PROCESS FOR THE PREPARATION OF TRIOXAN FROM COMMERCIAL AQUEOUS FORMALDEHYDE SOLUTIONS

Abstract: Trioxane is prepared from commercial aqueous formaldehyde solutions in the presence of acidic catalysts, the formaldehyde solutions (1) being passed into a distillation column (2) operated above atmospheric pressure, water (3) being removed at the bottom of the distillation column (2), the head product (4) enriched in formaldehyde being let down in a reaction zone (5) operating at lower pressure than the distillation column (2), the reaction products (6) being passed into the second distillation column (7) operating at equal or lower pressure than the reaction zone (5), a mixture enriched in trioxane being obtained as the head product (8) of the second distillation column (7), and as the bottom product (9) of the second distillation column (7) a solution (10) enriched in formaldehyde being passed back as return through the reaction zone (5) into the first distillation column (2) operating under pressure. <IMAGE>

Description: Verfahren zur Herstellung von Trioxan aus wässrigen, handelsüblichen Formaldehydlösungen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Trioxan aus wässrigen, handelsUblichen Formaldehydlösungen in Gegenwart saurer Katalysatoren. Das bei diesem Verfahren entstehende Reaktionsgemisch aus Trioxan, Formaldehyd und Wasser wird anschliessend in bekannter Weise durch destillative Verfahren in seine Einzelkomponenten zerlegt. Solche Verfahren sind beispielsweise in den Schriften DAS 15 43 340 und DOS 15 43 390 beschrieben. Bei diesen beschriebenen Verfahren werden konzentrierte Formaldehydlösungen - die in Trioxanlösungen umgesetzt werden - durch Destillation bei Normaldruck - häufig mittels Fallfilmver dampfer - gewonnen. Diese Verfahren sind jedoch energieaufwendig, da das Destillat überwiegend aus Wasser besteht. In der DOS 14 93 995 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem der Nachteil des hohen Energieverbrauchs dadurch gemindert wird, dass handelsübliche, wässrige Formaldehydlösungen mittels einer Druckdestillation aufkonzentriert werden, das Kopfprodukt Formaldehyd/Wasser in einem Dephlegmator partiell kondensiert wird, die Flüssigphase als Rücklauf in die Druckdestillation zurückgeführt wird und die Gasphase - angereichert mit Formaldehyd - als Wärmeträger und Reaktionsteilnehmer nach einer Entspannung auf ein Druckniveau unterhalb Atmosphärendruck einem Flüssigphasenreaktor zugeführt wird, in dem die Umsetzung zu Trioxan erfolgt. Mittels einer reinen der Reaktion nachgeschalteten Verstärkungskolonne, die bei demselben Druck wie der Flüssigphasenreaktor arbeitet, wird am Kopf dieser Verstärkungskolonne (Vakuumkolonne) ein Gemisch aus Trioxan, Formaldehyd und Wasser abgezogen, das nach bekannten Verfahren in seine Einzelkomponenten zerlegt wird. Das Sumpfprodukt der Verstärkungskolonne wird wiederum in den Reaktor zurückgeführt. Bei dem zuletzt genannten Verfahren ist wirtschaftlich noch von Nachteil, dass einerseits bei der partiellen Kondensation des Kopfproduktes der Druckdestillation die Kondensationswärme des für die Destillation notwendigen Rücklaures nicht genutzt wird und andererseits durch die partielle Kondensation eine mögliche Anreicherung von Formaldehyd in dem der Reaktion zuzuführenden Formaldehyd-Wasserdampfgemisch nicht optimal ist. Die Energiebilanz aller bekannten Verfahren ist nicht zuletzt auch deshalb unbefriedigend, weil ein Grossteil des Wassers unter ständigem Ver dampfes und Kondensieren im Kreis geführt wird. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Trioxan zu entwickeln, das gegenüber den bekannten Verfahren eine höhere Formaldehydkonzentration und dadurch bedingt einen höheren Trioxanumsatz in der Reaktionszone sowie eine verbesserte Energiebilanz aufweist. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung von Trioxan aus wässrigen, handelsüblichen Formaldehydlösungen in Gegenwart saurer Katalysatoren, bei dem die Formaldehydlösungen in eine oberhalb Atmosphärendruck betriebene Destillationskolonne geleitet werden, im Sumpf der Destillationskolonne Wasser abgetrennt wird, das an Formaldehyd angereicherte Kopfprodukt in eine bei niedrigerem Druck als die Destillationskolonne arbeitende Reaktionszone entspannt wird, erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die in der Reaktionszone anfallenden Reaktionsprodukte in eine unter gleichem oder niedrigerem Druck als die Reaktionszone arbeitende zweite Destillationskolonne geleitet werden, als Kopfprodukt der zweiten Oestillationskolonne ein an Trioxan angereichertes Gemisch gewonnen wird, und als Sumpfprodukt der zweiten Destillationskolonne eine an Formaldehyd angereicherte Lösung als R0cklauf durch die Reaktionszone hindurch in die unter Druck arbeitende erste Destillationskolonne zurückgeleitet wird Weitere Merkmale des erfindungsgemässen Verfahrens und der Anordnung zur DurchfUhrung des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt ein schematisches Verfahrensfliessbild des erfindungsgemässen Verfahrens. Das Ausgangsprodukt 1 - eine wässrige, handelsübliche Formaldehydlösung wird der oberhalb Atmosphärendruck betriebenen Destillationskolonne 2 zugefUhrt. Am Sumpf der Destillationskolonne wird Wasser 3 abgetrennt, als Kopfprodukt wird ein an Formaldehyd angereichertes Dampfgemisch 4 über ein Entspannungsventil 11 einem bei tieferem Druck als die Kolonne 2 arbeitenden Reaktor 5 zugeführt, in dem die teilweise Umsetzung des Formaldehyds zu Trioxan erfolgt. Das Reaktionsgemisch 6 - Formaldehyd/ Trioxan/Wasser - gelangt anschliessend in eine zweite, unter gleichem oder niedrigerem Druck wie der Reaktor arbeitende Destillationskolonne 7, bestehend aus VerstErkungs- und Abtriebsteil, aus der als Kopfprodukt 8 ein an Trioxan angereichertes Gemisch abgezogen wird, das nach bekannten Verfahren in seine Einzelkomponten zerlegt wird, und als Sumpfprodukt 9 eine an Formaldehyd angereicherte Lösung gewonnen wird, die in den Reaktor 5 geleitet wird. Die für die Destillationskolonne 2 notwendige Rücklaufmenge 10 - mittels des Abtriebsteils der Destillationskolonne 7 angereichert mit Formaldehyd - wird mittels einer Pumpe 12 - notwendig für die Druckerhöhung - der Destillationskolonne 2 zugeführt. Um eine kompaktere und kostengünstigere Bauweise zu erreichen, können die beiden Destillationskolonnen 2,7 sowie gegebenenfalls auch die Reaktionszone 5 eine apparative Einheit bilden, wobei die Verfahrenschritte durch Einbauten räumlich voneinander getrennt sind. Durch das erfindungsgemässe Verfahren erhält man eine höhere Formaldehydkonzentration und damit verbunden einen höheren Trioxanumsatz in der Reaktionszone bei gleichzeitiger Verringerung des Energiebedarfs im Vergleich zu dem in der DOS 14 93 995 beschriebenen Verfahren. Die Reaktion kann als reine Gasphasenreaktion, als reine Flüssigphasenreaktion mit einer Säure als Katalysator oder als heterogene, durch Ionenaustauscher katalysierte Umsetzung durchgeführt werden.

