne vorzugsweise 80 bis 110 %, besonders bevorzugt 90 bis 100 %, der Summe der Anzahl der Trennstufen des Abtriebs- und Verstärkungsteils im Entnahmeteil.The sum of the number of theoretical plates of the stripping and reinforcing section in the feed section in the dividing wall column used in the process according to the invention is preferably 80 to 110%, particularly preferably 90 to 100%, the sum of the number of separating steps of the stripping and rectifying section in the taking part.
Die Trennwandkolonne kann in den Abtriebs- und/oder Verstärkungsteilen des Zulauf- und/oder Entnahmeteils oder in Teilen davon mit geordneten Packungen oder Füllkörpern bestückt sein. Darüber hinaus ist es möglich, dass die Trennwand in diesen Teilbereichen wärmeisolierend ausgebildet ist.The dividing wall column can be equipped with ordered packings or packing elements in the stripping and / or reinforcing parts of the feed and / or removal part or in parts thereof. In addition, it is possible for the partition wall to be heat-insulating in these partial areas.
Es ist auch möglich, die Trennwand in Form von lose gesteckten und adäquat abgedichteten Teilsegmenten auszugestalten. In diesem Fall ist die Trennwand nicht in die Kolonne eingeschweißt. Dieses führt zu einer weiteren Kostensenkung bei der Herstellung und Montage von Trennwandkolonnen.It is also possible to design the partition in the form of loosely inserted and adequately sealed sub-segments. In this case the partition is not welded into the column. This leads to a further cost reduction in the manufacture and assembly of dividing wall columns.
Besonders vorteilhaft kann die lose Trennwand innere Mannlöcher oder herausnehmbare Segmente aufweisen, die es erlauben, innerhalb der Trennwandkolonne von einer Seite der Trennwand auf die andere Seite zu gelangen. Bezüglich der einsetzbaren trennwirksamen Einbauten in der Trennwandkolonne gibt es grundsätzlich keine Einschränkungen: Hierzu sind sowohl Füllkörper als auch geordnete Packungen oder Böden geeignet. Aus Kostengründen werden bei Kolonnen mit einem Durchmesser über 1,2 Meter in der Regel Böden, bevorzugt Ventil- oder Siebböden, eingesetzt. Bei der Aufarbeitung der wässrigen Zusammensetzung empfiehlt es sich, insbesondere im Trennwandbereich und im gemeinsamen oberen Kolonnenbereich Packungen als Einbauten zu verwenden. Dabei sind geordnete Blech- oder Gewebepackungen mit einer spezifischen Oberfläche von vorzugsweise 100 bis 1000 m2/m3, besonders bevorzugt etwa 250 bis 500 m2/m3, besonders geeignet. Im unteren gemeinsamen Teilbereich der Trennwandkolonne können auch vorzugsweise Böden, besonders bevorzugt Ventilböden, eingesetzt werden.The loose dividing wall can particularly advantageously have inner manholes or removable segments which make it possible to move from one side of the dividing wall to the other side within the dividing wall column. There are basically no restrictions with regard to the separable internals that can be used in the dividing wall column: both packing elements and ordered packings or trays are suitable for this. For reasons of cost, trays, preferably valve or sieve trays, are generally used for columns with a diameter of more than 1.2 meters. When working up the aqueous composition, it is advisable to use packings as internals, in particular in the dividing wall area and in the upper column area. Ordered sheet metal or fabric packs with a specific surface area of preferably 100 to 1000 m 2 / m 3 , particularly preferably about 250 to 500 m 2 / m 3 , are particularly suitable. In the lower common section of the dividing wall column, trays, particularly preferably valve trays, can also preferably be used.
Bei besonders hohen Anforderungen an die Produktreinheit ist es günstig, insbesondere für den Fall, dass Packungen als trennwirksame Einbauten eingesetzt werden, die Trennwand mit einer thermischen Isolierung auszustatten. Eine derartige Ausgestaltung der Trennwand ist beispielsweise in EP 0 640 367 beschrieben. Besonders günstig ist eine doppelwandige Ausführung mit dazwischen liegendem engem Gasraum.If the requirements for product purity are particularly high, it is advantageous, particularly in the case where packs are used as separating internals, to provide the partition with thermal insulation. Such a design of the partition is described for example in EP 0 640 367. A double-walled design with a narrow gas space in between is particularly favorable.
Die Lage der Trennwand in den einzelnen Teilbereichen der Trennwandkolonne ist vorzugsweise so angepasst, dass die Querschnitte von Zulauf- und Entnahmeteil verschiedene Flächen aufweisen.The position of the dividing wall in the individual subregions of the dividing wall column is preferably adapted such that the cross sections of the inlet and removal sections have different areas.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die wässrige Zusammensetzung vorzugsweise als Zulaufstrom zur Trennwandkolonne teilweise oder vollständig in einem Vor- Verdampfer vorverdampft und der Kolonne zweiphasig oder in Form eines gasförmigen und eines flüssigen Stromes zugeführt.In the process according to the invention, the aqueous composition is preferably partially or completely pre-evaporated as a feed stream to the dividing wall column in a pre-evaporator and fed to the column in two phases or in the form of a gaseous and a liquid stream.
Dabei sind die Zulaufstelle und die Seitenabzugsstelle der Trennwandkolonne hinsichtlich der Lage der theoretischen Trennwandstufen vorzugsweise auf unterschiedlicher Höhe in der Kolonne angeordnet, so dass die Zulaufstelle um 1 bis 20, besonders bevorzugt 5 bis 10, theoretische Trennstufen höher oder niedriger angeordnet ist als die Seitenabzugsstelle. Die Zulaufstelle und die Seitenabzugsstelle können aber auch auf gleicher Höhe liegen.The feed point and the side discharge point of the dividing wall column are preferably arranged at different heights in the column with respect to the position of the theoretical dividing wall stages, so that the feed point is arranged 1 to 20, particularly preferably 5 to 10, theoretical plates higher or lower than the side withdrawal point. The inlet point and the side withdrawal point can also be at the same height.
Die Flüssigkeitsverteilung in den einzelnen Teilbereichen der Kolonne erfolgt vorzugsweise gezielt ungleichmäßig. In einer solchen Verfahrensvariante ist die Flüssigkeitsverteilung in den einzelnen Teilbereichen der Trennwandkolonne vorzugsweise jeweils getrennt einstellbar. Dadurch kann der Gesamtenergiebedarf, der zur Auftrennung der wässrigen Zusammensetzung benötigt wird, minimiert werden. Besonders vorteilhaft kann in den Verstärkungsteilen der Trennwandkolonne die Flüssigkeit verstärkt im Wandbereich und in den Abtriebsteilen der Trennwandkolonne reduziert im Wandbereich aufgegeben werden. Hierdurch werden unerwünschte Schleichströme vermieden und die erzielbaren Produktendreinheiten gesteigert.The liquid distribution in the individual subregions of the column is preferably deliberately nonuniform. In such a process variant, the liquid distribution in the individual subregions of the dividing wall column can preferably be set separately in each case. As a result, the total energy requirement required to separate the aqueous composition can be minimized. It is particularly advantageous for the liquid in the reinforcing parts of the dividing wall column to be applied increasingly in the wall area and in the stripping sections of the dividing wall column in the wall area to be reduced. In this way, undesired creeping currents are avoided and the achievable product final purities are increased.
