DD298237A5

DD298237A5 - Verfahren zur herstellung von reinem ethylenchlorhydrin aus ethylenoxid und chlorwasserstoff

Info

Publication number: DD298237A5
Application number: DD32548989A
Authority: DD
Inventors: Johannes Mennig; Christian Halbauer; Gunter Will; Kurt Kohl
Original assignee: Buna Ag,De
Priority date: 1989-02-03
Filing date: 1989-02-03
Publication date: 1992-02-13

Abstract

Die Herstellung von reinem Ethylenchlorhydrin aus Ethylenoxid und Chlorwasserstoff im kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Prozesz gelingt in einer Reaktionsstufe ohne Korrosion verursachende Chlorwasserstoffueberschuesse und ohne wesentliche Nebenproduktbildung bei guter Beherrschung der entstehenden Reaktionswaerme, indem in eine Loesung von Ethylenoxid in Ethylenchlorhydrin mit einer Ethylenoxidkonzentration von maximal 0,017 kg/kg eine zu Ethylenoxid stoechiometrische Menge Chlorwasserstoff eingeleitet wird.{Ethylenchlorhydrin; Ethylenoxid; Chlorwasserstoff; kontinuierlicher Prozesz; diskontinuierlicher Prozesz; stoechiometrisches Verhaeltnis der Reaktionspartner; Nebenproduktbildung; Minimierung; Reaktionswaerme; Korrosion; Minimierung}

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reinem Ethylenchlorhydr in aus Ethylenoxid und Chlorwasserstoff in einem diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Prozeß. Das Ethylenchlorhydrin dient als Synthesegrundstoff für Farbstoffe und Sulfidkautschuk sowie als Lösungsmittel für die Herstellung von Fotomaterialien.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Wasserfreies Ethylenchlorhydrin {2-Chlorethanol-1) wird In allen praktisch genutzten Verfahren aus Ethylenoxid und Chlorwasserstoff hergestellt. Das dabei auftretende Problem besteht in der Bildung höher oxethylierter Chlorh'ydrine als Nebenprodukte, die nicht nur die Ausbeute schmälern, sondern auch als nicht verwertbarer Rückstand auftreten und außerdem die destillative Reinigung des Ethylenchlorhydrins erschweren.

In den bekannten Ausführungsformen der Ethylenchlorhydrinsynthese werden die Temperaturführung und die Anwendung von Chlorwasserstoff im Überschuß als Maßnahmen gegen die Nebenproduktbildung angewendet. Die Synthese wird in der Regel in kondensierter Phase durchgeführt. Als Lösungsmittel verwendet man zweckmäßig Ethylenchlorhydrin selbst. In CS-PS 100737 wird diese Anwendung als nicht wäßriges Lösungsmittel beschrieben, das weder mit Ethylenoxid noch mit Chlorwasserstoff reagiert.

In der DD-PS 142185 erhält man gute Ausbeuten an Ethylenchlorhydrin, indem als Lösungsmittel eine Mischung von Ethylenchlorhyderin mit dem Rückstand aus dessen destillativer Reinigung eingesetzt wird.

In der SU-PS 422241 wird eine Ausführungsform der Synthese beschrieben, bei der die Herstellung von Ethylenchlorhydrin an die Hydrolyse von Organochlorsilanen mit Ausbeuten von 88 bis 92% gekoppelt wird.

Eine lösungsmittelfreie Synthese beschreibt die DD-PS 146040. Dabei setzt man gasförmig Ethylenoxid mit Chlorwasserstoff um und arbeitet bei hohen Temperaturen (über 13O⁰C) und Drücken unter 20 bar, vorzugsweise mit einem 3- bis 6facnen Chlorwasserstoffüberschuß.

Die Nachteile bekannter Verfahren mit Ethylenoxid und Chlorwasserstoff bestehen allgemein darin, daß der überschüssige Chlorwasserstoff in der Mehrzahl der Anwendungsfälle des reinen Ethylenchlorhydrins vorher daraus entfernt werden muß.

Dazu ist entweder eine zweite Synthosestufe erforderlich, in der man mit einem Ethylenoxidüberschuß die Säure neutralisiert, oder andere, das Verfahren komplizierende Stufen mit Ouenchen, Strippern und Verdichtern.

