PL215482B1 - Method of removing formic acid from trioxane - Google Patents
Method of removing formic acid from trioxaneInfo
- Publication number
- PL215482B1 PL215482B1 PL388011A PL38801109A PL215482B1 PL 215482 B1 PL215482 B1 PL 215482B1 PL 388011 A PL388011 A PL 388011A PL 38801109 A PL38801109 A PL 38801109A PL 215482 B1 PL215482 B1 PL 215482B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- trioxane
- anion exchanger
- minutes
- formic acid
- matrix
- Prior art date
Links
Landscapes
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
- Heterocyclic Compounds That Contain Two Or More Ring Oxygen Atoms (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Sposób usuwania kwasu mrówkowego z trioksanu charakteryzuje się tym, że do stopionego trioksanu w temperaturze 50 - 70°C dodaje się w warunkach statycznych makroporowaty anionit słabo zasadowy o matrycy polistyrenowej lub anionit mikroporowaty o matrycy akrylowej w formie hydroksylowej w ilości 0,5 - 5,0% wag. w stosunku do masy trioksanu. Następnie miesza się przez okres do 120 minut, korzystnie w przypadku anionitu o matrycy polistyrenowej do 60 minut, a w przypadku anionitu o matrycy akrylowej do 10 minut i następnie odsącza się anionit od oczyszczonego trioksanu.The method for removing formic acid from trioxane is characterized by the addition of a macroporous weakly basic anion exchanger with a polystyrene matrix or a microporous anion exchanger with an acrylic matrix in the hydroxyl form in an amount of 0.5 - 5 to the melted trioxane at a temperature of 50 - 70°C, 0% by weight relative to the weight of trioxane. Then it is stirred for up to 120 minutes, preferably up to 60 minutes in the case of an anion exchanger with a polystyrene matrix, and up to 10 minutes in the case of an anion exchanger with an acrylic matrix, and then the anion exchanger is filtered off from the purified trioxane.
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania kwasu mrówkowego z trioksanu przy pomocy procesu wymiany jonowej z zastosowaniem anionitów.The subject of the invention is a method for removing formic acid from trioxane using an ion exchange process using anion exchangers.
Poliacetale należą do grupy tworzyw konstrukcyjnych szeroko stosowanych w wielu gałęziach przemysłu, a szczególnie w motoryzacji, elektronice, elektrotechnice, przemyśle maszynowym i innych. To powszechne zastosowanie poliacetali jest wynikiem bardzo dobrych właściwości mechanicznych, termicznych, elektrycznych i chemicznych. Poliacetale o budowie liniowej posiadają łańcuchy zbudowane z powtarzających się jednostek -CH2O-. stąd ich synonimowa nazwa - polioksymetyleny (POM).Polyacetals belong to a group of construction materials widely used in many industries, especially in the automotive, electronics, electrical engineering, machinery industry and others. This widespread use of polyacetals is the result of very good mechanical, thermal, electrical and chemical properties. Polyacetals with a linear structure have chains composed of repeating -CH2O- units. hence their synonymous name - polyoxymethylenes (POM).
Jednym z podstawowych surowców do otrzymywania POM jest cykliczny trimer formaldehydu 1,3,5-trioksan. Polimeryzacja trioksanu przebiega według mechanizmu kationowego, w obecności katalizatora. Na skalę przemysłową stosowany jest BF3 i jego kompleksy. Proces polimeryzacji prowadzony jest w stopionej masie monomeru, w sposób ciągły, w reaktorze typu wytłaczarki ślimakowej.One of the basic raw materials for obtaining POM is the cyclic formaldehyde trimer 1,3,5-trioxane. The polymerization of trioxane proceeds according to the cationic mechanism in the presence of a catalyst. BF3 and its complexes are used on an industrial scale. The polymerization process is carried out in the molten monomer mass, continuously, in a screw extruder type reactor.
Trioksan otrzymywany jest na skalę przemysłową przez ogrzewanie stężonego wodnego roztworu formaldehydu w obecności katalizatora. W procesie tym powstają również znaczne ilości kwasu mrówkowego, który destyluje jednocześnie z trioksanem, wodą i formaldehydem oraz lotnymi produktami ubocznymi reakcji syntezy trioksanu.Trioxane is produced on an industrial scale by heating a concentrated aqueous solution of formaldehyde in the presence of a catalyst. This process also produces significant amounts of formic acid, which distills simultaneously with trioxane, water and formaldehyde, as well as volatile by-products of the trioxane synthesis reaction.
