DE102008041138A1 - Process and plant for the preparation of glycidyl (meth) acrylate - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Glycidyl(meth)acrylat umfassend die Umsetzung von Allyl(meth)acrylat mit H2O2 in mindestens einem Reaktor in Gegenwart eines Katalysators, wobei nicht umgesetztes Allyl(meth)acrylat aus der Produktmischung abgetrennt und in mindestens einen Reaktor zurückgeführt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass nicht umgesetztes H2O2 aus der Produktmischung abgetrennt und in mindestens einen Reaktor zurückgeführt wird.The present invention relates to a continuous process for the preparation of glycidyl (meth) acrylate comprising the reaction of allyl (meth) acrylate with H2O2 in at least one reactor in the presence of a catalyst, wherein unreacted allyl (meth) acrylate separated from the product mixture and in at least a reactor is recycled, which is characterized in that unreacted H2O2 is separated from the product mixture and recycled to at least one reactor.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Glycidyl(meth)acrylat. Darüber hinaus beschreibt die vorliegende Erfindung eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.The The present invention relates to a process for the preparation of Glycidyl (meth) acrylate. In addition, the present describes Invention an installation for carrying out this method.
Glycidyl(meth)acrylat wird vielfach als Comonomer, beispielsweise zur Herstellung von reaktiven Polymeren eingesetzt. Dementsprechend sind vielfältige Methoden bekannt, um diese Verbindung zu erhalten.Glycidyl (meth) acrylate is often used as a comonomer, for example for the production of used reactive polymers. Accordingly, there are many Methods known to obtain this compound.
Beispielsweise
kann diese Verbindung durch Umsetzung von Epichlorhydrin mit Methyl(meth)acrylat
erhalten werden. Verfahren dieser Art werden beispielsweise in
Daher
wurden Verfahren entwickelt, gemäß denen Glycidyl(meth)acrylat
durch partielle Epoxidierung von Allyl(meth)acrylat mit Wasserstoffperoxid (H2O2) erhalten werden
kann. Derartige Verfahren werden unter anderem in
Die
Druckschrift
Darüber
hinaus werden in
Nachteilig
an den zuvor beschriebenen Verfahren ist die geringe Ausbeute, die
insbesondere auf irreversible Nebenreaktionen zurückzuführen
ist. So ist insbesondere die Gegenwart von H2O2 bei der Aufreinigung der erhaltenen Mischung
kritisch, da diese Verbindung mit der im Produkt enthaltenen Doppelbindung
reagieren kann. Als Lösung hierfür wird unter
anderem in der Druckschrift
In Anbetracht des Standes der Technik war es nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Glycidyl(meth)acrylat zur Verfügung zu stellen, bei dem das Produkt sehr kostengünstig erhalten werden kann. Darüber hinaus sollte das erhaltene Glycidyl(meth)acrylat nur sehr geringe Mengen an Nebenprodukten enthalten.In In view of the prior art, it was now the task of the present Invention, a process for the preparation of glycidyl (meth) acrylate to provide, in which the product is very inexpensive can be obtained. In addition, the preserved Glycidyl (meth) acrylate only very small amounts of by-products contain.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung bestand darin, ein Verfahren zu schaffen, bei dem Glycidyl(meth)acrylat sehr selektiv erhalten werden kann. Weiterhin sollte das Verfahren eine möglichst konstante Produktqualität bereitstellen.A Another object of the invention was to provide a method in which glycidyl (meth) acrylate can be obtained very selectively. Farther the process should be as consistent as possible product quality provide.
Darüber hinaus war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren zur Herstellung von Glycidyl(meth)acrylat zur Verfügung zu stellen, die einfach und sicher durchgeführt werden können. Hierbei sollte das Produkt möglichst in hohen Ausbeuten und, insgesamt gesehen, unter geringem Energieverbrauch erhalten werden.About that It was another object of the present invention to provide methods for Preparation of glycidyl (meth) acrylate available that can be performed easily and safely. in this connection The product should preferably be in high yields and, overall seen to be obtained with low energy consumption.