Die in der DD-PS 146040 beschriebene stöchiometrische Rohstoffanwendung erfordert einen speziellen Reaktionsapparat, z.B.

in der Wirkung eines Dampferzeugers. Dieser Synthese droht durch die hohe Wärmetönung der Reaktion immer die Gefahr, daß die Reaktionstemperaturen bis in die Nähe der Zündtemperaturen für Ethylenchlorhydrin oder Ethylenoxid kommen, da es technische Probleme zur Abführung der Reaktionswärme gibt.

Auch der Einsatz des Destillationsrückstandes als Lösungsmittel für die Synthese ist nachteilig, weil für die destillative Trennung des Ethylenchlorhydrins von einem hoch cxethyiierten Rückstand, der im kontinuierlichen Verfahren entsteht, erhöhte Temperaturen erforderlich sind, die zur Bildung von Zersetzungsprodukten führen, wie z. B. 1,4-Dioxan, das die Qualität des Reinproduktes verschlechtert.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Synthese von wasserfreiem Ethylenchlorhydrin so zu verbessern, daß die bekannten Nachteile vermieden werden und in einer Synthesestufe mit hoher Sicherheit gearbeitet werden kann. Dabei sollen Gefährdungen der Anlage durch saure Korrosion auf eine kurze Reaktionsstrecke begrenzt bleiben.

Darstellung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von reinem Ethylenchlorhydrin aus Ethylenoxid und Chlorwasserstoff in einem diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Prozeß bei für diese Reaktion üblichen Temperaturen zu entwickeln, das mit einer minimalen Nebenproduktbildung belastet ist, bei dem die Reaktionswärme mit Kühlwassc und nicht mit Kühlsole abgeführt werden kann und bei dem keine sauren, korrosiven Medien auftreten.

Erfindungsgemäß wird in eine Lösung von Ethylenoxid in Ethylenchlorhydrin mit einer Ethylenoxidkonzentration von maximal 0,017 kg/kg eine zu Ethylenoxid stöchiometrische Menge Chlorwasserstoff eingeleitet. Das Wesen der Erfindung besteht also darin, daß Ethylenoxid in sehr starker Verdünnung mit Chlorwasserstoff umgesetzt wird. Dadurch wird die Wärmeabführung sehr gut beherrscht. Es ist überraschend, daß bei Anwendung der vorgeschlagenen milden Reaktionsbedingungen die gemäß dem Stand der Technik erforderlichen Maßnahmen zur Vermeidung bzw. Minimierung der Bildung von höher oxethylierten Chlorhydrinen nicht erforderlich sind und die mit diesen genannten Maßnahmen verbundenen Nachteile vermieden v/erden.

Die Reaktion kann in allen Verdünnungsverhältnissen von Ethylenoxid zu Ethylenchlorhydrin größer als 1 -.60 bzw. bei allen Ethylenoxidkonzentrationen kleiner als 0,017 kg/kg durchgeführt werden. Eine obere bzw. untere Grenze ergibt sich nur aus

technologischer bzw. ökonomischer Sicht.

Die Reaktion kann diskontinuierlich durchgeführt werden, indem gasförmiger Chlorwasserstoff unter Rühren so lange in eine

verdünnte Lösung von Ethylenoxid in Ethylenchlorhydrin eingeleitet wird, bis das Ethylenoxid vollständig umgesetzt ist. Die

Konzentration an Ethylenoxid liegt anfänglich bei 0,3 bis 0,8%. Es besteht auch die Möglichkeit, indem man verdünnte Lösungen von Ethylenoxid in Ethylenchlorhydrin und von Chlorwasserstoff in Ethylenchlorhydrin unter Rühren miteinander vereinigt. Die Aufgabe wird für ein kontinuierliches Verfahren dadurch gelöst, daß über eine Waschkolonne und einen Kühler Ethylenchlorhydrin beliebiger Reinheit im Kreis geführt wird. Dabei muß die Kreislaufmenge mindestens daa 6u>ache der Bildungsmenge des Ethylenchlorhydrins betragen. In die Waschkolonne gibt man als Ausgangsstoffe Chlorwasserstoff und Ethylenoxid im stöchiometrischen Verhältnis, so daß im Kreislaufprodukt keine freien Ausgangsstoffe angereichert werden,

wobei das Ethylenoxid über der Einleitungsstelle des Chlorwasserstoffs zugeführt wird. Die Neubildung von Ethylenchlorhydrin

läuft aus einem Überlauf kontinuierlich ab.

