RU2422434C1 - Method of producing esters from caprolactam production wastes - Google Patents

Method of producing esters from caprolactam production wastes Download PDF

Info

Publication number
RU2422434C1
RU2422434C1 RU2010101382/04A RU2010101382A RU2422434C1 RU 2422434 C1 RU2422434 C1 RU 2422434C1 RU 2010101382/04 A RU2010101382/04 A RU 2010101382/04A RU 2010101382 A RU2010101382 A RU 2010101382A RU 2422434 C1 RU2422434 C1 RU 2422434C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alcohol
reaction
esters
caprolactam
caprolactam production
Prior art date
Application number
RU2010101382/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Сергеевич Князев (RU)
Александр Сергеевич Князев
Виктор Сергеевич Мальков (RU)
Виктор Сергеевич Мальков
Виктор Иванович Сачков (RU)
Виктор Иванович Сачков
Дарья Алексеевна Кокова (RU)
Дарья Алексеевна Кокова
Роман Андреевич Нефедов (RU)
Роман Андреевич Нефедов
Николай Михайлович Волков (RU)
Николай Михайлович Волков
Виктор Николаевич Решетников (RU)
Виктор Николаевич Решетников
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Томский государственный университет"
Общество с ограниченной ответственностью "Интер-Октан"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Томский государственный университет", Общество с ограниченной ответственностью "Интер-Октан" filed Critical Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Томский государственный университет"
Priority to RU2010101382/04A priority Critical patent/RU2422434C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2422434C1 publication Critical patent/RU2422434C1/en

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry. ^ SUBSTANCE: invention relates to synthesis of esters from the alcohol fraction of caprolactam. The method of producing esters from caprolactam production wastes is realised via esterification of organic acid and alcohol in autocatalytic heat release conditions which support the esterification reaction at temperature 40-130C using a catalyst in form of cation-exchange resin which is pre-treated with sulphuric acid in amount of 0.4-2 wt % of the weight of the loaded material with cooling down of the reaction mixture before separating the two phases. ^ EFFECT: high efficiency of the method. ^ 2 cl, 2 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области синтеза сложных эфиров из спиртовой фракции капролактама, которые применяются как растворители многих органических соединений, особенно ценны как растворители нитроцеллюлозы. Применяются в производстве лаков, красок, искусственного шелка, нефтехимической промышленности, наиболее востребованы в пищевой промышленности и парфюмерии (в качестве отдушки).The invention relates to the field of synthesis of esters from the alcohol fraction of caprolactam, which are used as solvents of many organic compounds, especially valuable as solvents of nitrocellulose. They are used in the manufacture of varnishes, paints, artificial silk, the petrochemical industry, and are most in demand in the food industry and perfumery (as a perfume).

Сущность изобретения заключается в осуществлении процесса синтеза сложных эфиров с использованием катализатора - катионообменной смолы, таким образом, что реакция этерификации проводится в условиях автокаталитического выделения тепла, поддерживающего реакцию. Катионообменная смола предварительно подвергается обработке серной кислотой. В качестве исходного сырья используются отходы производства капролактама - спиртовая фракция капролактама.The essence of the invention lies in the implementation of the process of synthesis of esters using a catalyst - a cation exchange resin, so that the esterification reaction is carried out under conditions of autocatalytic heat generation that supports the reaction. The cation exchange resin is pretreated with sulfuric acid. Caprolactam production waste - the alcohol fraction of caprolactam - is used as feedstock.

Известен способ получения сложных эфиров дикарбоновых кислот С26 и спиртов (Патент №2373188, опубл. 20.11.2009, С07С 69/02, С07С 67/03). В данном изобретении приведен способ получения сложных эфиров этерификацией смеси моно- и дикарбоновых кислот С26, полученной упариванием водно-кислых стоков производства капролактама, на кислотных катализаторах, в присутствии третьего компонента (бензола) при температуре 80-90°С до полного прекращения выделения воды. Недостатком известного способа является необходимость введения третьего компонента (бензола), что так же усложняет дальнейшую ректификационную разгонку.A known method of producing esters of dicarboxylic acids With 2 -C 6 and alcohols (Patent No. 2373188, publ. 20.11.2009, C07C 69/02, C07C 67/03). The present invention provides a method for producing esters by esterification of a mixture of mono- and dicarboxylic acids C 2 -C 6 obtained by evaporation of aqueous-acidic effluents from caprolactam production on acid catalysts in the presence of a third component (benzene) at a temperature of 80-90 ° C until complete stopping the release of water. The disadvantage of this method is the need to introduce a third component (benzene), which also complicates the further distillation distillation.

