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Dokumentenidentifikation DE60011411T2 30.06.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001165467
Titel ABTRENNUNG VON VERUNREINIGUNGEN DURCH DESTILLATION
Anmelder Arco Chemical Technology, L.P., Greenville, Del., US
Erfinder GUPTA, P., Vijai, Berwyn, US
Vertreter Schwabe, Sandmair, Marx, 81677 München
DE-Aktenzeichen 60011411
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 22.03.2000
EP-Aktenzeichen 009225343
WO-Anmeldetag 22.03.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/EP00/02519
WO-Veröffentlichungsnummer 0000059848
WO-Veröffentlichungsdatum 12.10.2000
EP-Offenlegungsdatum 02.01.2002
EP date of grant 09.06.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.06.2005
IPC-Hauptklasse C07B 63/00
IPC-Nebenklasse B01D 3/40   C07C 41/42   C07C 29/84   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Abtrennen geringer Mengen von Verunreinigungen aus organischen Produkten, die Glykole, Glykolether oder Glykoletherester sind, durch ein verbessertes Destillationsverfahren.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Während normaler Herstellungsverfahren werden zahlreiche oxygenierte Derivate organischer Produkte wie Glykole, Glykolether und Glykoletherester in sehr geringen Mengen gebildet, besonders bei den erhöhten Destillationstemperaturen, die normalerweise bei der Herstellung solcher Produkte verwendet werden. Diese Verunreinigungen sind oftmals Aldehyde, Ketone, Säuren und dergleichen und sind im Produkt unerwünscht, da sie dem Produkt Eigenschaften wie üblen Geruch verleihen.

Zahlreiche Verfahren sind für das Abtrennen geringer Mengen an Verunreinigungen, insbesondere nahesiedende Verunreinigungen, aus zahlreichen Produkten bekannt, einschließlich azetropischer und extraktiver Destillationsverfahren, aber derartige bisherige Verfahren sind im allgemeinen kompliziert und teuer. Dampfstriptechniken wurden verwendet, neigen aber im Ergebnis zur Einführung ungewollter Verunreinigungen zusammen mit dem Dampf sowie zur Produktion von mit Wasser angereicherten Produkten.

Strippen mit Inertgas, z.B. Stickstoff, produziert einen nichtkondensierbaren Strom, der, wenn er in die Atmosphäre ventiliert wird, zur Verschmutzung beiträgt und der, wenn er abgefackelt wird, zu der großen Beladung des Abfackelsystems beiträgt. Außerdem verstärkt das Inertgas die Flüchtigkeit der Verunreinigungen nicht.

Jetzt, im Einklang mit der vorliegenden Erfindung, wird ein einfaches und effektives Destillationsverfahren bereitgestellt, wodurch die Abtrennung geringer Mengen von Verunreinigungen erreicht wird.

US 4,359,365 offenbart ein Verfahren für die Reinigung von rohem &bgr;-Phenylethylalkohol, das umfasst: Einführen einer Mischung von rohem &bgr;-Phenylethylalkohol und einem Lösungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wasser, Glycerin, einem Alkylenglykol, einem Polyalkylenglykol, einen Alkylenglykolmonoalkylether, einem Polyalkylenglykolmonoalkylether und Mischungen derselben, in eine Destillationssäule; und dem Abdestillieren der Verunreinigungen aus dem Kopf der Säule und dem Entfernen des &bgr;-Phenylethylalkohols aus dem Sumpf der Säule.

