DE2453284A1 - PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF CHLOROCAR ACID ESTERS - Google Patents
PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF CHLOROCAR ACID ESTERSInfo
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Description
BACP AktiengesellschaftBACP Aktiengesellschaft
Unser Zeichen: O.Z. 30 968 Mu/Ja 6700 Ludwigshafen, 7. 11. 1974Our reference: O.Z. 30 968 mu / yes 6700 Ludwigshafen, November 7, 1974
Zusatz zu Patent . ... ... (Patentanmeldung P 22 51.206.7-42)Addendum to patent. ... ... (patent application P 22 51.206.7-42)
Chlorkohlensäureester - auch als Chlorameisensäureester oder Chlorocarbonate bezeichnet - werden durch Umsetzung von alkoholische Gruppen aufweisenden Verbindungen mit Phosgen gewonnen» Die Reaktion kann durch Ansolvosäuren oder Basen katalysiert werden; auch der bei der Reaktion gebildete Chlorwasserstoff ist ein wirksamer Katalysator, so daß die Reaktion äußerlich ohne Zufuhr eines Katalysators ablaufen kann.Chlorocarbonic acid esters - also known as chloroformic acid esters or chlorocarbonates - are produced by converting alcoholic Compounds containing groups obtained with phosgene »The reaction can be catalyzed by Ansolvo acids or bases will; The hydrogen chloride formed during the reaction is also an effective catalyst, so that the reaction can take place externally without adding a catalyst.
Chlorkohlensäureester besonders von mehrwertigen Alkoholen werden in hoher Reinheit benötigt; sie dienen z.B. zur Herstellung organischer Polycarbonate. Da die spätere Reinigung der Ester wegen deren Empfindlichkeit kaum möglich ist, ist es wichtig, daß die Herstellung der Chlorkohlensäureester möglichst frei von Nebenprodukten verläuft. Weitere Einzelheiten sind in der Beschreibung des Hauptpatents abgehandelt.Chlorinated esters, especially of polyhydric alcohols, are required in high purity; they are used e.g. for production organic polycarbonate. Since the later purification of the esters is hardly possible because of their sensitivity it is important that the production of the chlorocarbonic acid esters is as free of by-products as possible. more details are dealt with in the description of the main patent.
Die Erfindung nach dem Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Herstellung hochreiner Chlorkohlensäureester von ein- oder mehrwertigen Alkoholen durch kontinuierliche Umsetzung im wesentlichen äquivalenter Mengen von Phosgen mit einem Alkohol in Gegenwart von überschüssigem Phosgen und bei einer Temperatur unterhalb von 5O0C und mit einer Verweilzeit von weniger als 60 Minuten, wobei man kontinuierlich Phosgen und Alkohol einem Reaktionsgefäß, das im zeitlichen Gleichgewicht wenigstens 20 Gew.% Phosgen im Reaktionsgemisch enthält, derart zuführt, daß die Zeit für die homogene Einmischung des Alkohols in das Reaktionsgemisch weniger als etwa 5 Sekunden beträgt, eine den zugeführten Mengen an Alkohol und Phosgen entsprechende Menge des Reaktionsgemisches abzieht, dieses - gegebenenfallsThe invention according to the main patent relates to a process for producing highly pure Chlorkohlensäureester of mono- or polyhydric alcohols by continuously reacting essentially equivalent amounts of phosgene with an alcohol in the presence of excess phosgene and at a temperature below 5O 0 C and with a residence time of less than 60 minutes, continuously feeding phosgene and alcohol to a reaction vessel containing at least 20 wt the amount of the reaction mixture corresponding to the added amounts of alcohol and phosgene is deducted, this - if appropriate
599/7^599/7 ^
609821/0950 - 2 -609821/0950 - 2 -
- 2 - ο.ζ. 30 9β8- 2 - ο.ζ. 30 9β8
nach dem Durchlaufen einer Nachreaktionszone - von Phosgen und Chlorwasserstoff befreit und das Phosgen, gegebenenfalls zusammen mit wenigstens einem Teil des Chlorwasserstoffs der Reaktionszone wieder zuführt.after passing through a post-reaction zone - freed from phosgene and hydrogen chloride and the phosgene, if appropriate together with at least part of the hydrogen chloride of the Reaction zone feeds back.
