DEC0000032MA - Process for the production of alpha glycols and their derivatives - Google Patents
Process for the production of alpha glycols and their derivativesInfo
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Description
Es ist bekannt, dass die industrielle Herstellung der (alpha)-Glykole erfolgen kann, indem man Wasser auf Epoxyde im Sinne der folgenden allgemeinen Reaktionen einwirken lässt.It is known that the industrial production of (alpha) -glycols can be carried out by allowing water to act on epoxides in the sense of the following general reactions.
Hierbei können R und R´ Wasserstoff oder ein beliebiger organischer Rest sein. In dieser Weise wird industriell Äthylenglykol oder Propylenglykol, ausgehend von Äthylen- oder Propyloxyd, hergestellt.Here, R and R 'can be hydrogen or any organic radical. In this way, ethylene glycol or propylene glycol, starting from ethylene or propyloxide, is produced industrially.
Es ist ferner bekannt, dass man durch Änderung des Verhältnisses zwischen Wasser und dem verwendeten Epoxyd Diglykole oder Polyglykole erhalten kann und dass man durch Ersatz des Wassers durch einen Alkohol zu Ätheren der Glykole gelangen kann. Zwei grundsätzliche Arbeitsverfahren sind zur Durchführung dieser Reaktionen angewendet worden. Bei dem einen Verfahren arbeitet man unter Verwendung von sauren, wasserlöslichen Katalysatoren, welche es ermöglichen, die Reaktion bei einer wenig erhöhten Temperatur durchzuführen. Nach dem anderen Verfahren wird ohne Katalysatoren, jedoch bei höherer Temperatur gearbeitet, was ein Arbeiten unter Druck erfordert. Die Verwendung von sauren, löslichen Katalysatoren führt zu erheblichen Schwierigkeiten bei der späteren Behandlung der erhaltenen glykolischen Lösungen, während die zweite Methode mit allen Schwierigkeiten des Arbeitens unter Druck behaftet ist.It is also known that diglycols or polyglycols can be obtained by changing the ratio between water and the epoxy used and that ethers of the glycols can be obtained by replacing the water with an alcohol. Two basic procedures have been used to carry out these reactions. In one process, acidic, water-soluble catalysts are used, which make it possible to carry out the reaction at a slightly elevated temperature. The other process is carried out without catalysts, but at a higher temperature, which requires working under pressure. The use of acidic, soluble catalysts leads to considerable difficulties in the subsequent treatment of the glycolic solutions obtained, while the second method is fraught with all the difficulties of working under pressure.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, welches ermöglicht, diese beiden Arten von Schwierigkeiten zu vermeiden, indem als Katalysatoren in Wasser und in den erhaltenen Glykol-Lösungen un- lösliche, benetzbare Säuren verwendet werden, die kationenaustauschende Werkstoffe auf organischer Basis darstellen, wie die säurebehandelte Braunkohle, sulfonierte Lignite, Sulfonsäurereste enthaltende Phenol-Formaldehyd-Kunstharze, aktive Säure enthaltende Polystyrole.The invention relates to a process which enables these two types of difficulties to be avoided by using as catalysts in water and in the glycol solutions obtained Soluble, wettable acids are used which represent cation-exchanging materials on an organic basis, such as acid-treated lignite, sulfonated lignites, phenol-formaldehyde synthetic resins containing sulfonic acid residues, active acid-containing polystyrenes.
Je nach den zu Verwendung kommenden Mengen an Wasser und Epoxyd, sowie des als Katalysator gewählten Ionenaustauschers und je nach der Arbeitsweise erhält man eine Mischung von Glykolen, die mehr oder weniger reich an Glykolen oder Polyglykolen ist.Depending on the amounts of water and epoxide to be used, as well as the ion exchanger selected as the catalyst and depending on the method of operation, a mixture of glycols is obtained which is more or less rich in glycols or polyglycols.
Die günstigste Temperatur für die Bildung des (alpha)-Glykols liegt bei etwa 40°.The most favorable temperature for the formation of the (alpha) -glycol is around 40 °.
Durch Ersatz des Wassers durch einen Alkohol können die entsprechenden Äther der Glykole, wie Methyl- Äthyl oder Butylglykol erhalten werden.By replacing the water with an alcohol, the corresponding ethers of the glycols, such as methyl ethyl or butyl glycol, can be obtained.
Man kann nach einer der drei nachstehend erläuterten Arbeitsweisen des beschriebenen Verfahrens arbeiten.One of the three modes of operation described below can be used for the process described.