Aus Trennwandkolonnen können, neben einem Kopf- und einem Sumpfprodukt, Seitenprodukte ebenfalls in reiner Form erhalten werden. Bei der Trennung von Mehrstoffgemischen in eine Leichtsieder-, eine Mittelsieder- und eine Hochsiederfraktion werden üblicherweise Spezifikationen betreffend den maximal zulässigen Anteil an Leicht- und Hochsiedern in der Mittelsiederfraktion vorgegeben. Hierbei werden für das Trennproblem kritische Komponenten, so genannte Schlüsselkomponenten, spezifiziert. Dabei kann es sich um eine einzelne Schlüsselkomponente oder um die Summe von mehreren Schlüsselkomponenten handeln. Im vorliegenden Verfahren sind Methanol (Leichtsieder) und Glyoxaldimethylacetal bzw. 2,3-Dimethoxy-1 ,4-dioxan (Hoch- sieder), wenn im Kolonnenzulauf vorhanden, Schlüsselkomponenten.In addition to a top product and a bottom product, side products can also be obtained in pure form from dividing wall columns. When separating multi-component mixtures into a low boiler, a middle boiler and a high boiler fraction, specifications are usually given regarding the maximum permissible proportion of light and high boilers in the middle boiler fraction. Critical components, so-called key components, are specified for the separation problem. This can be a single key component or the sum of several key components. In the present process, methanol (low boilers) and glyoxaldimethylacetal or 2,3-dimethoxy-1,4-dioxane (high boilers), if present in the column feed, are key components.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird die Einhaltung der oben genannten Spezifikation bezüglich der Schlüsselkomponenten gewährleistet, in dem das Aufteilungsverhältnis der Flüssigkeit am oberen Ende der Trennwand sowie die Heizleistung der Verdampfer in bestimmter Weise geregelt werden. Dabei wird das Aufteilungsverhältnis der Flüssigkeit am oberen Ende der Trennwand in der Weise eingestellt, dass der Anteil an hochsiedenden Schlüsselkomponenten im Flüssigkeitsrücklauf über den Abtriebsteil des Entnahmeteils 10 bis 80 %, vorzugsweise 30 bis 50 %, des in der Mittelsiederfraktion zugelassenen Grenzwerts beträgt. Die Heizleistung im Sumpfverdampfer der Trennwandkolonne wird vorzugsweise so eingestellt, dass die Konzentration der leichtsiedenden Schlüsselkomponenten in der Flüssigkeit am unteren Ende der Trennwand 10 bis 80 %, vorzugsweise 30 bis 50 %, des im Mittelsiederstrom zugelassenen Grenzwerts beträgt. Entsprechend wird bei dieser Regelung die Flüssigkeitsaufteilung am oberen Ende der Trennwand dahingehend eingestellt, dass bei höheren Gehalten an hochsiedenden Schlüsselkomponenten mehr und bei geringeren Gehalten derselben weniger Flüssigkeit auf den Zulaufteil geleitet wird.In a preferred process variant, compliance with the above-mentioned specification regarding the key components is ensured by regulating the distribution ratio of the liquid at the upper end of the partition and the heating power of the evaporators in a certain way. The distribution ratio of the liquid at the upper end of the partition is set in such a way that the proportion of high-boiling key components in the liquid return via the stripping section of the withdrawal section is 10 to 80%, preferably 30 to 50%, of the limit value permitted in the medium boiler fraction. The heating power in the bottom evaporator of the dividing wall column is preferably set so that the concentration of the low-boiling key components in the liquid at the lower end of the dividing wall is 10 to 80%, preferably 30 to 50%, of the limit value permitted in the medium boiler stream. Correspondingly, with this regulation, the liquid distribution at the upper end of the partition is adjusted such that more liquid is passed to the inlet part at higher contents of high-boiling key components and less liquid at the same content.
Vorzugsweise wird die Heizleistung im Verdampfer so eingestellt, dass die Konzentration an denjenigen Komponenten der Leichtsiederfraktion, für die im Seitenabzug ein bestimmter Grenzwert für die Konzentration erzielt werden soll (Schlüsselkomponenten), am unteren Ende der Trennwand so eingestellt wird, dass die Konzentration an Komponenten der Leichtsiederfraktion in der Flüssigkeit am unteren Ende der Trennwand 10 bis 80 %, vorzugsweise 30 bis 50 %, des Wertes ausmacht, der im Seitenabzugsprodukt erzielt werden soll, und wird die Heizleistung dahingehend eingestellt, dass bei höherem Gehalt an Komponenten der Leichtsiederfraktion die Heizleistung erhöht und bei niedrigerem Gehalt an Komponenten der Leichtsiederfraktion die Heizleistung verringert wird.The heating power in the evaporator is preferably set such that the concentration at those components of the low boiler fraction for which a certain limit value for the concentration is to be achieved in the side draw (key components) is set at the lower end of the partition wall in such a way that the concentration of components of the Low boiler fraction in the liquid at the lower end of the partition accounts for 10 to 80%, preferably 30 to 50%, of the value that is to be achieved in the side draw product, and the heating power is adjusted in such a way that with a higher content of components of the low boiler fraction the heating power increased and with a lower content of components of the low boiler fraction, the heating output is reduced.
Zur Kompensation von Störungen der Zulaufmenge oder der Zulaufkonzentration er- weist es sich zudem als vorteilhaft, durch entsprechende Regelvorschriften im Pro- zessleitsystem sicherzustellen, dass die Mengenströme der Flüssigkeiten, die auf die Verstärkungsteile aufgegeben werden, nie unter 30 % ihres Normalwertes sinken können.To compensate for disturbances in the feed quantity or feed concentration, it also proves to be advantageous to ensure by means of appropriate regulations in the process control system that the volume flows of the liquids that are fed to the reinforcement parts can never drop below 30% of their normal value.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante kann der Brüdenstrom am unteren Ende der Trennwand so eingestellt werden, dass das Mengenverhältnis des Brüdenstroms im Zulaufteil zum Brüdenstrom im Entnahmeteil 0,5 bis 2, vorzugsweise 0,9 bis 1 ,1 , beträgt. Dieses erfolgt bevorzugt durch die Wahl und/oder Dimensionierung trennwirksamer Einbauten und/oder den Einbau von Druckverlust erzeugenden Einbauten, bei- spielsweise von Blenden.In a preferred process variant, the vapor flow at the lower end of the dividing wall can be adjusted such that the quantitative ratio of the vapor flow in the feed section to the vapor flow in the removal section is 0.5 to 2, preferably 0.9 to 1.1. This is preferably done by the selection and / or dimensioning of internally effective internals and / or the installation of internals which produce pressure loss, for example of orifices.
Zur Entnahme und Aufteilung der Flüssigkeiten am oberen Ende der Trennwand und an der Seitenentnahmesteile eignen sich sowohl innenliegende als auch außerhalb der Kolonne angeordnete Auffangräume für die Flüssigkeit, die die Funktion einer Pum- penvoriage übernehmen oder für eine ausreichend hohe statische Flüssigkeitshöhe sorgen, die eine durch Stellorgane, beispielsweise Ventile, geregelte Flüssigkeitsweiterleitung ermöglichen. Bei der Verwendung von gepackten Kolonnen wird die Flüssigkeit vorzugsweise zunächst in Sammlern gefasst und von dort aus in einen innenliegenden oder außenliegenden Auffangraum geleitet.For the removal and distribution of the liquids at the upper end of the dividing wall and on the side removal parts, both internal and external collection spaces for the liquid are suitable, which take over the function of a pump advance or for a sufficiently high static liquid height that ensures a through Actuators, such as valves, allow regulated liquid transfer. When using packed columns, the liquid is preferably first collected in collectors and from there it is led into an internal or external collecting space.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die aus dem oberen gemeinsamen Teil der Kolonne ablaufende Flüssigkeit in einem in der Kolonne oder außerhalb der Kolonne angeordneten Auffangraum gesammelt und gezielt durch eine Festeinstellung oder Regelung am oberen Ende der Trennwand so aufgeteilt, dass das Verhältnis des Flüssigkeitsstroms im Zulaufteil zu dem vom Entnahmeteil 0,1 bis 1 ,0, vorzugsweise 0,2 bis 0,5, beträgt.In a further embodiment of the present invention, the liquid flowing out of the upper common part of the column is collected in a collecting space arranged in the column or outside the column and deliberately divided by a fixed setting or control at the upper end of the dividing wall in such a way that the ratio of the liquid flow in the feed section to that of the removal section is 0.1 to 1.0, preferably 0.2 to 0.5.
Dabei wird die Flüssigkeit auf den Zulaufteil vorzugsweise über eine Pumpe gefördert oder über eine statische Zulaufhöhe von mindestens einem Meter mengengeregelt aufgegeben. Dieses erfolgt vorzugsweise über eine Kaskadenregelung in Verbindung mit der Flüssigkeitsstandsregelung in dem Auffangraum.In this case, the liquid is conveyed to the inlet part, preferably by means of a pump, or is metered in via a static inlet height of at least one meter. This is preferably done via a cascade control in conjunction with the liquid level control in the collecting space.
Die Aufteilung der aus dem Abtriebsteil im Entnahmeteil der Kolonne ablaufenden Flüssigkeit auf den Seitenabzug und auf den Verstärkungsteil der Kolonne erfolgt vor- zugsweise durch eine Regelung, so dass die auf den Verstärkungsteil aufgegebene Flüssigkeitsmenge nicht unter 30 % des Normalwertes sinken kann.The liquid flowing out of the stripping section in the removal section of the column is divided between the side draw and the rectifying section of the column. preferably by regulation so that the amount of liquid applied to the reinforcement part cannot drop below 30% of the normal value.
Vorzugsweise wird mindestens eine Hochsiederfraktion als flüssiger Seitenabzug im unteren Teil der Kolonne, besonders bevorzugt 1 bis 5 theoretischen Stufen über dem Kolonnensumpf, gewonnen. Diese Hochsiederfraktion enthält Glyoxaldimethylacetal, das - zur bevorzugten Herstellung von 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan - gegebenenfalls in die Herstellung der wässrigen Zusammensetzung, die vorzugsweise gemäß EP 0 847 976 A1 oder EP 1 300 383 A2 erfolgt, zurückgeführt werden kann.At least one high boiler fraction is preferably obtained as a liquid side draw in the lower part of the column, particularly preferably 1 to 5 theoretical plates above the bottom of the column. This high-boiler fraction contains glyoxaldimethylacetal, which - for the preferred preparation of 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane - can optionally be recycled into the preparation of the aqueous composition, which is preferably carried out according to EP 0 847 976 A1 or EP 1 300 383 A2.