Claims: Patentansorflche 1. Verfahren zur Herstellung von Trioxan aus wässrigen, handelsüblichen Formaldehydlösungen in Gegenwart saurer Katalysatoren, wobei die Formaldehydlösungen (1) in eine oberhalb Atmosphärendruck betriebene Destillationskolonne (2) geleitet werden, im Sumpf der Destillations kolonne (2) Wasser (3) abgetrennt wird, und das an Formaldehyd ange reicherte Kopfprodukt (4) in eine bei niedrigerem Druck als die Destillationskolonne (2) arbeitende Reaktionszone (5) entspannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Reaktionszone (5) anfallenden Reaktionsprodukte (6) in eine unter gleichem oder niedrigerem Druck als die Reaktionszone (5) arbeitende zweite Destillationskolonne (7) geleitet werden, als Kopfprodukt (8) der zweiten Destillations kolonne (7) ein an Trioxan angereichertes Gemisch gewonnen wird, und als Sumpfprodukt (9) der zweiten Destillationskolonne (7) eine an Formaldehyd angereicherte Lösung als Rücklauf (10) durch die Re aktionszone (5) hindurch in die unter Druck arbeitende erste Destillationskolonne (2) zurückgeleitet wird. 2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sumpf produkt (9) der zweiten Destillationskolonne (7) als Rücklauf direkt in die unter Druck arbeitende erste Destillationskolonne (2) zurückge leitet wird. 3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1 bestehend aus einer bei einem Druck oberhalb des Atmosphärendrucks betriebenen Destillationskolonne (2) mit Zuführungen für die wässrigen Formaldehyd lösungen und Ab führungen für das aus dem Sumpf abgezogene Wasser und das aus dem Kopf abgezogene Kopfprodukt und einer der Destillations kolonne (2) bezüglich des Kopfproduktes nachgeschalteten Reaktions zone (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionszone (5) bezüglich deren Reaktionsprodukte eine zweite Destillationskolonne (7) nachge schaltet ist und der Sumpf dieser zweiten Destillationskolonne leitungsmässig mit der Reaktionszone (5) verbunden und der Rück lauf (10) der Reaktionszone leitungsmässig mit dem Kopf der Destillationskolonne (2) verbunden ist. 4 Anordnung gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Destillationskolonnen (2, 7) und die Reaktionszone (5) eine durch Einbauten getrennte apparative Einheit bilden. 5. Anorndung gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Destillationskolonnen (2, 7) eine durch Einbauten getrennte appara tive Einheit bilden und die Reaktionszone (5) apparativ getrennt ll angeordnet ist. Zeichn.

Inventors: DECK, HERIBERT, MAURER, GERD, DR., SCHMIDT, RUDOLF, DR.
Applicants: BASF AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: C07D323
IPC codes: C07B61, C07D323