JPH03151347A - 低級脂肪族カルボン酸と低級アルコールとのエステルの連続的製造方法 - Google Patents

低級脂肪族カルボン酸と低級アルコールとのエステルの連続的製造方法

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JPH03151347A
JPH03151347A JP2284529A JP28452990A JPH03151347A JP H03151347 A JPH03151347 A JP H03151347A JP 2284529 A JP2284529 A JP 2284529A JP 28452990 A JP28452990 A JP 28452990A JP H03151347 A JPH03151347 A JP H03151347A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野1 本発明は、低級脂肪族カルボン酸と低級アルコールとの
エステル、特にモノクロロ酢酸と炭素原子数1〜4のア
ルコールとのエステルを製造する連続法に関する。
[従来の技術1 モノクロロ酢酸と炭素原子数1〜4のアルコールとのエ
ステルをエステル化触媒の存在下にエステル化すること
によって製造する方法は公知である。この方法において
は、アルコールを触媒を含むモノクロロ酢酸の熔融物に
、生ずる反応水が生じるクロロ酢酸エステルの一部と一
緒に実質的にアルコールを含まない二成分共沸液として
蒸留によって除かれるような速度で添加する(ヨーロッ
パ特許筒315.096号明細書参照)。エステルの大
部分はボトム生成物として得られ、未反応の酸および触
媒を除く為に重炭酸塩水溶液で洗浄しなければならない
。塩を含む排水がその際に生じる。
(発明が解決しようとする課題] 本発明の課題は、基金を排水を生じない連続的エステル
化法を見出すことである。
[課題を解決するための手段1 本発明者は、この課題が、得られるエステルを連続的に
留去しそして水で洗浄した場合に達成できることを見出
した。
それ故に本発明は、炭素原子数2〜6の低級脂肪族カル
ボン酸と炭素原子数1〜4の低級脂肪族アルコールとを
高温のもとて触媒の存在下に、蒸留による反応水の排除
下に反応させることによって上記カルボン酸と上記アル
コールとのエステルを連続的に製造するに当たって、生
じるエステルを反応水と一緒に共沸蒸留によって取り出
し、反応水の分離除去後に水を用いて向流状態にてエス
テルを洗浄し、次いでエステルの僅かな留分を留去する
ことによって水とアルコールからエステルを分離するこ
とを特徴とする、上記エステルの連続的製造方法に関す
る。
本発明のこの方法は以下の様に実施する。
エステル化すべき酸を最初に液体の状態で反応容器に入
れそしてアルコールを好ましくは蒸気の状態で酸の中に
反応容器の底から導入する。
蒸気を導入する場合には、ノズルを用いるのが有利であ
る。液体のアルコールを導入する場合には、簡単な導管
が適している。この過程では、混合物の強制的な循環が
蒸気状アルコールによって達成される。触媒は最初に入
れられる酸中に存在する。反応生成物、即ちエステルお
よび水を留去する。それらの蒸気を還流分別器を備えた
短い精留塔に通す。エステルの性質及び反応温度に左右
される適する還流比の選択によって、−緒に運び出され
る酸およびアルコールの量を最小限に減らすことができ
る。モノクロロ酢酸のエステルについて以下の関係が判
った:エステル    反応温度 MME     約125°C) MEE     約135°C”) 9.1:1〜4:
IMIPE    約139〜140°C)Ml =メ
チルエステル、MEE−エチルエステル、MIPII!
