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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veresterung von Carbonsäuren mit
Alkoholen unter an sich bekannten Reaktionsbedingungen.
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Ein
sehr wichtiges Qualitätskriterium
bei der Herstellung von Estern ist deren Reinheit, d.h. die Endprodukte
müssen
nahezu ausschließlich
aus Estern bestehen und deshalb sind die Konzentrationen der Ausgangsstoffe
auf äußerst geringe
Werte abzusenken. Als Maß für die Gehalte
an freien Fettsäuren
und freien Alkoholen dienen Säurezahl
(SZ) und Hydroxylzahl (OHZ), deren zulässige Maximalwerte in der Regel
sehr niedrig sind. Um einen möglichst
großen
Umsatz bei der Veresterung zu erreichen, ist es notwendig, das entstandene
Wasser aus dem Reaktionsgemisch zu entfernen und/oder einen der
Ausgangsstoffe im Überschuß einzusetzen.
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Überschüssige Komponenten
sind gegebenenfalls durch weitere Verfahrensschritte (Destillation,
Raffination, Waschung) zu entfernen. Der damit verbundene Aufwand
ist beträchtlich.
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Die
Abtrennung des sich bildenden Reaktionswassers aus dem Reaktionsgemisch
kann durch verschiedene Maßnahmen
unterstützt
werden.
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Aus
der
EP 0 585 717 B1 ist
es bekannt, daß man
bei der Veresterung Xylol als Schleppmittel für das Reaktionswasser einsetzt
und ein Xylol/Wasser-Azeotrop abdestilliert. Nach dem in der
EP 0 812 818 A1 beschriebenen
Veresterungsverfahren wird auf den Einsatz einer zusätzlichen
Schleppmittelkomponente verzichtet, und statt dessen die Alkoholkomponente
der Veresterung im Überschuß eingesetzt
und ein Alkohol/Wasser-Azeotrop während der Veresterung abdestilliert.
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Zur
Erhöhung
der Reaktionsgeschwindigkeit werden Veresterungen bei erhöhter Temperatur
(in Abhängigkeit
von den Siedetemperaturen der Reaktionskomponenten gegebenenfalls
unter Druck) und/oder in Gegenwart geeigneter Katalysatoren durchgeführt, wobei
beim Einsatz überschüssiger Carbonsäure nicht
nur die sogenannte Selbstkatalyse der Reaktionsmischung gemäß WO 98/03461
genutzt wird, sondern auch entsprechend dem in der
DE 195 14 930 A1 beschriebenen
Verfahren die überschüssige Fettsäure als
Schleppmittel für
das Reaktionswasser dient. Gemäß der
EP 0 759 422 B1 wird
die Verdampfung des Reaktionswassers durch schrittweise Druckreduzierung
unterstützt
und das gleichzeitige Abdestillieren organischer Stoffe durch langsame
Temperatursteigerung mit entsprechend verzögerter Reaktionsgeschwindigkeit
und demzufolge zeitlich ausgedehnter Verdampfung des Reaktionswassers
sowie durch Verwendung von Veresterungskomponenten mit sehr hohen
Siedepunkten vermieden.
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Eine
weitere Maßnahme
zur vollständigen
Verdampfung des Reaktionswassers besteht darin, während der
Veresterung in das Reaktionsgemisch Stickstoff über ein Tauchrohr einzuleiten
(WO 96/18598). Die Wirkung besteht darin, daß der Partialdruck von Wasserdampf
herabgesetzt wird. Allerdings wird dabei auch der Partialdruck der übrigen Komponenten
des Reaktionsgemisches verringert, so daß auch letztere teilweise mit
abdestilliert werden.
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Allen
genannten Verfahren ist gemeinsam, daß entweder das gleichzeitige
Abdestillieren organischer Stoffe mit dem Reaktionswasser durch
Verlängerung
der Reaktionszeit vermieden wird, womit wirtschaftliche Nachteile
und in der Regel Produktverfärbung
verbunden sind, oder die aus dem Veresterungsgemisch abgetriebenen
Dämpfe
nicht ausschließlich
aus Wasser bestehen, sondern auch organische Komponenten des Reaktionsgemisches
enthalten. Die Dämpfe
werden vollständig
kondensiert und die Kondensate in einem Wasserabscheider (z.B. Dean-Stark-Abscheider)
gesammelt.