Die Hochsiederfraktion kann somit in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest teilweise zur Herstellung der wässrigen Zusammensetzung wieder verwendet werden. Alternativ ist es aber auch möglich, die Hochsiederfraktion, die noch einen größeren Anteil an Glyoxaldimethylacetal enthält, vor der Rückführung weiter aufzuarbeiten, um eine reine, wässrige Glyoxaldimethyla- cetallösung zu erhalten. Hierdurch ist eine Darstellung von Glyoxaldimethylacetal möglich.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the high boiler fraction can thus be reused at least partially for the production of the aqueous composition. Alternatively, however, it is also possible to further work up the high-boiler fraction, which still contains a relatively large proportion of glyoxaldimethylacetal, in order to obtain a pure, aqueous glyoxaldimethylacetal solution. This makes it possible to display glyoxaldimethylacetal.
Weiter bevorzugt wird der Kolonnensumpf, d. h. nicht der Auslass 1 bis 5 theoretische Stufen über dem Kolonnensumpf, in den Sumpfverdampfer zurückgeführt.The column bottom is more preferred, i. H. not the outlet 1 to 5 theoretical stages above the column bottom, returned to the bottom evaporator.
Die Entnahme des Sumpf produktes erfolgt vorzugsweise temperaturgeregelt, wobei als Regeltemperatur eine Messstelle im unteren gemeinsamen Teilbereich der Kolonne verwendet wird. Diese Messstelle ist vorzugsweise um 3 bis 8, besonders bevorzugt 4 bis 6, theoretische Trennstufen oberhalb des unteren Endes der Kolonne angeordnet. Die temperaturgeregelte Entnahme des Sumpfproduktes ist eine dem Fachmann bekannte Standardregelung für Kolonnen: Bei Unterschreiten einer bestimmten Temperatur im Sumpf wird weniger Sumpfprodukt abgenommen, wodurch der Füllstand ansteigt und mehr Seitenprodukt abgezogen wird. Folglich wandern die Mittelsieder aus dem Sumpf nach oben.The bottom product is preferably removed in a temperature-controlled manner, a measuring point in the lower common part of the column being used as the control temperature. This measuring point is preferably arranged by 3 to 8, particularly preferably 4 to 6, theoretical plates above the lower end of the column. The temperature-controlled removal of the bottom product is a standard regulation for columns known to the person skilled in the art: if the bottom temperature falls below a certain temperature, less bottom product is removed, as a result of which the fill level rises and more side product is drawn off. As a result, the middle boilers migrate up from the swamp.
Aus dem Hochsiederabzug der Trennwandkolonne wird vorzugsweise Glyoxaldimethylacetal gewonnen.Glyoxaldimethylacetal is preferably obtained from the high boiler draw-off from the dividing wall column.
Die Mittelsiederfraktion wird an der Seitenabzugsstelle vorzugsweise in flüssiger Form entnommen. Darüber hinaus ist es allerdings auch möglich, dass die Mittelsiederfraktion an der Seitenabzugsstelle in gasförmiger Form entnommen wird.The medium boiler fraction is preferably taken off in liquid form at the side take-off point. In addition, however, it is also possible for the medium boiler fraction to be taken off in gaseous form at the side take-off point.
Die Entnahme der Mittelsiederfraktion an der Seitenabzugsstelle erfolgt dabei vor- zugsweise standgeregelt, wobei als Regelgröße der Flüssigkeitsstand im Kolonnen- sumpf verwendet wird. Die Mittelsiederfraktion enthält im erfindungsgemäßen Verfahren, neben Wasser, 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan. Falls durch das erfindungsgemäße Verfahren Glyoxaldimethylacetal gewonnen werden soll, kann diese Mittelsiederfraktion vorzugsweise zur Spaltung des 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethans mit einem sauren Ionenaustauscher kontinuierlich in Kontakt gebracht werden und in die Trennwandkolonne, vorzugsweise in den gegebenenfalls vorgeschalteten Verdampfer, zurückgeführt werden oder aber zu den Umsetzungen gemäß EP 0 847 976 A1 oder EP 1 300 383 A2 verwendet werden, beispielsweise durch Zuführung in die den Umsetzungen vorgeschalteten Entwässerungen.The medium boiler fraction at the side take-off point is preferably removed in a level-controlled manner, the liquid level in the column swamp is used. In the process according to the invention, the medium boiler fraction contains, in addition to water, 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane. If glyoxaldimethylacetal is to be obtained by the process according to the invention, this medium-boiler fraction can preferably be brought continuously into contact with an acidic ion exchanger to cleave the 1,1,2,2-tetramethoxyethane and returned to the dividing wall column, preferably in the optionally preceding evaporator, or but can be used for the reactions according to EP 0 847 976 A1 or EP 1 300 383 A2, for example by feeding them into the dewaterings upstream of the reactions.
Auch die Destillatentnahme erfolgt vorzugsweise temperaturgeregelt, wobei als Regeltemperatur eine Messstelle im oberen Teilbereich der Kolonne verwendet wird, die um 3 bis 10, besonders bevorzugt 4 bis 6, theoretische Trennstufen unterhalb des oberen Endes der Kolonne angeordnet ist. Das Destillat enthält dabei Methanol.The distillate is also preferably temperature-controlled, a measuring point in the upper part of the column being used as the control temperature, which is arranged 3 to 10, particularly preferably 4 to 6, theoretical plates below the upper end of the column. The distillate contains methanol.
Das am Kopf der Trennwandkolonne erhaltene methanolhaltige Destillat wird in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entweder in die Trennwandkolonne zurückgeführt oder zur Herstellung der wässrigen Zusammensetzung wieder verwendet.In a preferred embodiment of the process according to the invention, the methanol-containing distillate obtained at the top of the dividing wall column is either returned to the dividing wall column or used again to produce the aqueous composition.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Trennwandkolonne weist am oberen und am unteren Ende der Trennwand vorzugsweise Probenahmemöglichkeiten auf, über die aus der Kolonne kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen flüssige und/oder gasförmige Proben entnommen und hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, vorzugswei- se gaschromatographisch, untersucht werden können.The dividing wall column used in the method according to the invention preferably has sampling options at the upper and lower ends of the dividing wall, by means of which liquid and / or gaseous samples can be taken continuously or at intervals and analyzed in terms of their composition, preferably by gas chromatography.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von Trennwandkolonnen zur destillativen Aufarbeitung einer wässrigen Zusammensetzung, die 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan, Glyoxaldimethylacetal und Methanol, enthält.Another object of the present invention is the use of dividing wall columns for the distillative work-up of an aqueous composition which contains 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, glyoxaldimethylacetal and methanol.
Zwei thermisch gekoppelte KolonnenTwo thermally coupled columns
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, anstelle der Trennwandkolonne thermisch gekoppelte Kolonnen einzusetzen. Anordnungen mit thermisch gekoppelten Kolonnen sind hinsichtlich des Energiebedarfs mit einer Trennwandkolonne gleichwertig. Diese Erfindungsvariante bietet sich insbesondere bei Verfügbarkeit von bestehenden Kolonnen aufgrund der Vermeidung von neuen hohen Investitionskosten an. Die geeigneten Formen der Zusammenschaltung können je nach Trennstufenzahl der vorhandenen Kolonne ausgewählt werden. Somit ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur destil- lativen Aufarbeitung einer wässrigen Zusammensetzung, die 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxy- ethan, Glyoxaldimethylacetal und Methanol enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufarbeitung der Zusammensetzung in einer Zusammenschaltung von zwei Destillati- onskolonnen in Form einer thermischen Kopplung durchgeführt wird.According to the invention, it is also possible to use thermally coupled columns instead of the dividing wall column. Arrangements with thermally coupled columns are equivalent to a dividing wall column in terms of energy requirements. This variant of the invention is particularly useful when existing columns are available due to the avoidance of new high investment costs. The appropriate forms of interconnection can be selected depending on the number of plates in the column. The present invention thus furthermore relates to a process for the distillative workup of an aqueous composition which contains 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, glyoxaldimethylacetal and methanol, characterized in that the workup of the composition in an interconnection of two Distillation columns in the form of a thermal coupling is carried out.
Die zuvor für die Trennwandkolonne aufgeführten Verfahrensmerkmale gelten in analoger Weise auch für die Ausführungsform mit zwei thermisch gekoppelten Kolonnen. Dieses gilt auch für die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete wässrige Zu- sammensetzung.The process features listed above for the dividing wall column also apply analogously to the embodiment with two thermally coupled columns. This also applies to the aqueous composition used in the process according to the invention.
