199100. lajstromszámú szabadalom • Eljárás diaceton-alkohol előállítására vizes acetonból
1 HU 199100 B 2 A találmány tárgya javított eljárás diaceton-alkohol előállítására vizes acetonból. A diaceton-alkoholt nagy mennyiségben gyártják acetonból kiindulva fixágyas, szilárd-lúg típusú katalizátorokon [pl. Ca(OIl)2, 5 Ba(OH)2, NaOH]. Ennek az elóállitásmódnak egyik hátránya, hogy a szilárd töltetben tör- * vényszerűen jelentkező csatornák miatt a katalizátorszemcsék kihasználtsága egyenetlenné válik. Káros továbbá az is, hogy a 10 szemcsék felszine gyakran elgyantásodik. A gyantaképződés károsan befolyásolja a termék tisztaságát és ezen kivûl a katalizátor gyors dezaktíválódását eredményezi. A hátrányok egy része, kiküszöbölhető, 15 ha finomszemcsés katalizátorra], szuszpenziós technológiával dolgoznak. Így például használnak erre a célra szilárd kálilúgot, amelyet vagy közvetlenül az acetonba tesznek, vagy előbb benzolba keverik és utána adják hozzá 20 az acetont. Alkalmaznak továbbá olyan eljárást is, amelynek során a nátronlúgot etanolban oldják, mert amikor ezt az oldatot az acetonhoz adják finomeloszlású csapadékként kiválik a szilárd NaOH katalizátor. Ezek az 25 eljárások nem biztosítanak jól definiált reakciókörülményeket, mert a szuszpenzió diszperzitása gyakorlatilag minden esetben más és más. A szilárd-lúg típusú fixágyas vagy 30 szuszpenziós katalizátorok közös hátránya, hogy vizre érzékenyek és ezért a kiindulási acetont felhasználás előtt vizmentesiteni kell. Ismeretesek homogén lúg-katalizált eljárások is, amelyek közül legelőnyösebbnek az 35 1 052 970 sz. német szövetségi köztársaságbeli szabadalom szerinti megoldás ofondhaló. Eszerint 1-10, optimálisan 1-3 tömegX vizet tartalmazó acetonhoz 0,002-0,008 tömegX alkáli-hidroxidot, célszerűen kálium-hidroxidot 40 adnak. A katalizátor hatására szobahőmérsékleten 3-4 óra alatt elérik az egyensúlyi öszszetételt (mintegy 12 tömegX diaceton-alkohol tartalmat). A kapott termékelegy desztillációja előtt a lúgot közömbösítik valamilyen 45 szerves vagy szervetlen sav hozzáadásával (ennek hiányában a magasabb hőmérsékleten visszabomlik a korábban képződött termék). A diaceton-alkohol kinyerését két desztillációs lépépben hajtjuk végre. Először atmoszfe- 50 rikus desztillációval lehajtják az elreagálatlan acetont, majd pedig vákuumdesztillációval nyerik ki a diaceton-alkoholt. Megsemmisítendő melléktermékként visszamarad a semlegesítésre használt sav alkáli sója. 55 Az Indian Journal of Technology Í974. 12 (2), 57-60. cikkében olyan eljárást Írnak le, melynek során a kiindulási anyagként felhasznált vízmentes acélon legfeljebb 5 tömegX metál- vagy etil-alkoholt tartalmazhat. 50 Célul tűztük ki olyan eljárás kidolgozását, melynek során a keletkező diaceton-alkohol mennyisége nagyobb és ezen kivül a katalizátor semlegesítése sem eredményez olyan mellékterméket, mélynek megsemmisítése gondot okozna. Továbbá azt is el kívántuk érni, hogy lehetőleg olyan acetonból tudjunk kiindulni, melynek víztartalma lényegesen magasabb, mint az eddig a diaceton-alkohol előállításához felhasznált ketoné, BŐt még az aromás oldószer jelenléte - melyet az eddig legtöbb esetben ipari hulladékként kezelt aceton tartalmazott - se zavarja a reakciómenetet. Kísérleteink során azt állapítottuk meg, hogy 10 tömegX-nál nagyobb víztartalmú acetonból kiindulva egyrészt növelhető a felhasználható lúgos kalatizátor mennyisége, ennek viszont az a következménye, hogy az elegyben az egyensúly lényegesen gyorsabban és viszonylag alacsony hőmérsékleten beáll, másrészt az elegyet ioncserélő oszlopon lehet semlegesíteni. A találmány tárgya tehát eljárás diaceton-alkohol előállítására 10-50 tömegX vizet tartalmazó acetonból, 0,1-0,3 tömegX alkáli-hidroxid katalizátor jelenlétében 1-4 óra alatt történő egyensúlyi elegy kialakításával, majd ezen elegy savas formájú ioncserélő oszlopon való semlegesítésével, az átalakulatlan aceton és viz ledesztillálásával és adott esetben a végtermék rektifikálásával. Eljárásunk előnyeit az alábbiakban foglaljuk össze: A nagyobb víztartalom az alkáli-hidroxid oldhatóságának növekedéséből adódóan lehetővé teszi a lúgkoncenií'áció emelését, ami lényegesen gyorsítja az egyensúly beállását, tehál növeli a termelékenységet, még pedig az általunk javasolt paraméterek betartása esetén legalább az eddigiek kétszeresére. A nagyobb viz- és lúgtartalmú elegyben szobahőfok alatti hőmérsékleten is gyorsan beáll az egyensúly, tehát a termelékenység a termékelegyben lévő diaceton-alkohol menynyiségének növelésével is fokozható. Az általunk javasolt reakciókörülmények betartásával az egyensúlyi elegy diaceton-alkohol tartalma a korábbi 12 tömegX körüli értékről 18-20 tömegX-ra növelhető. A viz mennyiségének növelése visszaszorítja a magasabb kondenzációs fokú melléktermékek (triaceton-alkohol) és a termék dehidratációjából adódó melléktermék (mezitil-oxid) képződését. Á nagyobb viz- és lúgtartalmú elegyben szobahőfok alatti hőmérsékleten is gyorsan cserélő oszlopon végezzük (kis víztartalomnál nagyon lassú az ioncsere kinetikája, ezért ez az eljárás nem alkalmazható). A semlegesítésnek ez a módja újabb két lényeges előnnyel jár: a) a vákuumdesztilláció fenékterméke mentes lesz a korábbi eljárásnál jelentkező alkálisótól, ami nagymértékben csökkenti a megsemmisítendő melléktermék mennyiségét; b) egyes esetekben elkerülhető a költséges vákuumdesztillációs lépés. Ha ugyanis a 3