Gelöst werden diese sowie weitere nicht explizit genannte Aufgaben, die jedoch aus den hierin einleitend diskutierten Zusammenhängen ohne Weiteres ableitbar oder erschließbar sind, durch Verfahren mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1. Zweckmäßige Abwandlungen der erfindungsgemäßen Verfahren werden in den auf Anspruch 1 rückbezogenen abhängigen Ansprüchen unter Schutz gestellt. Hinsichtlich einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens liefert Anspruch 25 eine Lösung der zugrunde liegenden Aufgaben.Solved These and other not explicitly mentioned tasks that are however, from the contexts discussed hereinbefore are readily derivable or accessible by process with all features of claim 1. Expedient Modifications of the method according to the invention are in the dependent on claim 1 dependent Claims under protection. Regarding a plant for carrying out the inventive Method provides claim 25, a solution based lying tasks.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Glycidyl(meth)acrylat umfassend die Umsetzung von Allyl(meth)acrylat mit H2O2 in mindestens einem Reaktor in Gegenwart eines Katalysators, wobei im Reaktor nicht umgesetztes Allyl(meth)acrylat aus der Produktmischung abgetrennt und in mindestens einen Reaktor zurückgeführt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass nicht umgesetztes H2O2 aus der Produktmischung abgetrennt und in mindestens einen Reaktor zurückgeführt wird.The present invention accordingly provides a continuous process for the preparation of glycidyl (meth) acrylate comprising the reaction of allyl (meth) acrylate with H 2 O 2 in at least one reactor in the presence of a catalyst, wherein unreacted in the reactor allyl (meth) acrylate separated from the product mixture and recycled to at least one reactor, which is characterized in that unreacted H 2 O 2 is separated from the product mixture and recycled to at least one reactor.
Hierdurch gelingt es auf nicht vorhersehbare Weise ein Verfahren zur Herstellung von Glycidyl(meth)acrylat zur Verfügung zu stellen, bei dem das Produkt sehr kostengünstig erhalten wird. Überraschend enthält das erhaltene Produkt nur sehr geringe Mengen an Nebenprodukten, wobei im Allgemeinen eine sehr konstante Produktqualität erzielt wird.This makes it possible to provide a method for the production of glycidyl (meth) acrylate in an unpredictable manner, in which the product is obtained very inexpensively. Surprisingly, the product obtained contains only very ge rings of byproducts, with generally very consistent product quality.
Des Weiteren ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine besonders selektive Herstellung von Glycidyl(meth)acrylat.Of Further allows the inventive Process a particularly selective production of glycidyl (meth) acrylate.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren einfach und sicher durchgeführt werden, wobei das Produkt in hohen Ausbeuten und, insgesamt gesehen, unter geringem Energieverbrauch erhalten werden kann.Farther the process of the invention can be simple and be carried out safely, taking the product in high Yields and, overall, with low energy consumption can be obtained.
Erfindungsgemäß wird Glycidyl(meth)acrylat hergestellt, wobei der Ausdruck Glycidyl(meth)acrylat für Glycidylmethacylat (CAS-Nummer 106-91-2), Glycidylacrylat (CAS-Nummer 106-90-1) und Mischungen aus Glycidylmethacylat und Glycidylacrylat steht.According to the invention Glycidyl (meth) acrylate, wherein the term glycidyl (meth) acrylate for glycidyl methacylate (CAS number 106-91-2), glycidyl acrylate (CAS number 106-90-1) and mixtures of glycidyl methacylate and Glycidyl acrylate stands.
Zur Herstellung von Glycidyl(meth)acrylat werden erfindungsgemäß Allylmethacrylat (CAS-Nummer 96-05-9), Allylacrylat (CAS-Nummer 999-55-3) oder Mischungen dieser Verbindungen eingesetzt, nachfolgend als Allyl(meth)acrylat bezeichnet. Diese Verbindungen werden einzeln oder als Mischung mit Wasserstoffperoxid (H2O2; CAS-Nummer 7722-84-1) umgesetzt.For the preparation of glycidyl (meth) acrylate according to the invention allyl methacrylate (CAS number 96-05-9), allyl acrylate (CAS number 999-55-3) or mixtures of these compounds are used, hereinafter referred to as allyl (meth) acrylate. These compounds are reacted singly or as a mixture with hydrogen peroxide (H 2 O 2 ; CAS number 7722-84-1).
Das eingesetzte Wasserstoffperoxid kann mehr oder minder hohe Mengen an Wasser (H2O) aufweisen, ohne dass dies zu Problemen hinsichtlich der Reaktionsführung führt. Nachteilig an hohen Wassermengen ist jedoch, dass diese bei der Aufreinigung des Glycidyl(meth)acrylats aus der Produktmischung abgetrennt werden müssen. Andererseits sind die Herstellung und der Einsatz von hochkonzentriertem Wasserstoffperoxid aufwendig. Zweckmäßig liegt daher das molare Verhältnis von Wasserstoffperoxid zu Wasser im Bereich von 20:1 bis 1:20, bevorzugt im Bereich von 10:1 bis 1:10 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 5:1 bis 1:5, bezogen auf die Edukte.The hydrogen peroxide used can have more or less high amounts of water (H 2 O), without this leading to problems with regard to the reaction procedure. A disadvantage of high amounts of water, however, is that they must be separated from the product mixture in the purification of the glycidyl (meth) acrylate. On the other hand, the production and use of highly concentrated hydrogen peroxide are complicated. Therefore, the molar ratio of hydrogen peroxide to water is expediently in the range from 20: 1 to 1:20, preferably in the range from 10: 1 to 1:10 and very particularly preferably in the range from 5: 1 to 1: 5, based on the reactants.