Die thermisch gekoppelten Kolonnen können jeweils mit einem eigenen Verdampfer und/oder Kondensator ausgestattet sein. In einer bevorzugten Verfahrensvariante werden in den Verbindungsströmen zwischen den beiden thermisch gekoppelten Kolonnen nur Flüssigkeiten gefördert. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die thermisch gekoppelten Kolonnen mit unterschiedlichen Drücken betrieben werden.The thermally coupled columns can each be equipped with their own evaporator and / or condenser. In a preferred process variant, only liquids are conveyed in the connecting streams between the two thermally coupled columns. This is particularly advantageous if the thermally coupled columns are operated at different pressures.
In einer bevorzugten Verschaltung der thermisch gekoppelten Kolonnen werden die Leichtsiederfraktion und die Hochsiederfraktion aus unterschiedlichen Kolonnen ent- nommen, wobei der Betriebsdruck der Kolonne, aus der die Hochsiederfraktion entnommen wird, tiefer eingestellt wird als der Betriebsdruck der Kolonne, aus der die Leichtsiederfraktion entnommen wird, vorzugsweise um 0,5 bis 1 bar.In a preferred interconnection of the thermally coupled columns, the low boiler fraction and the high boiler fraction are taken from different columns, the operating pressure of the column from which the high boiler fraction is removed being set lower than the operating pressure of the column from which the low boiler fraction is removed, preferably by 0.5 to 1 bar.
Die erste Kolonne wird vorzugsweise bei einem Druck von 500 bis 1500 mbar, beson- ders bevorzugt 800 bis 1200 mbar, betrieben. Die Temperatur in der ersten Kolonne beträgt vorzugsweise 45 bis 115 °C, besonders bevorzugt 55 bis 105 °C. Die zweite Kolonne wird vorzugsweise bei einem Druck von 50 bis 500 mbar, besonders bevorzugt 100 bis 200 mbar betrieben. Die Temperatur in der zweiten Kolonne beträgt vorzugsweise 30 bis 105 °C, besonders bevorzugt 45 bis 95 °C.The first column is preferably operated at a pressure of 500 to 1500 mbar, particularly preferably 800 to 1200 mbar. The temperature in the first column is preferably 45 to 115 ° C., particularly preferably 55 to 105 ° C. The second column is preferably operated at a pressure of 50 to 500 mbar, particularly preferably 100 to 200 mbar. The temperature in the second column is preferably 30 to 105 ° C, particularly preferably 45 to 95 ° C.
Gemäß einer besonderen Verschaltungsform ist es möglich, den Sumpfstrom der ersten Kolonne in einem Verdampfer teilweise oder vollständig zu verdampfen und anschließend der zweiten Kolonne zweiphasig oder in Form eines gasförmigen oder eines flüssigen Stromes zuzuführen. Darüber hinaus kann es von Vorteil sein, den Zu- laufstrom einer Vorverdampfung zu unterziehen und anschließend zweiphasig oder in Form von zwei Strömen der Kolonne zuzuführen. Diese Vorverdampfung bietet sich besonders dann an, wenn der Zulaufstrom größere Mengen an Leichtsiedem enthält. Durch die Vorverdampfung kann der Abtriebsteil der Kolonne wesentlich entlastet werden. Gleiches gilt auch für die oben erwähnte Vorverdampfung bei Trennwandkolon- nen. In der Ausführungsvariante mit thermisch gekoppelten Kolonnen sind die Probenahmemöglichkeiten - vorzugsweise analog zu der Ausführungsform mit der Trennwandkolonne - in den Verbindungsleitungen zwischen den den Teilbereichen der Trenn- wandkolonne entsprechenden Bereichen der thermisch gekoppelten Kolonnen angeordnet.According to a special form of connection, it is possible to partially or completely evaporate the bottom stream of the first column in an evaporator and then to feed it to the second column in two phases or in the form of a gaseous or a liquid stream. In addition, it can be advantageous to subject the feed stream to pre-evaporation and then to feed it to the column in two phases or in the form of two streams. This pre-evaporation is particularly useful when the feed stream contains large amounts of low boilers. The stripping section of the column can be substantially relieved by the pre-evaporation. The same also applies to the above-mentioned pre-evaporation in the case of dividing wall columns. In the variant with thermally coupled columns, the sampling options - preferably analogously to the embodiment with the dividing wall column - are arranged in the connecting lines between the regions of the thermally coupled columns corresponding to the partial regions of the dividing wall column.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von zwei thermisch gekoppelten Kolonnen zur destillativen Aufarbeitung einer wässrigen Zusam- mensetzung, die 1,1 ,2,2-Tetramethoxyethan, Glyoxaldimethylacetal und Methanol, enthält. Bezüglich weitergehender Ausführung wird auf das zuvor geschilderte Verfahren verwiesen.Another object of the present invention is the use of two thermally coupled columns for working up by distillation of an aqueous composition which contains 1,1,2,2-tetramethoxyethane, glyoxaldimethyl acetal and methanol. With regard to further execution, reference is made to the previously described method.
Trennwandkolonne bzw. zwei thermisch gekoppelte KolonnenPartition wall column or two thermally coupled columns
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird in dem Zulauf der Trennwandkolonne oder der zweiten thermisch gekoppelten Kolonne vorzugsweise Wasser eingespeist, so dass sich eine Diacetalkonzentration im Sumpf der Trennwandkolonne oder der zweiten thermisch gekoppelten Kolonne von weniger als 5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 1 Gew.-%, einstellt. Dieses ist vorteilhaft, um eine im Wesentlichen vollständige Diace- talabtrennung zu erreichen. Hierbei macht man sich zu Nutzen, dass - wie in EP 0 847 976 A1 beschrieben - 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan und Wasser ein Homoazeotrop ausbilden. Dabei wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform das Wasser in den Sumpfverdampferzulauf der Trennwandkolonne oder der zweiten thermisch gekoppel- ten Kolonne eingespeist. Dieses zugesetzte Wasser kann vorzugsweise zumindest teilweise dem bei der Eindampfung des Glyoxals, das bevorzugt vor der Umsetzung gemäß EP 1 300 383 A2 oder EP 0 847 976 A1 stattfindet, anfallenden Wasserstroms entnommen werden. Alternativ kann auch das bei der sich an die Trennwandkolonne bzw. der zwei thermisch gekoppelten Kolonnen anschließenden Reindestillation des 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan anfallende Wasser verwendet werden.In the process of the invention, water is preferably fed into the feed to the dividing wall column or the second thermally coupled column, so that a diacetal concentration in the bottom of the dividing wall column or the second thermally coupled column is less than 5% by weight, preferably less than 1% by weight. %. This is advantageous in order to achieve an essentially complete dialectonic separation. This makes use of the fact that - as described in EP 0 847 976 A1 - 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane and water form a homoazeotrope. In a further preferred embodiment, the water is fed into the bottom evaporator inlet of the dividing wall column or the second thermally coupled column. This added water can preferably be at least partially withdrawn from the water stream resulting from the evaporation of the glyoxal, which preferably takes place before the reaction according to EP 1 300 383 A2 or EP 0 847 976 A1. Alternatively, the water obtained in the purifying distillation of the 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane which follows the dividing wall column or the two thermally coupled columns can also be used.
Darüber hinaus wird in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens handelsübliche, ungefähr 40 %ige Glyoxallösung in den Zulauf der Trennwandkolonne oder der zweiten thermisch gekoppelten Kolonne eingespeist. Dieses kann vorzugsweise über den Sumpfverdampferzulauf erfolgen.In addition, in a preferred embodiment of the process according to the invention, commercially available, approximately 40% glyoxal solution is fed into the feed of the dividing wall column or the second thermally coupled column. This can preferably be done via the bottom evaporator inlet.
Bei dem Sumpfverdampfer handelt es sich sowohl bei der Ausführungsform mit der Trennwandkolonne als auch bei der Ausführungsform mit den thermisch gekoppelten Kolonnen vorzugsweise um einen Dünnschichtapparat, vorzugsweise um einen Fall- filmverdampfer. Der aus dem Entnahmeteil der Trennwandkolonne oder dem Seitenaustrag der zweiten thermisch gekoppelten Kolonne erhältliche flüssige oder gasförmige wässrige Seitenaustrag enthaltend 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan wird vorzugsweise im Anschluss in eine weitere, mit Böden, Packungen oder Füllkörpern ausgerüstete Kolonne eingespeist, in der das Wasser mit Hilfe einer Schleppmitteldestillation entfernt wird. Diese Kolonne weist vorzugsweise 10 bis 40, besonders bevorzugt 10 bis 25, theoretische Trennstufen auf.The bottom evaporator is preferably a thin-film apparatus, preferably a falling film evaporator, both in the embodiment with the dividing wall column and in the embodiment with the thermally coupled columns. The liquid or gaseous aqueous side discharge comprising 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane obtainable from the removal part of the dividing wall column or the side discharge of the second thermally coupled column is preferably subsequently fed into a further column equipped with trays, packings or packing, in which the water is removed using an entrainer distillation. This column preferably has 10 to 40, particularly preferably 10 to 25, theoretical plates.