Известен способ получения сложных эфиров карбоновых кислот (Патент РФ №2283299, опубл. 2003.06.27, С07С 87/08, С07С 69/80). Предлагаемое изобретение относится к усовершенствованному способу получения сложных эфиров карбоновых кислот, которые находят свое применение в лаковых смолах, в качестве составляющих лакокрасочных материалов, в качестве пластификаторов для пластмасс. Предлагаемый способ заключается во взаимодействии ди- или поликарбоновых кислот или их ангидридов со спиртами, причем реакционную воду удаляют азеотропной перегонкой, жидкость, удаленную из реакции азеотропной дистилляцией, полностью снова заменяют спиртом. Данный способ показывает хорошие результаты по выходу (ангидрида фталевой кислоты), а также уменьшение времени этерификации за счет замены жидкости, удаленной дистилляцией, на чистый спирт. Недостатком известного способа является применение в качестве сырья чистого спирта и ангидрида кислоты, что существенно удорожает себестоимость полученного сложного эфира, а также ведение процесса при достаточно высоких температурах 160-240°С из-за использования титановых катализаторов.A known method of producing esters of carboxylic acids (RF Patent No. 2283299, publ. 2003.06.27, C07C 87/08, C07C 69/80). The present invention relates to an improved method for producing esters of carboxylic acids, which find their application in varnish resins, as constituent paints and varnishes, as plasticizers for plastics. The proposed method consists in the interaction of di- or polycarboxylic acids or their anhydrides with alcohols, the reaction water being removed by azeotropic distillation, the liquid removed from the reaction by azeotropic distillation is completely replaced with alcohol again. This method shows good yield results (phthalic anhydride), as well as a decrease in the time of esterification by replacing the liquid distilled by distillation with pure alcohol. The disadvantage of this method is the use of pure alcohol and acid anhydride as a raw material, which significantly increases the cost of the obtained ester, as well as the process at sufficiently high temperatures of 160-240 ° C due to the use of titanium catalysts.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения смеси сложных эфиров и/или их смесей (Патент РФ №2127722, опубл. 20.03.1999, С07С 67/08, С07С 69/14). В данном изобретении приведен способ синтеза сложных эфиров спиртов путем этерификации с органическими кислотами при температуре 60-130°С, в присутствии катализатора - катионообменной смолы типа КУ-2, предварительно обработанной серной кислотой из расчета 5-20 масс.%, и перед разделением двух фаз производится захолаживание реакционной смеси до температуры (-2)-(-5)°С, а в качестве исходного сырья используются отходы производства винилацетата и спиртов. Данный способ показывает хорошие результаты по выходу продукта, конечный продукт обладает сравнительно не дорогой себестоимостью, а также не большим расходом по катализатору.Closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a method for producing a mixture of esters and / or mixtures thereof (RF Patent No. 2127722, publ. 03.20.1999, С07С 67/08, С07С 69/14). This invention provides a method for the synthesis of esters of alcohols by esterification with organic acids at a temperature of 60-130 ° C, in the presence of a catalyst - cation exchange resin type KU-2, pre-treated with sulfuric acid at a rate of 5-20 wt.%, And before separation of the two phases, the reaction mixture is cooled to a temperature of (-2) - (- 5) ° C, and waste from the production of vinyl acetate and alcohols is used as the feedstock. This method shows good results in the yield of the product, the final product has a relatively inexpensive cost, and also not a large consumption of catalyst.

Недостатком известного способа является достаточно длительное время процесса этерификации (2-4 часа), а также необходимость предварительного нагрева реакционной смеси и последующего контроля температуры реакции во избежание ее перегрева.The disadvantage of this method is the rather long time of the esterification process (2-4 hours), as well as the need for pre-heating the reaction mixture and subsequent control of the reaction temperature in order to avoid its overheating.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения сложных эфиров из отходов производства капролактама, с целью интенсификации процесса синтеза сложных эфиров, расширения существующей сырьевой базы и снижение себестоимости продукта посредством снижения издержек на обеспечение контроля температуры реакции.The objective of the present invention is to develop a method for producing esters from the waste products of caprolactam, with the aim of intensifying the process of synthesis of esters, expanding the existing raw material base and reducing the cost of the product by reducing the cost of controlling the reaction temperature.