Die Aufgabe wird für ein kontinuierliches Verfahren auch dadurch gelöst, indem man über eine Waschkolonne mit einem

separaten Chlorwasserstoff-Absorber und über einen Kühler einen aufgeteilten Produktstrom leitet, wobei das Ethylenoxid überdem Zulauf der Chlorwasserstofflösung der Waschkolonne zugeführt wird. Die räumliche Trennung der

Chlorwasserstoffeinleitung von der Ethylenoxidzuführung in die Waschkolonne hat sichelheKstechnische Vorteile. Ausführungsbeispiele Beispiel 1 In ein Gefäß, das mit einem Rührer, einem Thermometer, einer Meßsonde zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit und

einem Einleitungsrohr für Chlorwasserstoff ausgerüstet ist, gibt man 100g technisches Ethylenchlorhydrin mit einem Gehalt anfreiem Ethylenoxid von 0,54%.

Die elektrische Leitfähigkeit wird mit 2uS/cm bestimmt. In die Lösung wird im Verlauf von 30s ein Chlorwasserstoffstrom so

eingeleitet, daß die Leitfähigkeit auf 9uS/cm ansteigt und sich nicht weiter verändert. Es hat sich 1 g Ethylenchlorhydrin gebildet.

Der Gehalt, des technischen Ethylenchlorhydrins an Diethylenglykolchlorhydrin hat sich während der Zugabe von Ethylenoxid

und Chlorwasserstoff von 0,16% auf 0,17 % erhöht.

Beispiel 2 Eine Apparatur, bestehend aus einer Waschkolonne mit Siebböden und Verteilerböden, einer Kreislaufpumpe und einem Kühler, der mit Kühlwasser betrieben wird, das mit einer Temperatur von 25⁰C zur Verfügung steht, wird zur kontinuierlichen Herstellung von Ethylenchlorhydrin eingesetzt. Die Waschkolonne hat einen freien Durchmesser von 200mm. Der Zustrom von Chlorwasserstoff befindet sich in der Mitte der Kolonnenhöhe. In der oberen Kolonnenhälfte sind 9 Siebboden, der Einlauf für Ethylenoxid ist zwischen dem fünften und

sechsten Siebboden angeordnet. Im unteren Kolonnenteil sind 9 Verteilerböden mit abwechselnd zentrischem und peripheremAblauf.

Der Kolonnenablauf für die Produktneubildung ist 1000 mm über dem Boden der Waschkolonne. Das Kreislaufprodukt läuft der Kreislaufpumpe aus einem zentrischen Bodenablaufstutzen zu und dann über den Kühler auf den Kopf der Kolonne zurück. Die Kolonne wird zweckmäßig bei einem Druck von 75 kPa (abs) betrieben. Im Ablauf für die Produktneubildung ist eine Meßsonde zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit mit der die Menge an Chlorwasserstoffzulauf so geregelt wird, daß die Leitfähigkeit 6uS/cm beträgt. In die Kolonne werden stündlich 25 Liter Ethylenoxid kontinuierlich eingeleitet, nachdem die Apparatur mit technischem Ethylenchlorhydrin gefüllt und der Kreislauf mit Kühler in Betrieb genommen wurde. Am Kolonnenablauf fallen stündlich 34,61 Ethylenchloridan, mit einem G6iialt von 1,5% Diethylenglykolchlorhydrin. Beispiel 3

In ein Gefäß, ausgerüstet wie im Beispiel 1, werden 50g Ethylenchlorhydrin gegeben, in dem 0,54g Ethylenoxid gelöst wurden. In das Gefäß wird unter Rühren und Kühlen mit äußerem Eiswasser Chlorwasserstoff eingeleitet. Nachdem das Ethylenoxid verbraucht ist, wird eine Zunahme des Gehaltes an Diethylenglykolchlorhydrin um 0,04% ermittelt.

Bolsplel4

In dem Gefäß nach Beispiel 1 werden 50g Ethylenchlorhydrin mit 0,54% freiem Ethylenoxid zu 50g Ethylenchlorhydrin mit

0,46% freiem Chlorwasserstoff gegeben. Die Zunahme an Diethylenglykolchlorhydrin wird mit 0,017% ermittelt.

Claims

Verfahren zur Herstellung von reinem Ethylenchlorhydrin aus Ethylenoxid und Chlorwasserstoff in einem diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Prozeß bei für diese Reaktion üblichen Temperaturen, gekennzeichnet dadurch, daß in eine Lösung von Ethylenoxid in Ethylenchlorhydrin mit einer Ethylenoxidkonzentration von maximal 0,017 kg/kg eine zu Ethylenoxid stöchiometrische Menge Chlorwasserstoff eingeleitet wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung