CS235607B1 - Způsob rafinace 2,6-xylenolu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká rafinace 2,6-xylenolu od produktů metylace fenolu s alespoň jednou volnou ortho-polohou reakcí s paraform- aldehydem nebo vodným roztokem formaldehydu za přítomnosti katalyzátorů. Rafinace se provádí kontinuálně v kaskádě alespoň dvou míchaných reaktorů, z nichž prvý se udržuje pod teplotou varu reakční směsi, poslední na teplotě varu reakční směsi. Čistý 2,6- -xylenol je použitelný jako meziprodukt organických syntéz a pro výrobu polymerů

Description

(54) Způsob rafinace 2,6-xylenolu

Vynález se týká rafinace 2,6-xylenolu od produktů metylace fenolu s alespoň jednou volnou ortho-polohou reakcí s paraformaldehydem nebo vodným roztokem formaldehydu za přítomnosti katalyzátorů. Rafinace se provádí kontinuálně v kaskádě alespoň dvou míchaných reaktorů, z nichž prvý se udržuje pod teplotou varu reakční směsi, poslední na teplotě varu reakční směsi. Čistý 2,6-xylenol je použitelný jako meziprodukt organických syntéz a pro výrobu polymerů.

«

Vynález se týká kontinuální chemické rafinace 2,6-xylenolu, který je meziproduktem v organických syntézách a polymeracích, reakcí s paraformaldehydem nebo vodným roztokem formaldehydu za přítomnosti katalyzátorů.

Zdrojem 2,6-xylenolu je reakční směs po metylaci fenolu, která obsahuje především metylfenoly /o-, m- a p-krezoly/ di- a trimetylfenoly. V menší míře, z kvantitativního hlediska nepodstatné, i další produkty metylace fenolu. Podle reakčních podmínek raetylace fenolu obsahuje reakční směs různý poměr o-krezolu a 2,6-xylenolu, a to podle požadavku, zda hlavním produktem metylace má být o-krezol nebo 2,6-xylenol. Po oddestilování o-krezolu zůstává ve zbytku reakční směsi jako hlavní a nejdůležitější složka 2,6-xylenol. Z ostatních metylderivátú fenolu tvoří samotné o-, m- a p-krezoly i přes 95 i nečistot.

Z této směsi se dosud 2,6-xylenol izoloval a izoluje fyzikálními postupy jako jsou rektifikace, krystalizace, resp. frakční krystalizace nebo kombinací těchto postupů. Pro všechny tyto postupy j'e charakteristické, že jsou značně energeticky náročné, zdlouhavé a vyžadují složité a nákladné zařízení.

Je známo, že s úspěchem lze technický 2,6-xylenol zbavovat výše uvedených nečistot reakcí s paraformaldehydem nebo vodným roztokem formaldehydu za přítomnosti katalyzátorů.

Jako nejvhodnější katalyzátory se uvádějí kysličníky kovů /dvou- a vícemocných/, soli alifatických kařboxylových kyselin dvou- a vícemocných kovů. Za přítomnosti těchto katalyzátorů přednostně reaguje paraformaldehyd nebo vodný roztok formaldehydu se sloučeninami, s alespoň jednou volnou ortho-polohou vzhledem k fenolické OH-skupině, jako jsou nezreagovaný fenol a především produkty metylace, zvláště krezoly.

Při izolaci 2,6-xylenolu se z reakční směsi nejdříve oddestiluje reakční voda nebo přebytek nezreagovaného vodného roztoku formaldehydu a pak 2,6-xylenol.

Tyto postupy jsou diskontinuální a vyznačují se veškerými nevýhodami diskontinuálních výrob.

Nyní bylo zjištěno, že s úspěchem lze rafinovat technický 2,6-xylenol kontinuálním způsobem. Předmětem vynálezu je způsob rafinace 2,6-xylenolu., který obsahuje jako nečistoty produkty metylace fenolu s alespoň jednou volnou ortho-polohou vzhledem k fenolické hydroxylové skupině, zahříváním s paraformaldehydem nebo vodným roztokem formaldehydu za přítomnosti katalyzátorů na bázi solí alifatických kařboxylových kyselin alespoň dvojmocných kovů, při kterém rafinace se provádí v kaskádě alespoň dvou míchaných reaktorů, přičemž prvý se udržuje na teplotě nižší než je teplota varu reakční směsi a poslední na teplotě varu reakční směsi. Do vyhřívané kaskády reaktorů se přivádí vícesložkovým dávkovacím čerpadlem na vstup zvlášť roztavený 2,6-xylenol a paraformaldehyd nebo vodný roztok formaldehydu a katalyzátorů takovou rychlostí, aby střední doba zádrže reagující vsádky v kaskádě odpovídala požadované reakční době.

