Verfahren zur Abtrennung von gamma-Butyrolacton aus Gemischen ...

1 EP 0 428 030 B1 2BeschreibungDiese Erfindung betrifft ein verfahren zur Abtrennungvon 7-Butyrolacton aus einem Gemisch,das Ethanol, Tetrahydrofuran, Wasser, n-Butanol,1 ,4-Butandiol, Bernsteinsäurediethylester und 7-Butyrolactonenthält, durch Destillation.1 ,4-Butandiol, ein wichtiges Zwischenproduktfür die Herstellung von Polyestern, wird z.B. durchHydrierung der Diethylester der Maleinsäure, Fumarsäureoder Bernsteinsäure hergestellt. Bei diesemVerfahren fällt ein Gemisch an, das 1,4-Butandiol(BD) neben 7-Butyrolacton (GBL), Tetrahydrofuran(THF), Bernsteinsäurediethylester (BSDE), Ethanol,n-Butanol, Wasser und untergeordnetenMengen an hochsiedenden Nebenprodukten enthält.Bei der Aufarbeitung dieser Gemische ist eserstrebenswert, nicht nur das als Hauptprodukt entstehendeBD, sondern auch die weiteren WertprodukteTHF und GBL in reiner Form zu gewinnen.Die Reindarstellung von GBL aus den genanntenGemischen ist durch einfache Destillation nichtmöglich, da GBL mit BSDE ein Azeotrop bildet. Inder EP-A 256 813 wird deshalb vorgeschlagen, denBSDE aus solchen Gemischen mit GBL durch Extraktionmit einem organischen Lösungsmittel abzutrennen.Nach einer bevorzugten Arbeitsweisewird der Extrakt, der aus BSDE und dem organischenLösungsmittel besteht, nachträglich mit einempolaren Lösungsmittel, wie Wasser, extrahiert.Dieses Trennverfahren ist aufwendig, da zwei zusätzlicheStoffe benötigt werden und die nachträglichedestillative Abtrennung von Wasser hoheEnergiekosten verursacht.In der EP-A 255 400 wird ein Verfahren zurReindarstellung von GBL beschrieben, bei dem diedurch das Azeotrop aus GBL und BSDE bedingtenSchwierigkeiten durch Zusatz von Maleinsäurediethylesterumgangen werden. Die bei der katalytischenHydrierung von Maleinsäure-, FumarsäureundBernsteinsäurediethylester erhaltenen Gemischeaus BD, THF, GBL, BSDE, Ethanol, n-Butanolund Wasser werden in einer ersten Kolonne sodestilliert, daß Ethanol, Wasser, THF und n-Butanolüber Kopf abgetrennt werden und sich alle anderenKomponenten im Sumpf der Kolonne befinden. DasSumpfprodukt der ersten Kolonne wird in einerzweiten Kolonne so destilliert, daß über Kopf dasAzeotrop aus GBL und BSDE abgenommen wirdund das BD als Sumpfprodukt zurückbleibt. ZurReingewinnung von GBL wird das Kopfprodukt derzweiten Kolonne zusammen mit einer passendenMenge Maleinsäurediethylester, der das Einsatzproduktfür die katalytische Hydrierung darstellt,auf eine dritte Kolonne gegeben. Hierbei wird reinesGBL über Kopf abdestilliert. Das aus Maleinsäurediethylesterund BSDE bestehende Sumpf-produkt kann in die Hydrierstufe zurückgeleitetwerden.In mehreren weiteren Kolonnen muß das Kopfproduktder ersten Kolonne so aufgetrennt werden,5 daß spezifikationsgerechtes THF gewonnen, für dieVeresterung von Maleinsäuremonobutylester geeignetesEthanol zurückgeführt und Wasser und n-Butanol ausgeschleust werden können. Weiterhinmuß aus dem Sumpfprodukt der zweiten Kolonne10 durch Destillation spezifikationsgerechtes BD gewonnenwerden. Dieses Verfahren erfordert somiteinen hohen Trennaufwand und benötigt zahlreicheDestillationskolonnen.Es wurde nun gefunden, daß man GBL aus15 einem Gemisch, das Ethanol, THF, Wasser, n-Butanol,BD, BSDE und GBL enthält, durch Destillationerheblich vorteilhafter dadurch abtrennen kann,daß mana) in einer ersten Kolonne mit einer theoreti-20 sehen Bodenzahl von 5 bis 25, die bei einemKopfdruck von 50 bis 500 mbar und einer Kopftemperaturvon 35 bis 50 °C betrieben wird,THF, Wasser und bis zu 99 % des Ethanolsüber Kopf abtrennt,25 b) das Sumpfprodukt der ersten Kolonne in einezweite Kolonne, die eine theoretische Bodenzahlvon 10 bis 30 aufweist, einspeist, und das beieinem Kopfdruck von 20 bis 200 mbar und einerKopftemperatur von 45 bis 60 °C erhaltene30 Kopfprodukt, das Ethanol, n-Butanol, GBL,BSDE und BD enthält, in eine dritte Kolonneeinspeist,c) das in der dritten Kolonne, die eine theoretischeBodenzahl von 40 bis 100 aufweist, bei35 einem Kopfdruck von 20 bis 200 mbar und einerKopftemperatur von 50 bis 65 °C erhalteneKopfprodukt, das Ethanol, n-Butanol und GBLenthält, in eine vierte Kolonne einspeist, undd) in der vierten Kolonne, die eine theoretische40 Bodenzahl von 10 bis 30 aufweist, bei einemKopfdruck von 50 bis 500 mbar und einer Kopftemperaturvon 45 bis 55 °C Ethanol und n-Butanol über Kopf abdestilliert, und das reineGBL einem Seitenabzug der Kolonne entnimmt.45 Die für das neue Verfahren eingesetzten, GBLenthaltenden Gemische erhält man z.B. bei derbekannten katalytischen Hydrierung von Ethylesternder Maleinsäure, Fumarsäure und/oder Bernsteinsäure.Sie haben z.B. die folgende Zusam-50 mensetzung: 40 bis 55 Gew.% Ethanol, 0,5 bis 10Gew.% THF, 0,05 bis 2 Gew.% n-Butanol, 0,005bis 4 Gew.% Wasser, 2 bis 10 Gew.% GBL, 20 bis50 Gew.% BD, 2 bis 10 Gew.% BSDE und 0,1 bis1 Gew.% Hochsieder.55 Das neue Verfahren wird unter Verwendungvon vier Vakuumkolonnen z.B. folgendermaßendurchgeführt:In der ersten Kolonne, die eine theoretische Boden-2