Для достижения поставленной цели предложен способ получения сложных эфиров из отходов производства капролактама.To achieve this goal, a method for producing esters from caprolactam production wastes is proposed.

Поставленная задача решается тем, что способ получения сложных эфиров из отходов производства капролактама реализуется путем реакции этерификации органической кислоты и спирта при температуре от 40-130°С с использованием в качестве катализатора катионнообменной смолы, предварительно обработанной серной кислотой в количестве 0,4-2% масс. от массы загруженного сырья с захолаживанием реакционной смеси перед разделением двух фаз. В отличие от прототипа в заявленном способе реакция этерификации проводится в условиях автокаталитического выделения тепла, поддерживающего реакцию этерификации, и в качестве сырья используют спиртовые отходы производства капролактама, содержащие 60-70% н-амилового спирта, 5-10% изоамилового спирта, 20-35% инертных примесей.The problem is solved in that the method for producing esters from caprolactam production wastes is carried out by the esterification reaction of organic acid and alcohol at a temperature of 40-130 ° C using a cation exchange resin pre-treated with sulfuric acid in an amount of 0.4-2% mass from the mass of loaded raw materials with cooling the reaction mixture before the separation of the two phases. In contrast to the prototype, in the claimed method, the esterification reaction is carried out under conditions of autocatalytic heat generation supporting the esterification reaction, and alcoholic waste products of caprolactam production containing 60-70% n-amyl alcohol, 5-10% isoamyl alcohol, are used as raw materials % inert impurities.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. В качестве исходного сырья используют отходы производства капролактама (СФК), содержащие спирты в реакторе периодического действия, контактируют с органическими кислотами в присутствии катализатора при температуре от 40 до 130°С, который поддерживается за счет баланса теплот химической реакции и теплоты, необходимой для поддержания температуры. Время контакта 1,5-2 ч, катализатор - катионообменная смола в количестве 2 масс.%.The essence of the invention is as follows. Caprolactam (SFC) wastes containing alcohols in a batch reactor are used as feedstock and are contacted with organic acids in the presence of a catalyst at a temperature of 40 to 130 ° C, which is maintained due to the balance of the heats of the chemical reaction and the heat necessary to maintain the temperature . The contact time is 1.5-2 hours, the catalyst is a cation exchange resin in an amount of 2 wt.%.

В процессе синтеза эфиров в качестве катализатора выступает катионообменная смола. Для повышения каталитических свойств смолы ее необходимо подвергнуть активации. В качестве активирующего агента выступает серная кислота H2SO4, в количестве 15-20 масс.% от веса смолы. Это способствует увеличению скорости реакции этерификации вследствие активации дополнительных кислотных центров. Процесс активации составляет 12 часов. Затем катионит промывается дистиллированной водой до рН=6-7. Затем подсушивается при температуре не более 30°С. После этого катионит готов к использованию.In the process of synthesis of esters, a cation exchange resin acts as a catalyst. To increase the catalytic properties of the resin, it must be activated. The activating agent is sulfuric acid H 2 SO 4 , in an amount of 15-20 wt.% By weight of the resin. This helps to increase the rate of the esterification reaction due to the activation of additional acid sites. The activation process is 12 hours. Then the cation exchange resin is washed with distilled water to pH = 6-7. Then it is dried at a temperature of no more than 30 ° C. After that, the cation exchange resin is ready for use.