Das dabei verwendete Schleppmittel wird vorzugsweise aus C5- bis Cl0-Kohlenwasser- stoffen ausgewählt. Aus dieser zweiten Kolonne wird das 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan vorzugsweise zumindest teilweise als flüssiger oder gasförmiger Seitenabzug im unteren Teil der Kolonne, vorzugsweise 1 bis 5 theoretische Stufen über dem Kolonnensumpf, gewonnen. Diese Destillation findet bei Drücken von vorzugsweise 300 bis 1500 mbar, besonders bevorzugt von 400 bis 600 statt. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der wässrige Seitenaustrag der Trennwandkolonne oder der zweiten thermisch gekoppelten Kolonne im Wesentlichen gasförmig in die Schleppmitteldestillationskolonne eingeleitet, was eine besonders energiesparende Verfahrensweise ist. In diesem Fall wird man den Betriebsdruck der Schleppmitteldestillationskolonne geringer als den der Trennwandkolonne bzw. der zweiten thermisch gekoppelten Kolonne wählen, vorzugsweise um 10 bis 50 mbar. Vorzugsweise wird man in die Verbindungsleitung zwischen den Kolonnen geeignete, dem Fachmann bekannte Regelorgane einbauen, beispielsweise eine Klappe und eine Blende mit entsprechender Differenzdruckmessung, welche die oben beschriebene Regelung der Seitenabzugsmenge erlauben.The entrainer used is preferably selected from C 5 to C 10 hydrocarbons. From this second column, the 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane is preferably obtained at least partially as a liquid or gaseous side draw in the lower part of the column, preferably 1 to 5 theoretical stages above the bottom of the column. This distillation takes place at pressures of preferably 300 to 1500 mbar, particularly preferably from 400 to 600. In a preferred embodiment of the present invention, the aqueous side discharge from the dividing wall column or the second thermally coupled column is introduced into the entraining agent distillation column essentially in gaseous form, which is a particularly energy-saving procedure. In this case, the operating pressure of the entraining agent distillation column will be lower than that of the dividing wall column or the second thermally coupled column, preferably by 10 to 50 mbar. Preferably, suitable control members known to those skilled in the art will be installed in the connecting line between the columns, for example a flap and an orifice plate with a corresponding differential pressure measurement, which allow the above-described control of the side draw amount.
Der Sumpfaustrag dieser Schleppmittelkolonne wird vorzugsweise der Zulaufstelle der Trennwandkolonne zugeführt. Dieses kann durch Zuführung in den Reaktoraustrag oder in den vorgewärmten bzw. teilverdampften Kolonnenzulauf erfolgen.The bottom discharge of this entrainer column is preferably fed to the feed point of the dividing wall column. This can be done by feeding into the reactor discharge or into the preheated or partially evaporated column feed.
Das so gewonnene 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan weist einen Wassergehalt von vorzugsweise kleiner 1 %, besonders bevorzugt kleiner 0,1 %, auf.The 1,1,2,2-tetramethoxyethane thus obtained has a water content of preferably less than 1%, particularly preferably less than 0.1%.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das am Kopf gewonnene Abwasser aus dieser weiteren Kolonne kontinuierlich mit einem sauren Ionenaustauscher in Kontakt gebracht. Die Verweilzeit am Ionenaustauscher beträgt vorzugsweise 1 bis 4 Stunden bei einer Temperatur von 55 bis 100 °C, vorzugsweise 55 bis 80 °C. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen sowie eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.In a further particular embodiment of the present invention, the waste water obtained at the top from this further column is brought continuously into contact with an acidic ion exchanger. The residence time on the ion exchanger is preferably 1 to 4 hours at a temperature of 55 to 100 ° C, preferably 55 to 80 ° C. The invention is explained in more detail below with reference to the drawings and an exemplary embodiment.
Figur 1 zeigt schematisch eine Trennwandkolonne (TK) mit darin vertikal angeordneter Trennwand (T), welche die Kolonne in einen oberen gemeinsamen Kolonnenteil 1 , in einen unteren gemeinsamen Kolonnenteil 6, einen Zulaufteil (2, 4) mit Verstärkungsteil 2 und Abtriebsteil 4 sowie einen Entnahmeteil (3, 5) mit Abtriebsteil 3 und Verstärkungsteil 5 aufteilt. Die Zuführung des aufzutrennenden Gemisches (A B C) erfolgt im mittleren Bereich des Zulaufteils (2, 4). Am Kolonnenkopf wird die Leichtsiederfraktion (A), aus dem Kolonnensumpf die Hochsiederfraktion (C) und aus dem mittleren Bereich des Entnahmeteils (3, 5) die Mittelsiederfraktion (B) abgezogen.Figure 1 shows schematically a dividing wall column (TK) with a dividing wall (T) arranged vertically therein, which divides the column into an upper common column part 1, into a lower common column part 6, an inlet part (2, 4) with a reinforcing part 2 and a stripping part 4 and one Extraction part (3, 5) with stripping section 3 and reinforcing section 5. The mixture (A B C) to be separated is fed in the central region of the feed part (2, 4). The low boiler fraction (A), the high boiler fraction (C) and the medium boiler fraction (B) are drawn off from the bottom of the column from the column top and from the middle region of the removal part (3, 5).
Die Figur 2 zeigt die schematische Darstellung einer Anlage zur destillativen Aufarbeitung der wässrigen Zusammensetzung zur Herstellung von 1,1,2,2,-Tetramethoxy- ethan und/oder Glyoxaldimethylacetal in einer Trennwandkolonne.FIG. 2 shows the schematic representation of a plant for working up the aqueous composition by distillation to produce 1,1,2,2, tetramethoxyethane and / or glyoxaldimethylacetal in a dividing wall column.
Verdeutlicht wird die Auftrennung des Reaktionsaustrages d in methanolische Leicht- siederfraktionen i und i', das wässrige Diacetal f und Hochsiederfraktion g und g\ die, neben anderen Komponenten, das Glyoxaldimethylacetal und nicht umgesetztes Glyo- xal enthält. Bei der Aufarbeitung der wässrigen Zusammensetzung kann die Hochsiederfraktion zum größten Teil direkt in die Synthesestufe zurückgeführt werden (Strom g'), was neben einer deutlichen Ausbeuteverbesserung auch eine besonders umwelt- und ressourcenschonende Vorgehensweise ist.The separation of the reaction product d into methanolic low boiler fractions i and i ', the aqueous diacetal f and high boiler fraction g and g \ which, among other components, contains the glyoxaldimethyl acetal and unreacted glyoxal is illustrated. When working up the aqueous composition, the high boiler fraction can for the most part be returned directly to the synthesis stage (stream g '), which, in addition to a significant improvement in yield, is also a particularly environmentally friendly and resource-saving procedure.
Die wässrige Zusammensetzung, Strom d, wird in einem Vorverdampfer teilweise verdampft, wobei ein zweiphasiger Strom e erhalten wird, der der Trennwandkolonne (TK) zugeführt wird.The aqueous composition, stream d, is partially evaporated in a pre-evaporator, giving a two-phase stream e which is fed to the dividing wall column (TC).
Die Trennwandkolonne (TK) ist durch die in Längsrichtung angeordnete Trennwand (T) in die Teilbereiche 1 bis 6 aufgeteilt, d. h. in den oberen gemeinsamen Kolonnenbereich 1 , den Zulaufteil mit Verstärkungsteil 2 und Abtriebsteil 4, den Entnahmeteil mit Verstärkungsteil 5 und Abtriebsteil 3 sowie den unteren gemeinsamen Kolonnenbereich 6.The dividing wall column (TK) is divided into sections 1 to 6 by the dividing wall (T) arranged in the longitudinal direction. H. in the upper common column area 1, the inlet section with reinforcing section 2 and stripping section 4, the removal section with reinforcing section 5 and stripping section 3 and the lower common column area 6.
Das wässrige 1,1,2,2-Tetramethoxyethan wird als Seitenaustrag (flüssig oder gasförmig) als Strom f abgenommen. Die Hochsiederausschleusung bzw. -rückführung erfolgt über die Ströme g und g'. Die Leichtsiederausschleusung bzw. -rückführung erfolgt über die Ströme i, i'. Zusätzlich wird über den Strom m bzw. k über den Verdampferablauf Wasser bzw. wässrige Glyoxallösung in die Trennwandkolonne eingeführt.The aqueous 1,1,2,2-tetramethoxyethane is taken off as a side discharge (liquid or gaseous) as stream f. The high boiler discharge or recycling takes place via the streams g and g '. The low boiler removal or recycling takes place via the currents i, i '. In addition, water or aqueous glyoxal solution is introduced into the dividing wall column via stream m or k via the evaporator outlet.
