CS259978B1 - Method of acrylic and metacrylic acid's higher esters preparation - Google Patents
Method of acrylic and metacrylic acid's higher esters preparation Download PDFInfo
- Publication number
- CS259978B1 CS259978B1 CS871129A CS112987A CS259978B1 CS 259978 B1 CS259978 B1 CS 259978B1 CS 871129 A CS871129 A CS 871129A CS 112987 A CS112987 A CS 112987A CS 259978 B1 CS259978 B1 CS 259978B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- reaction
- catalyst
- mixture
- drying
- recycled
- Prior art date
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
Způsob přípravy vyššíoh esterů kyseliny akrylové a metakrylové za použití reoyklovaňýoh surovin vzájemným působením metylakrylátu resp. etylakrylátu Sl metylmetakrylátu resp. etylmetakrylátu a alkoholů majících v akrylovém řetězci nejméně dva atomy uhlíku za přítomnosti katalyzátoru na bázi alkoholátu hořčíku, inhibitoru polymerace, za zvýšené teploty a současného oddestilovávání uvolňujícího se metanolu resp. etanolu tak, že aložky reakční směsi, tj. výohozí alkohol, čerstvý a reoyklovaný výchozí ester a rozpouštědlo, se před reakci vysuší (případně mimo reakční zařízení) na obeah vody nižší než 0,3 % hmot. po smícháni složek v reakčním zařízení se provede azeotropické sušení směsi na obsah vody menší než 0,05 % hmot, a bezprostředně před zahájením reakce se přidá kromě katalyzátoru pevná disperzní látka s abrasivními a sorpčními účinky, například aktivní uhlí, saze, křemelina, hlinky a jejioh upravené formy.Process for preparing higher acid esters acrylic and methacrylic using reoyolating the raw materials by interacting methyl acrylate, respectively. ethyl acrylate S1 of methyl methacrylate resp. ethyl methacrylate and alcohols having at least the acrylic chain two carbon atoms in the presence of a catalyst based on magnesium alcoholate, an inhibitor polymerization, at elevated temperature and current distilling off the releasing methanol, respectively. ethanol so that reactants react blends, i.e., alcohol and a recycled starting ester and solvent, is dried before the reaction (optionally outside reaction equipment) for water below 0.3 wt. after mixing the components in the reaction the device is azeotropically dried mixtures to a water content of less than 0.05% by weight, and immediately before the reaction began adds solid disperse in addition to the catalyst substance with abrasive and sorption effects, for example, activated carbon, soot, diatomaceous earth, clay and its modified forms.
Description
Vynález se týká způsobu přípravy esterů kyseliny akrylové a metakrylové reesterifikací metyl nebo etylakrylétu za přítomnosti katalyzátpru na bázi alkoholátu hořčíku a za použití recyklovaných surovin, který umožňuje dosažení vyšších výtěžků a plynulý chod výrobního zařízení.The invention relates to a process for the preparation of acrylic and methacrylic esters by re-esterification of methyl or ethyl acrylate in the presence of a magnesium alcoholate catalyst and by using recycled raw materials, which allows higher yields and a continuous operation of the production equipment.
. Příprava vyšších esterů kyseliny akrylové a metakrylové reesterifikací metyl nebo etylakrylátu či metakrylátu odpovídajícími vyššími alkoholy za přítomnosti katalyzátoru na bázi alkoholátu hořčíku byla popsána např. Bondarjukem a spol.( GB pat. 1 174 148), v jap.pat. 11 084/1973, v patentu fy DeguaseíDE 1 568 476) a déle Berlinem a kol.(Plaste Kat., 18, 1,12, 1971).. The preparation of higher acrylic and methacrylic esters by esterification of methyl or ethyl acrylate or methacrylate with the corresponding higher alcohols in the presence of a magnesium alcoholate catalyst has been described, for example, by Bondarjuk et al (GB Pat. 1 174 148), in Japan. No. 11,084 / 1973, Deguaseïde Patent 1,568,476) and longer by Berlin et al (Plaste Kat., 18, 1,12, 1971).
Výhodou tohoto katalyzátoru je jeho snadné oddělení.od reakční směsi srážením kysličníkem uhličitým a filtrací nebo extrakcí minerálními kyselinami, i takže většinou odpadá čištění připraveného vyššího Esteru destilací, které bývá spojeno se ztrátou výtěžku. S tímto katalyzátorem se dosahuje přibližně Stejných raakčních rychlostí jako při použití alkoholátu titanu nebo alkoholátů alkalických kovů. Současně je významně omezen® tvorba vedlejších edičních a polymeračních reakčních produktů.The advantage of this catalyst is that it can be easily separated from the reaction mixture by precipitation with carbon dioxide and filtration or extraction with mineral acids, so that, in most cases, the purification of the prepared higher ester by distillation, which is associated with a loss of yield, is largely eliminated. With this catalyst approximately the same reaction rates are achieved as when using titanium alcoholate or alkali metal alcoholates. At the same time, formation of by-products and polymerization reaction products is significantly reduced.