EP 0 669 307 offenbart ein Verfahren für das Rückgewinnen von Dipropylenglykol-tert-butylethern (DPTB) aus Mischungen aus DPTB und Di-tert-butyletherverunreinigungen, abgeleitet von Dipropylenglykol, das Verfahren umfassend:

  • (a) Destillieren einer Mischung aus DPTB und einem geringen Anteil von Di-tert-butyletherverunreinigungen, abgeleitet von Dipropylenglykol, in einer extraktiven Destillationssäule in der Anwesenheit eines Glykol extrahierenden Mittels, ausgewählt aus Dipropylenglykol und Glykolen, die einen höheren Siedepunkt haben als Dipropylenglykol, in einer geeigneten Menge, um das Entfernen der Di-tert-butyletherverunreinigungen aus der Mischung als ein Co-Distillationsprodukt zu erlauben: und
  • (b) Destillieren der resultierenden, gereinigten Mischung aus DPTB und Glykolextraktionsmittel in einer Produktdestillationssäule, um als ein Kopfprodukt DPTB zurückzugewinnen, das im Wesentlichen frei von Di-tert-butyletherverunreinigungen ist.

Die Erfindung stellt bereit ein Verfahren zur Abtrennung kleinerer Verunreinigungen aus einem organischen Produkt, bei dem das zu reinigende, organische Produkt ein Glykol, ein Glykolether oder ein Glykoletherester ist, welches das Einführen der Mischung aus Produkt und Verunreinigungen in den oberen Abschnitt einer mehrstufigen fraktionellen Destillationskolonne und das Einführen eines Stromes einer flüssigen Stripkomponente, wobei die Stripkomponente Wasser ist, in die Kolonne mit dem zu reinigenden Produkt oder unterhalb des Produkteinspeispunktes, das Bereitstellen an Wärme an die Kolonne mit Hilfe eines Sumpfreboilers in einer ausreichenden Menge, um den Strom an flüssiger Stripkomponente zu verdampfen, das Entfernen eines Überkopf-Dampfstroms, umfassend im Wesentlichen die gesamte eingeführte Stripkomponente zusammen mit mindestens einer Hauptmenge der Verunreinigungen, das Entfernen eines flüssigen Bodenstroms, bestehend hauptsächlich aus dem organischen Produkt, und das Erwärmen des Bodenstromes zur Verdampfung mindestens eines Teils desselben, das Rückführen eines Teils des verdampften Bodenstroms zur Bereitstellung von ausreichend Wärme an die Kolonne, um den Strom an flüssiger Stripkomponente zu verdampfen und das Rückgewinnen von organischem Produkt mit verringerten Verunreinigungen umfasst.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die beigefügte Zeichnung illustriert schematisch die Umsetzung der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung

Eine Anzahl relativ hochsiedender organischer Produkte, wie hergestellt, werden mit geringen Mengen von nahesiedenden und üblicherweise leichteren Komponenten kontaminiert. Die Verunreinigungen sind im Allgemeinen oxygenierte Derivate solcher Produkte. Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Entfernen von verbundenen geringfügigen Verunreinigungen durch ein einfaches und direktes Destillationsverfahren zur Verfügung.

Die Erfindung kann vielleicht am besten beschrieben werden, indem auf die beigefügte Zeichnung im Kontext der Trennung geringfügiger Verunreinigen aus Glykolethern, verwiesen wird. Mit Verweis auf die Zeichnung, Destillationssäule 1 stellt eine mehrstufige fraktionierte Destillationssäule dar. Eingeführt in Säule 1 bei einem Punkt nahe der Spitze über Leitung 2 wird ein Produkt, umfassend hauptsächlich Di-propylengylkol-n-butylether, kontaminiert mit geringen Mengen Verunreinigungen. Eingeführt in Säule 1 über Leitung 3 nahe der Mitte der Säule wird ein Wasserstrom als flüssige Stripkomponente. Vakuum- oder in einigen Fällen Druck, abhängig vom Material das getrennt wird, wird auf die Säule angewandt, um eine Temperatur im Verdampfer bei einem Punkt aufrechtzuerhalten, die keine wesentliche Zersetzung des organischen Speisstrjoms verursacht. Im Allgemeinen ist es vorteilhaft, eine Temperatur im Verdampfer aufrechtzuerhalten, bei einem Punkt der keine wesentlichen Degradation des organischen Speisstroms verursacht. Im Allgemeinen ist es vorteilhaft, die Bedingungen so aufrecht zu erhalten, dass die Verdampfertemperatur etwa 175 °C nicht übersteigt. Eine weitere wichtige Erwägung ist, dass der Säule über die Dämpfe des Reboilers genügend Hitze zugeführt wird, um zu gewährleisten, dass der flüssige Stripkomponentenstrom, der über Leitung 3 eingeführt wird, in der Destillationssäule verdampft wird. Es ist im Allgemeinen wünschenswert, einen Druck von 6,6 kPa (50 mm Hg) oder mehr an der Spitze der Säule aufrechtzuerhalten, um jeweils für die Kondensation der Stripkomponente mit Kühlturmwasser zu sorgen und den Verdampfer im Allgemeinen bei annehmbaren Temperaturen zu halten.