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Die
in Wasser nicht oder nur begrenzt löslichen Komponenten setzen
sich als obere Schicht im Trenner ab und werden in den Veresterungsreaktor
zurückgeführt. Die
im Trenner als obere Schicht verbleibenden Stoffe stehen der Veresterung
natürlich
nicht mehr zur Verfügung.
In der WO 96/33016 wird daher vorgeschlagen, den Wasserabscheider
vor Beginn der Reaktion mit der zur Veresterung eingesetzten und
mit Wasser nicht mischbaren Alkoholkomponente zu füllen und
insgesamt einen relativ großen
Alkoholüberschuß einzusetzen.
Das im Verlauf der Veresterung im Abscheider als untere Schicht
anfallende Reaktionswasser verdrängt
den entsprechenden Volumenanteil des Alkohols in den Reaktor. Da
es üblich
ist, technische Veresterungsanlagen zur Herstellung verschiedener
Ester mit unterschiedlichen Veresterungskomponenten zu nutzen, ist
bei Produktwechsel außer
den notwendigen Reinigungsoperationen die Zwischenlagerung der jeweils oberen
Schicht des Abscheiders notwendig und daher mit zusätzlichem
Aufwand verbunden. Ein weiterer Nachteil der genannten Verfahren
besteht darin, daß durch
teilweises Abdestillieren eines Reaktionspartners mit dem Reaktionswasser
und dessen teilweisem Verbleib im Wasserabscheider die Notwendigkeit
besteht, zum vollständigen
Umsatz einer Veresterungskomponente die jeweils andere im Überschuß einzusetzen
und nach beendeter Veresterung abzutrennen. Insbesondere bei hoch
siedenden Komponenten sind die entsprechenden Destillationsschritte
relativ aufwendig und infolge der zusätzlichen Temperaturbelastung
kommt es zum Anstieg der Säurezahl
und bei Estern aus ungesättigten
Komponenten treten Verfärbungen
auf. Die Entfernung geringer Carbonsäuremengen ist durch alkalische
Raffination möglich,
jedoch mit erheblicher Abwasserbelastung verbunden. Da die Menge
der abdestillierten Veresterungskomponenten von vielen Einflüssen abhängt und
deshalb auch bei gleichen Ansätzen
unterschiedlich sein kann, ist bei der Festlegung der Ansatzmengen
der jeweilige Überschuß so hoch
zu wählen,
daß eine
evtl. notwendige und sehr aufwendige Nachbeschickung einer fehlenden
Komponente mit Sicherheit vermieden wird. Daraus resultiert allerdings
immer die Notwendigkeit, den mit dem Reaktionswasser nicht abgetriebenen Überschußanteil
nach beendeter Reaktion gesondert abzudestillieren oder anderweitig
zu entfernen. Außerdem
ist die Kondensation des Gemisches aus Reaktionswasserdampf und
Dämpfen
organischer Komponenten zunächst
durch Kühlung
mit Heißwasser
vorzunehmen, um Verstopfungen im Kühler durch erstarrende Emulsionen
zu vermeiden. Letzteres tritt vor allem bei Veresterungen auf, bei
denen höhere
gesättigte
Alkohole als Reaktionskomponente eingesetzt werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Veresterung
von Carbonsäuren
mit Alkoholen unter an sich bekannten Reaktionsbedingungen zu schaffen,
bei dem einerseits durch praktisch quantitative Verdampfung des
Reaktionswassers ein nahezu vollständiger Umsatz erzielt und andererseits
das Abdestillieren anderer Komponenten vermieden wird, bei dem die
jeweiligen Veresterungskomponenten im genau berechneten stöchiometrischen
Verhältnis
eingesetzt werden können
und auf eine nachträgliche
Abtrennung der einen oder anderen Überschußkomponente verzichtet werden
kann.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst. Weitere
Ausgestaltungen der Verfahrensweise sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis
9.
