Способ получения сложных эфиров
И9) (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
Э(Я) С 07 С 67/08; С 07 С 69/34
С 07 С 69/76 / .
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ
H АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
/
Ф
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 2845752/23-04 (22) 28.11.79 (46) 30 .08 .ЫЗ. Бюл. М 32 (72) В.Н.Шик, О.Д.Левченко, В.Н .Шуй. ский, П.Н.Тряпичкин, Ю.Е.Носовский, С.А.Осинцева, A.È.Êóöåíêñ и Г.И.Файдель (53) 66. 095. 13 (088 . 8) (56) 1. Патент ФРГ.9 1251324, кл. 120-27, опублик. 1967. 2. Обзоры по отдельным производствам химической промышленности.
M., 1973, Вып. 27, с. 10 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ
ЭФИРОВ путем этерификации алифатической или ароматической дикарбоновой кислоты или ее ангидрида с числом углеродных атомов 6-18 с алифатическим спиртом нормального или изостроения с числом углеродных атомов 4-12, или смесью указанных спиртов в присутствии кислого катализатора при 90-180 С и давлении от атмосферного до остаточного 20 мм рт.ст. с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения качества целевого продукта, этерификацию проводят первоначально путем взаимодействия соответствующих кислоты и спирта при 90-140 С и давлении от атмосферного до остаточного
100 мм рт.ст. в течение 0,1-2,0 ч, после чего к полученной реакционной массе добавляют кислый катализатор и процесс проводят при 100-180 С Pg о и давлении от атмосферного до остаточного 20 мм рт.ст.
С.
1038335
Изобретение относится к органическому синтезу в частности к способу получения сложных эфиров этери. фикацией алифатических или аромати, ческих дикарбоновых кислот или их ,ангидридов алифатическими сйиртами нормального и изостроения или смесью указанных спиртов в присутствии кислого катализатора этерификации. Получаемые продукты находят применение в основном в качестве пластификато- 10 ров различных полимеров.
Известен способ получения сложных эфиров путем. взаимодействия кислоты,со спиртом в присутствии таких катализаторов, как серная кислота, 15 бензолсульфокислота паратолуолсульо фокислота, при 80-180 С, обычно 125150оС (1)
Однако кислые катализаторы способствуют дегидратации спиртов с образо 0 ванием простых эфиров и непредельных, 20 соединений, которые затем конденсируются и окисляются, образуя окрашен-; ные примеси. Это приводит К ухудшению цвета целевого продукта и умень- .25 шению выхода по спирту. Для предотвращения окисления образующихся в процессе этерификации примесей предлагают добавлять в реакционную смесь, различные добавки, например пирофорный висмут, соли меди, железа, 30 олова, хрома. Однако применение доба вок удорожает и усложняет процесс.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ полу-35 чения сложных эфиров, например ди(2-этилгексил)фталата, заключающийся во взаимодействии фталевого ангидрида с 2-этилгексанолом во взаимодействии фталевого ангидрида с 2-этил-. 40 гексанолом в присутствии кислого катализатора путем их ввода в первый аппарат каскада реакторов или в первую секцию секционированного реактора, где поддерживают 90-180 С 45 и давление от атмосферного до остаточного 20 мм рт.ст. Полученный сырец с заданным кислотным числом непрерывно отводят иэ последнего аппарата каскада или последней секции секционированного реактора. Полученный эфир-сырец подвергают нейт-. рализации, после чего проводят отгонку избыточного спирта и полученный продукт обрабатывают сорбентом. Получают эфир с выходом
94,6 вес.В (по спирту) и цветом по платино-кобальтовой шкале 200 ед.
Хазена (2) .
Недостатком известного способа является то, что в процессе этерифи 60 кации образуются окрашенные примеси, которые не удаляются при обработке эфира-сырца сорбентами. Получен ный продукт имеет неудовлетворительный цвет, что значительно ограничивает область, его применения. При этом часть спирта, загружаемого на этерификацию, дегидратируется с образованием непредельных соединений и простых эфиров. Это приводит к потерям спирта и соответственно снижению выхода целевого продукта .по спирту.