Das molare Verhältnis von Allyl(meth)acrylat zu H2O2 ist vorzugsweise größer als 1. Besondere Vorteile hinsichtlich der Effizienz des Verfahrens können insbesondere dadurch erzielt werden, dass das molare Verhältnis von Allyl(meth)acrylat zu H2O2 vorzugsweise im Bereich von 20:1 bis 1:5 besonders bevorzugt im Bereich von 10:1 bis 1:1 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 5:1 bis 2:1 liegt.The molar ratio of allyl (meth) acrylate to H 2 O 2 is preferably greater than 1. Particular advantages with regard to the efficiency of the process can be achieved in particular in that the molar ratio of allyl (meth) acrylate to H 2 O 2 is preferably in the Range from 20: 1 to 1: 5, more preferably in the range of 10: 1 to 1: 1 and most preferably in the range of 5: 1 to 2: 1.
Das
erfindungsgemäße Verfahren findet in Gegenwart
eines Katalysators statt. Katalysatoren, die die Aktivierungsenergie
einer Epoxidierung herabsetzen, sind an sich bekannt. In diesem
Zusammenhang ist unter anderem auf die Druckschriften
Besonders bevorzugte Katalysatoren sind in der Eduktmischung unlöslich und umfassen Siliciumdioxid, wobei Titansilicalit-Katalysatoren besonders bevorzugt sind.Especially Preferred catalysts are insoluble in the educt mixture and include silica, wherein titanium silicalite catalysts are particularly preferred.
Titansilicalit-Katalysatoren
sind im Allgemeinen synthetische Zeolithe, wobei das molare Verhältnis
von TiO2 zu SiO2 im
Zeolith kleiner als 1 ist. Vorzugsweise ergibt sich das molare Verhältnis
von TiO2 zu SiO2 gemäß der
Formel
Die Porengröße des Titansilicalit-Katalysators liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 50 nm, besonders bevorzugt 5 bis 30 nm.The Pore size of the titanium silicalite catalyst is preferably in the range of 1 to 50 nm, more preferably 5 to 30 nm.
Diese Katalysatoren lassen sich insbesondere durch Kondensationsreaktion von Tetraalkylorthosilikaten und Tetraalkylorthotitanaten herstellen.These Catalysts can be particularly by condensation reaction of tetraalkyl orthosilicates and tetraalkyl orthotitanates.
Erfindungsgemäß erfolgt die Umsetzung kontinuierlich in einem Reaktor. Der Begriff „kontinuierlich” ist in der Fachwelt bekannt. Unter einer kontinuierlichen Reaktion sind insbesondere Umsetzungen zu verstehen, bei denen über einen längeren Zeitraum Edukte einem Reaktor zugefügt und Produkte aus der dem Reaktor entnommenen Reaktionsmischung abgetrennt werden.According to the invention the reaction continuously in a reactor. The term "continuous" is known in the art. Under a continuous reaction are In particular, understand implementations in which a extended period of reactants added to a reactor and separating products from the reaction mixture taken from the reactor become.
Die Umsetzung kann bei Über- oder Unterdruck erfolgen. Gemäß einer besonders zweckmäßigen Abwandlung der vorliegenden Erfindung kann die Epoxidierung bei einem Druck im Bereich von 200 bis 2000 mbar, besonders bevorzugt im Bereich von 500 bis 1300 mbar durchgeführt werden.The Implementation can be carried out at overpressure or underpressure. According to one particularly useful modification of the present Invention may be epoxidation at a pressure in the range of 200 to 2000 mbar, more preferably in the range of 500 to 1300 mbar be performed.
Die Reaktionstemperatur ist insbesondere von der Art des eingesetzten Katalysators abhängig. Je höher die Aktivität des Katalysators, desto geringere Temperaturen können bei der Umsetzung angewandt werden. Für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ist insbesondere die Selektivität der Umsetzung wesentlich. Überraschende Vorteile können insbesondere bei einer Reaktionstemperatur erzielt werden, die im Bereich von 20°C bis 60°C, besonders bevorzugt im Bereich von 25°C bis 35°C liegt.The reaction temperature depends in particular on the type of catalyst used. The higher the activity of the catalyst, the lower temperatures can be used in the reaction. For the economy of the process, in particular the selectivity of the reaction is essential. Surprising advantages can be achieved in particular at a reaction temperature which is in the range of 20 ° C to 60 ° C, more preferably in the range of 25 ° C to 35 ° C.
Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens werden höchstens 50 Mol.-%, bevorzugt höchstens 30 Mol.-% und ganz besonders bevorzugt höchstens 10 Mol.-% des in den Reaktor zugeführten Allyl(meth)acrylats umgesetzt, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll. Diese Angabe bezieht sich nicht auf den Umsatz des Gesamtprozesses, bei dem in bevorzugten Varianten nicht umgesetztes Allyl(meth)acrylat zurückgeführt und in weiteren Durchläufen umgesetzt werden kann, sondern auf die Anteile an Allyl(meth)acrylat, die nach der Einspeisung in den Reaktor in der umgesetzten Reaktionsmischung enthalten sind.According to one particularly expedient embodiment of the present Process are at most 50 mol .-%, preferably at most 30 mol% and most preferably at most 10 mol% of the allyl (meth) acrylate fed into the reactor, without this being a limitation. These Indication does not refer to the turnover of the whole process, at the unreacted in preferred variants allyl (meth) acrylate returned and in further passes but to the proportions of allyl (meth) acrylate, after being fed to the reactor in the reacted reaction mixture are included.
Vorzugsweise werden höchstens 60 Mol.-%, bevorzugt höchstens 40 Mol.-% und ganz besonders bevorzugt höchstens 30 Mol.-% des in den Reaktor zugeführten H2O2 umgesetzt. Diese Angabe bezieht sich nicht auf den Gesamtprozess, bei dem in bevorzugten Varianten nicht umgesetztes H2O2 zurückgeführt und in weiteren Durchläufen umgesetzt werden kann, sondern auf die Anteile an H2O2, die nach der Einspeisung in den Reaktor in der umgesetzten Reaktionsmischung enthalten sind.Preferably, at most 60 mol%, preferably at most 40 mol% and very particularly preferably at most 30 mol% of the H 2 O 2 fed into the reactor are reacted. This information does not refer to the overall process, in which unreacted H 2 O 2 can be recycled in preferred variants and reacted in further runs, but on the proportions of H 2 O 2 , which after the feed into the reactor in the reaction mixture are included.
Die zuvor dargestellten Umsatzwerte lassen sich insbesondere über die Verweilzeit regeln, die insbesondere im Bereich von 1 Minute bis 180 Minuten, besonders bevorzugt im Bereich von 5 Minuten bis 60 Minuten liegt. Bei dem Einsatz von mehreren Reaktoren beziehen sich diese Angaben auf die Summe der Verweilzeiten in diesen Reaktoren.The previously shown sales values can be over regulate the residence time, in particular in the range of 1 minute to 180 minutes, more preferably in the range of 5 minutes to 60 minutes. Refer to the use of multiple reactors this information is based on the sum of the residence times in these reactors.
Die zuvor dargelegten Parameter werden bevorzugt so gewählt, dass die Selektivität der Umsetzung mindestens 85%, besonders bevorzugt mindestens 90% und ganz besonders bevorzugt mindestens 94% beträgt.The previously explained parameters are preferably chosen that the selectivity of the reaction is at least 85%, especially preferably at least 90% and most preferably at least 94%.
Die Umsetzung findet in mindestens einem Reaktor statt, wobei die Art des Reaktors keiner besonderen Beschränkung unterliegt. So können insbesondere isotherme oder adiabatische Reaktoren zur Durchführung der Umsetzung eingesetzt werden, die auch in Form von Schlaufenreaktoren, die eine Stoffrückführung umfassen, ausgebildet sein können.The Implementation takes place in at least one reactor, the Art the reactor is not subject to any particular restriction. Thus, in particular isothermal or adiabatic reactors used to carry out the implementation, too in the form of loop reactors containing a return of material may be formed.
Isotherme Reaktoren erlauben eine sehr gute Steuerung der Reaktionstemperatur, sind jedoch mit relativ hohen Investitions-, Betriebs- und Wartungsaufwand verbunden.isotherm Reactors allow a very good control of the reaction temperature, However, they are relatively expensive to invest, operate and maintain connected.