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Gemäß dem vorgeschlagenen
Verfahren wird das den Reaktor verlassende Dampfemisch, bestehend aus
Wasserdampf, den Dämpfen
der organischen Reaktionskomponenten und gegebenenfalls dem Inertgas Stickstoff, über eine
direkt mit dem Veresterungsreaktor verbundene Kondensationskolonne
mit einer geringen theoretischen Bodenzahl geleitet, in der die
organischen Bestandteile kondensiert werden und in den Reaktor zurückfließen, während Wasserdampf
und gegebenenfalls das Inertgas am oberen Ende der Kondensationskolonne
abgeführt
werden.
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Das
Veresterungsverfahren arbeitet diskontinuierlich und in an sich
bekannter Weise wird die Verdampfung und Abtreibung des bei der
Veresterung entstehenden Wassers aus dem Reaktionsgemisch durch Einleitung
von Stickstoff oder durch Reduzierung des Druckes unterstützt. Voraussetzung
für eine
erfolgreiche Verfahrensdurchführung
sind allerdings Ausgangsstoffe, die unter Normaldruck eine erhebliche
Siedepunktdifferenz gegenüber
Wasser besitzen. Diese sollte mindestens 60 °C betragen, vorzugsweise 100 °C. Dies trifft für Monocarbonsäuren und
einwertige Alkohole mit mindestens 8 C-Atomen, vorzugsweise ≥ 10 C-Atomen, sowie
mehrwertige Säuren
und Alkohole mit geringem Molekulargewicht im Allgemeinen zu. Die
Geschwindigkeit der durch die Kolonne hindurchströmenden Dämpfe hängt von
der pro Zeiteinheit anfallenden Reaktionswassermenge und eingeleiteten
Stickstoffmenge ab. Am Anfang der Reaktion ist die anfallende Wassermenge pro
Zeiteinheit relativ hoch und nimmt mit steigendem Umsatz ab. Um
extreme Unterschiede in der Strömungsgeschwindigkeit
des Dampfes zu vermeiden und die Funktionsfähigkeit der Kolonne zu gewährleisten,
wird daher am Anfang der Reaktion eine relativ geringe Stickstoffmenge
eingeleitet und im weiteren Verlauf der Reaktion gesteigert. Als
zweckmäßig haben
sich Strömungsgeschwindigkeiten
von 0,1 bis 1 m/min erwiesen.
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Bei
den unter Verwendung der beschriebenen Kondensationskolonne durchgeführten Veresterungen wird
einerseits der gewünschte
Umsatz in der gleichen Zeit erreicht wie bei herkömmlichen,
d.h. ohne Kondensationskolonne durchgeführten Veresterungen, andererseits
wird jedoch das Reaktionswasser als Kondensat ohne eine sich absetzende
organische Phase erhalten. Daraus ergibt sich für eine Vielzahl herzustellender
Ester die Möglichkeit,
die Alkohol- und Säurekomponenten
im exakt berechneten Verhältnis
einzusetzen, die geforderten Grenzwerte für SZ und OHZ der hergestellten
Ester zu unterschreiten, die sonst übliche Abtrennung einer Überschußkomponente
zu vermeiden und die bei destillativer Abtrennung der Überschußkomponente auftretende
Verschlechterung der Farbe des Zielproduktes zu verhindern. Die
zur Durchführung
des Verfahrens vorgeschlagene Anlage besteht aus einem Veresterungsreaktor
herkömmlicher
Bauart mit einer regelbaren Heizung bis auf eine Reaktionstemperatur
von 250 °C,
einem Rührwerk,
einer Temperaturmessung, einem Tauchrohr zur Einleitung des Inertgases
und gegebenenfalls einem Vakuumerzeuger. Am Kopfteil des Veresterungsreaktors
befindet sich ein Stutzen, an den erfindungsgemäß die Kondensationskolonne
angeschlossen ist, die folgende Merkmale aufweist:
- – beheizbarer
Doppelmantel mittels Wärmeträger (70
bis 150 °C),
- – Füllkörperschüttung entsprechend
einer theoretischen Bodenzahl von ca. 4 bis 6,
- – Bemessung
des Querschnittes für
eine Strömungsgeschwindigkeit
(Wasserdampf + Stickstoff) von ca. 0,05 bis 1 m/min.