Die Wärmezufuhr über den Reboiler wird bereitgestellt, so dass die Temperaturen in der Säule, nahe der Spitze bei dem Druck der Säule näher am Siedepunkt der Stripkomponente z.B. Wasser sind als am Siedepunkt des organischen Materials, das gereinigt werden soll. Insbesondere wird das Aufkochen des Produktes im Verdampfer so aufrechterhalten, dass die gesamte Stripkomponente, die als Flüssigkeit über Leitung 3 eingeführt worden ist, verdampft und die Wärmeverluste ausgeglichen werden. Es gibt keinen bedeutsamen externen Rückfluss an der Spitze der Säule. Es gibt aber einigen internen Rückfluss in der Säule am Stripkomponenten-Einführungspunkt. Obwohl es nicht wünschenswert ist, einen Rückfluss zur Spitze der Säule bereitzustellen, kann dies für einen vereinfachten Betrieb gemacht werden.

Unterhalb des Einführungspunktes der Stripkomponente in die Säule strippen die erhitzten organischen Produktdämpfe, die aus dem Reboilers aufsteigen, die herunterkommenden organischen Materialien und wird der Stripvorgang durch die Stripkomponente, anwesend am Injektionspunkt und darunter, unterstützt. Oberhalb des Stripkomponenten-Injektionspunktes trennen Stripgase niedrigerer Temperatur, die durch die Säule aufsteigen, das herunterkommende Produkt durch das Entfernen von leichten (Produkten) und einiger schwerer (Produkte), deren Flüchtigkeit durch den Stripkomponentendampf relativ zu dem Produkt erhöht ist. Die Temperaturen in der Säule oberhalb des Stripkomponenten-Injektionspunktes sind niedrig, so dass die Dämpfe nicht viel Produkt nach oben transportieren. Stripkomponentengas wird zusammen mit zahlreichen Verunreinigungen über Leitung 4 aus der Säule entfernt und unter Verwendung von Turmwasser kondensiert.

Der Sumpfstrom wird als Flüssigkeit aus der Säule über Leitung 6 entfernt und das meiste davon wird zum Reboiler 7 geleitet, worin der organische Strom erhitzt wird. Ein Teil des Dampfes wird über Leitung 8 zur Säule 1 zurückgeleitet und der verbleibende Teil wird als Produkt über Leitung 9 zum Kondensator 10 für die Rückgewinnung des gereinigten organischen Produktes entfernt. Ein kleiner Spülstrom wird über Leitung 11 entfernt, wenn gewünscht. Wenn Kondensator 10 nicht verfügbar ist, kann das Produkt über Leitung 11 abgezogen werden.

Im allgemeinen wird die flüssige Stripkomponente in einer Menge von 2 bis 25 Gew.-%, basierend auf dem Speisestrom, verwendet, vorzugsweise von 5 bis 10 Gew.-%.