In Figur 2 bedeuten ferner a Methanol, b Glyoxallösung, c Reaktorzulauf, B1 gerührter Behälter zur Vorlage des Reaktionsgemisches, P1 ,3 durchflußgeregelte Pumpe, V Verdampfer, k Verdampferablauf und h Kondensatorabzug.In FIG. 2, a also means methanol, b glyoxal solution, c reactor feed, B1 stirred tank for introducing the reaction mixture, P1, 3 flow-controlled pump, V evaporator, k evaporator outlet and h condenser discharge.
Ausführungsbeispiel:Embodiment:
Aufbau der Laborapparatur gemäß Figur 2 zur Acetalisierung von GlyoxalConstruction of the laboratory apparatus according to FIG. 2 for the acetalization of glyoxal
In einem gerührten Behälter B1 mit ungefähr 0,5 I Volumen wird das Reaktionsgemisch vorgelegt und kontinuierlich mit einer durchflußgeregelten Pumpe (130 g/h) in den auf 65 °C temperierten Reaktor dosiert (Strom c). Dieser Rohrreaktor besteht aus einem mantelbeheizten, zehn Meter langen Edelstahlrohr, das mit 620 ml Katalysator (LEWATIT® K2629) befüllt wurde. Die am Zu- und Ablauf des Reaktors angebrachten Feinfilter mit einer Maschenweite von 140 μm verhindern den Austrag des Katalysators. Der Ablauf dieses Reaktors d wird über eine Leitung in die Zulaufstelle der Trennwandkolonne geführt.The reaction mixture is placed in a stirred container B1 with a volume of approximately 0.5 l and metered continuously into the reactor heated to 65 ° C. using a flow-controlled pump (130 g / h) (stream c). This tubular reactor consists of a jacket-heated, ten-meter-long stainless steel tube that was filled with 620 ml of catalyst (LEWATIT® K2629). The fine filters with a mesh size of 140 μm attached to the inlet and outlet of the reactor prevent the catalyst from being discharged. The outlet of this reactor d is fed via a line into the feed point of the dividing wall column.
Ein Druckhalteventil in dieser Leitung gewährleistet einen konstanten Betriebsdruck im Rekator von etwa 0,5 bar über atmosphärischen Druck.A pressure control valve in this line ensures a constant operating pressure in the recator of approximately 0.5 bar above atmospheric pressure.
Die Trennwandkolonne wird bei einem Druck von 500 mbar (absolut) betrieben. Als Trennwandkolonne TK wird eine Glas-Laborkolonne von 50 mm Innendurchmesser eingesetzt, die im Bereich der Trennwand mit einer etwa 80 cm hohen Schüttung von 3 mm-Edelstahlgeweberingen ausgestattet ist. Oberhalb der Trennwand im gemeinsamen Kolonnenbereich 1 ist die Kolonne mit 50 cm einer Laborgewebepackung mit einer spezifischen Oberfläche von etwa 950 m2/m3 bestückt. Unterhalb der Trennwand (Bereich 6) ist die Kolonne mit etwa 20 cm derselben Packung bestückt. Der Zulauf e wurde flüssig in die Mitte des Trennwandbereiches eingespeist, wobei auf eine Vorverdampfung verzichtet wurde.The dividing wall column is operated at a pressure of 500 mbar (absolute). A glass laboratory column with an inner diameter of 50 mm is used as the dividing wall column TK, which is equipped with an approximately 80 cm high bed of 3 mm stainless steel mesh rings in the area of the dividing wall. Above the partition in the common column area 1, the column is equipped with 50 cm of a laboratory tissue pack with a specific surface area of approximately 950 m 2 / m 3 . Below the dividing wall (area 6), the column is equipped with about 20 cm of the same packing. The feed e was fed in liquid into the middle of the partition area, with no pre-evaporation.
Der flüssige Seitenabzug f am Entnahmeteil befindet sich auf gleicher Höhe. Oberhalb der Trennwand wird die ablaufende Flüssigkeit in einem Sammler zusammengefasst und durch einen innerhalb der Kolonne montierten Schwenktrichter auf die Zulauf- bzw. Entnahmeseite der Trennwand verteilt. Das Verteilungsverhältnis der Flüssigkeit zwischen Zulauf- und Entnahmeseite beträgt vorteilhaft 1 : 4 bis 1 : 4,5. Die Abnahmemenge des Seitenstromes wird über den Kolonnensumpf-Füllstand geregelt. Eine zu- sätzliche Temperaturaufschaltung der unmittelbar unter dem Seitenabzug im Bereich 5 gemessenen Kolonneninnentemperatur verhindert insbesondere bei nicht stationären Betriebszuständen wie An- und Abfahrvorgängen den Austrag nicht spezifikationsgerechter Seitenausträge. Üblicherweise wird am Seitenaustrag eine Temperatur um 80,5 °C beobachtet.The liquid side trigger f on the removal part is at the same height. Above the dividing wall, the liquid running off is collected in a collector and distributed to the inlet or removal side of the dividing wall by means of a swivel funnel mounted inside the column. The distribution ratio of the liquid between the inlet and outlet side is advantageously 1: 4 to 1: 4.5. The amount of the side stream is regulated via the column sump fill level. An additional temperature control directly below the side trigger in area 5 measured column internal temperature prevents the discharge of side discharges that do not meet specifications, particularly in the case of non-stationary operating states such as start-up and shutdown processes. A temperature of around 80.5 ° C is usually observed on the side discharge.
Die Kolonneninnentemperatur in der oberen Hälfte des gemeinsamen Kolonnenbereiches 1 wird über eine temperaturgeführte Rücklaufmengenregelung (Strom i) zwischen 47 °C und 49 °C eingestellt. Die Kolonne ist mit einem Kondensator K ausgestattet, der bei etwa 5 °C betrieben wird.The internal column temperature in the upper half of the common column area 1 is set between 47 ° C. and 49 ° C. via a temperature-controlled return flow control (current i). The column is equipped with a condenser K, which is operated at about 5 ° C.
Die Kolonne ist mit einem Rotationsfilmverdampfer (4,6 dm2) ausgestattet, der über eine Pumpe beaufschlagt wird. In dessen Zulauf können über eine Wagensteuerung Wasser und/oder wässrige Glyoxallösung (Strom m) eindosiert werden. Der Abzug der Hochsiederfraktion g' erfolgt temperaturgeregelt bei etwa 92 °C im Kolonnensumpf. Sumpf- und Kopfablauf (Ströme g' bzw. i') der Destillationskolonne werden in den Vorlagebehälter B1 zurückgeführt. Die gesamte Kolonne ist mit adiabaten Schutzheizungen ausgerüstet.The column is equipped with a rotary film evaporator (4.6 dm 2 ), which is acted on by a pump. Water and / or aqueous glyoxal solution (stream m) can be metered into the feed via a trolley control. The high boiler fraction g 'is withdrawn in a temperature-controlled manner at about 92 ° C. in the column bottom. Bottom and top outlets (streams g 'and i') of the distillation column are returned to the feed tank B1. The entire column is equipped with adiabatic protective heaters.
Beispielexample
In den Sumpfverdampfer V der Trennwandkolonne wird innerhalb 24 Stunden 418 g einer 40,7 %igen Glyoxallösung, die unter anderem 1 % Ethylenglykol enthält, sowie 324 g destilliertes Wasser (Strom m) eindosiert. Sumpf- und Kopfablauf (Ströme g' bzw. i') der Destillationskolonne werden in den Vorlagebehälter B1 zurückgeführt. Als Hochsiederstrom g wird eine Menge von 30 g innerhalb 24 Stunden ausgeschleust, was nötig ist, um eine Aufpegelung von Hochsiedern einzuschränken. Die durch die Reaktion verbrauchte Methanolmenge von 371 g wird standgeregelt in den Vorlagebehälter B1 dosiert (Strom a). Durch mehrere Tage kontinuierlichen Betriebes werden zuvor stationäre Bedingungen in der Laborapparatur sichergestellt. Die gewonnenen Austräge werden gaschromatographisch analysiert und der Gehalt an Glyoxal titrime- tisch bestimmt.418 g of a 40.7% glyoxal solution which contains, inter alia, 1% ethylene glycol and 324 g of distilled water (stream m) are metered into the bottom evaporator V of the dividing wall column within 24 hours. Bottom and top outlets (streams g 'and i') of the distillation column are returned to the feed tank B1. A quantity of 30 g is discharged as high boiler stream g within 24 hours, which is necessary in order to limit the build-up of high boilers. The 371 g of methanol consumed by the reaction is metered into the storage container B1 in a level-controlled manner (stream a). Through several days of continuous operation, stationary conditions in the laboratory equipment are ensured beforehand. The discharges obtained are analyzed by gas chromatography and the content of glyoxal is determined by titration.
