DD236233A3

DD236233A3 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF PURE ACETONE

Info

Publication number: DD236233A3
Application number: DD26058384A
Authority: DD
Inventors: Horst Bartkowiak; Juergen Fleischer; Christiane Franke; Rolf Hofmann; H-Joachim Naumann; Bernd Raue
Original assignee: Leuna Werke Veb
Priority date: 1984-03-05
Filing date: 1984-03-05
Publication date: 1986-06-04

Abstract

Das Verfahren zur Herstellung von reinem Aceton aus Rohaceton, das durch Zerlegung von Cumenhydroperoxid mit konzentrierter Schwefelsaeure als Katalysator gewonnen wird, verfolgt das Ziel, den spezifischen Energieaufwand und die Acetonverluste zu senken sowie die Qualitaet des reinen Acetons zu erhoehen. Eine wirtschaftlichere Gestaltung des Verfahrens wird erfindungsgemaess dadurch erreicht, dass das wasserhaltige Rohaceton in einem kombinierten Reinigungsturm im unteren Teil mit waessrigem Natriumhydroxid behandelt wird, wobei verschiedene Bedingungen einzuhalten sind.The process for the production of pure acetone from crude acetone, which is obtained by decomposing cumene hydroperoxide with concentrated sulfuric acid as catalyst, pursues the aim of reducing the specific energy expenditure and the acetone losses and to increase the quality of the pure acetone. A more economical design of the process according to the invention is achieved in that the hydrous crude acetone is treated in a combined purification tower in the lower part with aqueous sodium hydroxide, wherein various conditions are met.

Description

-2- 605-2- 605

In einem weiteren Verfahren wird versucht, die Nachteile der vorherigen Technologien zur Acetonreinigung zu vermeiden, indem partiell kondensierte und so vorgereinigte Rohacetondämpfe in einer einstufigen Anlage so aufgearbeitet werden, daß im unteren Teil der Anlage die kontinuierliche Behandlung mit 1 bis 15%iger wäßriger Alkalihydroxidlösung erfolgt, so daß der Restalkaligehalt im Sumpf 0,01 bis 5% beträgt, daß im Vakuum destilliert und reines Aceton als Seitenstrom im oberen Teil der Anlage abgenommen wird. Durch dieses Verfahren wird wohl der technologische Aufwand vermindert, die Qualitätseffekte sind jedoch nicht zufriedenstellend. Außerdem fällt auch hier eine minderwertige Destillatfraktion als Nebenprodukt an (EP 0 040 985). Schließlich ist noch ein Verfahren bekannt, nach dem die Permanganatbeständigkeit des Acetons dadurch erhöht wird, daß während der destiilativen Reinigung wäßrige Natriumperoxidlösung in einer Menge von 0,5 bis 5 Kg/t Aceton zugegeben wird. Trotz der Anwendung des teuren Hilfsstoffes Natriumperoxid in erheblicher Menge kann nur eine Permanganatbeständigkeit von 5 Stunden erreicht werden (PL-PS 92 890).In another method, attempts are made to avoid the disadvantages of the previous technologies for acetone purification by partially condensed and thus pre-cleaned Rohacetondämpfe be processed in a single-stage plant so that in the lower part of the plant, the continuous treatment with 1 to 15% aqueous alkali hydroxide takes place , So that the residual alkali content in the bottom is 0.01 to 5%, that distilled in vacuo and pure acetone is removed as a side stream in the upper part of the system. By this method, the technological effort is probably reduced, but the quality effects are not satisfactory. In addition, an inferior distillate fraction is also a by-product (EP 0 040 985). Finally, a method is known according to which the permanganate resistance of the acetone is increased by adding aqueous sodium peroxide solution in an amount of 0.5 to 5 Kg / t of acetone during the distillative purification. Despite the use of the expensive excipient sodium peroxide in a considerable amount only a permanganate of 5 hours can be achieved (PL-PS 92 890).