Beispiel 1

Zur Illustration in einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Produktstrom, hauptsächlich umfassend Di-propylenglykol-n-butylether, durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung gereinigt. Ein Strom, umfassend 99 % reinen Di-propylenglykol-n-butylether, der aber durch die Anwesenheit geringer Mengen von Verunreinigungen einen uncharakteristischen üblen Geruch hat, wird in Säule 1 über Leitung 2 bei einer Rate von 11 kg pro Stunde (25 lbs pro Stunde) eingeführt. Säule 1 ist eine fraktionierte Säule, enthaltend 30 theoretische Destillationsstufen. Der organische Strom, der über Leitung 2 eingeführt wird, tritt in die Säule bei der 7. Stufe von der Spitze aus ein. Ebenfalls in die Säule 1 eingeführt über Leitung 3 wird ein flüssiger Wasserstrom, der mit einer Rate von 1,8 kg pro Stunde (4 lbs pro Stunde) eingeführt wird und in die Säule 1 bei einem Punkt 15 Stufen vom Boden aus eintritt.

Säule 1 wird bei einen Kopfdruck von 9,3 kPa (70 mm.Hg) und einer Temperatur von 54 bis 60 °C (130 bis 140°F) gehalten. Beim Eintreten in die Säule wird das flüssige Wasser sofort verdampft, und zwar in der Sektion, in die es eingeführt wird, die Verdampfung führt zu wesentlicher interner Kondensation und einem Rückfluss der Materialien, die in der Säule enthalten sind. Die schwerere Di-propylenglykol-n-butlyetherkomponente fließt nach unten durch die Säule und wird über Leitung 6 entfernt. Die Reboilertemperatur ist ungefähr 158 °C (316 °F). Vom Reboiler werden alle organischen Dämpfe über Leitung 8 zum Sumpf der Säule 1 zurückgeführt, der daher organischen Stripdampf im unteren Abschnitt der Säule 1 sowie die Hitze bereitstellt, die gebraucht wird, um die Destillation zu betreiben. Ein im Endeffekt gereinigtes Produkt wird über Leitung 11 entnommen. Das Endprodukt wird mit einer Rate von 11 kg pro Stunde (25 lbs pro Stunde) wiedergewonnen.

In Säule 1 trennt das verdampfte, nach oben durch die Säule passierende Wasser von den nach unten fließenden organischen Materialien die Verunreinigungen ab, die mit dem Di-propylenglykol-n-butylether-Speisstrom verbunden sind, und ein Dampfstrom wird über Leitung 4 im Kopfbereich mit einer Rate von 2 kg pro Stunde (4 lbs pro Stunde) entnommen. Dieser Strom wird mit Turmwasser kondensiert und aus dem System entnommen, die Zusammensetzung ist in erster Linie Wasser. Es gibt keinen Rückfluss zur Säule.

Die Verbesserung der Produktqualität (das gereinigte Produkt war frei von üblen Gerüchen) wurde gemessen, indem die GC-Analysen des Dampfes oberhalb des flüssigen Speisestroms und des gereinigten Produktes verglichen wurden. Dieser Vergleich zeigte, dass die GC Kurvenfläche, die die Verunreinigungen darstellte als ein Ergebnis der Behandlung nach der Erfindung, von 338 Flächeneinheiten auf eine Flächeneinheit reduziert wurde.

Aus der oben genannten Beschreibung kann gesehen werden, dass die Umsetzung der Erfindung ein einmaliges und erfolgreiches Verfahren bereitstellt, um in geeigneter Weise organische Ströme, wie die von Di-propylenglykol n-butylether, von niedriger siedenden organischen Verunreinigungen zu reinigen, ohne die Notwendigkeit komplizierter und extensiver Verfahren, die bisher im Stand der Technik verwendet wurden, und ohne einen signifikanten Verlust an gewünschtem Produkt.

Beispiel 2

Obwohl 1,3-Methylpropandiol (MPD) hoher Reinheit (99%) leicht herzustellen ist, hat sogar dieses hochreine Material oftmals übelriechende Kontaminierungen.

Im Einklang mit der Erfindung wurde ein flüssiger Strom von MPD (99 %), enthaltend übel riechende Kontaminierungen, zusammen mit 5 Gew.-% Wasser auf ungefähr 122 bis 129 °C vorgeheizt und mit einer Rate von 150 cc/hr an der Spitze einer Säule mit 30 Stufen eingespeist. Die Säule hatte 5 Stufen oberhalb des Einführungspunktes, aber diese trugen nicht zur Destillationsquelle bei, da es keinen Säulenrückfluss gab.