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Am
oberen Austritt der Kondensationskolonne befindet sich das Helmrohr
der Destillationseinrichtung, die mit einem von oben nach unten
mit Kaltwasser (25 °C)
durchflossenen Kühler
zur Kondensation des Reaktionswassers ausgerüstet ist sowie mit einer Destillationsvorlage,
die sowohl evakuiert als auch zur Ableitung des Inertgases belüftet werden
kann.
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Überraschenderweise
wurde festgestellt, daß eine
solche Kondensationskolonne mit verhältnismäßig geringer Bodenzahl ausreicht,
um eine Vielzahl möglicher
Veresterungskomponenten zu kondensieren, ohne die Veresterungsreaktion
durch kondensierendes und in den Veresterungsreaktor zurückfließendes Reaktionswasser
zu behindern.
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Durch
die einstellbare Temperatur des mittels Wärmeträger beheizten Doppelmantels
der Kolonne kann den spezifischen Siedeeigenschaften unterschiedlicher
Versterungsgemische Rechnung getragen werden. Je größer die
Siedepunktdifferenz zu Wasser ist, desto höher wird die Temperatur im
Doppelmantel der Kondensationskolonne gehalten. Bei Veresterungskomponenten
im Bereich C10 bis C12 beträgt
diese Temperatur ca. 85 bis 115 °C
und für
Komponenten ≥ C16
125 bis 145 °C.
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Die
theoretische Bodenzahl der Kondensationskolonne wird im wesentlichen
durch deren apparative Gestaltung bestimmt und hängt außerdem von der Flüssigkeitsbelastung
ab.
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Durch
die auf den Veresterungsreaktor gesetzte Kondensationskolonne mit
relativ wenigen theoretischen Böden
ist es möglich,
daß bei
einer Vielzahl von Veresterungen einerseits das Reaktionswasser,
dessen Verdampfung in bekannter Weise durch Einleitung von Stickstoff
oder durch Anlegen von Vakuum unterstützt wird, die Kolonne problemlos
passieren kann und andererseits die praktisch vollständige Kondensation
von bei Normaldruck sehr viel höher
siedenden Carbonsäuren
und Alkoholen sowie deren direkter Rücklauf in das Reaktionsgemisch
gewährleistet
wird. Die Veresterungskomponenten können nunmehr im genau berechneten stöchiometrischen
Verhältnis
eingesetzt werden und eine aufwendige nachträgliche Abtrennung der einen oder
anderen Überschußkomponente
ist nicht mehr erforderlich.
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Genau
berechnetes stöchiometrisches
Verhältnis
der Einsatzkomponenten schließt
die Möglichkeit ein,
unter Berücksichtigung
der gewünschten
Rest-Säurezahl
und der zulässigen
Rest-Hydroxyzahl des Zielproduktes Ester einen geringen und exakt berechneten
Alkoholüberschuß einzusetzen
und dadurch den Umsatz der Fettsäure
zu erhöhen.
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A. Beispiele 1 bis 5
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Zur
Durchführung
der nachfolgend angegebenen Beispiele im Labormaßstab wurde folgende Apparatur
eingesetzt:
- – 2l-Veresterungsreaktor mit
anschließbarem
Vakuumerzeuger,
- – regelbare
Heizung bis 250 °C
Reaktionstemperatur, Rührwerk,
Temperaturmessung, Tauchrohr, Stutzen zur Aufnahme der Kondensationskolonne,
- – Kondensationskolonne:
- – Länge = 400
mm, Innendurchmesser = 35 mm, Füllung
mit Sattelkörpern
6 × 6
mm, entsprechend ca. 5 theoretischen Böden, gemäß Organikum, 19. Aufl., Dt.