V případě použití vodněho roztoku formaldehydu představuje reakční směs heterogenní systém dvou navzájem omezeně rozpustných složek, 2,6-xylenolu ve vodném roztoku formaldehydu a vodného roztoku formaldehydu v 2,6-xylenolu. Při použití paraformaldehydu představuje reakční směs heterogenní systém jen do doby jejího varu. Se stoupající teplotou reakční směsi dochází vlivem postupné depolymerace paraformaldehydu k jeho postupnému rozpouštění v technickém 2,6-xylenolu a při varu reakční směsi je tento již zcela rozpuštěn.

Zatímco teplota varu reakční směsi s použitím vodného roztoku formaldehydu je 94 až 98 °C, s paraformaldehydem je 129 až 160 °C, v závislosti od obsahu nečistot. V obou případech za dobu, kdy reakční směs dosáhne teploty varu /asi 2 hodiny/, více než 2/3 nečistot zreagují. Tato skutečnost má za následek, že v první části kaskády míchaných reaktorů probíhá reakce při teplotách nižších než je teplota varu reakční směsí. Po dosažení varu měrné kinetické parametry podstatně klesají /reakční rychlost a generování reakčního tepla/.

Při použití paraformaldehydu po dosažení varu reakční směsi se tato vzniklou reakční vodou mírně zakalí. Při použití vodného roztoku formaldehydu představuje reakční směs heterogenní systém od začátku smíchání reakčních komponent. Z předposledního míchaného reaktoru kaskády se reakční směs nebo suspenze vede přepadem do posledního nemíchaného reaktoru, ve kterém se reakční voda, respektive nezreagovaný vodný roztok formaldehydu oddělí, spodní části reaktoru vypouští a přetokem odebírá 2,6-xylenol se zreagovanýml nečistotami. Čistý

2,6-xylenol se pak izoluje destilací. Zreagované nečistoty netěkají s 2,6-xylenolem a zůstávají v destilačním zbytku.

K lepšímu rozdělení vodné a xylenové fáze v posledním nemíchaném reaktoru kaskády je vhodné do předposledního míchaného reaktoru přidávat aromatický uhlovodík nebo jejich směs, jako jsou například benzen, toluen, xylen a jiné. Tyto uhlovodíky jsou rozpustné v 2,6-xyienoiu a po oddělení těžší vodné fáze tvoří 2,6~xylenol roztok, ze kterého se izoluje

2,6-xylenol destilaci.

Proti analogickému šaržovitému procesu chemické rafinace technického 2,6-xylenolu na míchaném vsádkovém reaktoru má kontinuální proces na kaskádě míchaných reaktorů podle vynálezu řadu předností.

Zvyšuje se v podstatě produktivita reaktorové jednotky. Tohoto efektu se dosahuje odstraněním takzvaných manipulačních časů šaržovitého reaktoru /vyprazdňování, plnění vsádky, profuky a proplachy/, které jsou z hlediska využití reaktoru ztrátovým časem.

Výtěžnost a selektivita reakce je přibližně již od čtyřčlenné kaskády prakticky shodná s šaržovitým procesem a získaný 2,6-xylenol je totožný s produktem získaným při šaržovitém procesu.

Kontinuální rafinace na kaskádě umožňuje specializaci vybavení jednotlivých členů /vestavby, míchací zařízení, odběr těkavých podílů nebo případné jejich vrácení do stejného nebo jiného reaktoru kaskády/ a specializace režimu každého členu. D šaržovitého procesu musí mít každý reaktor univerzální vlastnosti, zahrnující celý rozsah provozních podmínek od začátku po konec rafinace.

Oproti šaržovitému procesu pracuje každý reaktor v kaskádě ve stacionárním režimu a s konstantním plněním. Zjednodušuje se problematika regulace teploty, to je dodržení požadovaného teplotního režimu každého reaktoru. U provozních kapacit dochází k úspoře pracovních sil na obsluhu zařízení kontinualizovaného procesu.

Kaskáda reaktorů na chemickou rafinaci 2,6-xylenolu podle tohoto vynálezu se může skládat ze dvou až šesti členů, nejlépe stejné velikosti. V každém členu - reaktoru kaskády, jsou přetokové spojovací trubky. Všechny členy jsou v horní části /nad hladinou reakční směsi/ vybaveny zpětným chladičem /pro vrácení těkavých podílů/ nebo zařízením pro jejich společný odběr.

Je výhodné použití plástových válcovitých stojatých reaktorů s klenutými dny vybavených míchadly a vytápěných párou nebo elektricky. Míchání musí být účinné, zvláště v případě použití vodného roztoku formaldehydu, kde reakční směs představuje systém emulze. Jako nejvhodnější jsou rychloběžná raíchadla s axiálním výstupním tokem směrovaným ke dnu nádoby, například vrtulové s konstantním stoupáním šroubovice nebo šesti-, eventuálně třílopatkové s rovnými, šikmo skloněnými.lopatkami, ve všech případech s narážkami na vnitřních stěnách reaktorů.