Der Betrieb war analog zu dem was in der beigelegten Zeichnung gezeigt wird, mit Ausnahme, dass sowohl MPD als auch Wasser über Leitung 2 eingeführt wurden; es gab keine Einspeisung über Leitung 3.

Wärme wurde, durch Heizen des Sumpfes im Reboiler 7 bei 145 °C und durch das Zurückführen der Dämpfe zur Säule über Leitung 8 bereitgestellt.

Das Säulenkopfprodukt wurde bei 13 kPa (100 mm Hg) und 34 bis 40 °C mit einer Rate von 5 bis 15 cc/hr entnommen, kondensiert und zum Aufnahmegefäß 5 übergeleitet.

Ein Produktstrom, im Wesentlichen frei von übelriechenden Kontaminierungen wurde über Leitung 11 mit einer Rate von 120 bis 140 cc/hr entnommen, ein Reinigungsstrom wurde über Leitung 9 mit einer Rate von 5–15 cc/hr entnommen.

Die Wirksamkeit der Erfindung wurde bestimmt, indem die Ergebnisse der Erfindung mit denen, die durch ein herkömmliches Destillationsverfahren erreicht werden, verglichen wurden. Durch GC-Analyse wurde bestimmt, dass im normal hergestellten MPD Verunreinigungen durch 31100 Flächeneinheiten dargestellt wurden. Herkömmliche Destillation reduzierte dies auf 5795 Flächeneinheiten, führte aber zu einem 18 %-igen Produktverlust. Die Durchführung der Erfindung, wie oben beschrieben reduzierte die Verunreinigungen auf 1388 Oberflächeneinheiten, ohne signifikanten Produktverlust; somit ist die Wirksamkeit der Erfindung demonstriert. Das Produkt der Erfindung war fast geruchlos im Vergleich zum Ausgangsmaterial und dem Produkt der herkömmlichen Destillation, welche beide einen signifikanten üblen Geruch hatten.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Abtrennung kleinerer Verunreinigungen aus einem organischen Produkt, bei dem das zu reinigende, organische Produkt ein Glykol, ein Glykolether oder ein Glykoletherester ist, welches das Einführen der Mischung aus Produkt und Verunreinigungen in den oberen Abschnitt einer mehrstufigen fraktionellen Destillationskolonne und das Einführen eines Stromes einer flüssigen Stripkomponente, wobei die Stripkomponente Wasser ist, in die Kolonne mit dem zu reinigenden Produkt oder unterhalb des Produkteinspeispunktes, das Bereitstellen an Wärme an die Kolonne mit Hilfe eines Sumpfreboilers in einer ausreichenden Menge, um den Strom an flüssiger Stripkomponente zu verdampfen, das Entfernen eines Überkopf-Dampfstroms, umfassend im Wesentlichen die gesamte eingeführte Stripkomponente zusammen mit mindestens einer Hauptmenge der Verunreinigungen, das Entfernen eines flüssigen Bodenstroms, bestehend hauptsächlich aus dem organischen Produkt, und das Erwärmen des Bodenstromes zur Verdampfung mindestens eines Teils desselben, das Rückführen eines Teils des verdampften Bodenstroms zur Bereitstellung von ausreichend Wärme an die Kolonne, um den Strom an flüssiger Stripkomponente zu verdampfen und das Rückgewinnen von organischem Produkt mit verringerten Verunreinigungen umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das zu reinigende, organische Produkt ein Propylenglykol ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, worin das zu reinigende, organische Produkt Dipropylenglykolmonobutylether ist.
  4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welches das Rückführen eines Teils des Überkopf-Dampfstroms als Rückfluss zum oberen Ende der Säule umfasst.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die flüssige Stripkomponente in einer Menge von 2 bis 25 Gew.-% eingespeist wird, basierend auf der Mischung von Produkt und Verunreinigungen.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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