Verl. d. Wiss., 1993, S. 48/49. beheizbarer Doppelmantel 70 bis
150 °C mittels
Thermostat,
- – Stickstoffeinleitung:
Regelventil, Durchflußmesser,
Stickstoff N 46, Einleitung über
das Tauchrohr,
- – Destillationseinrichtung:
Helmrohr
am oberen Austritt der Kondensationskolonne, von oben nach unten
durchflossener und mit Kaltwasser (ca. 25 °C) betriebener Kühler zur
Kondensation des Reaktionswassers, Destillationsvorlage mit Entlüftungsventil
zur Ableitung des Stickstoffs sowie Verbindung mit einem Vakuumerzeuger.
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Die
Auslegung einer Produktionsanlage in gewünschter Größe erfolgt nach bekannten verfahrenstechnischen
Regeln.
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Beispiel 1
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Herstellung von Oleyloleat
mit den Grenzwerten SZ < 0,3
und OHZ < 6.
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Dazu
wurde der Veresterungsreaktor beschickt mit:
| 568
g Olein (SZ = 197,5) | =
2,0 Mol |
| 556
g Oleylalkohol (OHZ = 210) | =
2,08 Mol |
| 0,114
g Zinn-(II)-oxid (Katalysator) | =
0,02 % bezogen auf Säuremenge |
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Der
Alkoholüberschuß entspricht
im Endprodukt OHZ = 4.
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Der
Doppelmantel der Kondensationskolonne wurde konstant bei einer Temperatur
von 130 °C
gehalten. Die Reaktionstemperatur wurde während der Veresterung von ca.
200 °C (Reaktionsbeginn)
auf 240 °C gesteigert
und gleichzeitig mit dem geringer werdenden Anfall von Reaktionswasser
die über
das Tauchrohr eingeleitete Stickstoffmenge von 0,1 I/h auf 5 I/h
erhöht.
Nach einer Veresterungszeit von insgesamt 4 h waren in der Destillationsvorlage
36 g Wasser (= 2 Mol) ohne eine sich absetzende organische Phase
angefallen. Der Ester wies nach Behandlung mit Bleicherde unter
den üblichen
Bedingungen zur Entfernung von Zinnverbindungen eine SZ = 0,15,
eine OHZ = 4,2 und eine Gardner-Farbzahl von 0,6 auf. Die Abtrennung überschüssiger Ausgangskomponenten
war nicht notwendig.
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Beispiel 2
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Herstellung von Stearylstearat
mit den Grenzwerten SZ < 1
und OHZ < 3.
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Dazu
wurde der Veresterungsreaktor beschickt mit:
| 547
g Stearinsäure
(SZ = 205) | =
2,0 Mol |
| 527
g Cetylstearylalkohol (OHZ = 213) | =
2,0 Mol |
| 0,109
g Zinn-(II)-oxid (Katalysator) | =
0,02 % bezogen auf Säuremenge |
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Der
Doppelmantel der Kondensationskolonne wurde konstant bei einer Temperatur
von 130 °C
gehalten. Die Reaktionstemperatur wurde während der Veresterung von ca.
195 °C (Reaktionsbeginn)
auf 250 °C gesteigert.
Anstelle der Einleitung von Inertgas, wie bei den anderen Beispielen,
wird unter vermindertem Druck gearbeitet, wobei der Druck in der
Destillationskolonne von 1000 mbar zur Reaktionsbeginn schrittweise bis
auf 80 mbar verringert. Nach einer Veresterungszeit von insgesamt
3 h waren in der Destillatvorlage 36 g Wasser (= 2 Mol) ohne eine
sich absetzende organische Phase angefallen. Der Ester wies nach
Behandlung mit Bleicherde unter den üblichen Bedingungen eine SZ
= 0,8, eine OHZ = 1,9 und eine Hazen-Farbzahl von 70 auf. Die Abtrennung überschüssiger Komponenten
war nicht notwendig.
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Beispiel 3
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Herstellung
von Glyzerintricaprylat/-caprinat mit den Grenzwerten SZ < 0,1 und OHZ < 3 (= mind. 99,1 %
Umsatz bez. auf Glyzerin). Dazu ist die Verwendung eines deutlichen Säureüberschusses
erforderlich. Die überschüssige Fettsäure bewirkt
während
der Veresterung Selbstkatalyse und muß nach beendeter Veresterung
entfernt werden.