1. Man sättigt Wasser mit Epoxyd und lässt diese Lösung über eine Kolonne von Kationenaustauschern rieseln,1. Water is saturated with epoxy and this solution is allowed to trickle over a column of cation exchangers,
2. man leitet Wasser und Epoxyd im Gegenstrom durch eine Kationenaustauscherkolonne,2. water and epoxy are passed in countercurrent through a cation exchange column,
3. man lässt das Epoxyd in Wasser einlaufen, welches eine gewisse Menge von Kationenaustauschern enthält.3. the epoxy is allowed to run into water which contains a certain amount of cation exchangers.
Die letztere Arbeitsweise hat besondere zufriedenstellende Ergebnisse für die Herstellung von an Glykolen reichen Lösungen ergeben, während die zweite besonders geeignet für die Herstellung von an Polyglykolen reichen Lösungen ist.The latter procedure has given particularly satisfactory results for the preparation of glycol-rich solutions, while the second is particularly suitable for the preparation of polyglycol-rich solutions.
Das Arbeiten im Gegenstrom ist besonders angezeigt, wenn es sich darum handelt, Gase zu behandeln, welche kleine Mengen an Äthylenoxyd enthalten, wie die Gase, die durch unmittelbare katalytische Oxydation des Äthylens erhalten werden.Working in countercurrent is especially indicated when it comes to treating gases which contain small amounts of ethylene oxide, such as the gases obtained by the direct catalytic oxidation of ethylene.
In den nachstehenden Ausführungsbeispielen kann das zur Verwendung kommende Äthylenoxyd auch durch andere Epoxyde oder Gemische vonIn the following exemplary embodiments, the ethylene oxide used can also be replaced by other epoxies or mixtures of
Epoxyden ersetzt werden.Epoxies are replaced.
Beispiel 1example 1
Mann lässt ungefähr 900 gr. Äthylenoxyd stündlich in 50 l Wasser, welches 10 kg eines (omega)-sulfonierten Phenolresorcin-Harzes enthält, einlaufen. Das Arbeiten beginnt bei gewöhnlicher Temperatur. Innerhalb von einer halben Stunde erreicht die Temperatur 41°.You can run about 900 grams of ethylene oxide per hour into 50 liters of water, which contains 10 kg of an (omega) sulfonated phenol resorcinol resin. Work starts at ordinary temperature. The temperature reaches 41 ° within half an hour.
Man hält diese Temperatur 2 1/2 Stunden aufrecht. Nach 3 Stunden ( den Zeitraum des Temperaturanstiegs inbegriffen) erhält man ungefähr 3,3 kg Glykole.This temperature is maintained for 2 1/2 hours. After 3 hours (including the period of temperature rise) approximately 3.3 kg of glycols are obtained.
Bei der Durchführung von drei Ansätzen täglich erhält man in dieser Weise ungefähr 10 kg Kationenaustauscher als Katalysator. Die erhaltene Lösung von Glykolen enthält 90 % Äthylenglykol und 10 % Polyglykole.When carrying out three batches a day, about 10 kg of cation exchanger are obtained as a catalyst in this way. The solution of glycols obtained contains 90% ethylene glycol and 10% polyglycols.
Beispiel 2Example 2
Man leitet 96 %igen Äthylalkohol und Äthylenoxyd im Gegenstrom durch eine Kolonne mit sulfonierten Polystyrolen, wobei die Geschwindigkeiten der Einführung des Alkohols und des Äthylenoxyds so geregelt werden, dass die Temperatur unterhalb von 35° gehalten wird.96% ethyl alcohol and ethylene oxide are passed in countercurrent through a column with sulfonated polystyrenes, the rates of introduction of the alcohol and the ethylene oxide being controlled so that the temperature is kept below 35 °.
Der entstandene Äthyläther des Glykols wird durch Destillation getrennt.The resulting ethyl ether of the glycol is separated by distillation.
Durch Ersatz des Äthylalkohols durch Methylalkohol erhält man die entsprechenden Glykoläther.The corresponding glycol ethers are obtained by replacing the ethyl alcohol with methyl alcohol.
Beispiel 3Example 3
Man löst soviel Benzylalkohol in einem Glykoläther, welcher in Gegenwart des verwendeten Katalysators nicht mit dem Äthylenoxyd reagiert, um eine 10 %ige Lösung Benzyl-Alkohol zu erhalten. Diese Lösung wird in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise behandelt und der derart erhaltene Benzyläther des Glykols durch frakticnierte Destillation von der Lösung getrennt.So much benzyl alcohol is dissolved in a glycol ether which does not react with the ethylene oxide in the presence of the catalyst used to obtain a 10% solution of benzyl alcohol. This solution is treated in the manner described in Example 1 and the benzyl ether of glycol thus obtained is separated from the solution by fractional distillation.
Man kann dieses Verfahren gleichfalls auf die Herstellung von Glykoläthern von festen Alkoholen, wie beispielsweise Borneol, anwenden.This process can also be applied to the production of glycol ethers from solid alcohols such as borneol.
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