 =  イソプロピルエステル反応温度を高めると、エ
ステル中のモノクロロ酢酸の含有量が増加しそしてアル
コール含有量が減少する。温度を下げると、アルコール
含有量が増加しそして酸含有量が減少する。得られるエ
ステルを反応水と一緒に留去するのと同じ速度で酸とア
ルコールとを補充する。次いでこの混合物を分離用凝縮
器に導入し、そこで水性相とエステル相とへの自然な分
離が生じる。
水性相を、エステル、酸及びアルコールの残留量が除か
れる後処理段階に導く。エステル相を分離用凝縮器から
洗浄用塔に搬送し、そこで向流状態で水にて洗浄する。
洗浄効果を向上させる為には脈動ポンプを備えた塔が特
に有利である。今や酸を含まないエステルを水とアルコ
ールから分離する。僅かな減圧下に運転される流下フィ
ルム型蒸発器がこの目的に適している。
しかしながらバッチ法で実施することも可能である。こ
れは緩衝容器を通して蒸留ボイラーにエステルをバッチ
法で通すことによって行う。
そこで水、アルコールおよび僅かな割合(10χより多
(ない)のエステルを僅かな減圧下に留去する(トッピ
ングによって除く)。蒸留ボイラーを離れるエステルは
副生成物を含んでいない、蒸留液を、洗浄塔に循環する
エステル相と後処理段階に案内される水性相とに分離す
る。
後処理段階で回収される酸及びアルコールをエステル化
段階に戻す。残留水は排水弁を通して放出することがで
きる。
炭素原子数2〜6の低級脂肪族カルボン酸が本発明の方
法によってエステル化される。低級のハロゲン化カルボ
ン酸、例えばクロロ酢酸類またはクロロプロピオン酸類
、特にモノクロロ酢酸を用いるのが有利である。
用いるアルコール類は炭素原子数1〜4の脂肪族アルコ
ール、例えばメタノール、エタノール及びイソプロパツ
ールである。
酸とアルコールとは、生じるエステルが約20°Cで未
だ液体であり、好ましくは水より大きな比重であるよう
に選択する。
用いる触媒は公知のエステル化触媒、例えばAjICm
!s 、a硫酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸
、p−トルエンスルホン酸またはこれに類似の酸があり
、特に硫酸またはメタンスルホン酸が有利である。用い
る量は、反応容器中に存在する酸の量の0.1−1χで
ある。
反応温度は100〜150″C1殊に125〜140℃
である。
本発明の方法は高収率で純粋なエステルをもたらす、塩
を含む排水は原則として生じない。
[実施例1 以下の実施例にて本発明を更に詳細に説明する; 実111] メチル−モノクロロアセテート(MME)を図に示した
如き装置で製造した。
用いた反応器(1)はジャケットで加熱されるエナメル
被覆された下部域(1a)、ラシッヒーリングが充填さ
れた塔区分(1b)、還流式分別器域(lC)およびガ
ラスで造られた二つの長い凝縮器域(1d)および(l
e)で構成されている。反応器の下部域には約650k
gの溶融したモノクロロ酢酸(=該域の容積の約70χ
)および51の濃硫酸が125℃の温度で存在する。蒸
気の状態で155kg/時のメタノールを反応器に10
8℃の温度で、熱交換器(4)を経て貯蔵容器(3)か
ら導入する。メチルエステルおよび水を蒸留によって除
く結果として、400 kg/時のモノクロロ酢酸が加
熱された貯蔵容器(2)から反応器に流入する。塔(1
b)〜(1e)での還流比は定時開閉(timing)
調節器によって制御され、1ニア、5に調節される(取
り出す)。それ故に反応成分間の平衡が反応器内で生じ
る。
蒸留を開始した後に、自然に二つの相に分離した凝縮液
が分離凝縮器域(5)で得られる。比較的重い下側の相
はエステル相であり、全部で489kg/時である。こ
のものは以下の組成を有している: MMH91,3χ メタノール     2.9χ MA          1.3χ 水            4.5χ (MA =モノクロロ酢酸) 66 kg/時の反応水が上側相として得られる:水 
           83.7 Xメタノール   
  1O80χ MA          1.3χ MME          5.0χ この反応水を後処理段階に案内する。粗エステルを洗浄
塔(6)中で795 da3/時の水にて向流状態で洗
浄してモノクロロ酢酸を除き、洗浄効果を高める為に塔
の内容物を脈動ポンプ(7)によって脈動運動させる。
洗浄塔(6)を離れる生成物は以下の組成を有する42
3 kg/時のエステルである:1’1M[!    
