DE3727276A1 - Vorrichtung zur herstellung von estern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Estern.

Ester, wie beispielsweise Dibutylphthalat (DBP) oder Dioctylphthalat (DOP), die als Weichmacher für Polymere verwendet werden, werden durch ein Verfahren hergestellt, zu dem die Veresterung, die Neutralisierung, die Destillierung, die Entfärbung und Filtration gehören. Zunächst werden Phthalsäure-Anhydrid und Alkohol wie Butanol oder Oktanol erhitzt, um zu reagieren, wodurch Monophthalat erzeugt wird. Anschließend wird dieser reagierten Mischung Schwefelsäure und Benzol hinzugefügt und dann beim Siedepunkt umgesetzt, um Diphthalat zu erzeugen. Diese reagierte Mischung wird mit Alkali neutralisiert und dann destilliert.

Da Titan-Katalysator bei der Erzeugung des Monophthalat verwendet wird, wird Ti mit Alkoxyl-Gruppen erzeugt. Das derartige Nebenprodukt und der Titan-Katalysator bleiben in geringem Ausmaß in dem destillierten Ester, so daß der Ester gefärbt ist und dadurch seine Qualität verschlechtert ist. Aus diesem Grund wird der destillierte Ester durch Aktiv-Kohle zum Adsorbieren der Verunreinigungen entfärbt. Danach wird der die Aktiv-Kohle enthaltende Ester durch ein mit Diatomeen-Erde beschichtetes Filtertuch gefiltert, wodurch die Aktiv-Kohle von dem Ester zur Erzeugung eines Endproduktes entfernt werden kann.

Die Arbeitsfähigkeit der Vorrichtung zur herkömmlichen Esterproduktion ist nicht gut, da sowohl die Aktiv-Kohle als auch das Filter häufig ersetzt bzw. abgekratzt werden müssen. Dieses verursacht ebenfalls erhöhte Produktionskosten.

Wenn an einem Filtertuch eine nicht gleichförmige Beschichtung gebildet wird, leidet darunter die Filtrationsgenauigkeit, so daß das Endprodukt keine hohe Reinheit aufweisen kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ester zu schaffen, bei der die Arbeitsfähigkeit, die Produktionskosten, die Reinheit und die Filtrationsgenauigkeit verbessert sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung nach dem Anspruch 1 vorgesehen. Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines wesentlichen Abschnittes einer Vorrichtung zum Erzeugen von Ester nach der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Rückspülgerätes und des sich darauf beziehenden Abschnittes der Vorrichtung der Fig. 1;

Fig. 3 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen dem Porendurchmesser und dem kumulativen Eindringvolumen eines Keramikfilters zur Verwendung in den Vorrichtungen der Fig. 1 und 2; und

Fig. 4 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen der Zeit und dem Filtrationsdurchsatz eines Filtergerätes zur Verwendung in der Estererzeugungsvorrichtung der Fig. 1 und 2.

Eine erfindungsgemäß ausgestaltete Vorrichtung zur Erzeugung von Estern enthält einen Behälter 1 zum Aufnehmen des Esters nach der Destillation, ein Filtergehäuse 2, das mit dem Behälter 1 durch Zirkulationsleitungen 5, 6 verbunden ist, ein in dem Filtergehäuse angeordnetes Keramikfilter 3, eine in der Zirkulationsleitung 5 zwischen dem Behälter 1 und dem Filtergehäuse 2 angeordnete Pumpe 4, eine Veresterungseinrichtung 7, eine mit der Veresterungseinrichtung 7 verbundene Neutralisierungseinrichtung 8 sowie eine mit der Neutralisierungseinrichtung 8 und dem Behälter 1 verbundene Destilliereinrichtung 9.

Zunächst werden in der Veresterungseinrichtung 7 Phthalsäure- Anhydrid und Alkohol, wie Butanol oder Oktanol, erhitzt, so daß sie reagieren, wodurch Monophthalat erzeugt wird. Danach wird dieser reagierten Mischung Schwefelsäure und Benzol hinzugefügt und bei Siedepunkt oder mehr zur Erzeugung von Diphthalat umgesetzt. Diese reagierte Mischung wird mit Hilfe von Alkali in der Neutralisierungseinrichtung 8 neutralisiert und dann in der Destilliereinrichtung 9 destilliert, um dadurch den destillierten Ester zu erzeugen. Dieser destillierte Ester wird in den Behälter 1 geleitet. Wenn die Pumpe 7 den destillierten Ester von dem Behälter 1 in das Filtergehäuse 2 leitet, wird der destillierte Ester gezwungen, durch das Keramikfilter 3 hindurchzugehen, indem der Druck in dem Filter 3 größer gehalten wird als der Druck außerhalb des Keramikfilters 3. Eine Querströmungsfiltration wird dadurch durchgeführt. Das bedeutet, daß das von dem Keramikfilter 3 gefilterte Filtrat durch einen Auslaß 2 A des Filtergehäuses 2 in einen nicht dargestellten Tank zum Speichern eines Endproduktes entladen wird. Der destillierte Ester, der von dem Filter 3 nicht gefiltert wurde und noch Verunreinigungen wie beispielsweise Titan enthält, wird durch die Leitung 6 in den Behälter 1 zurückgeführt.