Dieses Verfahren erscheint aus mehrerlei Gründen noch verbesserungsbedürftig: Mischungen mit einem hohen Gehalt an Phosgen besitzen ein großes Lösungsvermögen für Chlorwasserstoff, so daß dieser nicht mehr unmittelbar nach der Reaktion freigesetzt wird, sondern erst verzögert ausgast; im technischen Betrieb führt diese unkontrollierte Gasblasenentwicklung zu Störungen«There are several reasons why this procedure still needs improvement: Mixtures with a high content of phosgene have a high dissolving power for hydrogen chloride, so that this is no longer released immediately after the reaction is gassed, but only after a delay; in technical operation this leads to uncontrolled development of gas bubbles Disturbances «
Zum anderen ist ein hoher Phosgenüberschuß vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit nicht wünschenswert, weil bekanntlich die Rückgewinnung niedrigsiedender Stoffe durch den Einsatz teurer Kühlmittel erkauft werden muß. Andererseits führt das Zurücknehmen des Phosgenüberschusses zu einer vermehrten Bildung von Carbonaten, d„h« vollständig veresterten Produkten. Besonders tritt dieser Umstand gerade bei den Estern niedermolekularer Alkohole ein., Z0 B-. dem Methylchlorkohlensäureester.On the other hand, a high excess of phosgene is undesirable from the standpoint of economy, because it is known that the recovery of low-boiling substances must be bought at the cost of using expensive coolants. On the other hand, reducing the phosgene excess leads to an increased formation of carbonates, i.e. completely esterified products. This circumstance occurs especially with the esters of low molecular weight alcohols., Z 0 B-. the methyl chlorocarbonic acid ester.
Es wurde nun gefunden, daß die Verfahrensweise nach dem Hauptpatent ein sehr zufriedenstellendes Ergebnis liefert, wenn man sie etwas abändert; die Erfindung betrifft daher eine weitere Ausgestaltung der Erfindung nach dem Hauptpatent ο ο»ο „ο«, (Patentanmeldung P 22 51 206„7-42 ) 3 indem man die Zeit für die homogene Einmischung des Alkohols zu weniger als 1 Sekunde wählt, wobei im zeitlichen Gleichgewicht ein Phosgenüberschuß von nur mehr wenigstens 2 Gew„% im Reaktionsgemisch, eine Temperatur von bis zu 70°C und eine Verweilzeit von bis zu 300 Minuten eingehalten werden kann«It has now been found that the procedure according to the main patent gives a very satisfactory result if it is modified somewhat; the invention therefore relates to a further embodiment of the invention according to the main patent ο ο "ο" ο ", (patent application P 22 51 206" 7-42) 3 by choosing the time for the homogeneous mixing of the alcohol to be less than 1 second, whereby in equilibrium over time, a phosgene excess of only at least 2% by weight in the reaction mixture, a temperature of up to 70 ° C. and a residence time of up to 300 minutes can be maintained "
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus9 daß zwischen dem erforderlichen Phosgenüberschuß und der Mischzeit ein wesentlich weitergehender Zusammenhang besteht, als bisher angenommen wurde» Der Phosgenüberschuß muß danach nur ebenThe invention is based on the knowledge 9 that there is a much more extensive relationship between the required phosgene excess and the mixing time than was previously assumed
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- 3 - O.Z. 30 968- 3 - O.Z. 30 968
ausreichend sein, um sicherzustellen, daß kein Unterschuß auftreten kann - vorausgesetzt, eine genügend kleine Mischzeit wird erreicht. Natürlich bedeutet dies nicht, daß von der Wirtschaftlichkeit abgesehen - ein größerer Phosgenüberschuß von Nachteil für die Reaktion wäre.be sufficient to ensure that there is no shortfall can occur - provided that a sufficiently short mixing time is achieved. Of course, this does not mean that from Apart from the economy - a larger excess of phosgene would be disadvantageous for the reaction.
Tatsächlich ist die Reaktion des ersten Phosgen-Chloratoms mit dem Alkohol eine sehr schnell verlaufende Reaktion; sie ist nach dem Durchlaufen einer Teststrecke von einigen Dezimetern (die Strömungsgeschwindigkeit beträgt dabei rund 10cm/sek) nach der Durchmischung praktisch beendet, wie man im Experiment leicht feststellt.In fact, the reaction of the first phosgene chlorine atom with the alcohol is a very rapid reaction; she is a few decimeters after passing through a test section (the flow velocity is around 10 cm / sec) practically ended after mixing, as can be easily established in the experiment.
