DE2129920C3 - Process for the production of methacrylic acid or its esters - Google Patents

Process for the production of methacrylic acid or its esters

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DE2129920C3 DE19712129920 DE2129920A DE2129920C3 DE 2129920 C3 DE2129920 C3 DE 2129920C3 DE 19712129920 DE19712129920 DE 19712129920 DE 2129920 A DE2129920 A DE 2129920A DE 2129920 C3 DE2129920 C3 DE 2129920C3
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Hitoshi Ageo Saitama; Chono Masazumi Saitama; Taguchi Masayoshi Tokio; Sakurai Tokio Kawagoe Saitama; Matsuo Noriaki Tokio; Nakajima (Japan)
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Description

1515th

Bisher sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von^Methacrylsäure öder ihren Estern aus Isobuttersäure oder ihren Estern vorgeschlagen worden. Beispielsweise ist ein Verfahren ziir Herstellung von Methacrylsäureester durch Dehydrierung eines Isobuttersäureesters in Anwesenheit von Jod bekannt (US-PS 27 19 171, JA-AS 7 208/68, JA-AS 12902/63, JA-AS 21 613/65). Ein Verfahren, das auf der oxydativen Dehydrierung in Anwesenheit von Schwefelctampf als Katalysator beruht, ist aus der JA-AS 8 208/69 bekannt. Bei diesem Verfahren erfolgt die oxydative Dehydrierung unter Verwendung eines sauerstoffhaltigen Gases in Gegenwart von dampfförmigem Schwefel als Katalysator.So far, there are various processes for the production of ^ methacrylic acid or its esters from isobutyric acid or their esters have been proposed. For example is a process for the production of Methacrylic acid ester known from the dehydrogenation of an isobutyric acid ester in the presence of iodine (US-PS 27 19 171, JA-AS 7 208/68, JA-AS 12902/63, JA-AS 21 613/65). A process based on the oxidative Dehydrogenation in the presence of sulfuric vapor as a catalyst is based on the JA-AS 8 208/69 known. In this process, the oxidative dehydrogenation is carried out using a oxygen-containing gas in the presence of vaporous Sulfur as a catalyst.

Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen die Dehydrierung mit Hilfe eines festen Katalysators durchgeführt wird (US-PS 2945 057 und 33 70087).Processes are also known in which the dehydration is carried out with the aid of a solid catalyst (US-PS 2945 057 and 33 70 087).

Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung von Methacrylsäure durch Dehydrierung von Isobuttersäure in Anwesenheit eines Jodwasserstoffhydrat- Katalysators bekannt (JA-AS 26484/68).Furthermore, a process for the preparation of methacrylic acid by dehydrogenation of isobutyric acid in the presence of a hydrogen iodide hydrate Known catalyst (JA-AS 26484/68).

Bei dem Verfahren, das auf der Dehydrierung in Anwesenheit von Jod oder Jodwasserstoffhydrat basiert ist jedoch die Selektivität für Methacrylsäure öder ihre Ester begrenzt, sogar dann, wenn eine große Menge an Jod oder Jodwasserstoffhydrat verwendet wird, und das Verfahren ist daher in wirtschaftlicher Hinsicht nicht vorteilhaft Die Verfahren, die auf dem festen Katalysator basieren, haben ferner den Nachteil, daß die Ausbeuten an Methacrylsäure öder ihren Estern sehr niedrig sind. Wenn andererseits Schwefel als Katalysator verwendet wird, so hat das den Nachteü, daß die Selektivität für Methacrylsäureester geringer ist, wegen der oxydativen Dehydrierungsreaktion, die auf einer Reaktion zwischen Isobuttersäureester und Sauerstoff basiert.In the process based on dehydration in the presence of iodine or hydrogen iodide hydrate however, the selectivity for methacrylic acid or its esters is limited, even if one large amount of iodine or hydriodic iodide is used and the process is therefore more economical Aspects not advantageous The methods based on the solid catalyst also have the disadvantage that the yields of methacrylic acid or its esters are very low. If on the other hand Sulfur is used as a catalyst, this has the disadvantage that the selectivity for methacrylic acid esters is lower, because of the oxidative dehydration reaction, which is based on a reaction between isobutyric acid ester and oxygen.

Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber ein Verfahren zur Herstellung von Methacrylsäure oder ihren Estern durch oxydative Dehydrierung von Isobuttersäure oder ihren Estern bei 300 bis 7000C m Gegenwart von dampfförmigem Schwefel, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Mol Isobuttersäure oder ihre Ester in Abwesenheit von Sauerstoff mit 0,2 bis 1 Mol Schwefel umsetzt.In contrast, the invention relates to a process for the preparation of methacrylic acid or its esters by oxidative dehydrogenation of isobutyric acid or its esters at 300 to 700 0 C in the presence of vaporous sulfur, which is characterized in that one mole of isobutyric acid or its esters in the absence of Reacts oxygen with 0.2 to 1 mole of sulfur.

Die erfindungsgemäße Umsetzung verlauft entsprechend der folgenden Gleichung:The implementation according to the invention proceeds according to the following equation:

H2CH 2 C

CHCOOR + S > C ■ COOR + H2SCHCOOR + S > C ■ COOR + H 2 S

H3C H3CH 3 CH 3 C

in der R eine Gruppe C11H2n +, (η = 0 bis 8) bedeutet. Wenn beispielsweise Methylisobutyrat mit Schwefeldämpfen erfindungsgemäß umgesetzt wird, so ergibt sich aus den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielea, daß Methylmethacrylat mit einer höheren Selektivität im Vergleich zu anderen Verfahren hergestellt werden kann, wie die folgende Tabelle zeigt.in which R is a group C 11 H 2n + , (η = 0 to 8). If, for example, methyl isobutyrate is reacted with sulfur vapors according to the invention, the following examples and comparative examples a show that methyl methacrylate can be produced with a higher selectivity compared to other processes, as the following table shows.

ReaktionsbedingungenReaction conditions MIB*),MIB *), S/MIBS / MIB J2/MIBJ 2 / MIB Oj/MIBOj / MIB ReaktionsergebnisReaction result MMA**),MMA **), MMA,MMA, Additiv ReaktionsAdditive reaction PartialdruckPartial pressure MlB,MlB, Ausbeuteyield Selektivitätselectivity temperaturtemperature Umsatzsales volume bei einemat a (Molver(Molver (Molver(Molver (Mol ver(Mol ver DurchgangPassage (%)(%) hältnis)ratio) hältnis)ratio) hältnis)ratio) (%)(%) (%)(%) (C)(C) 32,032.0 0,30.3 ____ (%)(%) 6,56.5 80,380.3 S 500S 500 32,032.0 0,0050.005 - - 8,18.1 Spurtrack - S 580S 580 32,032.0 0,080.08 - - 1,31.3 - S 580S 580 32,032.0 - 0,0050.005 0,40.4 - 13,513.5 45,545.5 O2 + J2 500O 2 + J 2500 32,032.0 0,10.1 - 0,40.4 30,330.3 14,214.2 56,856.8 O2 + S 500O 2 + S 500 25,125.1 *) Methylisobutyrat.*) Methyl isobutyrate. **) Melhylmethacrylat.**) Methyl methacrylate.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden 0,2 bis 1,0MoI Schwefeldämpfe je 1 Mol Isobuttersäure oder ihrer Ester verwendet. Wenn weniger als 0,1 Mol Schwefeldämpfe zu dem Reaktionssystem gegeben werden, nehmen die Ausbeuten an Methacrylsäure und ihrem Ester beträchtlich ab, wie aus den Vergleichsbeispielen zu ersehen ist. When carrying out the process according to the invention, 0.2 to 1.0 mol of sulfur vapors are used per 1 mol of isobutyric acid or its ester. If less than 0.1 mol of sulfur vapors is added to the reaction system, the yields of methacrylic acid and its ester decrease considerably, as can be seen from Comparative Examples .