Überraschende Vorteile hinsichtlich der Kosteneffizienz des Verfahrens lassen sich insbesondere durch die Verwendung eines oder mehrerer adiabatischer Reaktoren erzielen. In adiabatischen Reaktoren findet die Umsetzung üblich ohne Wärmeaustausch statt. Da die vorliegende Reaktion exotherm ist, jedoch ein sehr starker Temperaturanstieg vielfach zu einer geringeren Selektivität führen kann, benötigen die vorliegenden Reaktoren keine aufwendige Isolierung um einen Wärmeaustausch zu verhindern. Dementsprechend wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff „adiabatischer Reaktor” ein Reaktionsgefäß verstanden, welches keine aktive Kühlung aufweist, um die Reaktionstemperatur innerhalb des Reaktionsvolumens konstant zu halten. Dieser Reaktor kann einen besonders einfachen und somit kostengünstigen Aufbau aufweisen.Surprising Leave advantages in terms of cost-efficiency of the process in particular by the use of one or more adiabatic Achieve reactors. In adiabatic reactors, the reaction is common without heat exchange instead. Because the present reaction exothermic, but a very strong increase in temperature many times can lead to a lower selectivity, require the present reactors no complex isolation to prevent heat exchange. Accordingly In the context of the present invention, the term "adiabatic reactor" is used Reaction vessel understood that no active Cooling has to keep the reaction temperature within to keep the reaction volume constant. This reactor can have a have a particularly simple and therefore inexpensive construction.
Eine Verbesserung des Verfahrens, die nicht ohne weiteres vorhersehbar war und auf einer Selektivitätssteigerung beruht, kann unter anderem durch die Verwendung einer Anlage erzielt werden, die mindestens zwei adiabatische Reaktoren aufweist, wobei die Reaktionsmischung zwischen den Reaktoren gekühlt wird. Die Zahl der adiabatischen Reaktoren liegt bei dieser Ausgestaltung bevorzugt im Bereich von 2 bis 8, besonders bevorzugt 3 bis 5.A Improvement of the method, which is not readily predictable was and can be based on an increase in selectivity achieved, inter alia, by the use of an installation, having at least two adiabatic reactors, wherein the reaction mixture is cooled between the reactors. The number of adiabatic Reactors in this embodiment is preferably in the range of 2 to 8, more preferably 3 to 5.
Aufgrund der fehlenden aktiven Kühlung innerhalb des adiabatischen Reaktors nimmt die Temperatur der Reaktionsmischung im Allgemeinen innerhalb des Reaktors zu. Die Abmessungen der adiabatischen Reaktoren werden bevorzugt so gewählt, dass die Temperaturzunahme höchstens 20°C, besonders bevorzugt höchstens 10°C beträgt. Beispielsweise kann die Temperatur der Reaktionsmischung beim Eintritt in den Reaktor höchstens 45°C, bevorzugt höchstens 35°C und ganz besonders bevorzugt höchstens 27°C betragen. Wohingegen die Temperatur der Reaktionsmischung beim Austritt aus dem Reaktor bevorzugt höchstens 55°C, besonders bevorzugt höchstens 45°C und ganz besonders bevorzugt höchstens 31°C beträgt.by virtue of the lack of active cooling within the adiabatic Reactor generally takes the temperature of the reaction mixture within the reactor too. The dimensions of the adiabatic reactors are preferably chosen so that the temperature increase at most 20 ° C, more preferably at most 10 ° C. For example, the temperature the reaction mixture at the entrance to the reactor at most 45 ° C, preferably at most 35 ° C and completely more preferably at most 27 ° C. whereas the temperature of the reaction mixture as it exits the reactor preferably at most 55 ° C, more preferably at most 45 ° C and most preferably at most 31 ° C is.
Der
Einsatz von Polymerisationsinhibitoren während der Umsetzung
oder Aufreinigung der ungesättigten Verbindungen ist nicht
notwendig. So kann insbesondere bei der partiellen Epoxidierung
von Allyl(meth)acrylat auf den Einsatz von Polymerisationsinhibitoren
verzichtet werden. Bei der Aufreinigung können jedoch durch
die Verwendung von Polymerisationsinhibitoren Vorteile hinsichtlich
der Standzeiten der Anlage und der Ausbeute erzielt werden. Diese
Verbindungen, wie beispielsweise Hydrochinone, Hydrochinonether,
wie Hydrochinonmonomethylether oder Di-tert-butylbrenzcatechin,
Phenothiazin, 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl, Methylenblau
oder sterisch gehinderte Phenole, sind in der Fachwelt weithin bekannt.
Diese Verbindungen können einzeln oder in Form von Mischungen
eingesetzt werden und sind im Allgemeinen kommerziell erhältlich.
