PL167122B1 - Method of stabilising unsaturated carboxylic esters - Google Patents
Method of stabilising unsaturated carboxylic estersInfo
- Publication number
- PL167122B1 PL167122B1 PL91297615A PL29761591A PL167122B1 PL 167122 B1 PL167122 B1 PL 167122B1 PL 91297615 A PL91297615 A PL 91297615A PL 29761591 A PL29761591 A PL 29761591A PL 167122 B1 PL167122 B1 PL 167122B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- ester
- alkyl
- phenylenediamine
- phenyl
- water
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
- C07C67/48—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C67/62—Use of additives, e.g. for stabilisation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Wynalazek niniejszy wiąże się ze stabilizacją estrów nienasyconych kwasów karboksylowych mieszaninami N^-podstawionych p-fenylenodiamin (pFDA). W szczególności dotyczy on sposobu stabilizacji metakrylanu metylu lub pochodnych estrowych kwasu akrylowego,The present invention relates to the stabilization of unsaturated carboxylic acid esters with mixtures of N1-substituted p-phenylenediamines (pFDA). In particular, it relates to a method of stabilizing methyl methacrylate or ester derivatives of acrylic acid,
167 122 wywodzących się z niższych grup alkilowych, w trakcie procesu wytwarzania takich estrów, poprzez wprowadzenie właściwej mieszaniny N,N’-podstawionych p-fenylenodiamin, która charakteryzuje się rozpuszczalnością w wodnej fazie procesu, zawierającej wodę oraz, ester.167 122 derived from lower alkyl groups, during the preparation of such esters, by introducing an appropriate mixture of N, N'-substituted p-phenylenediamines which is soluble in the aqueous phase of the process, containing water and an ester.
Estry alkilowe kwasu metakrylowego i akrylowego mają szerokie zastosowanie jako surowce do produkcji włókien i mas plastycznych. Ponieważ te związki posiadają reaktywne wiązania nienasycone w swoich cząsteczkach, skłonne są do polimeryzacji w odpowiednich warunkach podczas wytwarzania lub przechowywania. Polimeryzacja może zajść jako wynik obecności ciepła, światła, tlenu i innych czynników. W konsekwencji najbardziej pożądane jest zatem zmniejszenie lub wyeliminowanie skłonności kwasu metakrylowego lub jego estrów, takich jak metakrylan metylu, do polimeryzacji w trakcie wytwarzania. Eliminacja skłonności do polimeryzacji zabezpiecza utrzymanie w czystości zbiorników i rurociągów, używanych do transportu substancji podczas produkcji oraz zabezpiecza reaktory przed nagromadzaniem się spolimeryzowanego materiału o wysokiej lepkości i wysokiej masie cząsteczkowej. Podczas wytwarzania metakrylanu metylu (MAM) i innych estrów nienasyconych kwasów karboksylowych stało się zwyczajem dodawanie inhibitorów polimeryzacji, takich jak hydrochinon i pewne pochodne p-fenylenodiaminy lub fenotiazyny.Methacrylic and acrylic acid alkyl esters are widely used as raw materials for the production of fibers and plastic masses. Since these compounds have reactive unsaturated bonds in their molecules, they tend to polymerize under appropriate conditions during manufacture or storage. Polymerization can occur as a result of the presence of heat, light, oxygen, and other factors. Consequently, it is most desirable to reduce or eliminate the tendency of methacrylic acid or its esters, such as methyl methacrylate, to polymerize during manufacture. Elimination of the tendency to polymerization ensures that the tanks and pipelines used for transporting substances during production are kept clean and the reactors are protected against the accumulation of polymerized material of high viscosity and high molecular weight. In the preparation of methyl methacrylate (MAM) and other unsaturated carboxylic acid esters, it has become customary to add polymerization inhibitors such as hydroquinone and certain p-phenylenediamine or phenothiazine derivatives.
Znane jest użycie niektórych N,N’-podstawionych p-fenylenodiamin, obejmujących poszczególne substancje ujawnione w japońskim opisie patentowym 49-43920, w którym wykorzystuje się N-sec-heksylo- N’-fenylo- p-fenylenodiaminę oraz N,N’- di-sec-heptylop-fenylenodiaminę do stabilizacji nienasyconych kwasów karboksylowych lub ich estrów, obejmujących akrylan etylu, akrylan 2-etyloheksylu, akrylan metylu, kwas akrylowy, kwas metakrylowy, w fazie organicznej. Metakrylan metylu nie był wymieniany lub badany oraz nie doceniono znaczenia stabilizacji fazy wodnej. Powyższa publikacja opisu wykłada jedynie tezę, że pewne pochodne p-fenylenodiaminy wykazują dobrą aktywnośćjako inhibitory polimeryzacji w czystej ciekłej fazie (organicznej) kwasu lub jego estru.Some N, N'-substituted p-phenylenediamines are known to be used, including the individual substances disclosed in Japanese Patent 49-43920, which uses N-sec-hexyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine and N, N'- di-sec-heptylp-phenylenediamine for stabilizing unsaturated carboxylic acids or their esters, including ethyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methyl acrylate, acrylic acid, methacrylic acid, in the organic phase. Methyl methacrylate was not mentioned or tested, and the importance of stabilizing the aqueous phase was underestimated. The above publication of the description only exposes the thesis that certain p-phenylenediamine derivatives have good activity as polymerization inhibitors in the pure liquid (organic) phase of an acid or its ester.