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, bei der Herstellung von reinem Aceton den spezifischen Energieaufwand und die Acetonverluste bei der Reinigung von Rohaceton zu senken sowie die Qualität des reinen Acetons zu erhöhen.The aim of the invention is to reduce the specific energy consumption and the acetone losses in the purification of crude acetone and to increase the quality of the pure acetone in the production of pure acetone.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Herstellung von reinem Aceton ohne zusätzlichen technischen Aufwand wirtschaftlicher zu gestalten.The invention has for its object to make the process for the production of pure acetone more economical without additional technical effort.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man wäßriges, noch 0,5 bis 2 Ma.-% Phenol, Kohlenwasserstoffe sowie aldehydhaltiges Rohaceton in einem kombinierten Reinigungsturm im unteren Teil mit wäßrigem 15°/oigem Natriumhydroxid behandelt, wobei eine Verweilzeit des Acetons in der Reaktionszone von 25 bis 60 Minuten eingehalten wird, die Temperatur in der Reaktionszone unterhalb des Einlaufens der Natriumhydroxidlösung höchstens 40⁰C und oberhalb des Einlaufes des Rohacetons bis 58⁰C beträgt, die die Reaktionszone verlassenden Acetondämpfe im oberen Teil des Reinigungsturmes in an sich bekannter Weise vom enthaltenen Wasser abtrennt, kondensiert und als reines Aceton abzieht, wobei das Verhältnis zwischen der Menge des zugeführten wäßrigen Natriumhydroxides und der auf den Reinigungsturm aufgegebenen Rücklauf menge 1:15 bis 1:60 beträgt, während vom Boden des Reinigungsturmes ein praktisch acetonfreies Gemisch aus Wasser, Natriumphenolat, Kohlenwasserstoffen und den Reaktionsprodukten der im Rohaceton enthaltenen Aldehyde abgezogen wird.The object is achieved according to the invention by treating aqueous, still 0.5 to 2 wt .-% phenol, hydrocarbons and aldehyde-containing crude acetone in a combined purification tower in the lower part with aqueous 15 ° / oigem sodium hydroxide, wherein a residence time of the acetone in the Reaction zone is maintained from 25 to 60 minutes, the temperature in the reaction zone below the inlet of the sodium hydroxide solution is at most 40 ⁰ C and above the inlet of Rohacetons to 58 ⁰ C, leaving the reaction zone acetone vapors in the upper part of the purification tower in a conventional manner separated from the water contained, condensed and stripped as pure acetone, wherein the ratio between the amount of the supplied aqueous sodium hydroxide and the set on the cleaning tower reflux amount of 1:15 to 1:60, while from the bottom of the cleaning tower, a virtually acetone-free mixture of water , Sodium phenolate, hydrocarbon taken off and the reaction products of the aldehydes contained in the crude acetone.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, das durch das Ausführungsbeispiel näher erläutert wird, werden die Nachteile der bisher bekannten Verfahren vermieden, und es gewährleistet die Herstellung eines hochreinen Acetons aus einem stark verunreinigtem Rohaceton unter Verwendung eines einzigen Reinigungsturmes mit minimalem Aufwand an Natriumhydroxid und an Energie. Als Energiequelle für die Beheizung des Reinigungsturmes kann dabei auch Abwärme aus anderen Verfahrensstufen der Herstellung von Phenol verwendet werden, beispielsweise die Kondensationswärme von Rohphenoldämpfen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren der Rohacetonreinigung werden nicht nur die im Rohaceton enthaltenen, die Qualität des reinen Acetons störenden Aldehyde, insbesondere Acetaldehyd und Propionaldehyd quantitativ in höher siedende Produkte umgewandelt, sondern es wird auch eine Rückspaltung dieser gebildeten, an sich leicht rückspaltbaren Verbindungen vermieden. Die Acetonverluste, beispielsweise durch Bildung von unerwünschten und unbrauchbaren Verbindungen, wie Mesityloxid, Diacetonalkohol und anderer aus Aceton- durch katalytische Kondensation abgeleitete Nebenprodukte, werden auch dann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nahezu ausgeschlossen, wenn der Acetongehalt in dem vom Sumpf des Reinigungsturmes abgezogenen Gemisches aus Wasser, Natriumphenolat und Kohlenwasserstoffen wesentlich unter 0,1 Ma.-% liegt. Eine besondere Rückgewinnung von Aceton aus diesem Produkt, die mit zusätzlichem technologischem Aufwand verbunden wäre, ist dadurch nicht erforderlich. Das am Kopf des Reinigungsturmes direkt und ohne Seitenstromabnahme abgezogene reine Aceton weist eine weit höhere Qualität auf als die nach TGL 27161 verlangte Sorte S. Die Permanganatzahl liegt über 30 Stunden, was daraus resultiert, daß nahezu keinerlei oxidierbare Verbindungen, wie Aldehyde oder Mesityloxid, enthalten sind. Der Wassergehalt genügt mit einer Konzentration von 0,08 bis 0,2 Ma.-% allen Anforderungen auch spezieller Verwendungszwecke. Die gleiche Aussage gilt auch für die anderen Qualitätskennziffern des Acetons, so beispielsweise auch für den Gehalt an freien Säuren (0,0012 Ma.-°/o, gerechnet als Essigsäure) und den Gehalt an Stickstoffverbindungen (0,0001 Ma.-°/o, gerechnet als Ammoniak). Die Ausbeute des am Kopf des Reinigungsturmes abgezogenen hochreinen Acetons beträgt, bezogen auf den Acetongehalt im Rohaceton, mehr als 99,8 Ma.-%.With the method according to the invention, which is explained in more detail by the embodiment, the disadvantages of the previously known methods are avoided, and it ensures the production of a high-purity acetone from a heavily contaminated Rohaceton using a single cleaning tower with a minimum of sodium hydroxide and energy. As an energy source for the heating of the cleaning tower can also waste heat from other process stages of the production of phenol can be used, for example, the heat of condensation of Rohphenoldämpfen. The crude acetone purification process according to the invention not only quantitatively converts the aldehydes, in particular acetaldehyde and propionaldehyde, which are present in the crude acetone, into acetaldehyde and propionaldehyde, but also eliminates the formation of these easily split-back compounds. The acetone losses, for example by formation of undesirable and unusable compounds such as mesityl oxide, diacetone alcohol and other by-products derived from acetone by catalytic condensation, are almost eliminated even when using the method according to the invention, when the acetone content in the withdrawn from the bottom of the cleaning tower mixture of Water, sodium phenolate and hydrocarbons is substantially less than 0.1 wt .-%. A special recovery of acetone from this product, which would be associated with additional technological effort, this is not required. The pure acetone withdrawn directly at the head of the purification tower without side stream removal has a much higher quality than the grade S required by TGL 27161. The permanganate number is more than 30 hours, resulting in almost no oxidizable compounds such as aldehydes or mesityl oxide are. The water content with a concentration of 0.08 to 0.2% by mass satisfies all the requirements of special applications. The same statement applies to the other quality parameters of the acetone, such as the content of free acids (0.0012% by mass, calculated as acetic acid) and the content of nitrogen compounds (0.0001 Ma.- ° / o, calculated as ammonia). The yield of high-purity acetone taken off at the top of the purification tower is more than 99.8% by weight, based on the acetone content in the crude acetone.