Für weitere Details wird auf die gängige Fachliteratur,
insbesondere auf das
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Substanz, d. h. ohne Verwendung eines Lösungsmittels durchgeführt werden. Falls gewünscht kann auch ein inertes Lösungsmittel eingesetzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens kann insbesondere ein polares Lösungsmittel eingesetzt werden, mit welchem die Edukte gut gemischt werden können. Vorzugsweise sind die Edukte ohne Mischungslücke innerhalb des Reaktionstemperaturbereichs mit dem Lösungsmittel mischbar. Zu den besonders bevorzugten Lösungsmitteln gehören insbesondere Methanol, Ethanol und Propanol.The inventive method can in substance, d. H. performed without using a solvent become. If desired, an inert solvent may also be used be used. According to a preferred embodiment of the method may in particular be a polar solvent can be used with which the starting materials can be mixed well. Preferably, the starting materials without miscibility are within the reaction temperature range miscible with the solvent. Particularly preferred solvents include especially methanol, ethanol and propanol.
Ein bevorzugtes Gemisch, das in den Reaktor eingeleitet werden kann, umfasst 10 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 40 Gew.-% Allyl(meth)acrylat, 0,5 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% Wasserstoffperoxid, 0,5 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% Wasser und 30 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt 50 bis 70 Gew.-% Lösungsmittel.One preferred mixture which can be introduced into the reactor, comprises from 10 to 50% by weight, particularly preferably from 20 to 40% by weight, of allyl (meth) acrylate, 0.5 to 10 wt .-%, particularly preferably 1 to 5 wt .-% hydrogen peroxide, 0.5 to 10 wt .-%, particularly preferably 1 to 5 wt .-% of water and 30 to 90 wt .-%, particularly preferably 50 to 70 wt .-% solvent.
Die nach der Umsetzung erhaltene Produktmischung, die dem Reaktor entnommen wird, kann bevorzugt in einem mehrstufigen Verfahren aufgereinigt werden, um überschüssiges H2O2 abzutrennen.The product mixture obtained after the reaction, which is taken from the reactor, can preferably be purified in a multi-stage process to separate off excess H 2 O 2 .
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens kann in der Produktmischung verbliebenes H2O2 durch Destillation oder durch die Ausnutzung einer Mischungslücke, beispielsweise unter Einsatz eines Phasentrenners (Scheidebehälters), aus der Mischung entfernt werden.According to an expedient embodiment of the process, H 2 O 2 remaining in the product mixture can be removed from the mixture by distillation or by utilizing a miscibility gap, for example using a phase separator (separating vessel).
Falls beispielsweise ein polares Lösungsmittel, wie zum Beispiel Methanol oder Ethanol verwendet wurde, kann in einem ersten Schritt das Lösungsmittel zusammen mit enthaltenem Wasser (H2O) aus der Produktmischung durch Destillation abgetrennt werden, wobei ein Teil des Allyl(meth)acrylats zusammen mit dem Methanol aus der Mischung abdestilliert werden kann.If, for example, a polar solvent such as methanol or ethanol has been used, in a first step, the solvent can be separated from the product mixture by distillation together with water (H 2 O) contained, with part of the allyl (meth) acrylate together with the methanol can be distilled off from the mixture.
Vorzugsweise kann in diesem Schritt auf eine besonders feine Trennung verzichtet werden, da Allyl(meth)acrylat und das Lösungsmittel in den Reaktor zurückgeführt werden können.Preferably can dispense with a particularly fine separation in this step since allyl (meth) acrylate and the solvent in the reactor can be returned.
Die Temperatur des Sumpfes bei dieser ersten Destillation ist vorzugsweise kleiner als 110°C, besonders bevorzugt kleiner als 100°C und ganz besonders bevorzugt kleiner als 80°C. Der Druck bei der ersten Destillation liegt vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 2 bar absolut, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 1,5 bar absolut.The Temperature of the sump in this first distillation is preferably less than 110 ° C, more preferably less than 100 ° C and most preferably less than 80 ° C. The pressure in the first distillation is preferably in the range of 0.2 to 2 bar absolute, more preferably in the range of 0.5 to 1.5 absolutely bar.
Die Mischung umfassend Allyl(meth)acrylat und das Lösungsmittel kann durch eine zweite Destillation getrennt werden, falls das Lösungsmittel beispielsweise in eine Vorrichtung zur Herstellung von Wasserstoffperoxid und Allyl(meth)acrylat in den Reaktor eingeleitet werden soll. Die Temperatur des Sumpfes bei dieser zweiten Destillation ist vorzugsweise kleiner als 120°C, besonders bevorzugt kleiner als 90°C. Der Druck bei der zweiten Destillation liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 1,5 bar absolut, besonders bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 1 bar absolut.The Mixture comprising allyl (meth) acrylate and the solvent can be separated by a second distillation if the solvent For example, in a device for the production of hydrogen peroxide and allyl (meth) acrylate to be introduced into the reactor. The Temperature of the sump in this second distillation is preferred less than 120 ° C, more preferably less than 90 ° C. The pressure in the second distillation is preferably in the range from 0.1 to 1.5 bar absolute, more preferably in the range of 0.2 to 1 bar absolute.