Bei den oben beschriebenen Versuchsbedingungen werden am Seitenabzug f der Trennwandkolonne 1045 g einer wässrigen TME-Lösung erhalten, die neben 37,6 Gew.-% 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan, Spuren an Methanol und anderen Nebenkomponenten, auch 0,15 % 2,3-Dimethoxy-l ,4-dioxan enthält. Das ergibt Molausbeuten von 89 % der Theorie bezüglich Glyoxal und 91 % bezüglich Methanol. Im Zulaufstrom e zur Trennwandkolonne werden neben Methanol in einer Stichprobe unter anderem 12,4 Gew.-% 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan, 8,2 % Wasser, 3,2 % Di- methoxydioxan und 1 % Glyoxal analysiert. In einer Stichprobe des Leichtsiederabzu- ges i' wird 99,5 Gew.-% Methanol und neben 0,2 % Wasser Spuren von anderen Leichtsiedern analysiert. Im ausgeschleusten Hochsiederstrom g werden unter anderem 26 Gew.-% Glyoxaldimethylacetal, 24 Gew.-% Glyoxal, 20 Gew.-% Wasser, 11 ,6 Gew.-% Dimethoxydioxan und neben Spuren an 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan noch sonstige, teilweise unbekannte Hochsieder gefunden.Under the test conditions described above, 1045 g of an aqueous TME solution are obtained on the side draw f of the dividing wall column which, in addition to 37.6% by weight of 1,1, 2,2-tetramethoxyethane, traces of methanol and other secondary components, also 0.15 % 2,3-dimethoxy-1,4-dioxane contains. This gives molar yields of 89% of theory regarding glyoxal and 91% regarding methanol. In the feed stream e to the dividing wall column, 12.4% by weight of 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, 8.2% water, 3.2% dimethoxydioxane and 1% glyoxal are analyzed in a random sample in addition to methanol. In a sample of the low boiler 99.5% by weight of methanol and, in addition to 0.2% of water, traces of other low boilers are analyzed. 26% by weight of glyoxaldimethylacetal, 24% by weight of glyoxal, 20% by weight of water, 11.6% by weight of dimethoxydioxane and, in addition to traces of 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, are also found in the discharged high-boiler stream g other, partly unknown high boilers found.
In einer weiteren mit ca. 1 ,80 m einer Laborgewebepackung von 950 m2/m3 spezifischer Oberfläche ausgestatteten, kontinuierlich zu betreibenden Laborkolonne von 40 mm Innendurchmesser werden die gesammelten Seitenausträge der Trennwandkolon- ne einer Schleppmitteldestillation bei 500 mbar unterzogen. Auch diese Kolonne ist mit einem ölbeheizten Rotationsfilmverdampfer (4,6 dm2) ausgestattet und mit adiabaten Schutzheizungen ausgerüstet.In a further laboratory column with an internal diameter of 40 mm and a laboratory fabric packing of 950 m 2 / m 3 specific surface and continuously operating and having a 40 mm inner diameter, the collected side discharges of the dividing wall column are subjected to an entrainer distillation at 500 mbar. This column is also equipped with an oil-heated rotary film evaporator (4.6 dm 2 ) and equipped with adiabatic protective heaters.
Der Zulauf wird dabei so aufgegeben, dass der Abtriebsteil dieser Kolonne eine Länge von 80 cm aufweist.The feed is fed in such a way that the stripping section of this column has a length of 80 cm.
Als Hilfsstoff wird Methylcyclohexan eingesetzt. Die am Kopf der Kolonne entnommenen wasserhaltigen Brüden werden nach Kondensation in einen Phasenscheider eingeleitet. Die organische Phase wird wieder der Kolonnen als Rücklauf zugeführt und die schwerere wässrige Phase entfernt. Am Sumpf wird das reine 1 ,1 ,2,2-Tetrame- thoxyethan über eine Füllstandsregelung gewonnen. Die Reinheit des Produktes wird durch eine Temperaturregelung im unteren Teil der Kolonne sichergestellt, die auf die Verdampferheizung wirkt. Typischerweise beträgt die Sumpftemperatur 135 °C, während am Kopf der Kolonne 61 °C gemessen werden. Die Austräge werden gaschroma- tographisch analysiert.Methylcyclohexane is used as an auxiliary. The water-containing vapors removed at the top of the column are introduced into a phase separator after condensation. The organic phase is returned to the columns as reflux and the heavier aqueous phase is removed. The pure 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane is obtained at the bottom via a level control. The purity of the product is ensured by a temperature control in the lower part of the column, which acts on the evaporator heating. The bottom temperature is typically 135 ° C., while 61 ° C. are measured at the top of the column. The discharges are analyzed by gas chromatography.
So werden beispielsweise innerhalb von 53 Stunden aus 8032 g einer wässrigen Lösung, die 37,2 Gew.-% 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan und 0,2 Gew.-% Dimethoxydioxan enthält, 2921 g eines reinen 1 ,1 ,2,2,-Tetramethoxyethans von 99,3 Gew.-% erhalten, das neben 0,6 Gew.-% 2,3-Dimethoxy-1 ,4-dioxan lediglich Spuren an Wasser und anderen Komponenten enthält. Im wässrigen Kopfaustrag sind neben einer geringen Methanolmenge (< 0,1 Gew.-%) Spuren an Methylcyclohexan und 220 ppm Glyoxaldimethylacetal nachweisbar.For example, within 53 hours 8032 g of an aqueous solution containing 37.2% by weight of 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane and 0.2% by weight of dimethoxydioxane become 2921 g of a pure 1, 1, Obtained 2,2, -Tetramethoxyethans of 99.3 wt .-%, which contains only traces of water and other components in addition to 0.6 wt .-% 2,3-dimethoxy-1, 4-dioxane. In addition to a small amount of methanol (<0.1% by weight), traces of methylcyclohexane and 220 ppm glyoxaldimethylacetal can be detected in the aqueous top discharge.