Obgleich Methacrylsäure und ihre Ester über dem angegebenen Temperaturbereich hinaus gebildet werden, werden die Ausbeuten an Methacrylsäure und ihren Estern beträchtlich erniedrigt, wenn die Reaktionstemperatur niedriger als 3000C ist. Wenn die Reaktionstemperatur höher als 7000C ist, werden die Methacrylsäure und ihre Ester zersetzt und eine lebhafte Nebenreaktion lindet statt. Solange eine gasförmige Phase unter den Reaktionsbedingungen aufrechterhalten werden kann, kann irgendein beliebig erhöhter, almosphärischei oder verminderter Druck als Reaklionsdruck verwendet werden.Although methacrylic acid and its esters over the specified temperature range also be formed, the yields of methacrylic acid and its esters can be considerably lowered when the reaction temperature is lower than 300 0 C. When the reaction temperature is higher than 700 0 C, the methacrylic acid and its esters are decomposed and a lively side reaction Lindet instead. As long as a gaseous phase can be maintained under the reaction conditions, any elevated, atmospheric or reduced pressure can be used as the reaction pressure.

Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung kann ein inertes Gas im Reaktionssystem vorliegen.In carrying out the present invention, an inert gas may exist in the reaction system.

Beispiel IExample I.

Raschig-Ringe wurden als Hitzeübertragungsmedium in ein Reaktorrohr aus Quarzglas gepackt, und das Rohr wurde in einem rohrförmigen elektrischen Ofen auf 5000C gehalten. Ein Gasgemisch aus Methylisobutyrat, Schwefeldämpfen und Stickstoff (Volumverhältnis 32:8:60) wurde dann bei einer Raumgeschwindigkeit von 150 h"1 durchgeleitet. Die Zusammensetzung des Ausflußgases wurde durch Gaschromatographie analysiert, wobei gefunden wurde, daß der Umsatz an Methylisobutyrat 76% und die Ausbeute an Methylmethacrylat, bezogen auf das umgewandelte Methylisobutyrat, 81,8% betrug.Raschig rings were packed in a quartz glass reactor tube as a heat transfer medium, and the tube was kept at 500 ° C. in a tubular electric furnace. A mixed gas of methyl isobutyrate, sulfur vapors and nitrogen (volume ratio 32: 8: 60) was then passed through at a space velocity of 150 hours "1. The composition of the effluent gas was analyzed by gas chromatography to find that the conversion of methyl isobutyrate was 76% and that The yield of methyl methacrylate based on the converted methyl isobutyrate was 81.8%.

Vergleichsbeis^iel 1Comparative example 1

Die folgende Reaktion wurde unter den gleichen Bedingungen wie die des Beispiels 1 durchgeführt. Ein Gasgemisch aus Methylisobutyrat und Stickstoff (Volumverhältnis 32:68) wurde durch das Reaktorrohr mit einer Raumgeschwindigkeit von 150 · h"1 geleitet. Als Ergebnis der Reaktion wurde kein Methylmethacrylat gefunden.The following reaction was carried out under the same conditions as those of Example 1. A mixed gas of methyl isobutyrate and nitrogen (volume ratio 32:68) was passed through the reactor tube at a space velocity of 150 · h " 1. As a result of the reaction, no methyl methacrylate was found.

Beispiel 2 *5 Example 2 * 5

Das Reaktorrohr wurde auf 520° C auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 gehalten. Dann wurde ein Gasgemisch aus Äthylisobutyrat, Schwefeldämpfen und Stickstoff (Volumverhältnis 32:10:58) mit einer Raumgeschwindigkeit von 200 · h"1 durchgeleitet. Nach dieser Zeit betrug die Umwandlung an Äthylisobutyrat 11,5% und die Ausbeute an Äthylmethacrylat, bezogen auf das umgewandelte Äthylisobutyrat, 78,5%. ·The reactor tube was kept at 520 ° C in the same manner as in Example 1. A gas mixture of ethyl isobutyrate, sulfur vapors and nitrogen (volume ratio 32:10:58) was then passed through at a space velocity of 200 · h "1. After this time, the conversion of ethyl isobutyrate was 11.5% and the yield of ethyl methacrylate, based on the converted ethyl isobutyrate, 78.5%.