Pomimo takiej skuteczności demonstrowanej w badaniu charakterystyki inhibicji w czystej organicznej fazie monomeru, przeprowadzanym w skali laboratoryjnej, w jednostkach wielkotonażowej produkcji komercyjnej na skalę światową wciąż zdarzały się liczne przypadki kłopotliwego tworzenia spolimeryzowanego estru lub kwasu w różnych zbiornikach, odstojnikach, kolumnach destylacyjnych, rurociągach, wymiennikach ciepła i reboilerach procesu technologicznego. Wszystko to wskazywało, że inhibowanie polimeryzacji wciąż było nieadekwatne. Wynalazku niniejszego dokonano, gdy uświadomiono sobie, że estry (i ich prekursory) należy zabezpieczyć zarówno w fazie organicznej, jak i wodnej. To rozpoznanie nieuchwytnego dotychczas, kluczowego elementu problemu, zapoczątkowało pilne poszukiwanie układu inhibitującego, który mógłby chronić obie fazy. Drugim istotnym rozpoznaniem problemu było stwierdzenie, że ochrona fazy wodnej poprzez różne pochodne p-fenylenodiaminy jest bardzo zależna od pH fazy wodnej. Żadne z tych zjawisk nie zostało poprzednio rozpoznane, ani też nie poświęcono żadnemu z nich należytej uwagi.Despite such effectiveness demonstrated in the laboratory scale study of inhibition characteristics in pure organic monomer phase, in large-scale commercial production units on a global scale, there were still numerous cases of troublesome polymerized ester or acid formation in various tanks, settlers, distillation columns, pipelines, exchangers heat and reboilers of the technological process. All this indicated that the inhibition of polymerization was still inadequate. The present invention was accomplished when it was realized that the esters (and their precursors) needed to be protected in both the organic and the aqueous phase. This recognition of the hitherto elusive key element of the problem initiated the urgent search for an inhibitory system that could protect both phases. The second significant recognition of the problem was the finding that the protection of the aqueous phase by various p-phenylenediamine derivatives is very dependent on the pH of the aqueous phase. Neither of these phenomena had previously been identified, nor had any of them received due attention.
Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie wsadu stabilizacyjnego, który jest skuteczny zarówno w fazie organicznej, jak i wodnej. Dalszym celem jest próba ochrony nawet przy niskim poziomie pH, charakterystycznym dla zaburzonych warunków produkcyjnych, gdy różne kwasy nieorganiczne i organiczne podwyższają kwasowość fazy wodnej do pH wynoszącego 4, 3 lub nawet 2. Sposób według wynalazku zapewnia ochronę obu fazom, zmniejszając nagromadzenie się polimeru w instalacji produkcyjnej, eliminując w ten sposób wiele rutynowych do tej pory przerw w pracy różnych jednostek w ciągu technologicznym dla oczyszczenia ze spolimeryzowanej pozostałości i poprawienia wydajności instalacji.It is an object of the present invention to provide a stabilization feed that is effective in both the organic and the aqueous phase. A further aim is to try to protect even at the low pH level, characteristic of disturbed production conditions, when various inorganic and organic acids raise the acidity of the aqueous phase to a pH of 4, 3 or even 2. The process according to the invention protects both phases by reducing polymer build-up in the water phase. production plant, thus eliminating the many routine until now interruptions in the operation of various units in the process line to clean the polymerized residue and improve the efficiency of the plant.
Wynalazek dotyczy sposobu zapobiegania polimeryzacji estru nienasyconego kwasu karboksylowego w strumieniu technologicznym obejmującym wodę i wymieniony ester i posiadającym fazę wodną o pH w zakresie od około 1 do około 5, z małą ilością wymienionego estru oraz fazę organiczną złożoną w większości z wymienionego estru i polega na dodaniu do wymienionego strumienia technologicznego mieszaniny stabilizatora złożonej z (a) pierwszej N,N-podstawionej p-fenylenodiaminy, posiadającej rozpuszczalność mniejszą niż 20% w wymienionej fazie wodnej przy pH wynoszącym 2; oraz z (b) - drugiej N,N-podstawionej p-feny4 lenodiaminy, posiadającej rozpuszczalność większą niż 50% w wymienionej fazie wodnej przy pH wynoszącym 2.The invention relates to a method of preventing the polymerization of an unsaturated carboxylic acid ester in a process stream comprising water and said ester, and having an aqueous phase having a pH ranging from about 1 to about 5, with a small amount of said ester, and an organic phase composed mostly of said ester and consisting of adding to said process stream a stabilizer mixture composed of (a) a first N, N-substituted p-phenylenediamine having a solubility of less than 20% in said aqueous phase at a pH of 2; and with (b) - a second N, N-substituted p-phenylenediamine having a solubility greater than 50% in said aqueous phase at a pH of 2.
Pierwsza N,N-podstawiona p-fenylenodiamina (a) określonajest wzorem (I), w którym R1 oznacza fenyl, a R2 oznacza Cs-Cęalkil, a druga N,N-podstawiona p-fenylenodiamina (b) jest określona wzorem (II), w którym R3 oznacza Ci-C4alkil, a R4 oznacza fenyl lub C1-C4alkil.The first N, N-substituted p-phenylenediamine (a) is represented by formula (I) wherein R1 is phenyl and R2 is C5-C6alkyl and the second N, N-substituted p-phenylenediamine (b) is represented by formula (II) wherein R3 is C1-C4alkyl and R4 is phenyl or C1-C4alkyl.