Цель изобретения — повышение качества целевого продукта.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения слож ных эфиров, заключающемуся во взаимодействии алифатической или ароматической дикарбоновой кислоты или ее ангидрида с числом углеродных атомов б-18 с алифатическим спиртом нормального или изостроения с числом углеродных атомов 4-12, или смесью указанных спиртов в присутствии кислого катализатора при 90-180 С и давлении от атмосферного до остаточного 20 мм рт.ст. с последующим выделением целевого продукта, этерификацию проводят первоначально путем взаимодействия соответствующих кислоты и спирта при 90-140 о С и давлении от атмосферного до остаточного
100 мм рт.ст. в течение 0,1-2,0 ч, после чего к полученной реакционной массе добавляют кислый катализатор и процесс проводят при 100-180 С и давлении от атмосферного до остаточного 20 мм рт.ст.
Это позволяет повысить выход и качество целевого продукта. При проведении процесса этерификации по предлагаемому способу, спирты в меньшей степени подвергают дегидратации, и в 1,5-3,5 раза сокращается количество образующихся примесей. При использовании низкокипящих спиртов с числом углеродйых атомов 4-8 нагрев и выдержку можно проводить при атмосферном давлении. При использовании высококипящих спиртов с числом углеродных атомов 8-12 для более полного удаления реакционной воды азеотропной отгонкой со.спиртом процесс нагрева целесообразно проводить при остаточном давлении до 100 мм рт.ст. Технологически целесообразно нагревать смесь кислоты или ее ангидрида и спирта при атмосферном давлении до 90-140ОС и затем во время выдержки постепенно при постоянной температуре углублять вакуум до остаточного давления не ниже 100 мм рт.ст.
После ввода кислого катализатора для завершения процесса температуру повышают до 100-180 С, а атмосферное давление снижают до остаточного не ниже 20 мм рт.ст.
Способ реализуют на установках как периодического, так и непрерывного действия. При.периодическом производстве в реактор загружают
1038335 карбоновую кислоту или ее ангидрид и спирт, реакционную смесь нагревают при давлении от.атмосферного до остаточного 160 мм рт.ст. до 90-140 С и в течение 0,1-2,0 ч выдерживают при указанной темйературе. Затем в реакционную смесь вводят кислый катализатор и процесс завершают при
100-180 С и давлении от атмосферного до остаточного 20 мм рт. ст.
При непрерывном производстве кар- 10 боновую кислоту или ее ангидрид и спирт непрерывно в заданном соотношении вводят в форэфиризатор, которым служит первый аппарат каскада реакторов или первая секция секцио- 15 нированного реактора. В форэфиризаторе. поддерживают температуру 9014ФС и давление от атмосферного до остаточного 100 мм рт.ст. Реакционную смесь с постоянного .уровня фор- 20 эфиризАтора непрерывно отводят во второй аппарат каскада или во вторую секцию секционированного реактора, куда вводят кислый катализатор и где подцер*вт температуру 100- 25 (:180oC и давление от атмосферного до остаточного 20 мм рт.ст. В качестве катализатора можно применять раз-.. личные кислоты, такие, как серная кислота, бензолсульфокислота, паратолуолсульфокислота.. 30
Пример 1. На установке непрерывного действия, включающей каскад из 4-кубовых аппаратов с мешалкой емкостью по 2 л каждый, получают ди(2-этилгексил)фталат взаимодей« 35 ствием фталевого ангидрида с 2-этилгексанолом в присутствии серной кислоты,в качестве катализатора в среде избыточного 2-этилгексанола.
В первый аппарат каскада непрерыв- 40 но подают расплав фталевого ангидрида и 2-зтилгексанола со скоростью 380 и 800 г/ч соответственно.