Durch das Abtrennen des Lösungsmittels verbleibt vorzugsweise eine Zusammensetzung, die einen Teil des Allyl(meth)acrylats, Glycidyl(meth)acrylat und nicht umgesetztes Wasserstoffperoxid (H2O2) umfassen kann. Da die Löslichkeit von H2O2 in Allyl(meth)acrylat bzw. Glycidyl(meth)acrylat nur begrenzt ist, kann zunächst in einem Phasentrenner ein Teil des Wasserstoffperoxids abgetrennt werden. Weiterhin kann das Glycidyl(meth)acrylat von verbliebenem Allyl(meth)acrylat und/oder H2O2 durch eine weitere Destillation getrennt werden.By separating the solvent, it is preferable to leave a composition which may include a part of the allyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate and unreacted hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). Since the solubility of H 2 O 2 in allyl (meth) acrylate or glycidyl (meth) acrylate is limited, a portion of the hydrogen peroxide can first be separated in a phase separator. Furthermore, the glycidyl (meth) acrylate can be separated from remaining allyl (meth) acrylate and / or H 2 O 2 by further distillation.
Die Temperatur des Sumpfes bei dieser dritten Destillation ist vorzugsweise kleiner als 140°C, besonders bevorzugt kleiner als 120°C und ganz besonders bevorzugt kleiner als 110°C. Der Druck bei der dritten Destillation liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 200 mbar absolut, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 100 mbar absolut. Im Glycidyl(meth)acrylat verbliebenes Wasserstoffperoxid kann zunächst durch einen Phasentrenner abgetrennt und anschließend in den Reaktor zurückgeführt werden.The Temperature of the sump in this third distillation is preferred less than 140 ° C, more preferably less than 120 ° C and most preferably less than 110 ° C. The pressure in the third distillation is preferably in the range of 10 to 200 mbar absolute, more preferably in the range of 20 to 100 mbar absolute. In the glycidyl (meth) acrylate remaining hydrogen peroxide can first separated by a phase separator and then be returned to the reactor.
Das
Glycidyl(meth)acrylat kann in einer Feinreinigung von Nebenprodukten
gereinigt werden. Hierzu kann zunächst das in dieser Mischung
verbliebene Wasserstoffperoxid katalytisch zersetzt werden, wie
dies beispielsweise in
Eine bevorzugte Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung weist mindestens eine Vorrichtung zur Herstellung von H2O2 und mindestens einen Reaktor auf, der über eine Leitung mit einer ersten Destillationskolonne verbunden ist, wobei der Kolonnenkopf über eine Leitung mit einer zweiten Destillationskolonne in Verbindung steht, und der Sumpf der ersten Destillationskolonne über eine Leitung mit einer dritten Destillationskolonne in Verbindung steht, wobei der Kopf der zweiten Destillationskolonne über eine Leitung mit der Vorrichtung zur Herstellung von H2O2 verbunden ist. Eine derartige Anlage ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.A preferred plant for carrying out the process according to the present invention comprises at least one apparatus for producing H 2 O 2 and at least one reactor, which is connected via a line to a first distillation column, wherein the column head via a line with a second distillation column in Compound, and the bottom of the first distillation column via a line with a third Destil lationskolonne is in communication, wherein the head of the second distillation column is connected via a line with the device for producing H 2 O 2 . Such a system is also an object of the present invention.
Eine
zweckmäßige Anlage zur Herstellung von Glycidyl(meth)acrylat
umfasst mindestens eine Vorrichtung zur Herstellung von H2O2. Derartige Teilanlagen
sind an sich bekannt, wobei bevorzugte Verfahren und Anlagen insbesondere
in
Bevorzugt
wird hierbei H2O2 durch
eine so genannte Direktsynthese, bei der H2 unmittelbar
mit O2 zu H2O2 umgesetzt wird, in Gegenwart eines Alkohols
hergestellt, wie dies unter anderem in
Die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein oder mehrere Reaktoren aufweisen, wobei in diesem Zusammenhang auf die zuvor dargelegten Ausführungen verwiesen wird. Besonders bevorzugt werden ein oder mehrere adiabatische Reaktoren eingesetzt, wobei bevorzugt Anlagen mit 2 bis 8, besonders bevorzugt 3 bis 5 Reaktoren eingesetzt werden können. In dieser Ausführungsform kann die Produktmischung zwischen den Reaktoren gekühlt werden.The Plant for carrying out the inventive Method may include one or more reactors, wherein in this Reference is made to the above explanations becomes. Particularly preferred are one or more adiabatic reactors used, preferably plants with 2 to 8, particularly preferably 3 up to 5 reactors can be used. In this embodiment For example, the product mixture can be cooled between the reactors become.