Metakrylan metylu (MMA) wybrany został jedynie dla celów przykładowych i jest zrozumiałe, że sposób może odnosić się do dowolnego z wielu estrów nienasyconych kwasów dikarboksylowych, a nie tylko do MAM, z odpowiednią modyfikacją, której dokonać może fachowiec w tej dziedzinie. Estry kwasu akrylowego i kwasu metakrylowego są korzystnymi substancjami, które można stabilizować sposobem według wynalazku. Korzystne są estry metylowy, etylowy, propylowy, butylowy, pentylowy, heksylowy, heptylowy i oktylowy. Najkorzystniejsze są estry: metylowy, etylowy i propylowy, kwasu akrylowego i metakrylowego. Najbardziej korzystnym estrem jest metakrylan metylu (w niniejszym opisie czasami skracany jako MAM), który omawiany jest jedynie dla celów przykładowych i nie może być traktowany jako ograniczenie zakresu zgłaszanego wynalazku.Methyl methacrylate (MMA) has been selected for illustrative purposes only, and it will be understood that the method can apply to any of the many unsaturated dicarboxylic acid esters, not just MAM, with appropriate modification that may be made by one skilled in the art. Esters of acrylic acid and methacrylic acid are the preferred substances that can be stabilized by the process of the invention. The methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl and octyl esters are preferred. Most preferred are the methyl, ethyl and propyl esters of acrylic and methacrylic acid. The most preferred ester is methyl methacrylate (hereinafter sometimes abbreviated as MAM) which is discussed for purposes of example only and should not be taken as limiting the scope of the present invention.
Przemysłowy sposób wytwarzania metakrylanu metylu opiera się na podstawowych surowcach: acetonie, cyjanowodorze, metanolu i kwasie siarkowym. Aceton reaguje z cyjanowodorem w kierunku tworzenia cyjanohydryny acetonu.The industrial method of producing methyl methacrylate is based on the basic raw materials: acetone, hydrogen cyanide, methanol and sulfuric acid. Acetone reacts with hydrogen cyanide to form acetone cyanohydrin.
Chemizm procesu obejmuje reakcję cyjanohydryny acetonu (ACN) z nadmiarem stężonego kwasu siarkowego w kierunku tworzenia siarczanu amidu metakrylowego. Strumień siarczanu amidu kwasu metakrylowego reaguje z wodnym roztworem metanolu w kierunku tworzenia metakrylanu metylu w kombinowanej reakcji hydrolizy - estryfikacji.The chemistry of the process involves the reaction of acetone cyanohydrin (ACN) with an excess of concentrated sulfuric acid to form methacrylic amide sulfate. The methacrylic acid amide sulfate stream is reacted with an aqueous methanol solution to form methyl methacrylate in a combined hydrolysis-esterification reaction.
Modyfikacjami etapu estryfikacji są zmiany w procedurach w celu odzyskania surowego estru i oddzielenia metanolu i kwasu metakrylowego dla ponownego zawrócenia do procesu. W dodatku, warunki technologiczne różnią się w kategoriach szybkości zasilania metanolem i wodą amidu kwasu metakrylowego, temperatur reaktora oraz czasów przebywania w przestrzeni reakcyjnej.Modifications to the esterification step are changes to the procedures to recover the crude ester and separate the methanol and methacrylic acid for recycling back into the process. In addition, processing conditions differ in terms of methanol and water feed rates of methacrylic acid amide, reactor temperatures, and residence times in the reaction space.
W jednej z wersji, strumień siarczanu amidu metakrylowego, nadmiar wodnego roztworu metanolu i strumienie recyrkulowane reagują ciągle w szeregu reaktorów estryfikacyjnych, z płaszczami parowymi, w temperaturach od 80 do 100°C, przy czasie przebywania od 2 do 4 godzin. Strumień wypływowy z reaktora poddaje się destylacji w kolumnie uwalniającej kwas w celu otrzymania surowego metakrylanu metylu, metanolu oraz wody. Przemyty wodą surowy ester oczyszcza się w wielokolumnowym układzie destylacyjnym, a wodny roztwór metanolu destyluje się w celu odzyskania metanolu do recyrkulacji. Wydajność metakrylanu metylu wynosi około 90%, w oparciu o ACN, a w zależności od schematu technologicznego i warunków reakcji, sięga 80-90% w przeliczeniu na metanol.In one embodiment, the methacrylic amide sulfate stream, excess methanol aqueous solution, and recirculated streams are continuously reacted in a series of steam jacketed esterification reactors at temperatures ranging from 80 to 100 ° C with residence times of 2 to 4 hours. The effluent from the reactor is distilled in an acid release column to obtain crude methyl methacrylate, methanol and water. The water-washed crude ester is purified in a multi-column distillation system and the aqueous methanol solution is distilled to recover methanol for recycling. The yield of methyl methacrylate is about 90%, based on ACN, and depending on the technological scheme and reaction conditions, it ranges from 80-90% based on methanol.
W innej wersji etapu estryfikacji, reakcję prowadzi się pod ciśnieniem aż do 790 kPa (100 psig - funtów na cal kwadratowy) w 100 - 150°C, przy czasach przebywania co najwyżej 1 godzina, w zależności od temperatury reakcji. Produkt można odzyskać w sposób opisanyIn another version of the esterification step, the reaction is carried out at pressures up to 790 kPa (100 psig - pounds per square inch) at 100-150 ° C with residence times of 1 hour or less, depending on the reaction temperature. The product can be recovered as described
167 122 powyżej albo też strumień wypływowy z reaktora można rozdzielić na fazę organiczną i fazę kwasu odpadowego.167 122 above, or else the reactor effluent may be separated into an organic phase and a waste acid phase.
Frakcję lekką (frakcje niskowrzące) usuwa się z warstwy organicznej w kolumnie rzutowej. Następnie przemywa się surowy ester wodą lub wodnym roztworem amoniaku w celu usunięcia metanolu i pewnej części kwasu metakrylowego; wodny roztwór rafinatu zawraca się do reaktora estryfikacyjnego. Przemyty surowy ester oczyszcza się w tr<5j^t^<^^i^iowym układzie destylacyjnym. W kolumnie pierwszego stopnia, woda i metanol odbierane są ze szczytu i zawracane do reaktora estryfikacyjnego. Produkt finalny odbiera się ze szczytu kolumny produktu. Pozostałość podestylacyjną z kolumny produktu odpędza się w celu odzyskania związków dla zawrócenia do procesu, a pozostałość ulega spaleniu.The light fraction (low boiling fractions) is removed from the organic layer in the flash column. The crude ester is then washed with water or aqueous ammonia to remove methanol and some methacrylic acid; the aqueous raffinate solution is recycled to the esterification reactor. The washed crude ester is purified in the tri? In the first stage column, water and methanol are withdrawn from the overhead and returned to the esterification reactor. The final product is collected from the top of the product column. The distillation residue from the product column is stripped to recover compounds for recycling to the process, and the residue is burned.
