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Abtrennung von 1,4-Cyclohexandiol (1,4-CHDO)

IP.com Disclosure Number: IPCOM000199507D
Publication Date: 2010-Sep-07

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Abtrennung von 1,4-Cyclohexandiol (1,4-CHDO)

Der weitgehend von Wasser und Veresterungsalkohol ROH befreite Strom aus Stufe 3 wird in die Stufe 4 eingespeist. Dabei handelt es sich um eine Destillationskolonne, bei der die wertvollen Ester (6-Hydroxcapronsäureester und Adipinsäureester) von den leichtsiedenden Komponenten und den schwersiedenden Komponenten befreit werden. Die Kolonne wird bei Temperaturen von 10 bis 300°C, bevorzugt 20 bis 270°C, besonders bevorzugt 30 bis 250°C und Drücken von 1 bis 1.000 mbar, bevorzugt 5 bis 500 mbar, besonders bevorzugt 10 bis 200 mbar betrieben.

Von besonderer Bedeutung ist die Abtrennung der 1,4-CHDO. Unter dem Begriff 1,4-CHDO versteht man ein Gemisch aus 2 Isomeren (cis und trans) des 1,4-Cyclohexandiols. Sollte derer Abtrennung aus dem Estergemisch nicht erfolgen, kann die hohe Reinheit an 1,6-HDO nicht mehr erreicht werden. Eine destillative Abtrennung der 1,4-CHDO vom HDO-Produkt ist aufgrund der relativen Flüchtigkeiten nahe dem Wert 1 sehr aufwendig. Weiterhin unterscheiden sich die physikalischen Eigenschaften beider Isomere generell nur sehr wenig von denen HDO, was eine Abtrennung mittels anderer Verfahren ebenfalls aufwendig macht.

Abhängig davon, welcher einwertige Alkohol für die Veresterung verwendet wurde, stellt 1,4-CHDO gegenüber den wertvollen C6-Estern entweder einen Hoch- oder Leichtsieder dar und wird dann im Sumpf bzw. über Kopf von den wertvollen C6-Estern entfernt. Die unterschiedlichen Destillationskonzepte sind als Variante A und B erläutert.

Verfahrenstechnisch sinnvoll ist eine Abtrennung der C6-Ester über einen flüssigen Seitenabzug der Kolonne, wobei über Kopf die kürzer kettigen Ester sowie Leichtsieder wie Wasser oder Alkohol abgetrennt werden und über Sumpf schwersiedende Bestandteile abgetrennt werden. Apparativ ist es in einem kontinuierlich betriebenen Prozess vorteilhaft,  dazu eine Rektifikationskolonne einzusetzen.

Wird die Veresterung in Stufe 2 nicht vollständig, also unter kontinuierlicher Abtrennung des Reaktionswassers durchgeführt, so enthält der Austrittsstrom der Veresterungsstufe noch freie Säuren. Diese Säuren können in den Sümpfen der folgenden Kolonnen mit OH-enthaltenden Verbindungen (wie z. B. 6-Hydroxycapronsäureester) verestert werden oder die Umesterung anderer Ester katalysieren. In beiden Fällen trägt die Anwesenheit von Carbonsäuren in den Sümpfen der folgenden Kolonnen dazu bei, den Anteil an hochsiedende Oligomere in den zu destillierenden Strömen zu erhöhen. Wesentlichen Einfluss auf die Bildung dieser Oligomere haben ebenfalls die Temperatur, welcher das Gemisch ausgesetzt ist und die Verweilzeit. Um den Kontakt zwischen Ester und Säuren gering zu halten ist es von Vorteil, den Feedstrom vor Eintritt in die Kolonne mittels eines geeigneten Verdampfers teilweise bei niedrigem Druck, vorzugsweise dem Kolonnedruck, zu verdampfen. Die dabei entstehende Gasphase ist an Estern angereichert, während die Säuren in...