Trioksan po wstępnym zatężeniu na drodze destylacji, do stężenia około 70% wagowo, wydzielany jest z destylatu przez krystalizację i filtrację bądź przez ekstrakcję rozpuszczalnikami organicznymi nie mieszającymi się z wodą. Jednak czystość tak otrzymanego trioksanu, zawierającego 97-98% wag. trioksanu, nie pozwala na zastosowanie do kopolimeryzacji na poliacetale. Jak podano w polskim opisie patentowym 160 837 suma zanieczyszczeń w trioksanie stosowanym do produkcji POM nie może przekraczać 0,005% wagowych, gdyż tylko wtedy możliwe jest uzyskanie polimeru o ciężarze cząsteczkowym powyżej 100 000. W omawianym opisie patentowym przedstawiono sposób otrzymywania czystego trioksanu na drodze destylacji z zastosowaniem układu dwóch kolumn destylacyjnych.Trioxane, after initial concentration by distillation to a concentration of approximately 70% by weight, is separated from the distillate by crystallization and filtration or by extraction with organic solvents immiscible with water. However, the purity of the trioxane thus obtained, containing 97-98 wt. trioxane, does not allow it to be used for copolymerization on polyacetals. As stated in the Polish patent description 160,837, the sum of impurities in trioxane used for the production of POM cannot exceed 0.005% by weight, because only then is it possible to obtain a polymer with a molecular weight above 100,000. The discussed patent description presents a method of obtaining pure trioxane by distillation from using a system of two distillation columns.
Z doniesień literaturowych, J.Stasiński, P.Krzyżanowski, J.Cieślak; Polimery, 42, 1997, nr 5, 312-315, wynika że obecne w środowisku polimeryzacji kationowej trioksanu zanieczyszczenia aktywne w reakcji przeniesienia łańcucha takie jak: H2O, HCOOH, CH2OH zakończają materialny wzrost makrocząsteczki, zmniejszając ciężar cząsteczkowy polimeru i powodują powstawanie nietrwałych termicznie półacetalowych grup końcowych.From literature reports, J.Stasiński, P.Krzyżanowski, J.Cieślak; Polymers, 42, 1997, No. 5, 312-315, it follows that impurities active in the chain transfer reaction, such as: H2O, HCOOH, CH2OH, present in the environment of cationic polymerization of trioxane, terminate the material growth of the macromolecule, reduce the molecular weight of the polymer and cause the formation of thermally unstable hemiacetals. end groups.
W polskim opisie patentowym nr 133 188 nadmieniono, że kopolimeryzację prowadzi się przy użyciu trioksanu oczyszczonego przez destylację lub w inny sposób, a stopień czystości trioksanu powinien wynosić co najmniej 99,5%, korzystnie powyżej 99,95%, natomiast zawartość wody lub innych substancji o aktywnym protonie powinna wynosić poniżej 300 ppm, korzystnie poniżej 50 ppm.The Polish patent description No. 133,188 mentions that the copolymerization is carried out using trioxane purified by distillation or otherwise, and the degree of purity of trioxane should be at least 99.5%, preferably above 99.95%, and the content of water or other substances with an active proton should be below 300 ppm, preferably below 50 ppm.
Proces kopolimeryzacji jest bardzo czuły na wszelkie wahania dotyczące zarówno czystości surowców jak i parametrów technologicznych. Nawet niewielkie zmiany parametrów prowadzenia procesu powodują poważne zakłócenia w przebiegu polimeryzacji.The copolymerization process is very sensitive to any fluctuations in both the purity of raw materials and technological parameters. Even slight changes in the process parameters cause serious disruptions in the polymerization process.
Wymagania jakościowe czystego trioksanu kierowanego do polimeryzacji są następujące:The quality requirements for pure trioxane intended for polymerization are as follows:
- zawartość H2O max. 50 ppm,- H2O content max. 50 ppm,
- zawartość HCHO max. 20 ppm,- HCHO content max. 20 ppm,
- zawartość HCOOH max. 10 ppm.- HCOOH content max. 10ppm.