Ta b e l a 1Ta b e l a 1
Mieszaniny azeotropowe z metakrylanem metyluAzeotropic mixtures with methyl methacrylate
Ta b e 1 a 2Ta b e 1 a 2
Wzajemne rozpuszczalności metakrylanu metylu i wodyMutual solubilities of methyl methacrylate and water
Niniejszy wynalazek powstał w efekcie stwierdzenia, że MAM (lubjakikolwiek inny ester) musi się ochraniać w fazie wodnej, wskutek wysokiej rozpuszczalności MAM w wodzie i skłonności MAM do tworzenia mieszanin azeotropowych z wodą.The present invention is based on the finding that MAM (or any other ester) must protect itself in the aqueous phase due to the high solubility of MAM in water and the tendency of MAM to form azeotropic mixtures with water.
Tabele 1 oraz 2 podają szczegóły tych rozpuszczalności. Następnym wymaganym etapem przy wprowadzeniu niniejszego wynalazku jest konieczność oceny, czy potencjalny związek kandydujący do układu stabilizator/inhibitor jest rozpuszczalny w fazie wodnej przy żądanych poziomach pH. Używa się poniższego systemu badawczego w celu wykonania tego oznaczenia.Tables 1 and 2 give details of these solubilities. The next required step in implementing the present invention is the need to evaluate whether the potential stabilizer / inhibitor candidate compound is soluble in the aqueous phase at the desired pH levels. The following test system is used to make this determination.
METODYKA TESTU ROZPUSZCZALNOŚCI W WODZIE BADANIE EKSTRAKCYJNE OPIS OGÓLNYMETHODOLOGY OF THE WATER SOLUBILITY TEST EXTRACT TEST GENERAL DESCRIPTION
CEL:OBJECTIVE:
Określić podział inhibitorów polimeryzacji pomiędzy MAM, a kompozycje wodne posiadające określone pHDetermine the division of polymerization inhibitors between MAM and aqueous compositions having a specific pH
METODA:METHOD:
1. Sporządzono stanoasdowe próbki czystego ItLgM, zawierajwie o/ pizyb liżeyiu 1(X)O ppm każdego inhibitora.1. Stock samples of pure ItLgM, containing 1 (X) 0 ppm for each inhibitor, were prepared.
16’J 12216'J 122
2. Sporządzono wodne roztwory zgodnie z następującym przepisem:2. Aqueous solutions are made up according to the following recipe:
woda 96.5% metanol 2.0%water 96.5% methanol 2.0%
MAM 1.5%I HAVE 1.5%
3. Próbki wodnych roztworów nastawiono na pożądane pH przy użyciu kwasu siarkowego.3. Samples of the aqueous solutions were adjusted to the desired pH using sulfuric acid.
4.11X)g każdego roztworu MAM ekstrahowano 100g wodnego roztworu o pożądanym pH.4.11X) g of each MAM solution was extracted with 100 g of an aqueous solution of the desired pH.
a) Roztwory umieszczano w 453,6 gramowych (16-uncjowych) słoikach na wytrząsarce mechanicznej. Roztwory wytrząsano przez 16 godzin przy niskiej prędkości.a) The solutions were placed in 453.6 gram (16 oz) jars on a mechanical shaker. The solutions were shaken for 16 hours at low speed.
b) Pozwolono warstwom na odstanie. W przypadku wystąpienia emulsji, gaszono je poprzez ostrożne ogrzewanie pistoletem cieplnym.b) The layers were allowed to stand. If emulsions were present, they were quenched by careful heating with a heat gun.
5. Każdą warstwę analięowano w celo oki^eślenia poziomo inhibilora. w każdej z fas wedłu g TESTU ANALITYCZNEGO NA POZIOM pFDA.5. Each layer was analyzed to determine the level of the inhibitor. in each fas according to the pFDA LEVEL ANALYTICAL TEST.
TEST ANALITYCZNY NA POZIOM pFDAANALYTICAL TEST AT THE pFDA LEVEL
Zastosowana metoda opartajest na reakcji utleniania/sprzęgania chinonu z p-fenylodiaminą w kierunku tworzenia mocno zabarwionych roztworów. Poziomy określano kolorymetrycznie przy użyciu spektrofotometru pracującego w zakresie widzialnym, wyposażonego albo w kuwety 1 -centymetrowe, albo 0,5 centymetrowe. Standardowe roztwory p-fenylenodiaminy oraz p-benzochinonu przyrządza się poprzez dokładne zważenie około 0,1 każdego reagenta w 100 ml kwasu octowego.The method used is based on the oxidation / coupling of quinone with p-phenyldiamine towards the formation of highly colored solutions. Levels were determined colorimetrically using a visible spectrophotometer equipped with either 1 cm or 0.5 cm cuvettes. Standard solutions of p-phenylenediamine and p-benzoquinone are prepared by carefully weighing about 0.1 of each reagent in 100 ml of acetic acid.