Vysokou rychlostí však probíhají reesterifíkace jen s použitím čerstvých nerecyklováných surovin. Použijí-li se při reésterifikaoi regenerované suroviny, což je běžné při průmyslové výrobě, ala také při provádění reesterifíkace vo větším měřítku v objemu alespoň několika desítek litrů, a v kovovém zařízení, dochází v jednotlivých po sobě jdoucích operacích ke značnému poklesu reakční rychlosti a později dokonce k zastavení reesterifíkace na nízkém stupni konverze. Většinou může být zpočátku v reesterifikací pokračováno po přidání další dávky katalyzátoru. Tyto potíže jsou větší při přípravě esterů o nižší molekulární hmotnosti jako butylmetakrylátu. Po několika operacích dochází potom k druhotnému jevu, který se proje• . 259978 vuje ve zpomalení a později až zastavení destilace přes intenzivní přívod topného média do tepelného výměníku.However, reesterification only takes place at high speed using fresh, non-recycled raw materials. If regenerated raw materials are used in the re-esterification, which is common in industrial production, but also in the case of large-scale re-esterification in at least several tens of liters, and in a metal plant, the reaction rate decreases significantly in successive operations and later even to stop re-esterification at a low degree of conversion. In most cases, the re-esterification may initially be continued after the addition of the next catalyst charge. These difficulties are greater when preparing lower molecular weight esters such as butyl methacrylate. After a few operations, a secondary phenomenon then occurs, which is passed through. No. 259978 slows down and later stops the distillation through the intensive heating medium supply to the heat exchanger.
Bylo zjištěno, že příčinou tohoto jevu je usazování zplodin rozkladu katalyzátoru na vnitřních plochách reakčního zařízení včetně teplosměnných ploch. Tyto zplodiny mají charakter gelu, který houževnatě lpí na stěnách zařízení a dokáže i při malém obsahu účinné látky, který lze určit vysušením gelu, značně zpomalit proudění kapaliny v širokém okol^ a tím podstatnou a neočekávanou měrou snížit přestup tepla v zařízení. Vrstva usazenin je přirozeně silnější na mistech, kde je zpomaleno proudění. Bylo však zjištěno,, že k usazování zplodin rozkladu katalyzátoru dochází s uvedenými důsledky i na vnitřních svislých plochách trubkového výměníku, kolem nichž proudí reakční směs vysokou rychlostí, přesahující 1 m/s při hodnotě Re řádově 4.105.It has been found that the cause of this phenomenon is the deposition of catalyst decomposition products on the internal surfaces of the reaction apparatus, including heat exchange surfaces. These products have the character of a gel which adheres firmly to the walls of the apparatus and, even with a low content of active substance which can be determined by gel drying, can greatly slow the flow of liquid in a wide environment and thereby substantially and unexpectedly reduce heat transfer in the apparatus. The sediment layer is naturally thicker at the locations where flow is slowed. However, it has been found that the decomposition of the catalyst decomposition products also occurs on the inner vertical surfaces of the tube heat exchanger, around which the reaction mixture flows at a high velocity exceeding 1 m / s at a Re value of the order of 4.10 5 .
V takovém případě nezbývá než reakční směs vypustit, zařízení propláchnout čistým rozpouštědlem, aby se odstranily estery a alkoholy, které by znečišťovaly odpadní vody, á naplnit jej zředěným vodným roztokem kyseliny. Po rozpuštění úsad se zařízení vypláchne vodou, naplní rozpouštědlem, vysuší azeotropickou destilací a pokračuje se v přípravě esteru.In such a case, it is necessary to drain the reaction mixture, flushing the apparatus with a clean solvent to remove esters and alcohols that would contaminate the waste water and to fill it with a dilute aqueous acid solution. After the deposits have dissolved, the device is rinsed with water, filled with solvent, dried by azeotropic distillation and the ester preparation is continued.
Nevýhody tohoto postupu jsou zřejmé: velká spotřeba rozpouštědla pro vyplachování a vysušování zařízení; nutnost jeho regenerace a z toho vyplývající zvýšené náklady na zařízení a energie; produkce velkého množství odpadních vod obsahujících kyselinu sírovou a její soli; produkce určitého množství rozpuštěných organických látek,· z nichž zejména nenasycené estery ztěžují likvidaci odpadů. Kromě toho bylo zjištěno, že při azeotropickém sušení zařízení po jeho čištění za použití uhlovodíkových rozpouštědel(např. cyklohexanu), kterými jsou běžně ředěny reakční směsi při přípravě nenasycených esterů, se jen velmi nesnadno dosáhne úplného odstranění vody ze zařízení, zejména z potrubních spojů a náplně kolon. Tím se vytvářejí předpoklady pro urychlený rozklad katalyzátoru v dalších operacích reesterifikace a zkracuje se doba dioflu zařízení mezi jeho čištěním.The disadvantages of this process are obvious: high consumption of solvent for rinsing and drying the equipment; the need for its regeneration and the resulting increased costs for equipment and energy; the production of large quantities of waste water containing sulfuric acid and its salts; the production of a certain amount of dissolved organic substances, of which, in particular, unsaturated esters make waste disposal difficult. In addition, it has been found that the azeotropic drying of the apparatus after purification using hydrocarbon solvents (e.g. cyclohexane), which are commonly diluted in reaction mixtures to prepare unsaturated esters, makes it difficult to achieve complete removal of water from the apparatus, particularly from pipe joints; filling of columns. This creates the prerequisites for accelerated decomposition of the catalyst in further re-esterification operations and shortens the diofl time of the apparatus between its cleaning.
Lze odhadnout, že např. při přípravě butylmetakrylátu je možné, provést 5 až 10 operací, než se zastaví destilace a zařízení je nutno vyčistit. Při přípravě cetostearylmetakrylétu le takto možné po sobě . provést 10 až 20 operací.It can be estimated that, for example, in the preparation of butyl methacrylate, it is possible to perform 5 to 10 operations before the distillation is stopped and the equipment needs to be cleaned. In the preparation of cetostearyl methacrylate le thus possible one after the other. 10 to 20 operations.