В указанном аппарате поддерживают температуру 120-125 С, время пребы-. вания реакционной смеси 1,2 ч. Из первого аппарата реакционную смесь непрерывно с.постоянного уровня подают во второй реактор каскада, в который также вводят серную кислоту со скоростью 4 r/÷. Температуру во втором реакторе поддерживают 130 С а в остальных 130-135 С остаточное давление во всех аппара.тах каскада составляет 100120 мм рт.ст.
Пары реакционной воды и 2-этилгексанола, выкипающие в процессе реакции, направляют в холодильник, откуда охлажденный конден- 60 . сат направляют во флорентийский фо .суд. Из флорентийского сосуда воду через нижний слив непрерывно отводят в приемник воды, а спирт с верхнего уровня непрерывно через гидрозатвор g5 возвращают в первый аппарат каскада.
Из последнего реактора каскада непрерывно. выводят раствор целевого продукта в избыточном 2-этилгексаноле с кислотным числом 2-3,5 мг KOH/ã, ..который направляют на нейтрализацию в кубовый аппарат .с мешалкой объемом 2 л, куда также непрерывно со .скоростью 320 г/ч вводят 2Ъ-ный вод ный раствор щелочи. Температура в нейтрализаторе 70 С, давление атмосферное.
Из нейтрализатора эфир-сырец с кислотным числом 0,07 мг KOH/г самотеком с постоянного уровня поступает в отстойник объемом 3 л, где освобождается от водного раствора .щелочи и солей. Из отстойника нижний водный слой периодически сливают, а эфир-сырец с постоянного уровня направляют в аппарат для промывки объемом 3 л, куда непрерывно вводят промывную воду.со скоростью 1000 г/ч.
Промывку проводят при 70 С и атмосферном давлении. Далее в отстойнике объемом 3 л эфир-сырец отделяют от промывной воды, после чего на-, правляют в кубовый отгонный аппарат с мешалкой, в нижней части которого расположен перфорированный змеевик.
Через змеевик в аппарат подают острый перегретый .водяной пар с температурой 160-170 С в количестве
400. r/÷ . Температура в отгонном аппарате 160 С, остаточное давление
130 мй рт.ст. В этих условиях от эфира-сырца отгоняют избыточный спирт и летучие компоненты, после чего эфир-сырец обрабатывают сорбентамиактивированным углем и глиной при
80ОС (расход сорбентов по 0,5Ъ от веса пластификатора) и отфильтро- вывают.
Выход по спирту и цвет полученного ди (2-этилгексил) фталата приведены в таблице.
Пример .2. На установке непрерывного действия, описанной в примере 1, получают диизододецилфталат путем взаимодействия фталевого ангидрида с изододециловым спиртом в присутствии паратолуолсульфокислоты в качестве катализатора ° В первый реактор каскада непрерывно подают расплав фталевого ангидрида и.изододециловый спирт со скоростью 370 и 940 г/ч соответственно, где поддерживают температуру 140 С, а время пребывания в указанном аппарате
0,9 ч. Катализатор-раствор паратолуолсульфокислоты в изододециловом спирте, вводят во второй аппарат каскада со скоростью 80 r/÷, где поддерживают 165ОС, в остальных реакторах каскада 20 мм рт.ст. Кислотное число эфира-сырца 3,8 мг KOH/г.
1038335
Пример
Способ
2 3 эфир 1,16-гексадекандикарбоновой кислоты и смеси нормальных спиртов с -с ди(2-этилгексил) фталат дибутиладипинат диизододецилфталат дигексилсебацинат
Выход по спирту, Ъ
94,992,5
94,4
95,0
94,6
90, 584,0
Иэвест.ный
97,2
96 1
96,8 предлагаемый
97,0
95,2
Полученный эфир обрабатывают известным способом.
Выход по спирту и цвет полученного эфира приведены в таблице.