Kalibracji dokonuje się poprzez: (1) przyrządzenie ślepej próby reagenta za pomocą odpipetowania 10 ml MAM do kolbki miarowej o pojemności 50 ml, dodania 25 ml kwasu octowego z następującym dodatkiem 1 ml roztworu p-benzochinonu, następnie dopełnia się kolbkę do kreski wodą destylowaną; (2) 1,2, oraz 3 ml roztworu wzorcowego odpowiedniej p-fenylenodiaminy dodaje się do oznaczonych kolbek miarowych o pojemności 50 ml, po czym dodaje się 10 ml MAM (użytego do wykonania ślepej próby) i wystarczającą ilość kwasu octowego dla sporządzenia 25 ml całkowitego kwasu octowego w roztworze, włączając w to odpipetoganą objętość, a następnie dodaje się szybko wody destylowanej do kreski, miesza się i wykonuje widmo roztworów w 5 do 15 minut po dodaniu wody.Calibration is performed by: (1) preparing a reagent blank by pipetting 10 ml of MAM into a 50 ml volumetric flask, adding 25 ml of acetic acid followed by addition of 1 ml of p-benzoquinone solution, then filling the flask to the mark with distilled water; (2) 1,2 and 3 ml of a standard solution of the appropriate p-phenylenediamine are added to labeled 50 ml volumetric flasks, then 10 ml of MAM (used for blank test) and sufficient acetic acid to make 25 ml are added. total acetic acid in the solution, including the pipetted volume, then add distilled water rapidly to the mark, mix and make a spectrum of the solutions 5 to 15 minutes after the addition of the water.
Analizę próbek testowych przeprowadza się według wskazówek dla kalibracji, z tą różnicą, że 10 ml roztworu MAM zastępuje się roztworem, który ma być analizowany. Używa się krzywej kalibracyjnej dla uzyskania ilości mikrogramów p-fenylenodiaminy w każdej próbce. Przekształcenia na ppm p-fenyleneSiaminy dokonuje się poprzez podzielenie ilości oznaczonej w mikrogramach przez wagę MAM na 10 ml (9,34 g/10 ml).The test samples are analyzed according to the calibration guidelines, with the difference that 10 ml of the MAM solution is replaced with the solution to be analyzed. A calibration curve is used to obtain the amount of micrograms of p-phenylenediamine in each sample. Conversion to ppm of p-phenyleneSiamine is done by dividing the amount determined in micrograms by the MAM weight per 10 ml (9.34 g / 10 ml).
Metakrylan metylu opisano powyżej jedynie jako reprezentatywny przykład, a inne estry, których dotyczy sposób według wynalazku można ocenić w sposób analogiczny. Jeżeli ma być chroniony ester inny niż MAM, należy wprowadzić odpowiednie zmiany w powyższej metodzie ze względu na inny ciężar.Methyl methacrylate has been described above only as a representative example, and the other esters with which the process of the invention is concerned can be evaluated analogously. If an ester other than MAM is to be protected, appropriate changes to the above method should be made due to the different weight.
Tabela inhibitorówTable of inhibitors
Związki w tabeli 3 określone są wzoremThe compounds in Table 3 are given by the formula
R-NH-(C6H4)-NH-R’.R-NH- (C6H4) -NH-R '.
167 122167 122
Tabela 3Table 3
Dane z ekstrakcji wodnej pH = 2Water extraction data pH = 2
*Faza wodna nie zawierała metanolu.* The water phase did not contain methanol.
Można łatwo dostrzec z danych w tabeli 3, że pewne pochodne p-fenylenodiaminy z łatwością przechodzą do fazy wodnej przy niskich poziomach pH. Aby dany związek mógł być traktowany jako odpowiedni inhibitor w fazie wodnej, musi on przechodzić do fazy wodnej przynajmniej w 10%, korzystniej 30%, a najkorzystniej w 50% określonych według metody testowej przy pH równym 2. Można dostrzec, że związki 3 i 4 są takimi substancjami. N,N’-podstawione p-fenylenodiaminy, mające przynajmniej jeden podstawnik będący niższą grupą alkilową (C1-C4), są związkami, które stanowią korzystną grupę substancji, używanych jako składnik układu inhibitora w fazie wodnej. Związki 3 oraz 4, stanowiące p-fenylenodiaminy podstawione grupami izopropylowymi, zapewniają wyjątkowo wyraźną ochronę monomeru MAM obecnego w fazie wodnej, szczególnie w warunkach silnie kwasowych. Takie warunki mogą być normalnymi warunkami technologicznymi, mogą też być warunkami przejściowymi w okresach zaburzeń produkcyjnych. Bez wzmożonej ochrony, którą uzyskuje się sposobem według wynalazku, niepożądana polimeryzacja może wystąpić w znacznym stopniu w silnie kwaśnych warunkach technologicznych, powodując zatykanie aparatury, zmniejszając sprawność wymiany ciepła, jak również powodując przestoje dla czyszczenia instalacji.It can be readily seen from the data in Table 3 that certain p-phenylenediamine derivatives readily enter the aqueous phase at low pH levels. In order for a given compound to be considered a suitable inhibitor in the aqueous phase, it must pass to the aqueous phase by at least 10%, more preferably 30% and most preferably 50% as determined by the test method at a pH of 2. It can be seen that compounds 3 and 4 they are such substances. N, N'-substituted p-phenylenediamines having at least one lower alkyl (C1-C4) substituent are compounds that constitute a preferred group of substances when used as a component of an aqueous phase inhibitor system. Compounds 3 and 4, which are isopropyl substituted p-phenylenediamines, provide exceptionally pronounced protection of the MAM present in the aqueous phase, especially under strongly acidic conditions. Such conditions may be normal technological conditions, or they may be transitory conditions during periods of production disturbances. Without the enhanced protection afforded by the process of the invention, undesirable polymerization can occur to a significant extent under highly acidic processing conditions, causing clogging of the apparatus, reducing heat transfer efficiency as well as causing downtime for plant cleaning.