Předložený vynález se klade za úkol vyvinout takový postup přípravy vyšších esterů kyseliny akrylové a metakrylové, který by zabránil poklesu aktivity hořečnatého alkoholátu, používaného jako katalyzátory a závažným poruchám ve výměně tepla při destilačním odstraňování vznikajícího níže vroucího alkoholu při nepřetržité průmyslové výrobě uvedených nenasycených esterů za použití recyklovaných suroviy a tak umožnit dosažení vyšších výtěžků a plynulého chodu výrobního zařízení.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a process for preparing higher acrylic and methacrylic esters which avoids a decrease in the activity of magnesium alcoholate used as catalysts and serious heat exchange disturbances in the distillation removal of lower boiling alcohol. recycled raw materials and thus enable higher yields and a smooth running of the production equipment.
Podstata vynálezu spočívá v tom, že složky reakční směsi, výchozí alkohol, čerstvý a recyklovaný metyl nebo etylester kyseliny akrylové nebo metakrylové a rozpouštědlo se před reakcí vysuší mimo reakční zařížení na obsah vody nižší než 0,3 % hm., po smíchání složek v reakčním zařízení se provede azeotropická sušení směsi po dobu nejméně 20 minut a do směsi obsahující méně než 0,05 % hm. vody se bezprostředně před zahájením reakce přidá kromě katalyzátoru pevná disperzní látka s abrazivním a sorpčním účinkem.The principle of the invention is that the reaction mixture components, the starting alcohol, fresh and recycled acrylic or methacrylic acid methyl or ethyl ester and the solvent are dried outside the reaction apparatus to a water content of less than 0.3% by weight, after mixing the components in the reaction mixture. azeotropically drying the mixture for at least 20 minutes and into a mixture containing less than 0.05 wt. of water, a solid dispersant having an abrasive and sorptive effect is added in addition to the catalyst immediately before starting the reaction.
Příčinou poklesu aktivity katalyzátoru během reesterifikace je, jak bylo experimentálně prokázáno, vlhkost přítomné ve výchozích surovinách. Voda hydrolyzuje alkoholát hořečnatý na hydroxid hořečnatý ( CH30 )2 Mg + 2 H2O -.> 2 0H30H + Mg ( OH )g který může dále reagovat s metylmetakrylétem až na mstakrylén hořečnatýThe cause of the decrease in catalyst activity during re-esterification is, as has been shown experimentally, the moisture present in the starting materials. Water hydrolyzes magnesium alcoholate to magnesium hydroxide (CH 3 0) 2 Mg + 2 H 2 O -> 2 0H 3 0H + Mg (OH) g which can further react with methyl methacrylate to magnesium mstacrylene
Mg(0H)2 + 2 CH2 « C(CH3) C00CH3-9> (CH2»C(CH3)C00)áMg + 2 CH-jOHMg (0H) 2 + 2 CH 2 C (CH 3 ) C00CH 3 -9> (CH 2 C (CH 3 ) C00) and Mg + 2 CH-jOH
Tímto způsobem se převede aktivní katalyzátor na neúčinné zplodiny. Některé prameny neuvažují možnost deaktivace katalyzátoru uvedeným způsobem (GB pat.l 174 148), podle jiných se reakční směs před přidáním katalyzátoru vysušuje jen v reaktoru azeotropickou destilací (DAS 1 568 376). Nerecyklované výchozí suroviny, akrylové a metakrylové estery a alkoholy, obsahují obvykle i podle své obchodní specifikace méně než 0,2 (většinou méně než 0,1) % hm. vody, uhlovodíky, např.cyklohexan,(jsou používány jako pomocná rozpouštědla), dokonce řádově méně vody. Za těchto podmínek postačí větěinou pro «» 4 Μ udržení vysoké aktivity katalyzátoru a dosažení téměř kvantitativní konverze azeotropické vysušení reakční směsi v reakčním zařízení před reakcí. Při průmyslové výrobě vyšších nenasycených esterů se však regeneruje přebytek nižšího esteru, rozpouštědlo a popřípadě i alkohol (butanol) a využívají se do vsádky dalších výrobních operací Progresivním způsobem regenerace a oddělení uvedených těkavých reakčních složek z připravovaného esteru jé destilace s vodní parou ( např. DAS 2 317 226, Jap. 73-21929, 73-37011, 73-42044), jíž se omezí tepelné expozice produktu. V takovém případě obsahují regenerované suroviny kromě rozpuštěné vody také emulgovanou vodu a celková koncentrace vody ve vsádce při reesterifikací obvykle přesahuje'In this way, the active catalyst is converted into inactive exhaust gases. Some sources do not consider the possibility of deactivating the catalyst in this manner (GB Pat. 1 174 148), according to others, the reaction mixture is only dried by azeotropic distillation (DAS 1 568 376) before the catalyst is added. Unrecycled feedstocks, acrylic and methacrylic esters and alcohols usually contain less than 0.2% (mostly less than 0.1) wt. water, hydrocarbons such as cyclohexane (used as co-solvents), even less water. Under these conditions, it is usually sufficient to maintain high catalyst activity and achieve near quantitative conversion by azeotropically drying the reaction mixture in the reaction apparatus prior to the reaction. In the industrial production of higher unsaturated esters, however, the excess of the lower ester, solvent and possibly alcohol (butanol) is recovered and are used in a batch of other manufacturing operations. A progressive method of regenerating and separating said volatile reactants from the ester to be distilled with steam (e.g. DAS) No. 2 317 226, Jap. 73-21929, 73-37011, 73-42044) to reduce thermal exposure of the product. In this case, the recovered raw materials contain emulsified water in addition to the dissolved water and the total water concentration in the batch during re-esterification usually exceeds
0,2 % hm.0.2% wt.