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Der
Veresterungsreaktor wurde beschickt mit:
| 1034
g Capryl-/Caprinsäure
(SZ = 358) | =
6,6 Mol |
| 184
g Glyzerin (99,8 %ig) | =
2,0 Mol |
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Der
Doppelmantel der Kondensationskolonne wurde konstant bei einer Temperatur
von 100 °C
gehalten. Die Reaktionstemperatur wurde während der Veresterung von ca.
180 °C (Reaktionsbeginn)
auf 230 °C gesteigert
und gleichzeitig die eingeleitete Stickstoffmenge von 0,05 I/h auf
6 I/h erhöht.
Nach einer Veresterungszeit von insgesamt 7 h blieb im Reaktionsgemisch
die SZ = 32,5 konstant (= 10 % Säureüberschuß) und in
der Destillationsvorlage waren 108 g Wasser (= 6 Mol) ohne eine
sich absetzende organische Phase angefallen. Nach destillativer
Abtrennung der überschüssigen Fettsäure wurden
im Ester SZ = 0,05 und OHZ = 1,5 festgestellt.
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Beispiel 4
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Herstellung von Phthalsäure-di-cetyl/stearyl-ester
mit SZ < 2 und
OHZ < 10.
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Die
Veresterungsapparatur wurde beschickt mit:
| 296.2
g Phthalsäureanhydrid
[M = 148,12 g/mol] | =
2,0 Mol |
| 1058.5g
Cetylstearylalkohol (OHZ = 214,1) | =
4,04 Mol |
| 148
mg Zinn-(II)-oxid | =
0,05 % bezogen auf PSA-Menge. |
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Die
Reaktionsmischung wurde unter Rühren
und getauchter N
2-Einleitung (3l N
2/h) bei 230 °C verestert. Die beheizbare
Kondensationskolonne wurde während
der Veresterung konstant bei einer Temperatur von 130 °C gehalten.
Nach ca. 5 h, d.h. mit dem Erreichen einer Säurezahl < 2, wurde die Veresterung abgebrochen.
Das Reaktionswasser fiel als ein klares Destillat an und war frei
von einer organischen Phase. Der Phthalsäure-di-cetyl/stearylester wies
nach der Behandlung mit Bleicherde unter den üblichen Bedingungen folgende
Kennzahlen auf:
| SZ
= 1,5 | Lovibond
1": Gelb = 0,3 |
| VZ
= 171,7 | Rot
= 0,1 |
| OHZ
= 6,0 | |
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B. Vergleichsbeispiele
1 bis 4
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Vor
Durchführung
der Vergleichsbeispiele wurde die Kondensationskolonne aus der zuvor
beschriebenen Apparatur entfernt und die Destillationseinrichtung
direkt mit dem Veresterungsreaktor verbunden. Der Kühler zur
Kondensation des Reaktionswassers wurde mit Heißwasser (ca. 60 °C) betrieben,
um das Erstarren von aus Reaktionswasser und organischer Phase gebildeten
Emulsionen zu verhindern. Bei der Festlegung der Ansatzmengen wurde
der jeweilige Überschuß so hoch
bemessen, daß erfahrungsgemäß die Nachbeschickung
einer Komponente mit Sicherheit vermieden wird. Im übrigen wurden
die Veresterungen unter den gleichen Bedingungen und mit identischen
Rohstoffen wie in den Beispielen 1 bis 5 durchgeführt (einschließlich Stickstoffbegasung
bzw. unter Vakuum).
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Vergleichsbeispiel 1
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Herstellung von Oleyloleat
analog Beispiel 1.