Związki o wzorze (I) nie spełniają warunków testu rozpuszczalności w wodzie, podczas gdy związki o wzorze (II) spełniają warunki tego testu i są uważane za rozpuszczalne w fazie wodnej.Compounds of formula (I) do not pass the water solubility test, while compounds of formula (II) pass the test and are considered soluble in the water phase.
Poniżej przedstawiona jest tabela A, w której podane są wyniki otrzymane w teście rozpuszczalności przeprowadzonym metodą ekstrakcyjną opisaną powyżej przy różnych pH fazy wodnej. Jako inhibitory stosowano związki 12, 3,4 określone uprzednio.Table A below shows the results obtained in the dissolution test carried out by the extraction method described above at the different pH of the aqueous phase. The compounds 12, 3,4 defined previously were used as inhibitors.
Tabela A Dane z ekstrakcji wodnejTable A Water Extraction Data
* Faza wodna nie zawierała metanolu NB = nie badano* The aqueous phase did not contain methanol NB = not tested
Jak wynika z tej tabeli związki 1 i 2 w zakresie pH 2 do 4 znajdują się w niewielkiej ilości w fazie wodnej lub w ogóle nie przechodzą do fazy wodnej, podczas gdy związki 3 i 4 o wzorze II wykazują prawie 100% rozpuszczalność w fazie wodnej przy pH 2 i zachowują jeszcze 11 do 15% rozpuszczalności w fazie wodnej przy wysokim pH równym 4.As can be seen from this table, compounds 1 and 2 in the pH range 2 to 4 have little or no transfer to the aqueous phase, while compounds 3 and 4 of formula II show almost 100% solubility in the aqueous phase at pH 2 and they still retain 11 to 15% solubility in the water phase at a high pH of 4.
Wyniki przedstawione w tabeli A potwierdzają wykresy na figurach 1,2 i 3.The results in Table A confirm the graphs in Figures 1, 2 and 3.
167 122167 122
Figury 1 i 2 przedstawiają rozpuszczalność związków o wzorze I w szerszym zakresie pH (2-8) niż w tabeli A.Figures 1 and 2 show the solubility of compounds of formula I over a wider pH range (2-8) than in Table A.
Figura 3 przedstawia ekstrahowalność związku 3 (który jest reprezentantem związków o wzorze II). Ekstrację prowadzono jak opisano powyżej. Wyraźnie widać z fig. 3, że parafenylenodiaminy o wzorze II bardzo dobrze ekstrahują się fazą wodną i są w niej bardzo dobrze rozpuszczalne, w przeciwieństwie do parafenylenodiamin o wzorze I (związki 1 i 2), które są rozpuszczalne tylko w fazie metakrylanu metylu, a nierozpuszczalne w fazie wodnej.Figure 3 shows the extractability of compound 3 (which is representative of compounds of formula II). Extraction was performed as described above. It is clear from Fig. 3 that the paraphenylenediamines of formula II extract very well with the aqueous phase and are very soluble therein, in contrast to the paraphenylenediamines of formula I (compounds 1 and 2), which are only soluble in the methyl methacrylate phase and insoluble in the water phase.
Jeżeli wybrana substancja spełnia kryteria rozpuszczalności w wodzie, musi ona również wykazywać odpowiednie właściwości inhibitowania polimeryzacji. Należy zdać sobie sprawę z tego, że substancje nie muszą wykazywać najlepszej, bądź optymalnej aktywności, ponieważ inhibitorowi fazy wodnej towarzyszy inhibitor fazy organicznej, który będzie bardzo aktywnym inhibitorem. Należy ponadto pamiętać, że aktualnie w fazie wodnej jest względnie niewiele estru w porównaniu z fazą organiczną w typowym strumieniu technologicznym, a zatem wymagana wielkość ochrony jest mniejsza niż w fazie organicznej (którą zasadniczo całą stanowi MAM lub inny ester).If the selected substance meets the water-solubility criteria, it must also exhibit suitable polymerization-inhibiting properties. It will be appreciated that the substances do not need to exhibit the best or optimal activity since the aqueous phase inhibitor is accompanied by an organic phase inhibitor which will be a very active inhibitor. It should also be borne in mind that currently there is relatively little ester in the aqueous phase compared to the organic phase in a conventional process stream, and therefore the amount of protection required is less than in the organic phase (which is essentially all of MAM or another ester).
Do oceny wybranych substancji, które spełniły wymagania metody badania rozpuszczalności w wodzie zastosowano procedurę badania polimeryzacji opisanej poniżej.The polymerization test procedure described below was used to evaluate the selected substances that passed the water solubility test method.
PROCEDURA BADANIA POLIMERYZACJIPOLYMERIZATION TEST PROCEDURE
1. Usuwa się jakikolwiek inhibitor użyty dla składowania MAM poprzez destylację.1. Any inhibitor used for storage of MAM is removed by distillation.
2. Przyrządza się 0,1% roztwory podstawowe testowanego inhibitora w MAM.2. Prepare 0.1% stock solutions of test inhibitor in MAM.
3. Z roztworów podstawowych sporządza się roztwory zawierające 10 ppm testowanego inhibitora i umieszcza je w probówkach.3. Solutions containing 10 ppm of the inhibitor to be tested are prepared from the stock solutions and placed in test tubes.
4. Probówki, wyposażone w wewnętrzną rurkę olejową i termoparę, umieszcza się w termostatowanej łaźni olejowej o temperaturze 80°C.4. The test tubes, fitted with an internal oil tube and thermocouple, are placed in a thermostated oil bath at 80 ° C.