Znane są sposoby wydzielania i oczyszczanie trioksanu od zanieczyszczeń na drodze ekstrakcji przy pomocy rozpuszczalników organicznych, destylacji i rektyfikacji lub kombinacji tych sposobów, a także różnych wariantów krystalizacji. Skutecznym sposobem usuwania kwasu mrówkowego i formaldehydu z trioksanu, wydzielonego w procesie krystalizacji, jest proces chemiczny polegający na zastosowaniu ekstrakcji ze stężonym ługiem sodowym. W procesie tym zachodzą następujące reakcje chemiczne:There are known methods of separating trioxane and purifying it from impurities by extraction using organic solvents, distillation and rectification or combinations of these methods, as well as various variants of crystallization. An effective way to remove formic acid and formaldehyde from trioxane separated during the crystallization process is a chemical process involving the use of extraction with concentrated sodium lye. The following chemical reactions take place in this process:
HCOOH + NaOH HCOONa + H2OHCOOH + NaOH HCOONa + H 2 O
2HCHO + NaOH HCOONa + CH3OH2HCHO + NaOH HCOONa + CH 3 OH
Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 147 690 sposób oczyszczania surowego trioksanu, wydzielonego przez krystalizację z destylatów polimeryzacji formaldehydu, przez ekstrakcję stężonym roztworem wodnym NaOH lub KOH, przed którą surowy trioksan poddaje się destylacji celemThere is a method known from the Polish patent description No. 147,690 for purifying crude trioxane, isolated by crystallization from formaldehyde polymerization distillates, by extraction with a concentrated aqueous solution of NaOH or KOH, before which the crude trioxane is distilled to
PL 215 482 B1 zmniejszenia w nim zawartości wody do 1-3%. Taka zawartość wody w trioksanie nie powoduje rozcieńczania roztworu ługu, który może zawracać do procesu bez zatężania. W omawianym opisie patentowym nie wspomniano o obecności i usuwaniu kwasu mrówkowego.PL 215 482 B1 reducing the water content to 1-3%. This water content in trioxane does not dilute the lye solution, which can be returned to the process without concentration. The patent description in question does not mention the presence and removal of formic acid.
W opisie patentowym 199 904 przedstawiono sposób oczyszczania trioksanu z ciekłych mieszanin wieloskładnikowych od obecnych w nich domieszek takich jak: formaldehyd, metanol, metylaz, dioksolan i innych, metodą krystalizacji próżniowej. Rozwiązanie polega na tym, że roztwór zawierający minimum 40% trioksanu poddaje się procesowi krystalizacji próżniowej pod ciśnieniem 10-89 hPa w temperaturze 15 - 55°C, po czym uzyskany kryształ filtruje się a powstały ług pokrystaliczny ewentualnie łączy się ze strumieniem mieszaniny poreakcyjnej kierowanej do krystalizacji.Patent description 199,904 presents a method of purifying trioxane from liquid multi-component mixtures from impurities such as formaldehyde, methanol, methylases, dioxolane and others, by vacuum crystallization. The solution consists in the fact that a solution containing at least 40% of trioxane is subjected to a vacuum crystallization process at a pressure of 10-89 hPa at a temperature of 15 - 55°C, after which the obtained crystal is filtered and the resulting post-crystalline liquor is optionally combined with the stream of the post-reaction mixture directed to crystallization.
Oprócz zaburzenia procesu polimeryzacji i obniżenia czystości produktu finalnego, kwas mrówkowy powoduje korozję aparatury i urządzeń technologicznych. Z powodu silnej korozyjności celowym jest usuwanie HCOOH z surowego trioksanu przed dalszym jego oczyszczaniem na drodze destylacji, gdyż unika się uszkodzeń korozyjnych aparatury a zwłaszcza kolumn destylacyjnych.In addition to disturbing the polymerization process and reducing the purity of the final product, formic acid causes corrosion of technological equipment and devices. Due to its strong corrosivity, it is advisable to remove HCOOH from raw trioxane before further purification by distillation, as this avoids corrosion damage to the equipment and especially to the distillation columns.
Istota wynalazku polega na tym, że do stopionego trioksanu w temperaturze 50 - 70°C dodaje się w warunkach statycznych makroporowaty anionit słabo zasadowy o matrycy polistyrenowej lub anionit mikroporowaty o matrycy akrylowej w formie hydroksylowej w ilości 0,5 - 5,0% wag. w stosunku do masy trioksanu i miesza się przez okres do 120 minut, korzystnie w przypadku anionitu o matrycy polistyrenowej do 60 minut a w przypadku anionitu o matrycy akrylowej do 10 minut i następnie odsącza się anionit od oczyszczonego trioksanu.The essence of the invention is that a macroporous weakly basic anion exchanger with a polystyrene matrix or a microporous anion exchanger with an acrylic matrix in the hydroxyl form is added under static conditions to the melted trioxane at a temperature of 50 - 70°C in an amount of 0.5 - 5.0% by weight. relative to the mass of trioxane and stirred for up to 120 minutes, preferably in the case of an anion exchanger with a polystyrene matrix, up to 60 minutes and in the case of an anion exchanger with an acrylic matrix, up to 10 minutes, and then the anion exchanger is filtered off from the purified trioxane.