Beispiel 3Example 3

Das Reaktorrohr wurde auf 500°C auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 gehalten. Ein Gasgemisch aus Methylisobutyrat, Schwefeldämpfen und Stickstoff {Volumverhältnis 30:30:40) wurde mit -einer Raumgeschwindigkeit von 150 h"1 durchgeleitet. Nach dieser Zeit betrug die Umwandlung von Methylisobutyrat 52,3% und die Ausbeute an Methylmethacrylat, bezogen auf das umgewandelte Methylisobutyrat, 76,8%.The reactor tube was kept at 500 ° C. in the same manner as in Example 1. A gas mixture of methyl isobutyrate, sulfur vapors and nitrogen (volume ratio 30:30:40) was passed through at a space velocity of 150 h "1. After this time, the conversion of methyl isobutyrate was 52.3% and the yield of methyl methacrylate, based on the converted Methyl isobutyrate, 76.8%.

Beispiel 4Example 4

Das Reaktorrohr wurde auf 4900C auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 gehalten. Ein Gasgemisch von n-Butylisobutyrat, Schwefeldämpfen und Stickstoff (Volumverhältnis 30:10:60) wurde bei einer Raumgeschwindigkeit von 150 · h"1 durchgeleitet. Nach dieser Zeit betrug die Umwandlung von n-Butylisobutyrat 6,8% und die Ausbeute an n-Butylmethacrylat, bezogen auf das umgewandelte n-Butylisobutyrat, 72,5%.The reactor tube was kept at 490 ° C. in the same way as in example 1. A gas mixture of n-butyl isobutyrate, sulfur vapors and nitrogen (volume ratio 30:10:60) was passed through at a space velocity of 150 · h "1. After this time, the conversion of n-butyl isobutyrate was 6.8% and the yield of n- Butyl methacrylate based on the converted n-butyl isobutyrate, 72.5%.

Beispiel 5Example 5

Das Reaktorrohr wurde auf 5000C auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 gehalten. Ein Gasgemisch von Isobuttersäure, Schwefeldämpfen und Stickstoff (Volumverhältnis 30:10:60) wurde mit einer Raumgeschwindigkeit von 150-h"1 durchgeleitet. Nach dieser Zeit betrug die Umwandlung von Isobuttersäure 48% und die Ausbeute an Methacrylsäure, bezogen auf die umgewandelte Isobuttersäure, 72,8%.The reactor tube was kept at 500 ° C. in the same way as in example 1. A gas mixture of isobutyric acid, sulfur vapors and nitrogen (volume ratio 30:10:60) was passed through at a space velocity of 150-h "1. After this time the conversion of isobutyric acid was 48% and the yield of methacrylic acid, based on the converted isobutyric acid, 72.8%.

Vergleichsbeispiel 2Comparative example 2

Die folgende Reaktion wurde unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 durchgeführt. Ein Gasgemisch von Isobuttersäure und Stickstoff (Volumverhältnis 30:70) wurde durch das Reaktorrohr mit einer Raumgeschwindigkeit von 150 · h"1 geleitet. Die Reaktion ergab keine Methacrylsäure.The following reaction was carried out under the same conditions as in Example 1. A gas mixture of isobutyric acid and nitrogen (volume ratio 30:70) was passed through the reactor tube at a space velocity of 150 · h " 1. The reaction did not give methacrylic acid.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von Methacrylsäure oder ihreaEstern .djrch bxydative Dehydrierung von. Isobüttersäure öder ihren Estern bei 300 bis 700° G in Gegenwart von dampfförmigem Schwefel, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Mol isöbuttersäure oder ihre Ester in Abwesenheit von Sauerstoff mit 0,2 bis 1 Mol Schwefel umsetztProcess for the production of methacrylic acid or its ester by oxidative dehydration from. Isobutyric acid or its esters at 300 to 700 ° G in the presence of vaporous sulfur, characterized in that one mole of isobutyric acid or its esters in the absence reacts of oxygen with 0.2 to 1 mol of sulfur
DE19712129920 1970-06-18 1971-06-16 Process for the production of methacrylic acid or its esters Expired DE2129920C3 (en)

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JP5238870 1970-06-18
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DE2129920A1 DE2129920A1 (en) 1971-12-30
DE2129920B2 DE2129920B2 (en) 1975-08-21
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