SK283806B6

SK283806B6 - Process and device for production of isobutylacetate

Info

Publication number: SK283806B6
Application number: SK427-98A
Authority: SK
Inventors: Jiří Kolena; Jaromír Lederer; Vladimír Macek; Pavel Morávek; Jiří Hanika; Quido Smejkal; Willem Levering; Oliver Bailer
Original assignee: Chemopetrol, A. S.; Sulzer Chemtech Ltd.
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 2004-02-03
Also published as: SK42798A3

Abstract

The production of isobutylacetate by esterification of acetic acid by isobutylalcohol in the presence of the solid acid catalyst with concurrent distilling separation of the components, wherein the acetic acid and isobutylalcohol are separately indicated in the molar ratio 1 : 1 to 1 : 10 and in the defined amount pre the catalyst unit into the system divided in three zones. In the reaction zone the reaction runs concurrently with distilling separation of the components. The feed of the acetic acid is led inside the reaction zone or above this zone and the feed of isobutylalcohol is led inside the reaction zone or under this zone, in the upper separation zone there is removed the elusive mixture, which is after the cooling to 5 to 80 °C separated to the aqueous and organic phases and this organic phase is returning as a reflux into the system, with the ratio between the feed of the incoming components and the reflux flow of the organic phase 1 : 1 to 1 : 20. The reflux backward flow is 5 to 100 % of the total amount from the separated organic phase and isobutylacetate is separated as higher boiling end component. Disclosed is also device for performing this process.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka spôsobu syntézy izobutylacetátu esterifikáciou kyseliny octovej izobutylalkoholom, ktorý využíva katalytickú destiláciu v kolóne, v ktorej okrem esterifíkačnej reakcie na katalytický aktívnej výplni dochádza súčasne k rektifikačnej separácii reakčných produktov, a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu.The invention relates to a process for the synthesis of isobutyl acetate by esterification of acetic acid with isobutyl alcohol, which utilizes catalytic distillation in a column in which, in addition to the esterification reaction on the catalytically active filler, a rectification separation of the reaction products occurs simultaneously.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Izobutylacetát sa pripravuje reakciou izobutylalkoholu a kyseliny octovej, ktorou vzniká vedľa izobutylacetátu i voda. Reakcia je rovnovážna a urýchľuje sa prítomnosťou kyslých katalyzátorov. S týmto cieľom sa používajú prevažne minerálne kyseliny, hlavne kyselina sírová, alebo novšie pevné kyslé katalyzátory, napr. podľa CZ 191357 a CZ 279562. Týmito kyslými katalyzátormi sú hlavne kyslé ionexy, príp. zeolity, takzvané pevné superkyseliny a podobne.Isobutyl acetate is prepared by reacting isobutyl alcohol and acetic acid, which also forms water in addition to isobutyl acetate. The reaction is equilibrium and is accelerated by the presence of acid catalysts. For this purpose, mainly mineral acids, in particular sulfuric acid, or newer solid acid catalysts, e.g. According to CZ 191357 and CZ 279562, these acidic catalysts are mainly acidic ion exchangers, respectively. zeolites, so-called solid superacids and the like.