Nyní bylo s překvapením zjištěno, že při této a vyšší počáteční koncentraci vody ve vsádce . je azeotropické odstraňování vody v reakčním zařízení z hlediska dosažení potřebné aktivity katalyzátoru nedostatečně účinné. Sušení reakčních směsí podle objektivních analytických rozborů probíhalo,, přesto však byly dosažené konverze nízké, na úrovni 75 až 90 %, a to při době sušení až 1 hodina. Delší doba sušení neovlivňovala významněji dosažené konverze. Konverzi se podařilo zvýšit na hodnoty 90 až 97 % použitím dvoj až trojnásobně většího množství kazalyzátoru (0,1 až 0,15 % hm. Mg, vztaženo na reakční směs). Ani tyto konverze nabyly uspokojivé, protože při výrobě vyšších akrylátů, popř. metakrylátů, nelze nezreagovaný alkohol oddělit od produktu technicky přijatelnými prostředky( vysoký a blízký bod varu složek, snadnost polymerace nenasycených esterů), a požaduje . se proto konverze vyšší než 98 %. Kromě toho je zvýšené množství katalyzátoru nežádoucí, protože probíhají ve větší míře rozkladné reakce katalyzátoru, rychleji dochází k zanášení tepelného výměníku· nebo teplosměnných ploch a je zřeba častěji odstavovat a čistit reakční zařízení.It has now surprisingly been found that at this and higher initial water concentration in the batch. the azeotropic removal of water in the reaction apparatus is insufficiently effective in achieving the required catalyst activity. The reaction mixtures were dried according to objective analytical analyzes, however, the conversions achieved were low, at a level of 75 to 90%, with a drying time of up to 1 hour. Longer drying times did not significantly affect the conversions achieved. The conversion was raised to 90-97% using a two to three times greater amount of catalyst (0.1 to 0.15 wt% Mg based on the reaction mixture). These conversions have also been satisfactory, since in the production of higher acrylates, respectively. methacrylates, unreacted alcohol cannot be separated from the product by technically acceptable means (high and near boiling components, ease of polymerization of unsaturated esters), and required. therefore, the conversion is greater than 98%. In addition, an increased amount of catalyst is undesirable as the catalyst decomposition reactions occur to a greater extent, the heat exchanger or heat exchange surfaces become clogged more quickly and it is necessary to shut down and clean the reaction equipment more frequently.
Deaktivace katalyzátoru vodou přítomnou v recyklu regenerovaných surovin byla se stejným výsledkem modelována laboratorně přidáním vody ke vsádce připravené z čerstvých surovin^ obsahujících původně méně než 0,2 % hm. vody. Naopak reesterifikace na modelovém zařízení o objemu 200 1 probíhala za použití čerstvých surovin nerecyklovaných stejnou rychlostí jako v laboratoři. Popsaný jev lze pravděpodobně vysvětlit tím, že voda se při vyšších koncentracích odsazuje od α» organické fáze a může se usazovat během sušení v kapičkách na některých částech zařízení.Při následující esterifikaci dochází k jejich rozpouštění vznikajícím metanolem nebo etanolem, splachování do reakční směsi a následně k rozkladu katalyzátoru.The deactivation of the catalyst by the water present in the recycle of the recovered raw materials was modeled to the same effect by adding water to the batch prepared from fresh raw materials containing initially less than 0.2 wt%. water. Conversely, re-esterification on a 200 L model was carried out using fresh raw materials not recycled at the same rate as in the laboratory. The described phenomenon is likely to be explained by the fact that water at higher concentrations is offset from the α »organic phase and can be deposited during drying in droplets on some parts of the apparatus. Upon subsequent esterification they dissolve with methanol or ethanol, flush into the reaction mixture and to decompose the catalyst.
Uvedené nedostatky odstraňuje postup přípravy esterů kyseliny akrylové a metakrylové podle, vynálezu za použití recyklovaných surovin vzájemným působením metyl- nebo etylakrylátu či metakrylátu a vyšších alkoholů, majících v alkylovém řetězci nejméně dva atomy uhlíku za přítomnosti katalyzátoru na bázi alkoholátu hořčíku, inhibitoru polymerace, ža zvýšené teploty a současného oddestilovávání uvolňujícího se nižšího alkoholu, spočívájící v tom, že složky reakční směsi, vyšší alkohol, čerstvý a recyklovaný nižší ester a rozpouštědló se před reakcí vysuší mimo reakční zařízení na obsah vody nižší než 0,3 % hm., po smíchání složek v reakčním zařízení se provede azeotropické dosušení a do směsi obsahující méně než 0,05 % hm. vody se bezprostředně před zahájením reakce přidá kromě katalyzátoru pevné disperzní látka e abrazivními a aorpčními účinky, s výhodou aktivní uhlí, saze, křemelina, hlinky a jejich upravené formy. Sušení mimo reakční zařízení se s výhodou podrobují jen ty reakční složky, jejichž obsah vlhkosti jé vyšší než 0,3 % hm, především se jedná o recyklované suroviny. Azeotropickě sušení směsi v reakčním zařízení se s výhodou pro.védí jen tehdy, přesahuje-li obsah vlhkosti směsi 0,05 % hm.The above disadvantages are overcome by the process of preparing the acrylic and methacrylic esters of the invention using recycled raw materials by the interaction of methyl or ethyl acrylate or methacrylate and higher alcohols having at least two carbon atoms in the alkyl chain in the presence of a magnesium alcoholate catalyst, polymerization inhibitor temperature and concomitant distillation of the liberated lower alcohol, characterized in that the components of the reaction mixture, higher alcohol, fresh and recycled lower ester and solvent are dried outside the reaction equipment to a water content of less than 0.3% by weight after mixing the components azeotropic drying is carried out in the reaction apparatus and into a mixture containing less than 0.05 wt. In the case of water, immediately before the start of the reaction, a solid dispersant is added in addition to the catalyst, with abrasive and absorption properties, preferably activated carbon, carbon black, diatomaceous earth, clays and their modified forms. Advantageously, only those reactants whose moisture content exceeds 0.3% by weight, preferably recycled raw materials, are subjected to drying outside the reaction apparatus. The azeotropic drying of the mixture in the reaction apparatus is preferably carried out only if the moisture content of the mixture exceeds 0.05% by weight.