embodiment

6100Tejle Rohaceton mit der Zusammensetzung6100Tejle of crude acetone with the composition

58 Ma.-% Aceton, ·58% by weight of acetone,

27 Ma.-% Wasser,27% by weight of water,

18,9 Ma.-% Kohlenwasserstoffe,18.9% by weight of hydrocarbons,

1,05 Ma.-% Phenol,1.05% by weight of phenol,

0,065 Ma.-% Aldehyde (Acetaldehyd und Propionaldehyd)0.065% by weight of aldehydes (acetaldehyde and propionaldehyde)

werden am 10. Boden eines mit 80 Glockenboden ausgerüsteten Reinigungsturmes, der auch mit Kondensator und Umlaufverdampfer versehen ist, eingespeist. Am 40. Boden dieses Apparates werden 175 Teile einer wäßrigen Natriumhydroxidlösung mit einer Konzentration von 15 Ma.-% eingeführt. Der Abschnitt zwischen dem 10. und 40. Boden dient als Reaktionszone für die katalytische Umsetzung der Aldehyde. Die Temperatur oberhalb der Einspeisung des Rohacetons liegt bei 56⁰C, die Temperatur unterhalb der Einspeisung des Alkalis bei 39 ⁰C. Die Verweilzeit des zu reinigenden Acetons in dieser Reaktionszone beträgt 46 Minuten. Das reine Aceton wird nach Kondensation mit einer Temperatur von 38⁰C und einem Druck von 51 kPa am Kopf des Reinigungsturmes abgezogen. Als Rücklauf werden 9500 Teile auf den obersten Boden^eführt, das Verhältnis der Menge der Natriumhydroxidlösung zurRücklaufmenge beträgt 1:54. Die Beheizung des Reinigungsturmes erfolgt mitare fed on the 10th floor of a cleaning tower equipped with 80 bubble-capped bottom, which is also provided with condenser and circulation evaporator. On the 40th tray of this apparatus, 175 parts of an aqueous sodium hydroxide solution having a concentration of 15 mass% are introduced. The section between the 10th and 40th bottoms serves as a reaction zone for the catalytic conversion of the aldehydes. The temperature above the feed of Rohacetons is 56 ⁰ C, the temperature below the feed of the alkali at 39 ⁰ C. The residence time of the acetone to be purified in this reaction zone is 46 minutes. The pure acetone is removed after condensation at a temperature of 38 ⁰ C and a pressure of 51 kPa at the top of the cleaning tower. As reflux, 9500 parts are put on the uppermost tray, the ratio of the amount of the sodium hydroxide solution to the reflux amount is 1:54. The heating of the cleaning tower is done with