Nieoczekiwanie okazało się, że ze środowiska stopionego trioksanu zawierającego 90 - 95% trioksanu, 4 - 9% wody oraz lotne zanieczyszczenia organiczne w ilości do 1%, w tym kwas mrówkowy w ilości 0,01 - 0,3% można przy pomocy słabo zasadowych anionitów wychwytywać kwas mrówkowy bez zmiany składu pozostałych związków.Surprisingly, it turned out that the molten trioxane environment containing 90 - 95% trioxane, 4 - 9% water and volatile organic pollutants in an amount of up to 1%, including formic acid in an amount of 0.01 - 0.3%, can be removed using weakly alkaline anion exchangers capture formic acid without changing the composition of the remaining compounds.
W tabeli 1 przedstawiono wyniki analiz chromatograficznych roztworów trioksanu przed i po wymianie jonowej. Wymianę jonową prowadzono w temperaturze 55°C gdyż taka temperatura umożliwiała utrzymanie trioksanu w stanie ciekłym i nie powodowała jego krystalizacji. W temperaturach niższych obserwowało się początkowo zmętnienie roztworu trioksanu, a potem jego krystalizację. Poza zawartością kwasu mrówkowego nie odnotowano zauważalnych zmian zawartości lotnych zanieczyszczeń organicznych.Table 1 shows the results of chromatographic analyzes of trioxane solutions before and after ion exchange. Ion exchange was carried out at 55°C because this temperature allowed trioxane to be kept in a liquid state and did not cause its crystallization. At lower temperatures, the trioxane solution initially became cloudy and then crystallized. Apart from the content of formic acid, no noticeable changes in the content of volatile organic pollutants were recorded.
Obecność w stopionym trioksanie lotnych zanieczyszczeń organicznych nie wpływa na pojemność wymienną amonitów.The presence of volatile organic impurities in the molten trioxane does not affect the exchange capacity of ammonites.
W celu ilościowego oznaczenia zdolności oczyszczania trioksanu od kwasu mrówkowego zastosowanych jonitów, wprowadzono wielkość nazwaną stopniem usuwania HCOOH aso, obliczaną według równania:In order to quantitatively determine the ability to purify trioxane from formic acid of the used ion exchangers, a value was introduced called the HCOOH removal rate a so , calculated according to the equation:
aso = · 100% co w którym:a so = · 100% c in which:
aso - stopień usuwania HCOOH [% m/m],a so - HCOOH removal rate [% m/m],
C0 - stężenie początkowe HCOOH w roztworze trioksanu [% m/m],C0 - initial concentration of HCOOH in the trioxane solution [% m/m],
Cx - stężenie HCOOH w roztworze po wymianie jonowej [% m/m].Cx - concentration of HCOOH in the solution after ion exchange [% m/m].
T a b e l a 1T able 1
Wpływ czasu kontaktu anionitu ze stopionym trioksanem na stopień usunięcia HCOOH z zastosowaniem anionitu mikroporowatego o matrycy polistyrenowej (Purolite A103S)The influence of the contact time of an anion exchanger with molten trioxane on the degree of HCOOH removal using a microporous anion exchanger with a polystyrene matrix (Purolite A103S)
PL 215 482 B1 cd. tabeli 1PL 215 482 B1 cont. table 1
P r z y k ł a dExample
W 3 szklanych zlewkach o pojemności 250 ml zaopatrzonych w płaszcz grzewczy oraz mieszadło magnetyczne umieszczano po 50 g stopionego, surowego trioksanu. Zestaw utrzymywano w temperaturze 55°C. Następnie do stopionego trioksanu dodano po 0,50 g suchego jonitu co stanowi 1% wag. i mieszano z trioksanem przez określony okres czasu. Jonit przebywał w mieszaninie z trioksanem przez: 1 min, 5 min, 10 min, 15 min, 20 min, 25 min, 30 min, 45 min, 60 min, 120 min, 180 min, 240 min, 360 min. Dla każdej próby pobierano nową porcję trioksanu. Po osiągnięciu zadanego czasu mieszania oddzielono jonit od trioksanu przez sączenie.50 g of molten, crude trioxane were placed in three 250 ml glass beakers equipped with a heating mantle and a magnetic stirrer. The set was maintained at 55°C. Then, 0.50 g of dry ion exchanger was added to the melted trioxane, which constitutes 1% by weight. and mixed with trioxane for a specified period of time. The ion exchanger was in the mixture with trioxane for: 1 min, 5 min, 10 min, 15 min, 20 min, 25 min, 30 min, 45 min, 60 min, 120 min, 180 min, 240 min, 360 min. A new portion of trioxane was taken for each sample. After reaching the set mixing time, the ion exchanger was separated from the trioxane by filtration.