Složky reakční směsi, jejichž vlhkost přesahuje 0,3 % hm.,se předsušují buč jednotlivý nebo společně mimo vlastní reakční zařízení.Components of the reaction mixture whose moisture content exceeds 0.3% by weight are pre-dried either individually or together outside the reaction equipment itself.
Toto opatření sleduje zabránit nedefinovatelnému usazování kapek vody v reakčním zařízení. Předsušování se vztahuje především na recyklované suroviny. Předsušování se může provádět diskontinuálně nebo kontinuálně rektifikací, nejlépe tak, aby byla vysušená surovina odebírána z rektifikační kolony v parách a nedocházelo ke strhování odloučených kapek vody. Tak např. se nedoporučuje, aby při kontinuálním sušení byla surovina odebírána jako kapalina z vařákuf ale jako pára, která se dodatečně zkondenzuje.This measure aims to prevent undetermined settling of water droplets in the reaction apparatus. Pre-drying applies primarily to recycled raw materials. The pre-drying may be carried out batchwise or continuously by rectification, preferably so that the dried feedstock is removed from the rectification column in vapors and does not entrain the separated water droplets. For example, it is not recommended that, in continuous drying, the raw material be taken as a liquid from the digester f but as a vapor which is subsequently condensed.
Za sušení lze považovat také oddělení vody jako heterogenní fáze sedimentací nebo odstřeSovéním až do získání čirá organické fáze, pokud je rozpustnost vody menší než .0,3 % hm. Sušit lze složky reakční směsi ovšem i -působením bezvodých solí, tvořících krystalické hydráty, pevnými hydroxidy nebo působením sorbentů, jako je silikagel nebo molekulární síta. Tyto způsoby jsou ovšem nákladnější.Drying may also be considered to be the separation of water as a heterogeneous phase by sedimentation or centrifugation until a clear organic phase is obtained if the water solubility is less than 0.3% by weight. However, the components of the reaction mixture may be dried by treating anhydrous salts forming crystalline hydrates, solid hydroxides, or by treatment with sorbents such as silica gel or molecular sieves. However, these methods are more expensive.
'259978 **£)·»'259978 ** £) · »
S deaktivací a rozkladem katalyzátoru úzce souvisí,jak již bylo řečeno, usazování zplodin rozkladu na vnitřních plochách reakčního zařízení a zpomalování až zastavení destilace při reesterifikaci. Vyšší počáteční obsah vody ve veádce a potíže s aktivitou katalyzátoru se následně projeví v poklesu účinnosti přestupu tepla, nutnosti zvýšit tlak topné páry a konečně v prakticky úplném zastavení destilace. Tak např. při přípravě butylmetakrylátu a počátečním obsahu vody ve vsédce 0,5 až 0,7 % hm; docházelo již po druhé operaci až ke trojnásobnému snížení hodnoty koeficientu přestupu tepla.As already mentioned, the deactivation and decomposition of the catalyst are closely related to the deposition of decomposition products on the internal surfaces of the reaction apparatus and to the slowing down of the distillation during re-esterification. The higher initial water content of the batch and the difficulty of catalyst activity will subsequently result in a decrease in heat transfer efficiency, the need to increase the heating steam pressure, and finally in virtually complete stopping of the distillation. For example, in the preparation of butyl methacrylate and an initial water content of the batch of 0.5 to 0.7 wt%; after the second operation, the heat transfer coefficient was reduced by a factor of three.
Předsušováním recyklovaných surovin mimo reakční zařízení se sice zabrání rychlé deaktivaci katalyzátoru, jeho extenzívnímu rozkladu a rychlému poklesu výměny tepla v zařízení, úplně však tyto jevy vyloučit nelze. Jednak proto, že při příliš nízkém obsahu vody ve vsédce, nižším než 0,01 % hnu, se překvapivě naopak zpomaluje rychlost, reesteriflkace, značně se zvyšuje viskozita směsi a reakce se zastavuje na nízkém stupni konverze..Reakční směs proto musí určitou zbytkovou vlhkost obsahovat a to je příčinou částečného rozkladu katalyzátoru v jednotlivých operacích a postupného ukládání rozkladných produktů na stěnách zařízení. Kromě toho přispívá k rozkladu katalyzátoru vlhkost a kysličník uhličitý, které jsou obsaženy ve vzduchu uváděném do reakčního zařízení jako prostředek inhibice polymerace a rovněž ve vzduchu, který se dostane do zařízení při vyprazdňování. Sušením vzduchu a adsorpcí kysličníku uhličitého je ovšem možné rozklad katalyzátoru z těchto příčin podstatně omezit.By pre-drying recycled feedstocks outside the reaction equipment, it is possible to prevent the deactivation of the catalyst rapidly, its extensive decomposition and the rapid decrease in heat exchange in the equipment, but these phenomena cannot be completely excluded. On the one hand, if the water content in the batch is too low, less than 0.01% of the slurry, the rate of re-esterification is surprisingly slowed down, the viscosity of the mixture greatly increases and the reaction stops at a low degree of conversion. and this is the cause of the partial decomposition of the catalyst in the individual operations and the gradual deposition of decomposition products on the walls of the apparatus. In addition, moisture and carbon dioxide, which are contained in the air introduced into the reaction apparatus as a means of inhibiting polymerization, and also in the air that enters the apparatus during emptying, contribute to the decomposition of the catalyst. However, the drying of the air and the adsorption of carbon dioxide can substantially reduce the decomposition of the catalyst for these reasons.