-3- 605 83-3- 605 83

Rohphenoldämpfen aus der zur Gesamtanlage gehörigen Phenoldestillation, wobei die Temperatur des Heizmediums 125⁰C beträgt. Als Sumpfprodukt werden 2735 Teile eines Produktes abgenommen, das 0,07 Ma.-% Aceton, 0,02 Ma.-% Diacetonalkohol, 0,005 Ma.-% Mesityloxid neben Wasser, Natriumphenolat, Kohlenwasserstoffen und den Umsetzungsprodukten der Aldehyde enthält. Als Destillat werden 3538 Teile reines Aceton mit folgenden Kennziffern abgezogenRohphenoldämpfen from belonging to the entire plant phenol distillation, wherein the temperature of the heating medium is 125 ⁰ C. 2735 parts of a product which contains 0.07% by weight of acetone, 0.02% by weight of diacetone alcohol, 0.005% by weight of mesityl oxide in addition to water, sodium phenolate, hydrocarbons and the reaction products of the aldehydes are taken off as the bottom product. As distillate 3538 parts of pure acetone are withdrawn with the following indices

Permanganatbeständigkeit: '48 StundenPermanganate resistance: 48 hours

Wassergehalt: 0,15 Ma.-%Water content: 0.15 mass%

Acidität (gerechnet als Essigsäure): 0,0011 Ma.-%Acidity (calculated as acetic acid): 0.0011 mass%

Siedeintervall: 0,2⁰CBoiling range: ⁰ 0.2 C

Gehalt an Stickstoffverbindung: 0,0001 Ma.-% (gerechnet als NH₃)Content of nitrogen compound: 0.0001% by mass (calculated as NH ₃ )

Dieses Aceton erfüllt alle Qualitätsanforderungen auch spezieller Anwendungszwecke. Die Ausbeute, berechnet auf das im Rohaceton enthaltene Aceton, beträgt 99,91 %, der energetische Aufwand zur Reinigung des Rohacetons ist gering und beschränkt sich auf Kühlwasser und Vakuumerzeugung.This acetone meets all quality requirements for special applications. The yield, calculated on the acetone contained in the crude acetone, is 99.91%, the energy expenditure for purifying the Rohacetons is low and is limited to cooling water and vacuum generation.

Claims

-1- 605

Invention claim:

Process for the preparation of pure acetone from a crude acetone which is obtained after the cleavage of cumene hydroperoxide in the presence of sulfuric acid as catalyst, neutralization and separation of the major amount of phenol and higher than phenol boiling products and which, in addition to water, still 0.5 to 2 Ma.- % Phenol, hydrocarbons and aldehydes, by treatment in a combined purification tower in the lower part with aqueous 15% sodium hydroxide and subsequent rectifying distillation, characterized in that a residence time of the acetone in the reaction zone of 25 to 60 minutes is maintained, the temperature in the reaction zone below the inlet of the sodium hydroxide solution is at most 40 ⁰ C and above the inlet of Rohacetons 55 to 58 ° C, then the acetone leaving the reaction zone in the upper part of the purification tower in a conventional manner separated from water, condensed and as pure acetone abgezoge n, wherein the ratio between the amount of the aqueous sodium hydroxide fed and the amount of reflux charged to the cleaning tower is 1:15 to 1:60.

Field of application of the invention. -

The invention relates to a process for the preparation of pure acetone from a contaminated acetone, which is obtained by decomposition of cumene hydroperoxide with concentrated sulfuric acid as a catalyst and subsequent separation by distillation of the phenol and higher than phenol boiling components of the decomposition product.