Es ist vorzuziehen, daß der Keramikfilter 3 in dem Filtergehäuse 2 rückgespült wird. Beispielsweise ist, wie dies am besten in Fig. 2 zu sehen ist, ein Rückspülgerät 12 vom Kolben-Zylindertyp an dem Filtergehäuse 2 angeordnet, um den Keramikfilter 3 durch das in dem Filtergehäuse 2 verbleibende Filtrat rückzuspülen. Ein Kolben 13 kann von einer nicht dargestellten Luftzylindereinrichtung betätigt werden. Die Bezugszeichen 14-17 bezeichnen Ventile zum Steuern der Flüssigkeitsströmung. Die Bezugszeichen 18 und 19 bezeichnen Einrichtungen zum Unterbrechen der Flüssigkeitsströmung. Die Ventile 14, 16 und 17 werden abgeschlossen, wenn das Keramikfilter 10 rückgespült wird. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet einen Strömungsmesser.

Vorzugsweise enthält das Keramikfilter 3 eine Filterschicht mit einer Dicke von etwa zehn bis etwa vierzig Mikrometer von einer Filteroberfläche. Wenn es von einem Quecksilberporosimeter gemessen wird, beträgt ein kumulatives Eindringvolumen aller Poren in der Filterschicht etwa 0,2 cm³/g oder weniger. Ein kumulatives Eindringvolumen der Poren mit Porendurchmessern von 0,1-3,0 µm beträgt etwa 0,1 cm³/g oder mehr. Ein kumulatives Eindringvolumen (H) der Poren innerhalb des Porendurchmesserbereichs (W) von 0,1 µm um einen mittleren Porendurchmesser beträgt 50% oder mehr eines kumulativen Eindringvolumens aller Poren, wobei (PD) ein Porendurchmesser für den Fall einer Hälfte eines kumulativen Eindringvolumens (IV) bei einem Porendurchmesser von 0,1 µm ist.

Wenn eine Dicke der Filterschicht weniger als etwa 10 µm ist, läßt sich eine hohe Festigkeit nicht erreichen, und eine Ungleichförmigkeit kann nicht vermieden werden. Wenn die Dicke mehr als etwa 40 µm beträgt, nimmt die Filtrationsleistung ab, und die Filterschicht bricht aufgrund von Wärmeexpansion manchmal ab.

Wenn das kumulative Eindringvolumen aller Poren mehr als 0,2 cm³/g beträgt, läßt sich eine gewünschte Festigkeit nicht leicht erreichen. Wenn das kumulative Eindringvolumen der Poren mit einem Porendurchmesser von 0,1-3,0 µm weniger als 0,1 cm³/g beträgt, nimmt die Filtrationsrate ab.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel des Keramikfilters ist das kumulative Eindringvolumen aller Poren etwa 0,18 cm³/g.

Das kumulative Eindringvolumen der Poren mit einem Porendurchmesser von 0,1-3,0 µm ist etwa 0,17 cm³/g. Der mittlere Porendurchmesser (PD) ist 0,2 µm. Das kumulative Eindringvolumen (H) der Poren innerhalb eines Porendurchmesserbereiches (W) von 0,1 µm ist 0,12 cm³/g, wobei der Prozentsatz 66,7% beträgt. Dieses kumulative Eindringvolumen (h) ist größer als eine Hälfte des kumulativen Eindringvolumens (IV) bei einem Porendurchmesser von 0,1 µm.

Die Filterschicht besteht vorzugsweise aus mehreren Schichten, beispielsweise einer an der inneren Oberfläche einer Trägerschicht aufgebrachten Zwischenschicht und einer an der Zwischenschicht aufgebrachten inneren Schicht. Die Zwischenschicht besteht aus Aluminiumoxidpulvern mit einer Partikelgröße von etwa 2 bis etwa 10 µm, und die innere Schicht besteht aus Aluminiumoxidpulver, mit einer Partikelgröße von etwa 0,4 - 1 µm.

Bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist das Keramikfilter 3 in der Form eines Rohres mit einem Innendurchmesser von 15 mm und einem äußeren Durchmesser von 19 mm gebildet. Die Filterschicht hat Porendurchmesser von 1,5 µm und 10 µm.