In einer weiteren Apparatur, die im Wesentlichen aus einem temperierbaren, 4 m langen Doppelmantelrohr besteht, welches mit 250 ml Katalysator (LEWATITΘK2629) befüllt ist, wird ein Teil des oben gewonnenen, wässrigen Kopfaustrages weiterbehandelt. Am Zu- und Ablauf dieses Reaktors sind wiederum Filter montiert, um den Austrag des Katalysators zu verhindern. Dabei werden kontinuierlich 62 ml/h des wässrigen Austrages bei Umgebungsdruck durch die Katalysatorschüttung gepumpt. Bei einer mittleren Reaktortemperatur von 70 °C konnte der Glyoxaldimethylacetalgehalt auf Werte < 10 ppm abgereichert werden, was der Nachweisgrenze der verwendeten gaschromatographischen Methode entspricht. In a further apparatus, which essentially consists of a temperature-controlled, 4 m long double jacket tube, which is filled with 250 ml of catalyst (LEWATITΘK2629), part of the aqueous top discharge obtained above is further treated. Filters are in turn installed at the inlet and outlet of this reactor to prevent the catalyst from being discharged. 62 ml / h of the aqueous discharge are continuously pumped through the catalyst bed at ambient pressure. At an average reactor temperature of 70 ° C, the glyoxaldimethylacetal content was reduced to values <10 ppm, which corresponds to the detection limit of the gas chromatographic method used.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur destillativen Aufarbeitung einer wässrigen Zusammensetzung, die 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan, Glyoxaldimethylacetal und Methanol enthält, da- durch gekennzeichnet, dass die Aufarbeitung der Zusammensetzung unter Ausbildung von mindestens einer Leichtsiederfraktion, mindestens einer Mittelsiederfraktion und mindestens einer Hochsiederfraktion in einer Trennwandkolonne erfolgt, in der eine Trennwand in Kolonnenlängsrichtung unter Ausbildung eines oberen gemeinsamen Kolonnenbereiches, eines unteren gemeinsamen Kolon- nenbereiches, eines Zulaufteils mit Verstärkungsteil und Abtriebsteil sowie eines Entnahmeteils mit Verstärkungsteil und Abtriebsteil angeordnet ist, wobei die Trennwand zwischen dem oberen und dem unteren gemeinsamen Kolonnenbereich angeordnet ist und die wässrige Zusammensetzung in den mittleren Bereich des Zulaufteils zugeführt wird, mindestens eine Mittelsiederfraktion enthal- tend wässriges 1 ,1 ,2,1. Process for the distillative work-up of an aqueous composition which contains 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, glyoxaldimethylacetal and methanol, characterized in that the work-up of the composition with the formation of at least one low boiler fraction, at least one medium boiler fraction and at least one high boiler fraction takes place in a dividing wall column in which a dividing wall is arranged in the longitudinal direction of the column, forming an upper common column area, a lower common column area, an inlet section with a reinforcing section and stripping section and a removal section with reinforcing section and stripping section, the dividing wall between the upper and the lower section common column area is arranged and the aqueous composition is fed into the central area of the feed section, at least one medium boiler fraction containing aqueous 1, 1, 2,
2-Tetramethoxyethan als Seitenabzug aus dem mittleren Bereich des Entnahmeteils, mindestens eine Hochsiederfraktion enthaltend Glyoxaldimethylacetal aus dem unteren gemeinsamen Kolonnenbereich und mindestens eine Leichtsiederfraktion enthaltend Methanol aus dem oberen gemeinsamen Kolonnenbereich gewonnen wird.2-tetramethoxyethane as a side draw from the central area of the withdrawal section, at least one high boiler fraction containing glyoxaldimethylacetal from the lower common column area and at least one low boiler fraction containing methanol from the upper common column area is obtained.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der obere gemeinsame Teilbereich 5 bis 50 % der Gesamtzahl der theoretischen Trennstufen der Trennwandkolonne aufweist, der Verstärkungsteil des Zulaufteils 5 bis 50 % der Gesamtzahl der theoretischen Trennstufen der Trennwandkolonne aufweist, der Abtriebsteil des Zulaufteils 5 bis 50 % der Gesamtzahl der theore- tischen Trennstufen der Trennwandkolonne aufweist, der Abtriebsteil des Entnahmeteils 5 bis 50 % der Gesamtzahl der theoretischen Trennstufen der Trennwandkolonne aufweist, - der Verstärkungsteil des Entnahmeteils 5 bis 50 % der Gesamtzahl der theoretischen Trennstufen der Trennwandkolonne aufweist und der untere gemeinsame Teil 5 bis 50 % der Gesamtzahl der theoretischen Trennstufen der Trennwandkolonne aufweist, wobei die Gesamtzahl der theoretischen Trennwandstufen der Trennwandkolonne 100 % beträgt.A method according to claim 1, characterized in that the upper common portion has 5 to 50% of the total number of theoretical plates of the dividing wall column, the reinforcing part of the feed section has 5 to 50% of the total number of theoretical plates of the dividing wall column, the stripping section of the feed part 5 to 50 % of the total number of theoretical plates of the dividing wall column, the stripping section of the removal section has 5 to 50% of the total number of theoretical plates of the dividing wall column, - the reinforcing part of the removal section has 5 to 50% of the total number of theoretical plates of the dividing wall column and the lower common Part has 5 to 50% of the total number of theoretical plates of the dividing wall column, the total number of theoretical plates of the dividing wall column being 100%.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Hochsiederfraktion als flüssiger Seitenabzug im unteren Teil der Kolonne 1 bis 5 theoretischen Trennstufen über dem Kolonnensumpf gewonnen wird, die Glyoxaldimethylacetal enthält.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at least one high boiler fraction as a liquid side draw in the lower part of column 1 up to 5 theoretical plates above the bottom of the column, which contains glyoxaldimethylacetal.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens einem Hochsiederabzug der Trennwandkolonne Glyoxaldimethylacetal isoliert wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that glyoxaldimethylacetal is isolated from at least one high boiler draw of the dividing wall column.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelsiederfraktion an der Seitenabzugsstelle in flüssiger oder gasförmiger Form entnommen wird und 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan enthält.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the medium boiler fraction is removed at the side draw point in liquid or gaseous form and contains 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung einen oder mehrere der folgenden Gehalte aufweist, deren Summe 100 Gew.-% nicht übersteigt: 8 bis 28 Gew.-% 1 , 1 ,2,2-Tetramethoxyethan 2 bis 12 Gew.-% Glyoxaldimethylacetal - 40 bis 80 Gew.-% Methanol 5 bis 18 Gew.-% Wasser.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the aqueous composition has one or more of the following contents, the sum of which does not exceed 100% by weight: 8 to 28% by weight 1, 1, 2.2 -Tetramethoxyethane 2 to 12 wt .-% glyoxaldimethylacetal - 40 to 80 wt .-% methanol 5 to 18 wt .-% water.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, das die wässrige Zusammensetzung durch Umsetzung von 40 bis 75 gew.-%igem wäss- rigem Glyoxal mit Methanol in Gegenwart eines sauren Katalysators erhalten wird, wobei man eine flüssige Mischung, die zu Beginn der Reaktion Methanol und Glyoxal im Molverhältnis von wenigstens 15 : 1 sowie Wasser in einer Konzentration von nicht mehr als 8 Gew.-% enthält, solange mit dem sauren Kataly- sator in Kontakt belässt, bis die Konzentration des gebildeten 1 ,1 ,2,2- Tetramethoxyethans in der Reaktionsmischung wenigstens 70 % der Gleichgewichtskonzentration erreicht hat, ohne dass zuvor mehr als 5 Gew.-% des Methanols abdestilliert wurden.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the aqueous composition is obtained by reacting 40 to 75 wt .-% aqueous glyoxal with methanol in the presence of an acidic catalyst, wherein a liquid mixture at the beginning of the reaction contains methanol and glyoxal in a molar ratio of at least 15: 1 and water in a concentration of not more than 8% by weight, as long as it remains in contact with the acid catalyst until the concentration of the 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane in the reaction mixture has reached at least 70% of the equilibrium concentration without more than 5% by weight of the methanol having been distilled off beforehand.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung bei der Herstellung von Glyoxalmonoacetalen der allgemeinen Formel (I) erhalten wird8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the aqueous composition is obtained in the production of glyoxal monoacetals of the general formula (I)
wobei in dem Verfahren eine Mischung aus 20 bis 60 gew.-%igem wässrigem Glyoxal und Glyoxalbisacetalen der allgemeinen Formel (II), wherein in the process a mixture of 20 to 60% by weight aqueous glyoxal and glyoxal bisacetals of the general formula (II),
in Anwesenheit eines sauren Katalysators mit einem Überschuss an einem einwertigen Alkohol ROH, bis zur Erreichung des Reaktionsgleichgewichts umgesetzt wird. in the presence of an acid catalyst with an excess of a monohydric alcohol ROH until the reaction equilibrium is reached.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige oder gasförmige wässrige Seitenaustrag der Trennwandkolonne, der den Großteil des 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethans enthält, in eine weitere, mit Böden, Packungen oder Füllkörpern ausgerüstete Kolonne eingespeist wird, in der das Wasser mit Hilfe einer Schleppmitteldestillation entfernt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the liquid or gaseous aqueous side discharge of the dividing wall column, which contains the majority of the 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, in another, equipped with trays, packings or packing Column is fed in, in which the water is removed with the aid of an entrainer distillation.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das 1 ,1 ,2,2-Tetrame- thoxyethan zumindest teilweise als flüssiger oder gasförmiger Seitenabzug im unteren Teil der Kolonne, vorzugsweise 1 bis 5 theoretische Stufen über dem Kolonnensumpf, gewonnen wird und/oder der Sumpfabzug dieser Kolonne der Zu- laufstelle der Trennwandkolonne oder der ersten thermischen Kolonne zugeführt wird.10. The method according to claim 9, characterized in that the 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane is at least partially obtained as a liquid or gaseous side draw in the lower part of the column, preferably 1 to 5 theoretical stages above the bottom of the column, and / or the bottom draw of this column is fed to the feed point of the dividing wall column or the first thermal column.
11. Verfahren zur destillativen Aufarbeitung einer wässrigen Zusammensetzung, die 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan, Glyoxaldimethylacetal und Methanol enthält, da- durch gekennzeichnet, dass die Aufarbeitung der Zusammensetzung entsprechend dem in den Ansprüchen 1 bis 10 definierten Verfahren in einer Zusammenschaltung von zwei Destillationskolonnen in Form einer thermischen Kopplung, die der Trennwandkolonne entspricht, durchgeführt wird.11. Process for the distillative workup of an aqueous composition which contains 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, glyoxaldimethylacetal and methanol, characterized in that the workup of the composition in accordance with the process defined in claims 1 to 10 in an interconnection of two distillation columns in the form of a thermal coupling, which corresponds to the dividing wall column, is carried out.
12. Verwendung von Trennwandkolonnen zur destillativen Aufarbeitung einer wässrigen Zusammensetzung, die 1 ,1 ,2,2-Tetramethoxyethan, Glyoxaldimethylacetal und Methanol enthält. 12. Use of dividing wall columns for working up by distillation of an aqueous composition which contains 1, 1, 2,2-tetramethoxyethane, glyoxaldimethylacetal and methanol.
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