Vorzugsweise kann der Reaktor in Bezug auf die Erdoberfläche im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet werden, d. h. der Neigungswinkel beträgt etwa 90°, wobei kleinere Abweichungen, beispielsweise von weniger als 10°, bevorzugt weniger als 5°, vielfach toleriert werden können. Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der im Wesentlichen senkrecht ausgerichtete Reaktor unten nach oben durchströmt wird, so dass die Flussrichtung eine Richtungskomponente aufweist, die senkrecht zur Erdoberfläche ausgerichtet ist.Preferably For example, the reactor may essentially be in relation to the earth's surface be aligned vertically, d. H. the angle of inclination is about 90 °, with smaller deviations, for example from less than 10 °, preferably less than 5 °, many times can be tolerated. According to one particularly expedient embodiment of the invention The method becomes the substantially vertically oriented reactor flows down the top, so that the flow direction has a directional component perpendicular to the earth's surface is aligned.
Die Anlage kann ein, zwei oder mehr Phasentrenner umfassen, die insbesondere zur Abtrennung von Wasser oder Wasserstoffperoxid aus den jeweiligen Mischungen dienen können.The Plant may comprise one, two or more phase separators, in particular for the separation of water or hydrogen peroxide from the respective Serve mixtures.
Die Komponenten der Anlage, die mit Wasserstoffperoxid in Berührung kommen, insbesondere der Reaktor, die Pumpen und die Phasentrenner sind bevorzugt aus einem oxidationsstabilen Metall, beispielsweise Zirkonium, Tantal, Titan oder rostfreien Stahl oder einem beschichteten Metall, das beispielsweise eine Emailschicht oder eine Zirkonschicht aufweist, aufgebaut. Weiterhin können auch Kunststoffe, beispielsweise PTFE ummantelte Bauteile, graphitisierte Komponenten oder Werkstücke aus Graphit, insbesondere in Pumpen eingesetzt werden.The Components of the plant that come into contact with hydrogen peroxide come, especially the reactor, the pumps and the phase separator are preferably made of an oxidation-stable metal, for example Zirconium, tantalum, titanium or stainless steel or a coated one Metal, for example, an enamel layer or a zirconium layer has built up. Furthermore, plastics, for example PTFE coated components, graphitized components or workpieces made of graphite, especially in pumps.
Das Vorstehende wird nunmehr anhand einer nicht limitierenden Zeichnung beispielhaft erläutert.The The foregoing will now be based on a non-limiting drawing exemplified.
Die
in dem Reaktor
Die
in die zweite Destille
Das
zurückerhaltene Allyl(meth)acrylat wird über Leitung
Die
aus der ersten Destille
Da
das in der dritten Destille
Das
im zweiten Phasentrenner erhaltene Glycidyl(meth)acrylat kann über
Leitung
Das
aus dem dritten Phasentrenner zurückerhaltene Wasserstoffperoxid
kann über Leitung
Neben den zuvor explizit dargestellten Komponenten kann eine erfindungsgemäße Anlage weitere Bestandteile, insbesondere Pumpen, Sumpfverdampfer usw. umfassen, die in der Figur aus Gründen der besseren Verständlichkeit nicht dargestellt sind.Next the previously explicitly illustrated components can be an inventive Plant further components, in particular pumps, sump evaporator etc., which in the figure for the sake of better Comprehensibility are not shown.
Beispielexample
Die
Leistungsfähigkeit einer in dargestellten
Die
Edukte H2O2 in Methanol,
zugeführt über Leitung
Das
Produkt wird nach Durchlaufen eines Scheidebehälters
Das über
Leitung
Das
Sumpfprodukt, ausgeleitet über Leitung
Das
Produkt GMA, ausgeleitet über Leitung
Beispiel 2Example 2
Das Beispiel 1 wurde im Wesentlichen wiederholt, wobei jedoch der Wasserstoffperoxidumsatz von ca. 26% auf 49,4% verändert wurde. Ein Strom von ca. 148 kg/h AMA und ca. 43,4 kg/h H2O2 ergab einen Strom von ca. 106,1 kg/h Glycidylmethacrylat.Example 1 was essentially repeated except that the hydrogen peroxide conversion was changed from about 26% to 49.4%. A flow of about 148 kg / h AMA and about 43.4 kg / h H 2 O 2 gave a flow of about 106.1 kg / h glycidyl methacrylate.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20120301 |