Míchání musí zajistit přestup tepla a hmoty a homogenizaci teplotní a koncentrační podle vsádky a dále musí udržet emulzi ve vznosu a zabránit rozdělení reakční směsi na fázi vodní /těžší/ a 2,6-xylenolovou.

Poslední člen alespoň tříčlenné kaskády nemusí být opatřen míchadlem a plní funkci separátoru, odděluje těžší reakční vodu nebo nezreagovaný vodný roztok formaldehydu od 2,6-xylenolu se zreagovanými nečistotami. Spodní výpustí odchází reakční voda nebo nezreagovaný roztok formaldehydu a vrchním přepadem 2,6-xylenol se zreagovanými nečistotami, nebo jejich roztoky v aromatických uhlovodících k izolaci 2,6-xylenolu destilací.

Kaskáda reaktorů je napojena na soustavu dávkovačích čerpadel nebo nejlépe na multikomponentní dávkovači stroj. Do prvního členu kaskády jsou separátně vedeny:

a/ roztavený 2,6-xylenol, b/ práškovitý paraformaldehyd nebo vodný roztok formaldehydu, c/ katalyzátor - prášková sůl, alifatické karboxylové kyseliny dvou- a vícemooných kovů nebo kysličník dvou- a vícemocného kovu.

Je přirozeně možné vést výše uvedené komponenty společně /z míchaného zásobníku/ do prvního členu kaskády.

d/ aromatický uhlovodík, nebo jeho směs do předposledního reaktoru /před separací/.

Proudy a/, b/ a c/ musí vyhovovat molárním a hmotnostním poměrům účinných látek rafinačního procesu a výsledné koncentraci těchto komponent v reakční směsi. Poměr zádrže systému ve stacionárním stavu /při nastavení režimu míchání v každém členu/ k celkové rychlosti dávkování nástřiku /proudy a/ a b// dává střední dobu zádrže, která spolu s koncentračními poměry účinných reakčních komponent a reakční teplotou určuje výslednou čistotu reakční směsi.

Vynález osvětlí následující příklady /% v příkladech jsou hmotnostní/.

Příklad 1

Do pětlolenné kaskády míchaných reaktorů /mimo posledního/, které vyhovují zásadám v obecné části, jsou dávkovány roztavený technický 2,6-xylenol, vodný roztok formaldehydu a stearan zinečnatý tak, aby výsledná koncentrace v reakční směsi byla: 1 000 g 2,6-xylenolu /obsahující 4,63 % nečistot/, 263 g 37% vodného roztoku formaldehydu a 10 g stearanu zinečnatého a rychlost dávkování taková, aby střední doba zádrže byla 2 hodiny. Teplota v prvním reaktoru kaskády je 80 °C, ve druhém, třetím a čtvrtém se reakční směs udržuje ve varu. Po izolaci destilací se získá 2,6-xylenol ve výtěžku 90 až 91 % /na použitý technický 2,6-xylenol/ s obsahem nečistot 0,2 %.

Příklad 2

Do šestičlenné kaskády míchaných reaktorů /mimo posledního/ jsou dávkovány roztavený

2,6-xylenol, paraformaldehyd a stearan zinečnatý tak, aby výsledná koncentrace v reakční směsi byla: 1 000 g technického 2,6-xylenolu /obsahující 4,63 % nečistot/, 22,5 g paraformaldehydu a 10 g stearanu zinečnatého a 900 g toluenu dávkovaného do výstupu čtvrtého a rychlost dávkování taková, aby střední doba zádrže v každém z prvních čtyř reaktorů byla 2 hodiny. Teplota v prvním reaktoru kaskády je 90 °C, ve druhém až čtvrtém se reakční směs udržuje ve varu. Po izolaci destilací se získá 91 až 93 % 2,6-xylenolu /na použitý technický 2,6-xylenol/ s obsahem 0,1 % nečistot, nebo jeho toluenový roztok.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob rafinace 2,6-xylenolu, obsahujícího jako nečistoty produkty metylace fenolu alespoň s jednou volnou ortho-polohou vzhledem k fenolické hydroxylové skupině, zahříváním s paraformaldehydem nebo vodným roztokem formaldehydu za přítomnosti katalyzátorů na bázi soli alifatických karboxylových kyselin alespoň dvojmocných kovů, vyznačený tím, že rafinace se provádí kontinuálně v kaskádě alespoň dvou míchaných reaktorů, přičemž prvý se udržuje na teplotě nižší než teplota varu reakční směsi a poslední na teplotě varu reakční směsi.