Předsušováním recyklovaných surovin lze tedy podstatně, více než desetinásobně, prodloužit dobu mezi čištěním zařízení. Dále bylp nalezeno, že přidá-li se k vysušené reakční směsi před reesterifikací ještě před přidáváním katalyzátoru disperzní látka s abraxivním účinkem, jako je aktivní uhlí, saze, křemelina, hlinky a jejich upravené formy, lze udržet teplosměnné plochy reesterifikačního zařízení čisté, prosté zplodin rozkladu katalyzátoru.Tyto zplodiny se zachytí přidanou disperzní látkou a udrží se v reakční směsi ve vznosu. Uvedená disperzní látka nemá obsahovat vlhkost, látky kyselé ani bózidké povahy, které by mohly snižovat aktivitu katalyzátoru.Thus, by pre-drying recycled raw materials, the time between cleaning of the equipment can be substantially, more than 10-fold. Furthermore, it has been found that if a dispersive substance such as activated carbon, carbon black, diatomaceous earth, clays and treated forms is added to the dried reaction mixture prior to re-esterification prior to catalyst addition, the heat exchange surfaces of the re-esterification apparatus can be kept clean, These fumes are trapped by the added dispersant and kept in the reaction mixture soaring. The dispersant should not contain moisture, acidic or acidic substances which could reduce the activity of the catalyst.
S dobrými výsledky bylo použito např. aktivní uhlí a křemelina,vhodné jsou i saze, aktivní hlinky a jejich upravené formy.For example, activated carbon and diatomaceous earth have been used with good results; carbon black, activated clays and their modified forms are also suitable.
- 7 Hlavní výhodou postupu podle vynálezu je až o 20 % zvýšené produktivita reesterifikačního zařízení, aS o 25 % snížené investiční náklady na zařízení a až o 30 % snížené náklady na energie spojené s čištěním reakčního zařízení, regenerací reakčních složek a likvidací odpadů. Další výhodou je zvýšení výtěžků esterů až o 7 %, k jejichž ztrátě by jinak, došlo při opakovaném častém čištění zařízení»The main advantage of the process according to the invention is up to 20% increased productivity of the re-esterification equipment, aS by 25% reduced investment costs for equipment and up to 30% reduced energy costs associated with cleaning the reaction equipment, reactant recovery and waste disposal. Another advantage is an increase in ester yields of up to 7%, which would otherwise be lost when the equipment is frequently cleaned »
Vynález je dále objaeněn na příkladech provedení, ‘jitoíl ovšem jeho rozsah není vymezen ani vyčerpán.The invention is further illustrated by the following examples, but its scope is not limited or exhaustive.
Příklad 1Example 1
Pro reesterifikaci bylo použito reakční zařízení sestávající z nerezové nádoby objemu 160 3, zapojené do cirkulační smyčky a čerpadlem a vnějším avielým trubkovým výměníkem (8 trubek průměru 20 mm a délky 2 000 mm). K nádobě byla připojena kolona, o průměru 200 mm a výšce 2 000 mm; naplněná Raschigovými kroužky průměru 15 mm. Na kolonu navazoval kondenzátor, zařízení pro nastavení poměru zpětného toku a destilátu a předloha pro jímání destilátu.For re-esterification, a reaction apparatus consisting of a 160 L stainless steel vessel connected to a circulation loop and a pump and an external tubular exchanger (8 tubes of 20 mm diameter and 2,000 mm length) was used. A column having a diameter of 200 mm and a height of 2000 mm was attached to the vessel ; filled with Raschig rings of 15 mm diameter. The column was followed by a condenser, a device for adjusting the reflux and distillate ratio, and a template for collecting the distillate.
Do roaktorku bylo vpraveno 27,2 kg butanolu /obsah vody 0,05 % hm./, 47 kg metylmetakrylátu /obsah vody 0,1 % hm./, 42,1 kg cyklohexanu /obsah vody 0,01 % hm./ a 100 g di-terc-butyl-p-metylfenolu, který byl užíván jako inhibitor polymerace. Směs byla vyhřátá parou přiváděnou do. výměníku k varu. Při přetlaku topné páry 0,07 MPa, ztrátě tlaku na koloně 1,5 kPa a poměru zpětného toku deatilátu 10:1 byla směs během 30 minut azeotropicky vysušena. Po ochlazení na 70 °C byl do směsi přidán katalyzátor, připravený rozpuštěním27.2 kg of butanol (water content 0.05% w / w), 47 kg of methyl methacrylate (water content 0.1% w / w), 42.1 kg of cyclohexane (water content 0.01% w / w) were introduced into the rooster, and 100 g of di-tert-butyl-p-methylphenol, which was used as a polymerization inhibitor. The mixture was heated with the steam supplied to. to the boil. At a steam overpressure of 0.07 MPa, a column pressure drop of 1.5 kPa and a deatilate reflux ratio of 10: 1, the mixture was azeotropically dried for 30 minutes. After cooling to 70 ° C, the catalyst prepared by dissolution was added to the mixture
60.5 kovového hořčíku ve 2,6 1 metanolu. Směs byla znovu uvedena k varu a při refluxním poměru 10:1 byl ze směsi oddeatilováván tvořící se metanol v binární azeotropické směsi s cyklohexanem. rychlost cirkulace reakční směsi v trubkách výměníku odpovídala· hodnotě bezrozměrného kritéria Re ~ 36 000. Během sušení i reakce byl do směsi uváděn vzduch rychlostí 40 1/h. Reakce byla ukončena po 3 h 45' minutách, kdy teplota par na hlavě kolony vystoupila na60.5 of magnesium metal in 2.6 L of methanol. The mixture was brought back to boiling and, at a reflux ratio of 10: 1, the methanol formed in the binary azeotropic mixture with cyclohexane was distilled off from the mixture. the rate of circulation of the reaction mixture in the tubes of the exchanger corresponded to the dimensionless dimension Re ~ 36,000. During the drying and reaction, air was introduced into the mixture at a rate of 40 l / h. The reaction was terminated after 3 h 45 min when the vapor temperature at the top of the column rose to
77.5 0C. Uvedeným postupem byly provedeny ještě tři operace resterifikace. Přetlak topné páry nezbytný pro udržení optimálního zatížení rektifikační kolony 2 kPa činil v poslední operaci 0,125 MPa. Po propláchnutí reaktoru cyklohexanem a rozebrání čel ~ 8 ·* •77.5 ° C. Three resterification operations were performed as described above. The heating steam overpressure necessary to maintain an optimal 2 kPa rectification column load was 0.125 MPa in the last operation. After flushing the reactor with cyclohexane and disassembling the faces ~ 8 · * •
výměníku byl na vnitřním povrchu trubek výměníku zjištěn bělavý povlak, jehož síla nepřesahovala 0,1 mm.A whitish coating with a thickness not exceeding 0.1 mm was detected on the inner surface of the exchanger tubes.