После проведения синтеза катализатор необходимо подвергнуть регенерации. Для регенерации (перевода отработанного катионита в Н-форму) проводится его промывка раствором серной кислоты. При использовании серной кислоты проводим ступенчатую регенерацию с постепенным повышением концентрации кислоты до (1-6%). Удельный расход кислоты 140-160 г/моль поглощающих ионов. Расход воды на отмывание 5 об./об. катионита.After synthesis, the catalyst must be regenerated. For regeneration (transfer of spent cation exchanger to the H-form), it is washed with a solution of sulfuric acid. When using sulfuric acid, we carry out stepwise regeneration with a gradual increase in the acid concentration to (1-6%). The specific consumption of acid is 140-160 g / mol of absorbing ions. Water consumption for washing 5 vol./about. cation exchanger.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1Example 1

Получение амилформиата. В реактор загрузили 900 г спиртовых отходов производства капролактама, содержащих (60-70% н-амилового спирта, 5-10% изо-амилового спирта, 20-35% инертных примесей), 10 г катализатора (катионообменная смола КУ-2-8, предварительно обработанная серной кислотой), после чего в реактор вливается 322 г муравьиной кислоты с такой скоростью, чтобы температура реакционной среды поддерживалась на уровне 60°С. В результате реакции в течение 2 часов получена реакционная смесь, которая подвергается фракционной перегонке.Preparation of Amyl Formate 900 g of alcoholic caprolactam production waste containing (60-70% n-amyl alcohol, 5-10% iso-amyl alcohol, 20-35% inert impurities), 10 g of catalyst (KU-2-8 cation exchange resin, pretreated with sulfuric acid), after which 322 g of formic acid are poured into the reactor at such a rate that the temperature of the reaction medium is maintained at 60 ° C. As a result of the reaction, a reaction mixture was obtained for 2 hours, which was subjected to fractional distillation.

Таким образом способ позволяет получить амилформиат с выходом 73,1% мас. и дополнительно получить полезное тепловыделение на уровне 6743,8 кДж (Данные представлены в Таблице 1).Thus, the method allows to obtain amylformate with a yield of 73.1% wt. and additionally obtain useful heat emission at the level of 6743.8 kJ (Data are presented in Table 1).

Пример 2Example 2

Получение амилацетата. В реактор загрузили 900 г спиртовых отходов производства капролактама, содержащих (60-70% н-амилового спирта, 5-10% изо-амилового спирта, 20-35% инертных примесей), 10 г катализатора (катионообменная смола КУ-2-8, предварительно обработанная серной кислотой), после чего в реактор вливается 420 г уксусной кислоты с такой скоростью, чтобы температура реакционной среды поддерживалась на уровне 65°С. В результате реакции в течение 2 часов получена реакционная смесь, которая подвергается фракционной перегонке. Таким образом, способ позволяет получить амилацетат с выходом 80,3% мас. и дополнительно получить полезное тепловыделение на уровне 7286 кДж (Данные представлены в Таблице 2).Getting amyl acetate. 900 g of alcoholic caprolactam production wastes were loaded into the reactor, containing (60-70% n-amyl alcohol, 5-10% iso-amyl alcohol, 20-35% inert impurities), 10 g of catalyst (KU-2-8 cation exchange resin, pretreated with sulfuric acid), after which 420 g of acetic acid is poured into the reactor at such a rate that the temperature of the reaction medium is maintained at 65 ° C. As a result of the reaction, a reaction mixture was obtained for 2 hours, which was subjected to fractional distillation. Thus, the method allows to obtain amyl acetate with a yield of 80.3% wt. and additionally obtain a useful heat release at the level of 7286 kJ (Data are presented in Table 2).

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет интенсифицировать процесс синтеза сложных эфиров, расширить существующую сырьевую базу и снизить себестоимость продукта посредством снижения издержек на обеспечение контроля температуры реакции.Thus, the proposed technical solution allows to intensify the process of synthesis of esters, expand the existing raw material base and reduce the cost of the product by reducing the cost of ensuring control of the reaction temperature.

Таблица 1Table 1 Тепловой баланс реакции этерификацииHeat balance of the esterification reaction Тепловой эффект от хим. реакции, кДжThe thermal effect of chem. reaction, kJ Теплопоглощение на поддержание Т, кДжHeat absorption to maintain T, kJ Тепловыделение, кДжHeat dissipation, kJ 68006800 56,256.2 6743,86743.8

Таблица 2table 2 Тепловой баланс реакции этерификацииHeat balance of the esterification reaction Тепловой эффект от хим. реакции, кДжThe thermal effect of chem. reaction, kJ Теплопоглощение на поддержание Т, кДжHeat absorption to maintain T, kJ Тепловыделение, кДжHeat dissipation, kJ 73967396 109,3109.3 7286,77286.7

Claims (2)