5 EP 0 428 030 B1 6einer Reinheit von mindestens 99,9 %. Das Sumpfprodukt(12), das aus 1,3 Teilen GBL (Reinheit 99,9%) und Spuren Hochsieder besteht, wird in diezweite Kolonne (2) zurückgeleitet.Patentansprüche1. Verfahren zur Abtrennung von 7-Butyrolactonaus einem Gemisch, das Ethanol, Tetrahydrofuran,Wasser, n-Butanol, 1 ,4-Butandiol, Bernsteinsäurediethylesterund 7-Butyrolacton enthält,durch Destillation, dadurch gekennzeichnet,daß mana) in einer ersten Kolonne mit einer theoretischenBodenzahl von 5 bis 25, die bei einemKopfdruck von 50 bis 500 mbar undeiner Kopftemperatur von 35 bis 50 °C betriebenwird, Tetrahydrofuran, Wasser undbis zu 90 % des Ethanols über Kopf abtrennt,b) das Sumpfprodukt der ersten Kolonne ineine zweite Kolonne, die eine theoretischeBodenzahl von 10 bis 30 aufweist, einspeist,und das bei einem Kopfdruck von 20 bis200 mbar und einer Kopftemperatur von 45bis 60 °C erhaltene Kopfprodukt, das Ethanol,n-Butanol, 7-Butyrolacton, Bernsteinsäuredimethylesterund 1 ,4-Butandiol enthält,in eine dritte Kolonne einspeist,c) das in der dritten Kolonne, die eine theoretischeBodenzahl von 40 bis 100 aufweist,bei einem Kopfdruck von 20 bis 200 mbarund einer Kopftemperatur von 50 bis 65 0 Cerhaltene Kopfprodukt, das Ethanol, n-Butanolund 7-Butyrolacton enthält, in eine vierteKolonne einspeist, undd) in der vierten Kolonne, die eine theoretischeBodenzahl von 10 bis 30 aufweist, beieinem Kopfdruck von 50 bis 500 mbar undeiner Kopftemperatur von 45 bis 55 °C Ethanolund n-Butanol über Kopf abdestilliert,und das reine 7-Butyrolacton einem Seitenabzugder Kolonne entnimmt.Claims1. A process for separating 7-butyrolactone froma mixture which contains ethanol,tetrahydrofuran, water, n-butanol, 1,4-butanediol, diethyl succinate and 7-butyrolactoneby distillation, whereina) in a first column which has from 5 to 25theoretical plates and is operated at a toppressure of from 50 to 500 mbar and a toptemperature of from 35 to 50 °C,tetrahydrofuran, water and up to 90% of theethanol are separated off at the top,b) the bottom product of the first column isfed into a second column which has from10 to 30 theoretical plates, and the topproduct which is obtained at a top pressure5 of from 20 to 200 mbar and a top temperatureof from 45 to 60 °C and containsethanol, n-butanol, 7-butyrolactone, diethylsuccinate and 1 ,4-butanediol is fed into athird column,10 c) the top product which contains ethanol,n-butanol and 7-butyrolactone and is obtainedin the third column, which has from40 to 100 theoretical plates, at a top pressureof from 20 to 200 mbar and a top15 temperature of from 50 to 65 0 C is fed intoa fourth column, andd) in the fourth column which has from 10to 30 theoretical plates, ethanol and n-butanolare distilled off at the top at a top20 pressure of from 50 to 500 mbar and a toptemperature of from 45 to 55 °C, and thepure 7-butyrolactone is taken off from thecolumn as a side stream.25 Revendications1. Procede de Separation de la 7-butyrolactoned'avec un melange qui contient de l'ethanol,du tetrahydrofuranne, de l'eau, du n-butanol,30 du 1 ,4-butanediol, du succinate de diethyle etde la 7-butyrolactone, par distillation, caracteriseen ce quea) on separe en tete d'une premiere colonned'un nombre de plateaux theorique de 535 ä 25, ä une pression de tete de colonne de50 ä 500 mbars et ä une temperature detete de colonne de 35 ä 50 °C, le tetrahydrofuranne,l'eau et jusqu'ä 90% de l'ethanol,40 b) on injecte le produit de fond de la premierecolonne dans une seconde colonne,qui presente un nombre de plateaux theoriquede 10 ä 30 et on injecte le produit detete obtenu ä une pression de tete de 20 ä45 200 mbars et une temperature de tete de45 ä 60 °C, qui contient de l'ethanol, du n-butanol, de la 7-butyrolactone, du succinatede dimethyle et du 1 ,4-butanediol, dans unetroisieme colonne,50 c) on injecte le produit de tete obtenu dansla troisieme colonne, qui presente un nombrede plateaux theorique de 40 ä 100, äune pression de tete de 20 ä 200 mbars etä une temperature de tete de 50 ä 65 °C,55 qui contient de l'ethanol, du n-butanol et dela 7-butyrolactone, dans une quatrieme colonne,et4

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