Přiklaď 2Example 2
V zařízení popsaném v příkladu 1 byl reesterifikován metýlmetakrylát butanolem za použití recyklu cyklohexanu obsahujícího 148 % hm, butylmetakrylátu, 15 % hm· butanolu, 0,8 % hm. vody a 17,8 % hm.metylmetakrylátu. Recykl byl získán stripováním cyklohexanu a metylmetakrylétu z reakční směsi po reakci vodní parou a oddělením vodné fáze destilátu. Do reaktoru bylo vpraveno 9,5 kg butanolu, 13,5 kg metylmetakrylétu, 2,3 kg čistého cyklohexanu a 17,5 kg recyklovaného·cyklohexanu. Po vysušení reakční směsi azeotropickou rektifikací a po přidání katalyzátoru byl stejně jako v příkladu 1 oddestilován reakcí se uvolňující metanol. Tímto způsobem bylo provedeno po sobě pět operací. Ve čtvrté operaci došlo k zastavení destilace metanolu, tedy k zastavení reakce, aniž by se však snížila rychlost destilace,· již po dosažení 60 % konverze butanolu. Po přídavku další dávky katalyzátoru byla reesterifikace dokončena. Vprvé třetině průběhu páté operace stoupal přetlak páry potřebný pro udržení optimální a konstantní rychlosti destilace až na 0,28 MPa0 Dále již tlak páry nebyl zvyšován, aby nedošlo k přehřátí směsi. V důsledku rychle se snižující úrovně přestupu tepla zanášením trubek výměníku klesalo množství . destilátu, až při dosažení 70 % konverze se destilace prakticky zastavila. Reakční směs byla ochlazena a vypuštěna do zásobníku. Do reaktoru byl napuštěn čistý cyklohexan, který by], zahřát a udržován 1 hodinu za varu pod totálním zpětn/m tokem. Vyvařením zařízení rozpouštědlem se zlepšil přestup tepla natolik, že reakční směs mohla být znovu napuštěna do reaktoru a po přidání nové dávky katalyzátoru byla re-, esterifikace dokončena. Byly provedeny ještě další dvě operace reesterifikace při přetlaku topné páry 0,2 až 0,28 MPao Zanesené trubky výměníku byly potom vyčištěny následujícím způsobem:In the apparatus described in Example 1, methyl methacrylate was re-esterified with butanol using cyclohexane recycle containing 148 wt%, butyl methacrylate, 15 wt% butanol, 0.8 wt% butanol. water and 17.8 wt% methyl methacrylate. The recycle was obtained by stripping cyclohexane and methyl methacrylate from the reaction mixture after the reaction with steam and separating the aqueous phase of the distillate. 9.5 kg of butanol, 13.5 kg of methyl methacrylate, 2.3 kg of pure cyclohexane and 17.5 kg of recycled cyclohexane were introduced into the reactor. After the reaction mixture was dried by azeotropic rectification and after the addition of the catalyst, methanol liberating by reaction was distilled off as in Example 1. In this way, five operations were performed in succession. In the fourth operation, the methanol distillation was stopped, i.e. the reaction was stopped, but the distillation rate was not reduced, even after 60% butanol conversion had been achieved. After addition of another catalyst charge, the re-esterification was complete. Vprvé third operation during the fifth rising steam pressure required for maintaining the optimum and constant speed distillation until 0.28 MPa 0. Further steam pressure has been increased to avoid overheating of the mixture. Due to the rapidly decreasing level of heat transfer through fouling of the heat exchanger tubes, the amount has decreased. of distillate until the distillation practically stopped when 70% conversion was reached. The reaction mixture was cooled and discharged into a reservoir. Pure cyclohexane was charged into the reactor, which was heated and kept under reflux for 1 hour. By boiling the apparatus with solvent, the heat transfer was improved to such an extent that the reaction mixture could be recharged into the reactor and the esterification was complete after the addition of a new catalyst charge. Two further re-esterification operations were performed at a steam overpressure of 0.2 to 0.28 MPa . The clogged exchanger tubes were then cleaned as follows:
Propláchnutím reaktoru cyklohexynem při bodu varu po dobu 0,5 hodiny; demontáží vík výměníku a působením 0,5% roztoku kyseliny síro^0 P° dobu 2 hodiny; propláchnutím trubek vodou a· vysušením vzduchem a zpětnou montáží vík. Po demontáži vík byla na vnitřním povrchu trubek zjištěna bílá lnoucí préškovitá úsada o síle 0,5 až 1 mm. Tyto úsady se působením kyseliny prakticky zcela rozpustily. Uvedeným postupem — 9 ovšem nebyly vyčištěny ostatní prostory reaktoru, především nádoba, v níž vrstva úsad byla podstatně větší.Flushing the reactor with cyclohexyne at the boiling point for 0.5 hour; removing the heat exchanger lids and treatment with 0.5% sulfuric acid 0 0 P ° for 2 hours; by rinsing the pipes with water and · drying with air and refitting the lids. After disassembling the lids, a white, adhering pellet-shaped deposit of 0.5 to 1 mm thickness was detected on the inner surface of the tubes. These deposits were virtually completely dissolved by the action of acid. However, the other reactor spaces, in particular the vessel in which the deposit layer was considerably larger, were not cleaned by said procedure.