Fig. 4 zeigt eine Beziehung zwischen der Zeit und der Filtrationsrate des Keramikfilters 3, wenn das Dioctylphthalat in der Estererzeugungsvorrichtung der Fig. 1 und 2 gefiltert wird. Nachdem des Dioctylphthalat destilliert ist, wird es bei einer Zirkulationsgeschwindigkeit von 3 m/s mit einer Druckdifferenz von 0,5 kg gefiltert. Wie sich aus Fig. 4 ergibt, wird die Rückspülung nur innerhalb von 20 min nach Beginn der Filtration wiederholt.

Wie sich aus Fig. 4 ergibt, läßt sich eine gute Filtrationsrate erhalten, wenn das Rückspülen wiederholt wird. Dies bedeutet, daß ein Filter eine lange Lebensdauer haben kann, so daß das Auswechseln von Filtern nicht häufig erforderlich ist, wodurch die Arbeitsfähigkeit und die Kosteneinsparung verbessert werden kann.

Tabelle 1 zeigt die Filtrationsgenauigkeit in Ausdrücken von Konzentration an Titan und dgl. Die Ausgangsflüssigkeit ist das Dioctylphthalat, das destilliert ist und nicht gefiltert ist. Das Vergleichsbeispiel ist das Dioctylphthalat, das destilliert und dann mit Hilfe eines herkömmlichen Filtertuchs gefiltert wird, das mit Diatomeen-Erde beschichtet ist. Das Beispiel 1 ist das Dioctylphthalat, das destilliert und dann mit Hilfe eines Keramikfilters mit einem Porendurchmesser von etwa 0,5 µm gefiltert wird. Die Beispiele 1 und 2 liegen innerhalb des Bereichs der Erfindung. Das Vergleichsbeispiel liegt außerhalb des Bereichs dieser Erfindung.

Wie aus Tabelle 1 gesehen werden kann, selbst wenn keine Aktiv-Kohle verwendet wird, lassen sich die Verunreinigungen wie Titan und Titan mit Alkoxyl-Gruppen herausfiltern, so daß sie von dem destillierten Ester entfernt werden können. Auf diese Weise läßt sich ein Ester hoher Qualität erzeugen, der nicht gefärbt ist.

Tabelle 1

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Estern, gekennzeichnet durch eine Veresterungseinrichtung (7), eine mit der Veresterungseinrichtung (7) verbundene Neutralisierungseinrichtung (8), eine mit der Neutralisierungseinrichtung (8) verbundene Destilliereinrichtung (9), einem mit der Destilliereinrichtung (9) verbundenen Behälter (1) zur Aufnahme des von der Destilliereinrichtung (9) destillierten Esters, ein mit dem Behälter (1) verbundenes Filtergehäuse (2) und ein in dem Filtergehäuse (2) angeordnetes Keramikfilter (3) zum Filtern des destillierten Esters in Querströmung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbehälter (2) eine Öffnung (2 A) aufweist, so daß das Filtrat durch die Öffnung (2 A) in einen Tank geleitet werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Filtergehäuse (2) ein Rückspülgerät zum Rückspülen des Keramikfilters (3) mit Hilfe des in dem Filtergehäuse (2) bleibenden Filtrats angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückspülgerät eine Zylindereinrichtung und einen bewegbar in der Zylindereinrichtung angeordneten Kolben (13) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikfilter (3) die Form eines Rohres aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikfilter eine Trägerschicht mit einer inneren Oberfläche zur Bildung mindestens eines Filterdurchgangs und eine auf der inneren Oberfläche der Trägerschicht angebrachte Filterschicht mit einer als Filteroberfläche wirkenden inneren Oberfläche aufweist, wobei die Filterschicht eine Dicke von etwa zehn bis etwa 40 µm von der Filteroberfläche aufweist, ein kumulatives Eindringvolumen aller Poren in der Filterschicht etwa 0,2 cm³/g oder weniger, ein kumulatives Eindringvolumen der Poren mit Porendurchmesser von 0,1-3,0 µm etwa 0,1 cm³/g oder mehr und ein kumulatives Eindringvolumen (H) der Poren innerhalb eines Porendurchmesserbereiches (W) von 0,1 µm um einen mittleren Porendurchmesser (PD) 50% oder mehr eines kumulativen Eindringvolumens aller Poren in der Filterschicht beträgt, wobei der mittlere Porendurchmesser ein Porendurchmesser im Fall einer Hälfte eines kumulativen Eindringvolumens (IV) bei einem Porendurchmesser von 0,1 µm ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht aus einem Aluminiumoxidkeramikmaterial in hoher Reinheit hergestellt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter die Form eines Rohres aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht eine an der inneren Oberfläche der Trägerschicht aufgebrachte Zwischenschicht und eine auf der Zwischenschicht angebrachte innere Schicht aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Aluminiumoxidpulvern mit einer Partikelgröße von etwa 2 bis etwa 10 µm und die innere Schicht aus Aluminiumoxidpulvern mit einer Partikelgröße von etwa 0,4- 1 µm besteht.