Nach einer bevorzugten Arbeitsweise wird die schnelle Vermischung des Alkohols mit dem Reaktionsgemisch und dem frischen Phosgen durch eine Mischdüse bewirkt, wobei - am besten koaxial - Phosgen und Alkohol dem Reaktionsgemisch mit einer hohen Geschwindigkeit, z.B. von mindestens etwa 5, praktisch zwischen etwa 5 bis 100 m/sek zugeführt werden. Praktisch bewährt hat sich die Zufuhr des Phosgens durch die zentrale Bohrung, die zweckmäßig einen Durchmesser von etwa 0,5 bis 10 mm hat. Diese Maßnahmen gewährleisten in jedem Falle eine Mischzeit von weniger als 1, meist sogar weniger als 0,5 Sekunden. Andererseits ist das Ende der Mischung daran zu erkennen, daß der Materialstrahl der Mischdüse gegenüber dem Reaktionsgemisch zur Ruhe gekommen ist, was im allgemeinen in 20 bis 60 cm Abstand vom Düsenmund der Fall ist (in einer Glasapparatur zu beobachten). An dieser Stelle tritt im allgemeinen auch die Entwicklung von Chlorwasserstoff auf und zeigt eine bereits stark fortgeschrittene Reaktion an.According to a preferred procedure, the rapid mixing of the alcohol with the reaction mixture and the Fresh phosgene caused by a mixing nozzle, with - preferably coaxially - phosgene and alcohol the reaction mixture at a high speed, e.g., at least about 5, practically between about 5 to 100 m / sec. In practice, the supply of phosgene through the central bore, which is expediently a diameter of about 0.5 to 10 mm. In any case, these measures ensure a mixing time of less than 1, usually even less than 0.5 seconds. On the other hand, the end of the mixture can be recognized by the fact that the material jet from the mixing nozzle compared to the reaction mixture has come to rest, which is generally in 20 to 60 cm from the nozzle mouth of the Case is (to be observed in a glass apparatus). This is where the evolution of hydrogen chloride generally occurs and indicates an already well advanced reaction.
609 821/0950609 821/0950
- 4 - 0.Z0 30 968- 4 - 0.Z 0 30 968
Zur Demonstration der Erfindung werden kontinuierlich einem in sich geschlossenen Rohrreaktor von 200 1 Passungsvermögen, der mit Methylchlorkohlensäurenester gefüllt ist, stündlich 25 1 Methanol und 49 1 Phosgen zugeführt, was bei einer Reaktionstemperatur von 310C zu einem stationären Phosgenüberschuß - am Reaktorausgang analytisch bestimmt - von 1097 % führt.To demonstrate the invention, 25 liters of methanol and 49 liters of phosgene are continuously fed into a closed tubular reactor with a capacity of 200 liters and filled with methylchlorocarbon ester, which at a reaction temperature of 31 ° C. results in a steady phosgene excess - determined analytically at the reactor outlet - of 10 9 7 % leads.
a) Vergleicha) comparison
Der Reaktor ist zunächst an der tiefsten Stelle mit einem Tauchrohr zur Phosgenzufuhr und einem am Ende aufgetriebenen und einseitig mehrfach gelochten Rohr zur Methanolzufuhr ausgerüstet. Die Umwälzung wird durch das entwickelte HCl-Gas im aufsteigenden Teil des Reaktors bewirkt«, Die Vermischung von Alkohol und Reaktionsgemisch erfolgt zum Teil durch die Rührwirkung der Gasblasen und ist nach einer Laufstrecke von etwa 50 cm (Gemischgeschwindigkeit etwa 20 cm/sek) beendet. Carbonatgehalt im Reaktionsprodukt nach dem Entfernen von Phosgen und HCl etwa 2,3 %> The reactor is initially equipped at the lowest point with a dip tube for phosgene feed and a tube that is blown out at the end and perforated on one side for the methanol feed. The circulation is brought about by the HCl gas evolved in the ascending part of the reactor. The mixing of alcohol and reaction mixture is partly due to the stirring action of the gas bubbles and ends after a distance of about 50 cm (mixture speed about 20 cm / sec). Carbonate content in the reaction product after phosgene and HCl have been removed about 2.3 %>
b) erfindungsgemäße Arbeitsweiseb) procedure according to the invention
Die Zufuhr wird durch zwei konzentrische Mischrohre, deren Inneres einen freien Querschnitt von 1,15 ram und deren Äußeres einen freien Querschnitt von 2,6 mm besitzt9 wirkt; die Zufuhr von Phosgen geschieht durch das innere Rohr. Die stündlich zugeführte Phosgen- und Methanolmenge ist gegenüber dem Vergleich geringfügig vergrößert; es werden 60 bzw. 30 1 jewells umgesetzt. Die Zone der Gasentwicklung beginnt in einem Abstand von etwa 30 bis 40 cm hinter der Mündung des Mischrohres die' Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahles ist an dieser Stelle praktisch auf di® Geschwindigkeit des Reaktionsgemisches abgesunken, während sie unmittelbar an der Eintrittsstelle in den Reaktor rund 10 m/sek betrug. Der Carbonatgehalt schwankt in einem mehrmonatigen Versuch ^.wischen etwa 0sl und 0s4 %, The supply is through two concentric mixing tubes, the inside of which has a free cross section of 1.15 ram and the outside of which has a free cross section of 2.6 mm 9 ; the phosgene is supplied through the inner pipe. The amount of phosgene and methanol fed in per hour is slightly increased compared to the comparison; 60 or 30 liters are implemented each time. The gas development zone begins at a distance of about 30 to 40 cm behind the mouth of the mixing tube. sec fraud. In an experiment lasting several months, the carbonate content fluctuates between about 0 s 1 and 0 s 4 %,
609821 /09S0
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