5. Pierwsze objawy egzotermiczności, odczytane z rejestratora, oznaczają wystąpienie polimeryzacji. Oznacza się czas, po upływie którego polimeryzacja zaszła.5. The first symptoms of exotherm, read from the recorder, indicate the occurrence of polymerization. The time after which the polymerization has taken place is marked.
Tabela 4Table 4
Dane dotyczące polimeryzacji Metakrylan metylu Warunki: 80°CPolymerization data Methyl methacrylate Conditions: 80 ° C
Dane z tabeli 4 ukazują doskonały, długotrwały efekt hamowania poliemryzacji, wywierany przez pochodne p-fenylenodiaminy o wzorze I oraz II. Próby kontrolne A, B i C nie zapewniają więcej niż 20 godzin ochrony, podczas gdy alkilopodstawione p-fenylenodiaminy wykazują od 60 do 140 godzin ochrony.The data in Table 4 show the excellent, long-lasting effect of inhibiting polyneurization exerted by the p-phenylenediamine derivatives of formula I and II. Controls A, B and C give no more than 20 hours of protection, while the alkyl-substituted p-phenylenediamines show 60 to 140 hours of protection.
W sposobie według wynalazku wykorzystuje się mieszaninę stabilizatora (a) inhibitora fazy organicznej, który może być reprezentowany w sposób nie wyczerpujący poprzez związki o wzorze I oraz (b) inhibitora fazy wodnej, który może być reprezentowany w sposób nieThe process according to the invention uses a stabilizer mixture of (a) an organic phase inhibitor, which may be represented non-exhaustively by the compounds of formula I, and (b) an aqueous phase inhibitor, which may be represented non-exhaustively.
167 122 wyczerpujący poprzez związki o wzorze II. Mieszaninę stabilizatora można stosować w każdej skutecznie hamującej polimeryzację ilości, korzystnie od 50 do 10 000 ppm (części na milion) licząc na wagę estru, który ma być stabilizowany. Korzystniej można użyć od 100 do 2000 ppm, a najkorzystniej od 200 do 1000 ppm do stabilizacji w ciągu technologicznym estru i jego prekursorów w trakcie wytwarzania estru. Proporcja składników (a) do (b) może wahać się w szerokich granicach od 5/95 do 95/5, korzystniej od 30/70 do 70/30, a najkorzystniej od 40/60 do 60/40.167 122 exhaustive through the compounds of formula II. The stabilizer mixture may be used in any effective polymerization-inhibiting amount, preferably from 50 to 10,000 ppm (parts per million) based on the weight of the ester to be stabilized. More preferably, from 100 to 2000 ppm, and most preferably from 200 to 1000 ppm, can be used for line stabilization of the ester and its precursors during the production of the ester. The proportion of components (a) to (b) can vary widely from 5/95 to 95/5, more preferably from 30/70 to 70/30, and most preferably from 40/60 to 60/40.
Korzystnie, w związkach o wzorze I i IIR3 i R4 oznaczają podstawniki alkilowe C3-C4, R1 oznacza podstawnik fenylowy a R2 oznacza podstawnik alkilowy C6-C7. W całym niniejszym opisie i zastrzeżeniach pojęcie alkil obejmuje podstawniki alkilowe liniowe, rozgałęzione oraz cykliczne.Preferably, in compounds of formula I and II, R3 and R4 are C3-C4 alkyl substituents, R1 is phenyl and R2 is C6-C7 alkyl substituent. Throughout this specification and claims, the term alkyl includes linear, branched, and cyclic alkyl substituents.
Mieszaniną stabilizatora składa się z (a) N-alkilo, N-fenylopodstawiona p-fenylenodiamina, posiadającej rozpuszczalność większą niż 50% w fazie wodnej przy pH równym 2 oraz z (b) drugiej N,N-alkilo- lub N-alkilo-Nfenylopodstawiona p-fenylenodiamina, posiadającej rozpuszczalność mniejszą niż 20% w wymienionej fazie wodnej przy pH wynoszącym 2.The stabilizer mixture consists of (a) N-alkyl, N-phenyl substituted p-phenylenediamine, having a solubility greater than 50% in the aqueous phase at pH 2, and (b) a second N, N-alkyl or N-alkyl-N-phenyl substituted p-phenylenediamine having a solubility of less than 20% in said aqueous phase at a pH of 2.