Příklad 3Example 3
V zařízení pepseném v příkladu 1 byl reeeterifikován metylmetakrylét butanolem za použití recyklovaného rozpouštědla postupem uvedeným v příkladu 2 s tím, že recyklované rozpouštědlo bylo před použitím azeotropicky vsádkovš suSeno ve smaltovaném kotli s připojenou skleněnou kolonou o průměru 100 mm a výšce 2000 mm při poměru zpětného toku ku destilátu 10 í 1 až do ustálení teploty par na hlavě. Takto vysušený recykl byl čirý a obsahoval méně než 0,05 % vody. Kromě toho byl do reakčni směsi přidán karborafin (aktivní uhlí) v množství 0,2 % hm,, vztaženo na počáteční hmotnost vsádky.In the apparatus described in Example 1, methyl methacrylate butanol was re-etherified using the recycled solvent as described in Example 2, with the recycled solvent being dried azeotropically in an enamel boiler with a 100 mm diameter and 2000 mm height glass column attached before use. to the distillate 10 1 l until the vapor temperature on the head stabilizes. The dried recycle was clear and contained less than 0.05% water. In addition, 0.2 wt% carboraffin (activated carbon) based on the initial weight of the batch was added to the reaction mixture.
Za těchto podmínek bylo provedeno 10 operací reesterifikace, aniž by se zastavila reesterifikace na nízkém stupni konverze a aniž by poklesla rychlost destilace při přetlaku topné páry 0*105 až 0,115 MPa a ztrátš tlaku v koloně 2 kPa. PO demontáži čel výměníku byl zjištěn vnitřní povrch trubek bez jakýchkoli usazenin*Under these conditions, 10 re-esterification operations were carried out without stopping the low-conversion re-esterification and without decreasing the distillation rate at a heating steam overpressure of 0-105 to 1.115 MPa and a column pressure drop of 2 kPa. After removing the heat exchanger faces, the inner surface of the tubes was found without any deposits *
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS871129A CS259978B1 (en) | 1987-02-20 | 1987-02-20 | Method of acrylic and metacrylic acid's higher esters preparation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS871129A CS259978B1 (en) | 1987-02-20 | 1987-02-20 | Method of acrylic and metacrylic acid's higher esters preparation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS112987A1 CS112987A1 (en) | 1988-03-15 |
CS259978B1 true CS259978B1 (en) | 1988-11-15 |
Family
ID=5344869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS871129A CS259978B1 (en) | 1987-02-20 | 1987-02-20 | Method of acrylic and metacrylic acid's higher esters preparation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS259978B1 (en) |
-
1987
- 1987-02-20 CS CS871129A patent/CS259978B1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CS112987A1 (en) | 1988-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR0165931B1 (en) | Process for recovering the light noble products contained in the distilation residues from the processes of production of acrylic acid and its ester | |
AU2002362718B2 (en) | Process for production of (meth)acrylic compounds and method of distillation | |
JP3346822B2 (en) | Method for producing acrylate or methacrylate | |
TWI627161B (en) | Process for preparation of methacrylic acid and methacrylic acid esters | |
US7166741B2 (en) | Process for producing (meth) acrylic acid compound | |
US4956493A (en) | Process for producing methacrylic ester | |
JPS62133B2 (en) | ||
TWI427059B (en) | Process for recovering valued compounds from a stream derived from purification of methyl methacrylate | |
JPS5914018B2 (en) | Method for producing methacrylic acid ester | |
CN1150586A (en) | Esterification of (meth) acrylic acid with alkanol | |
CZ297843B6 (en) | Method of cleaning plant parts used for the preparation or processing of (meth)acrylic acid esters | |
JP6036400B2 (en) | Method for producing (meth) acrylic acid ester | |
CN1697823B (en) | Method for handling (meth) acrylic ester-containing solution | |
CS259978B1 (en) | Method of acrylic and metacrylic acid's higher esters preparation | |
JP4416889B2 (en) | Disposal method of solid catalyst | |
WO2003045892A1 (en) | Process for producing (meth)acrylic acid compound | |
TWI535696B (en) | Process for preparation of methacrylic acid and methacrylic acid ester | |
JP3918528B2 (en) | (Meth) acrylic acid purification method | |
JP2002193875A (en) | Method for recovering methacrylic acid | |
JPH0637425B2 (en) | Method for producing high boiling point (meth) acrylic acid ester | |
JP3981550B2 (en) | Method for producing acrylic ester | |
US6660881B2 (en) | Process for producing (meth)acrylic ester | |
JPS5899434A (en) | Purification of methacrylic acid | |
RU2114819C1 (en) | 2-ethylhexanol-based ester production process | |
JP2000319223A (en) | Production of (meth)acrylic acid and/or (meth)acrylic ester |