> Пример 3. На установке перио дического действия, включающей кол5 бу емкостью 1 л с мешалкой и рубашкой для подвода обогревающего агента ! водяной холодильник, Флорентийский сосуд и приемник воды, получают дибутиладипинат в присутствии бензалсуль->0 фокислоты в качестве .катализатора.
В колбу загружают 146 г адипиновой кислоты и 158 г бутанола, нагревают реакционную смесь до 90 С при атмос- 15 ферном давлении и выдерживают ее при этой температуре в течение 0,5 ч. Далее в реакционную смесь вводят 1,5 г бенэолсульфокислоты, растворенной в 20 г бутанола, и йри 130 С и атмос->0 ферном давлении доводят реакцию до кислотного числа 3,5 мг KOH/ã. Полученный эфир обрабатывают известным способом, а именно, загружают эфирсырец в колбу с мешалкой, туда же добавляют 120 г 2%-ного водного раствора щелочи и перемешивают содержимое колбы в течение 0,5 ч при
70 С и атмосферном давлении. Затем после расслаивания смеси нижний водно-солевой слой сливают, а эфир
30 с кислотным числом 0,03 мг KOH/ã дважды промывают 200 г воды в течение
0,5 ч при 60оC. Далее при 140 С и остаточном давлении 60 мм рт.ст. отгоняют избыточный спирт. Затем остат- 35 ки летучих компонентов отгоняют острым перегретым паром при 140ОC и остаточном давлении 100 мм рт.ст., пос.ле чего обрабатывают активированным углем и глиной при 90 С и остаточ- 40 ном давлении 40 мм рт.ст. в течение
0,5 ч. Затем содержимое колбы отфильтровывают.
Цвет эфира и выход по спирту приведены в таблице.
Пример 4. На описанной в примере 3 установке получают эфир 1,16-гексадекандикарбоновой кислоты и смеси нормальных спиртов. С7-С .
В колбу загружают 135 r спйртов
C -. C9 и 157 r 1,16-гексадекандикарбоновой кислоты, нагревают реакционную смесь до 140 С при остаточном давлении 200 мм рт.ст., и выдерживают ее при этой температуре в течение 2 ч. Далее в реакционную смесь вводят 2 г паратолуолсульфокислоты, растворенной в 30 г спиртов, и завершают процесс.при 150 С и остаточном давлениИ 100 мм рт.ст. Кислотное число эфира-сырца 3,7 мг KOH/r. Полученный эфир обрабатывают способом, как описано в примере 3.
Цвет эфира и выход по спирту приведены в таблице.
Пример 5. На описанной в примере 3 установке получают дигексилсебацинат в присутствии серной кислоты в качестве катализатора.
В колбу загружают 202 r себационовой кислоты и 245 r гексилового спирта, нагревают реакционную смесь до
90 С при остаточном давлении
100 мм рт.ст. и выдерживают ее при этой температуре 0,1 ч. Далее в реакционную смесь вводят 2 r серной кислоты и доводят реакцию при 100 С и остаточном давлении 40 мм рт.ст. до кислотного числа 3,8 мг KOH/r. Полученный эфир обрабатывают способом, как описано в.примере 3.
Выход по спирту и цвет эфира приведены в таблице.
Предлагаемый способ позволяет улучшить цвет получаемых эфиров на
50-100 ед. базена, при этом происходит увеличение выхода целевого продукта по спирту на 2-10%..
1038335 Продолжение таблицы
Способ
Пример
3 ди(2-этИл гексил}фтаат эфир 1,16-гексадекандикарбоновой кислоты и смеси нормальных спиртов
С7 С дибутиладипинат дигексилсебацинат диизододецилфталат!
Цвет по платинокобальтовой шка ле, ед.Хазена
200
100-125 125-150
150
200
Из вест ный
Предлагаемый
125
100
100
Заказ 6138/25 Тираж 418 Подписное ! ВНИИПИ Государственного, комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Рауюская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r ужгород, ул. Проектная, 4
Редактор И.ковальчук Техред T.Ìàòî÷êà; Корректор A.Òÿñêî