Przykład. Testowanie laboratoryjne w małej skali nie oddaje adekwatnie różnorodności warunków w licznych zbiornikach i strumieniach wielkotonażowej instalacji chemicznej do wytwarzania estrów według niniejszego wynalazku, a zwłaszcza metakrylanu metylu. Z tego też względu, dla wykazania istotnie lepszego działania, najbardziej wskazane jest wprowadzenie doświadczalnego wsadu inhibitora do długotrwałej próby. W trakcie takich prób można określić, czy inhibitor może w rzeczywistości wyeliminować lub przynajmniej ograniczyć nagromadzanie się spolimeryzowanego MAM w różnych zbiornikach produkcyjnych, orurowaniu, wymiennikach ciepła itp. Taka próba została przeprowadzona przy użyciu mieszaniny związku 1 (określonego powyżej w tabeli inhibitorów) o wzorze I oraz związku 3 (według tabeli inhibitorów) o wzorze II w proporcji 50/50% wagowych. W kolumnie produkcyjnej, która normalnie wymagała zatrzymania i czyszczenia co 2-3 miesiące, próba trwała przez 9 miesięcy bez potrzeby czyszczenia - wykazując niebywałe rozwiniętą inhibicję polimeryzacji. Inne odcinki wykazywały znacznie wydłużone odstępy pomiędzy czyszczeniami. Jeżeli w układzie obecne są zarówno wodne, jak i organiczne fazy w układzie, sposób według wynalazku daje nieoczekiwanie lepsze rezultaty w porównaniu z użyciem pojedynczej N,N-podstawionej p-fenylenodiaminy.Example. Small scale laboratory testing does not adequately capture the variety of conditions in the numerous vessels and streams of the large volume chemical plant for producing esters of the present invention, especially methyl methacrylate. Therefore, in order to demonstrate a significantly better effect, it is most advisable to introduce an experimental batch of the inhibitor into a long-term trial. In the course of such tests, it can be determined whether the inhibitor can in fact eliminate or at least reduce the build-up of polymerized MAM in various production vessels, piping, heat exchangers, etc. Such a test was carried out using a mixture of compound 1 (defined above in the table of inhibitors) of formula I and compound 3 (according to the table of inhibitors) of formula II in a proportion of 50/50% by weight. In the production column, which would normally have to be stopped and cleaned every 2-3 months, the test ran for 9 months without the need for cleaning - showing an unprecedentedly developed inhibition of polymerization. Other episodes showed significantly extended intervals between cleanings. When both aqueous and organic phases are present in the system, the process of the invention gives surprisingly better results compared to using a single N, N-substituted p-phenylenediamine.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US55432090A | 1990-07-17 | 1990-07-17 | |
PCT/US1991/004325 WO1992001665A1 (en) | 1990-07-17 | 1991-06-17 | Method for stabilizing the esters of unsaturated carboxylic acids |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL297615A1 PL297615A1 (en) | 1992-07-13 |
PL167122B1 true PL167122B1 (en) | 1995-07-31 |
Family
ID=24212912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL91297615A PL167122B1 (en) | 1990-07-17 | 1991-06-17 | Method of stabilising unsaturated carboxylic esters |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0539388A4 (en) |
JP (1) | JPH0725719B2 (en) |
AU (1) | AU8002191A (en) |
BR (1) | BR9106652A (en) |
CA (1) | CA2087090A1 (en) |
HU (1) | HUT64292A (en) |
PL (1) | PL167122B1 (en) |
WO (1) | WO1992001665A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001513523A (en) | 1997-08-07 | 2001-09-04 | ビーエーエスエフ アクチェンゲゼルシャフト | Stabilization of (meth) acrylate against unwanted radical polymerization |
-
1991
- 1991-06-17 AU AU80021/91A patent/AU8002191A/en not_active Abandoned
- 1991-06-17 HU HU9300112A patent/HUT64292A/en unknown
- 1991-06-17 CA CA 2087090 patent/CA2087090A1/en not_active Abandoned
- 1991-06-17 WO PCT/US1991/004325 patent/WO1992001665A1/en not_active Application Discontinuation
- 1991-06-17 JP JP3511018A patent/JPH0725719B2/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-06-17 PL PL91297615A patent/PL167122B1/en unknown
- 1991-06-17 BR BR919106652A patent/BR9106652A/en not_active Application Discontinuation
- 1991-06-17 EP EP19910911421 patent/EP0539388A4/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05507489A (en) | 1993-10-28 |
AU8002191A (en) | 1992-02-18 |
JPH0725719B2 (en) | 1995-03-22 |
BR9106652A (en) | 1993-06-08 |
EP0539388A4 (en) | 1993-06-16 |
CA2087090A1 (en) | 1992-01-18 |
PL297615A1 (en) | 1992-07-13 |
EP0539388A1 (en) | 1993-05-05 |
HUT64292A (en) | 1993-12-28 |
WO1992001665A1 (en) | 1992-02-06 |
HU9300112D0 (en) | 1993-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0250325B1 (en) | Process for the preparation of aqueous solutions of unsaturated quaternary ammonium salts | |
US6210536B1 (en) | Polymerization inhibitors for acrylic acids and esters | |
US4419105A (en) | Maleic anhydride-amine reaction product corrosion inhibitor for alcohols | |
KR880007687A (en) | Multifunctional Antifouling Composition and Method of Use thereof | |
JP3227204B2 (en) | Method for preventing polymerization of (meth) acrylic acid | |
JPH0834748A (en) | Prevention of fouling in step for handling vinyl compound | |
SK21497A3 (en) | Process for preparing refined acrylic acid esters | |
US6518452B1 (en) | Process for stabilizing (METH)acrylic acid esters against unwanted radical polymerization | |
EP0791573A1 (en) | Nitroxides as antipolymerants for vinyl acetate units | |
EP2427421B1 (en) | Method for purifying monomers | |
PL167122B1 (en) | Method of stabilising unsaturated carboxylic esters | |
US5023372A (en) | Methods and compositions for inhibiting (meth)acrylic acid polymerization | |
EP1095006B1 (en) | Derivatives of 1-oxyl-4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine as polymerization inhibitors for (meth) acrylate monomers | |
JPH05310640A (en) | Production of hydroxyphenylcarboxylate | |
PL94830B1 (en) | HOW TO PREVENT THE POLYMERIZATION OF ACRYLIC ACID OR ITS ESTERS | |
EP0301879A2 (en) | Inhibition of polymerization during distillation of monomers | |
US4017544A (en) | N-(nitroalkyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamines | |
US4772740A (en) | Ethanolamine salt of N-Nitrosophenylhydroxylamine and inhibiting polymerization therewith | |
JP3534701B2 (en) | Method for stabilizing unsaturated organic compounds from polymerization | |
DE19734171A1 (en) | (Meth)acrylic acid ester(s) with improved inhibition efficiency | |
JP3274609B2 (en) | Stabilizer for hydroxyl-containing vinyl compound and method of using the same | |
JPH11506141A (en) | Treatment to prevent polymerization of vinyl aromatic monomers | |
US3896162A (en) | Stable compositions and methods of inhibiting polymerization of unsaturated carboxylic acid esters | |
US3097233A (en) | Unsaturated ester purification | |
RU2073020C1 (en) | Process for inhibiting vinyl chloride polymerization |