Characteristic of the known technical solutions

Crude acetone from the decomposition of cumene hydroperoxide to phenol and acetone, after separation of the bulk of the phenol and higher-boiling constituents, has a number of impurities, some of which are difficult to remove from the acetone at great expense, but which themselves if they are contained only in the smallest amounts in pure acetone, the use value of the acetone has a very negative influence. In the crude acetone - hereinafter referred to as Rohaceton are impurities in addition to the relatively easily separable hydrocarbons, such as cumene and alpha-methylstyrene, isomeric phenylbutenes, phenol, mesityl oxide, hydroxiacetone, acetaldehyde, propionaldehyde and 20 to 30 wt .-% water containing is added in the neutralization of the sulfuric acid decomposition product and distilled off with the acetone fraction. The quality of the pure acetone is expressed by quality parameters such as water content and acidity, but especially by the resistance to potassium permanganate, also called permanganate number, in hours or minutes. Even the lowest concentrations of aliphatic aldehydes, such as acetaldehyde and propionaldehyde, have a particularly negative effect on the permanganate number Already an aldehyde content of 0.0003 mass% reduces the permanganate number to less than 4 hours In addition, the water content of the pure acetone plays a special role for many applications For example, permanganate numbers of more than 6 hours and water contents below 0.2% by mass are required in existing quality guidelines, and for some specific cases a much higher acetone quality is required Aldehydes associated with significant acetone losses, which are caused by by-product formation from acetone and dependent on it by distillation losses There has been no lack of attempts to eliminate the difficulties in the production of pure acetone.

Thus, a method is known, after the crude acetone in the ratio 1: 5 treated with 15 to 20% aqueous sodium hydroxide solution and then separated by distillation.

This method is characterized by a very high consumption of alkali hydroxide and also requires a lot of effort in technological and energetic terms for the subsequent distillation (GB-PS 817 149). Furthermore, a method is known to treat crude acetone in a first stage with 15 to 30% strength alkali solution, to separate the crude acetone after this treatment of the aqueous phase and to distill. The reported ratios for the acetone show that despite the high cost no pure acetone can be recovered (DE-AS 1 128 848). Moreover, a process for purifying crude acetone is known in which the alkali treatment and the purification by distillation is carried out in a purification tower, wherein 0.2 to .1% aqueous alkali metal hydroxide solution continuously in the ratio of 1: 3.3 to 1: 6 based on the Return amount is added above the Rohacetonzulaufes. This method has the disadvantage that in order to achieve the specified degree of purity, a very large amount of aqueous alkali metal hydroxide solution must be introduced into the cleaning tower, which in turn requires a high energy consumption to remove the water from the acetone, which also direct steam must be fed. In addition, no information on the permanganate and the true water content of the acetone made in this process (DE-OS 2,037,275). In another process, the crude acetone purification is carried out by first treating the crude acetone with basic reagents and then subjecting it to vacuum rectification in a second stage, the purified acetone being withdrawn as a side stream from an upper column bottom. This process not only has the disadvantage that a high technical complexity is required by the two-stage technology, but also obtained as a top product of the second stage acetone severely degraded quality, while the target obtained purified acetone only a Permanganatbeständigkeit of 2 to 4 hours (DD-PS 79 723). In addition, a process for phenol and acetone production from decomposition product of cumene hydroperoxide is known, after which the crude acetone is distilled in a two-stage column system after treatment with aqueous sodium hydroxide so that the heating of these columns with Kondensationswärm'e of phenol vapors takes place. With this technology, the energy consumption of the crude and Reinacetondestillation is probably improved, but despite the increased technological effort, the quality target position is not apparent (DD-PS 135 191). From a further known method for the purification of acetone, it is clear that the previously known methods do not yet show satisfactory results. Although a very pure acetone is achieved with respect to a high permanganate resistance of over 24 hours by this process, three process stages connected in series are required for this purpose. In the first column, the alkali treatment takes place upon removal of an aldehyde-containing and inferior distillate, in a second stage pure acetone is then obtained, the operating conditions are adjusted so that to avoid the formation of new permanganatintensiver impurities by splitting the acetone content in the bottom of this stage high must be kept, which then results in the need for a third distillation stage. The complexity of the technology is obvious and associated with high economic losses (DE-PS 2 349 226).