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Der
Veresterungsreaktor wurde beschickt mit:
| 568
g Olein (SZ = 197,5) | =
2,0 Mol |
| 615
g Oleylalkohol (OHZ = 210) | =
2,3 Mol |
| 0,114
g Zinn-(II)-oxid | =
0,02 % bezogen auf Säuremenge |
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Nach
einer Veresterungszeit von insgesamt 4 h waren in der Destillationsvorlage
36 g Wasser (= 2 Mol) sowie als obere Schicht 28 g Oleylalkohol
angefallen. Der Ester wies nach Behandlung mit Bleicherde, unter
den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, eine SZ = 0,12, eine
OHZ = 9,5 und eine Gardner-Farbzahl von 0,6 auf. Nach Abdestillieren
des überschüssigen Oleylalkohols
bei 1 mbar und 230 °C
wurden im Endprodukt SZ = 0,27, OHZ = 3,5 und eine Gardner-Farbzahl
von 1,7 festgestellt.
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Vergleichsbeispiel 2
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Herstellung von Stearylstearat
analog Beispiel 2.
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Der
Veresterungsreaktor wurde beschickt mit:
| 547
g Stearinsäure
(SZ = 205) | =
2,0 Mol |
| 580
g Cetylstearylalkohol (OHZ = 213) | =
2,2 Mol |
| 0,109
g Zinn-(II)-oxid (Katalysator) | =
0,02% bezogen auf Säuremenge |
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Nach
einer Veresterungszeit von insgesamt 3 h waren in der Destillationsvorlage
32 g Wasser sowie als obere Schicht 18 g Fettalkohol angefallen
(ca. 4 g Wasser waren wegen der höheren Kondensatortemperatur
nicht kondensiert und dampfförmig
mit dem Stickstoff abgetrieben worden). Der Ester wies nach Behandlung
mit Bleicherde analog Beispiel 2 eine SZ = 0,6, eine OHZ = 6,9 und
eine Hazen-Farbzahl von 60 auf. Nach Abdestillieren des überschüssigen Fettalkohols
bei 1 mbar und 240 °C
wurden im Endprodukt SZ = 1,0, OHZ = 2,8 und Hazen-Farbzahl = 180
festgestellt.
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Vergleichsbeispiel 3
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Herstellung von Glyzerintricaprylat/-caprinat
analog Beispiel 3.
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Der
Veresterungsreaktor wurde beschickt mit:
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| 1128
g Capryl-/Caprinsäure
(SZ = 358) |
=
7,2 Mol |
| 184
g Glyzerin (99,8 %ig) |
=
2,0 Mol |
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Am
Ende der 7-stündigen
Veresterung blieb im Reaktionsgemisch die SZ = 31,8 konstant und
in der Destillationsvorlage waren 108 g Wasser (= 6 Mol) sowie im
Unterschied zu Beispiel 3 als obere Schickt 97 g Capryl-/Caprinsäuregemisch
angefallen. Nach Abtrennung der überschüssigen Fettsäure wurden
im Ester SZ = 0,04 und OHZ = 2,1 festgestellt.
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Vergleichsbeispiel 4
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Herstellung von Phthalsäure-di-cetyl/stearyl-ester
analog Beispiel 5.
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Die
Veresterungsapparatur wurde beschickt mit:
| 296.2
g Phthalsäureanhydrid
[M = 148,12 g/mol] | =
2,0 Mol |
| 1121
g Cetylstearylalkohol (OHZ = 214,1) | =
4,28 Mol |
| 148
mg Zinn-(II)-oxid | =
0,05 %, bezogen auf PSA-Menge |
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Unter
Rühren
und getauchter N
2-Einleitung (3l N
2/h) wurde die Reaktionsmischung auf 230 °C erhitzt. Mit
dem Erreichen einer SZ < 2
wurde die Veresterung nach ca. 5 h abgebrochen. Oberhalb des trüben Reaktionswassers
haben sich ca. 30 g Fettalkohol abgesetzt. Der Rohester wies eine
OHZ = 13,5 auf. Nach Abdestillieren des restlichen Fettalkohols
bei < 3 mbar und
Bleicherdebehandlung wurden folgende Kennzahlen ermittelt:
| SZ
= 0,7 | Lovibond
1": Gelb = 0,4 |
| VZ
= 164,4 | Rot
= 0,2 |
| OHZ
= 9,3 | |