Z przesączonego roztworu pobierano próbki do badań na zawartość kwasu mrówkowego, a także do analiz chromatograficznych w celu kontroli stężenia trioksanu i formaldehydu. Zawartość kwasu mrówkowego oznaczano stosując zestaw do automatycznego miareczkowania.Samples were taken from the filtered solution for testing for the content of formic acid, as well as for chromatographic analyzes to control the concentration of trioxane and formaldehyde. The formic acid content was determined using an automatic titration kit.
W tabeli 2 przedstawiono wyniki oczyszczania trioksanu z zastosowaniem trzech amonitów słabo zasadowych.Table 2 shows the results of trioxane purification using three weakly basic ammonites.
T a b e l a 2T able 2
Wpływ czasu kontaktu faz na stopień oczyszczania trioksanu od HCOOHThe influence of phase contact time on the degree of purification of trioxane from HCOOH
PL 215 482 B1 cd. tabeli 2PL 215 482 B1 cont. table 2
Zastrzeżenie patentowePatent claim
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL388011A PL215482B1 (en) | 2009-05-12 | 2009-05-12 | Method of removing formic acid from trioxane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL388011A PL215482B1 (en) | 2009-05-12 | 2009-05-12 | Method of removing formic acid from trioxane |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL388011A1 PL388011A1 (en) | 2010-11-22 |
| PL215482B1 true PL215482B1 (en) | 2013-12-31 |
Family
ID=43503191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL388011A PL215482B1 (en) | 2009-05-12 | 2009-05-12 | Method of removing formic acid from trioxane |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL215482B1 (en) |
-
2009
- 2009-05-12 PL PL388011A patent/PL215482B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL388011A1 (en) | 2010-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101818614B1 (en) | Late-addition catalyst formulation, reactor system, and method for producing polycarbonate | |
| EP2782906B1 (en) | Process for producing a cyclic acetal | |
| KR101821380B1 (en) | Methyl methacrylate purification process | |
| CN112771016B (en) | High purity isopropyl alcohol and method for producing same | |
| JP2008546666A (en) | Production of polyoxymethylene dimethyl ether from methanol and formaldehyde | |
| KR20130044223A (en) | Method for producing polyalkylene carbonates | |
| CN107108451B (en) | The purification method of carbonate, the manufacturing method of carbonate solution, and the purification apparatus of carbonate | |
| EP3020742B1 (en) | Trioxane composition and method for storing same | |
| EP3853195B1 (en) | Process to recover high quality 3-methyl-but-3-en-1-ol | |
| US20170044313A1 (en) | Purification of brine solution | |
| JP2008533264A (en) | Method for removing residual monomers from polyoxymethylene | |
| JP2016037481A (en) | Method for purifying anhydrous sugar alcohol, anhydrous sugar alcohol and resin | |
| US4087469A (en) | Method of producing 2,2 '-methylenebis(4,6-dialkylphenols) | |
| KR102467119B1 (en) | Method for preparing oxymethylene copolymer | |
| JP2025139392A (en) | Formaldehyde and polyacetal manufacturing method | |
| KR102834833B1 (en) | Preparation method of linear carbonates by using amine-based compound catalyst | |
| CN121135981A (en) | Manufacturing method of polyacetal resin | |
| JPH0134924B2 (en) | ||
| RU2619461C2 (en) | Method for producing of bisphenol a | |
| KR20140032911A (en) | Process for treating a wastewater stream which is formed in the workup of a triacetoneamine-containing reaction mixture | |
| PL80791B1 (en) | Recycle process for the preparation and processing of a hydroxylammonium salt solution[gb1283496a] | |
| US2798035A (en) | Manufacture of acrylonitrile | |
| US12515212B2 (en) | Processes for purifying polyether polyols using ion exchange resins | |
| KR102732208B1 (en) | Metal organic acid salt separation method and separation device using sequential cation exchange process | |
| SU1728215A1 (en) | Method of pentaerythritol synthesis |