     98.2χメタノール     0.2χ 水            1.6χ そして860 kg/時の洗浄水は以下の組成を有して
いる: 水            94.5χMME    
     3.3 X メタノール     1.5χ h^         0.7χ エステルを最初に中間容器(8)に移す。4500kg
のエステルの一部をこの中間容器(8)から必要な時に
蒸留ボイラー(9)に供給し、そしてエステルの約10
χを約4時間の間に80〜85°C,O。
15〜0.20 barにて留去する。ボイラー(9)
中に残るエステルは酸およびメタノールを含んでいない
、小さな塔(10)を通して留去されそして受は器(1
1)で分離される一部のエステルは以下の成分を含有し
ており: MMt!         81  Xメタノール  
   1.6χ 水            17.5χそして導管(1
2)を介して洗浄塔に供給する。
収量は約100 kg/時の純粋なメチルモノクロロア
セテートであり、即ち、用いた酸を基準として97〜9
8χでそして用いたアルコールを基準として88〜89
χである。
叉mλ エチルモノクロロアセテート(MEE)を実施例1にお
けるのと同じ装置で以下のデータにて製造する: 反応温度        135℃ モノクロロ酢酸     315 kg/時エジェタノ
ール     186 kg/時触媒        
 11□so4、約1z還流比         1:
5 分離凝縮器域(5)からの粗エステル 436 kg/時: 90.1χ 5.1χ 1.9χ 2.9χ MEE エタノール MA 水 反応水65 kg/時: 水            91.4χエタノール  
   5.3χ MA               2.0 χMEE
              1.3 χ洗浄塔(6)
からのエステル377 kgI時:MIliE    
     9B、3χエタノール     0.6χ 水             1.1 χ洗浄塔(6)
からの洗浄水818 kg/時:水         
   94.4 χエタノール      2.4χ MA          1.0χ MEE          2.22 エステルをバッチ法で必要な時に90〜95°C10,
15〜0.20 barでトッピングした。酸を含まず
且つエタノールを含まないエステルの収率は、用いた酸
を基準として96〜97χであり、そして用いたエタノ
ールを基準として81〜82χである。
水の含有量は0.O1χより多くない。
裏隻班」 イソプロピル−モノクロロアセテートを実施例1と同じ
装置で製造する。
反応温度        135〜140℃モノクロロ
酢酸     62 kg/時イソプロパツール   
 55 kg/時触媒          硫酸、0.
1χ副反応を減らす為に導管(13)を通した蒸気3b
ar            20 kg/時還流比 
        l;5(取り出す)分離凝縮器域(5
)からの粗エステル 100 kg/時: 旧PH83,0χ イソプロパツール  7.2χ ?IA          1.8χ 水            8.0χ 分離凝縮器域(5)からの反応水 33 kg/時: 水               93.5χイソプロ
パツール    3.6χ MA            2.4χ阿IPtE  
         O,5χ洗浄塔(6)からのエステ
ル92 kg/時:MIPE            
    98.3 χイソプロパツール    0.2
χ 水                0.9 χ洗浄塔
からの洗浄水215 kg/時:水         
     95.1 χインプロパツール    3.