1. Способ получения сложных эфиров из отходов производства капролактама, путем реакции этерификации органической кислоты и спирта в условиях автокаталитического выделения тепла, поддерживающего реакцию этерификации при температуре 40-130°С с использованием в качестве катализатора катионнообменной смолы, предварительно обработанной серной кислотой в количестве 0,4-2 мас.% от массы загруженного сырья с захолаживанием реакционной смеси перед разделением двух фаз.1. A method of producing esters from caprolactam production wastes by the esterification reaction of an organic acid and alcohol under conditions of autocatalytic heat generation supporting an esterification reaction at a temperature of 40-130 ° C. using a cation exchange resin pretreated with sulfuric acid in an amount of 0 as a catalyst 4-2 wt.% From the mass of the loaded raw materials with cooling of the reaction mixture before the separation of the two phases. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сырья используют спиртовые отходы производства капролактама, содержащие 60-70% н-амилового спирта, 5-10% изо-амилового спирта, 20-35% инертных примесей. 2. The method according to claim 1, characterized in that the alcohol wastes of caprolactam production containing 60-70% n-amyl alcohol, 5-10% iso-amyl alcohol, 20-35% inert impurities are used as raw materials.
RU2010101382/04A 2010-01-18 2010-01-18 Method of producing esters from caprolactam production wastes RU2422434C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010101382/04A RU2422434C1 (en) 2010-01-18 2010-01-18 Method of producing esters from caprolactam production wastes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010101382/04A RU2422434C1 (en) 2010-01-18 2010-01-18 Method of producing esters from caprolactam production wastes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2422434C1 true RU2422434C1 (en) 2011-06-27

Family

ID=44739145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010101382/04A RU2422434C1 (en) 2010-01-18 2010-01-18 Method of producing esters from caprolactam production wastes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2422434C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537292C2 (en) * 2012-10-26 2014-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) Method of obtaining esters of amyl alcohols

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Леванова С.В. Синтез сложных эфиров их жидких отходов производства капролактама, Рос. Хим. ж., т. L, №3, с.37-42. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537292C2 (en) * 2012-10-26 2014-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) Method of obtaining esters of amyl alcohols

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9181143B2 (en) Process for the production of olefins and use thereof
JP2012530144A (en) Cyclohexene 1,4-carboxylate
JP5594140B2 (en) Method for producing hydride of aromatic polycarboxylic acid
EP2935229A2 (en) Esterification of 2,5-furan-dicarboxylic acid
JP6096224B2 (en) Method for producing isoidide
KR20130126303A (en) Method for producing highly pure anhydrosugar alcohols by thin film evaporation
JPH11503162A (en) Method for producing and purifying cyclic esters
KR20050055764A (en) Process for production of a carboxylic acid/diol mixture suitable for use in polyester production
CN113788793A (en) Sulfonic acid functionalized imidazole ionic liquid catalyst and preparation method and application thereof
RU2422434C1 (en) Method of producing esters from caprolactam production wastes
JP2015530418A (en) Continuous process for producing (meth) acrylates from C10 alcohol mixtures
KR101571511B1 (en) Method for producing highly pure anhydrosugar alcohols with improved yield by using purification product of waste generated from crystallization procedure
JP2006083080A (en) Method for producing hydrogenated aromatic polycarboxylic acid
TW201345890A (en) Method for continuously preparing carboxylic acid ester
CN107879910B (en) Green synthesis process of 2, 4-dihydroxy benzophenone
TWI696609B (en) Preparation and purification of biphenyldicarboxylic acids
JPS63122649A (en) Production of high-boiling (meth)acrylic acid ester
WO2016069229A1 (en) Aerobic oxidative esterification of sugar-derived 1,4-disubstituted benzene for direct synthesis of dimethylterephthalate
CN101381293B (en) Method for preparing high-purity beta-jonone
JP2006036710A (en) Method for producing optically active 3-hydroxytetrahydrofuran
JP5239140B2 (en) Process for producing hydrogenated aromatic carboxylic acid
WO2005082817A1 (en) Process for producing adamantane
JP2015522572A (en) Method for producing terephthalic acid and derivatives thereof
CN110944983A (en) Process for the manufacture of 2, 5-furandicarboxylic acid esters
KR101651405B1 (en) Method for preparation of anhydrosugar alcohols using layer crystallization with solvent

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190119