2χ MA            O,8χMIPE   
        0.9 X乾燥後に得られるエステル
は酸およびイソプロパツールを含んでいない: MIPE           99.7χジイソプロ
ピルエーテル 0.2χ 水               0.1 χ収率は用
いた酸を基準として90〜91χでそして用いたイソプ
ロパツールを基準として72〜75χである。
モノクロロ酢酸のイソプロパツールでのエステル化では
、−緒に運び出されるモノクロロ酢酸の割合はエステル
化温度が比較的高い為に著しく増加した。更に、例えば
イソプロパノールから水を除くことによるジイソプロピ
ルエーテルおよびプロペンの形成の如き副反応が顕著に
成る。これらの副反応は蒸気の導入によって抑制できる
1隻■」 9044gの96χ濃度1−クロロプロピオン酸(−8
0mo It ) と2715gのメタノール(=85
mo l )との混合物的1200g/時を、攪拌機、
酸/メタノールー混合物の導入管、すり合わせ連結温度
計および長さ111で直径3C1llの直立型の銀メツ
キ減圧カラム、高能率凝縮器および受は器を備えた50
0 cn+″の四首フラスコより成る実験室用装置で1
00〜105℃の温度でエステル化する。この目的の為
に1−クロロプロピオン酸全部を装置の外でメタノール
に溶解する。約250 cya”の1−クロロプロピオ
ン酸/メタノール−溶液を最初に500 cm″の四首
フラスコ中で触媒なしに導入する。オイルバスを加熱し
、エステル/水−混合物を100〜105°C1および
1:5の還流比で塔を通して留去する(取り出す)。反
応混合物の残りを、導入管を通してフラスコの底に連続
的に配量供給する。配量供給は、エステル/水−混合物
の蒸留により除かれるのと同じ速度(約il/時)で実
施する。粗エステルおよび反応水は別々に集める。この
ものは以下の組成を存している: ?                0.02メタノー
ル      3.33 7          0.08 水              0.90CI’E  
        92.10?           
0.12 DCPH3,05 1−クロロプロピオン酸 0.40 χ    0.02 X χ    8.90 χ χ    89.24  χ χ  痕跡量 χ t1.90χ 粗エステルの収率は約92χである。
次いで粗エステルを、ラッシヒーリング(Φ6 nm)
の充填された長さ1mで直径30 mmのガラス製カラ
ムにおいて、四倍量の水で0.35 kg/時の速度で
向流状態で洗浄する0反応成分の混合物が明らかに最適
でないので、1−クロロプロピオン酸の含有量が0.4
0χから0.14χにしか減少しない、この理由で、重
炭酸塩溶液での洗浄をその後に実施する0次いでこのエ
ステルは以下の組成を有している: ?           0.22χ メタノール      1.93χ 水              0.50χCPE  
        93.78χDCPH3,55χ ?           0.08χ このエステルの600gの部分をldm’の丸底フラス
コ中で60°C10,13barの圧力でカラム蒸留に
委ねる。4〜5χが留去され、エステルは以下の組成を
有している: メタノール      0.11χ 水              0.04 χCPU 
         95.90χDCPH3,90χ このものは更に加工するのに十分な純度である。
[発明の効果1 本発明によって、排水に塩が含まれないエステルの連続
的製造方法が見出され、産業への貢献が顕著である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の方法の一つの実施形態を示すフローシー
トであり、図中の記号は以下の意味を有する: (1)・・・反応器 (1a)・・・反応器下部域 (lb)・・・充填剤の充填区分 (1c)・・・還流式分別雑域 (ld)および(le)・・・凝縮器域(2)および(
3)・・・貯蔵容器 (4)・・・熱交換器 (5)・・・分離凝縮器 (6)・・・洗浄塔 (7)・・・脈動ポンプ (8)・・・中間容器 (9)  ・ (10)・ (11)・ (12)・ ・蒸留ボイラー ・蒸留塔 ・受は器 ・導管

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)炭素原子数2〜6の低級脂肪族カルボン酸と炭素原
    子数1〜4の低級脂肪族アルコールとを高温のもとで触
    媒の存在下に、蒸留による反応水の排除下に反応させる
    ことによって上記カルボン酸と上記アルコールとのエス
    テルを連続的に製造するに当たって、生じるエステルを
    反応水と一緒に共沸蒸留によって取り出し、反応水の分
    離除去後に水を用いて向流状態にてエステルを洗浄し、
    次いでエステルの僅かな留分を留去することによって水
    とアルコールからエステルを分離することを特徴とする
    、上記エステルの連続的製造方法。 2、炭素原子数2〜6のハロゲン化脂肪族カルボン酸を
    エステル化する請求項1に記載の方法。 3、モノクロロ酢酸をエステル化する請求項2に記載の
    方法。
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