Reakcia sa podľa doteraz známych postupov uskutočňuje obvykle tak, že v reaktore sa dosiahne takmer rovnovážne zloženie reakčnej zmesi, ktoré je závislé od východiskového molárneho pomeru reagujúcich zložiek. Vzniknutá zmes sa rektifikuje na kolóne tak, že je vydestilovávaná zmes zložením blízka ternámemu heterogénnemu azeotropu, obsahujúca izobutylalkohol, izobutylacetát a vodu. Na oddestilovanie izobutylacetátu vo forme azeotropu nestačí voda vznikajúca reakciou, takže je nutné do destilujúcej zmesi pridávať ďalšiu vodu. Tým sa zväčší objem odpadovej vodnej fázy, ktorú je nutné následne spracovávať, čo patrí k nevýhodám doteraz známych postupov. Veľmi často bývajú obe uvedené operácie spojené tak, že syntéza prebieha priamo vo varáku destilačnej kolóny. Oddelenie vodnej fázy heterogénneho azeotropu umožňuje následnú separáciu izobutylacetátu od izobutylalkoholu v nadväzujúcej rektifikačnej kolóne. Organická fáza získaná po rozdelení heterogénneho azeotropu obsahuje izobutylacetát, izobutylalkohol a určité množstvo vody. Z tejto zmesi sa potom nadväznou destilačnou rektifikáciou oddeľuje izobutylalkohol a zvyšky vody spolu s časťou izobutylacetátu. Takto získaný hlavový produkt druhej kolóny sa recykluje do esterifikácie, zatiaľčo ako pätný produkt sa získava čistý izobutylacetát. Oddelenie nezreagovancho izobutylalkoholu od izobutylacetátu je však veľmi náročné vzhľadom na to, že ide o silne neideálnu zmes, kde izobutylalkohol a izobutylacetát vytvárajú binárny azeotrop, a okrem toho tvoria s vodou ternárny azeotrop s minimálnou teplotou varu. Z vodnej fázy oddelenej z destilátu prvej kolóny sa potom pomocou ďalšej destilačnej kolóny vydestiluje rozpustený izobutylacetát a izobutylalkohol a táto zmes alkoholu a acetátu sa vracia do procesu. Zložitý spôsob delenia reakčných zložiek esterifikácie od seba je hlavnou nevýhodou týchto známych postupov. Pri postupe, ktoré ako katalyzátor používajú minerálne kyseliny, k tomu ešte pristupujú závažné korózne problémy.The reaction is generally carried out according to the known methods so that an almost equilibrium composition of the reaction mixture is achieved in the reactor, which is dependent on the initial molar ratio of the reactants. The resulting mixture is rectified on the column so that the mixture is distilled off by a composition close to the known heterogeneous azeotrope containing isobutyl alcohol, isobutyl acetate and water. Water resulting from the reaction is not sufficient to distill the isobutyl acetate in the form of an azeotrope, so additional water needs to be added to the distilling mixture. This increases the volume of the waste water phase which has to be subsequently treated, which is a disadvantage of the known processes. Very often both operations are combined so that the synthesis takes place directly in the distillation column. Separation of the aqueous phase of the heterogeneous azeotrope allows the subsequent separation of isobutyl acetate from isobutyl alcohol in a downstream rectification column. The organic phase obtained after separation of the heterogeneous azeotrope contains isobutyl acetate, isobutyl alcohol and some water. Isobutyl alcohol and water residues are then separated from this mixture by a subsequent distillation rectification together with a portion of isobutyl acetate. The so obtained top column product of the second column is recycled to esterification, while pure isobutyl acetate is obtained as the back product. However, the separation of unreacted isobutyl alcohol from isobutyl acetate is very difficult because it is a strongly non-ideal mixture where isobutyl alcohol and isobutyl acetate form a binary azeotrope and, in addition, form a ternary azeotrope with a minimum boiling point with water. From the aqueous phase separated from the distillate of the first column, dissolved isobutyl acetate and isobutyl alcohol are distilled off by means of a further distillation column and this mixture of alcohol and acetate is returned to the process. The complex method of separating the esterification reactants from each other is a major disadvantage of these known processes. In the process which uses mineral acids as catalyst, there are also serious corrosion problems.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nevýhody známych postupov odstraňuje spôsob výroby izobutylacetátu podľa vynálezu, ktorý spočíva v tom, že za prítomnosti pevného kyslého katalyzátora sa pri súčasnom destilačnom oddeľovaní zložiek kyselina octová a izobutylalkohol oddelene uvádzajú v molárnom pomere 1 : 1 až 1 :10 a množstve vyjadrenom ako celkový prietok privádzaných zložiek vztiahnutý na jednotku objemu katalyzátora 0,1 až 10 h'¹ do systému, v ktorom reakcia a destilačná separácia prebieha v troch zónach, pričom v reakčnej zóne prebieha reakcia súčasne s destilačnou separáciou zložiek s rozdielnymi teplotami varu a v dvoch separačných zónach prebieha len destilačná separácia zložiek, pričom voda vznikajúca ako vedľajší produkt reakcie, destiluje zo systému vo forme nízkovrúccj azcotropickej zmesi, načo sa po ochladení destilátu na 5 až 80 °C oddeľuje od organickej časti destilátu a odoberá zo systému, zatiaľčo organické zložky destilátu sa vracajú späť ako refluxný tok, pričom nástrek kyseliny octovej a izobutylalkoholu sa vedú do systému tak, že nástrek kyseliny octovej sa vedie dovnútra reakčnej zóny alebo nad túto zónu, a to do miesta umiestneného vyššie než nástrek izobutylalkoholu a nástrek izobutylalkoholu sa vedie do reakčnej zóny alebo pod túto zónu, pričom pomer medzi nástrekom vstupných zložiek do reakcie a refluxným tokom organickej fázy je 1 : 1 až 1 : 20 a refluxný spätný tok predstavuje 50 až 100 % z celkového množstva vydelenej organickej fázy a izobutylacetát sa oddeľuje ako vyššie vrúca pätná zložka. Ako katalyzátor možno použiť kyslý ionex, napríklad sulfonovaný kopolymér styrénu s 1 až 25 % hmotn. divinylbenzénu s kyslosťou 1 až 10 meq(H⁺)/g. Možno však použiť ľubovoľné iné typy kyslých ioncxových živíc, alebo napr. kyslé zeolity a inc známe typy kyslých katalyzátorov.The above-mentioned disadvantages of the known processes are eliminated by the process for the preparation of isobutyl acetate according to the invention, which consists in the fact that, in the presence of a solid acid catalyst, acetic acid and isobutyl alcohol are separated separately at a molar ratio of 1: 1 to 1: 10. of feed components per unit volume of catalyst of 0.1 to 10 h ^-1 to a system in which the reaction and distillation separation takes place in three zones, wherein the reaction zone coincides with the distillation separation of components with different boiling points and in two separation zones only distillation separation of the components, whereby the water formed as a by-product of the reaction is distilled from the system as a low-boiling ascotropic mixture, after separation of the distillate to 5 to 80 ° C, it is separated from the organic part of the distillate and removed from the system, The acetic acid and isobutyl alcohol feed are fed into the system by passing the acetic acid feed inside or above the reaction zone to a point higher than the isobutyl alcohol feed and the isobutyl alcohol feed into the reaction mixture. zone or below this zone, wherein the ratio between feed of the feed components to the reaction and the reflux of the organic phase is 1: 1 to 1:20 and the reflux reflux is 50 to 100% of the total split organic phase and isobutyl acetate is separated as the higher boiling component. An acid exchanger, for example a sulfonated styrene copolymer with 1 to 25 wt. divinylbenzene having an acidity of 1 to 10 meq (H ⁺ ) / g. However, any other type of acidic ionic resin may be used, or e.g. acid zeolites and inc known types of acid catalysts.

Výhodné uskutočnenie tohto spôsobu prebieha pri parametroch molárneho pomeru kyseliny octovej k izobutylalkoholu 1 : 1 až 1 : 1,5, prietoku privádzaných vstupných zložiek vztiahnutého na jednotku objemu katalyzátora 0,5 až 5 h'¹, pomere medzi nástrekom vstupných zložiek do reakcie a refluxným tokom organickej fázy 1 : 2 až 1 : 7 a konečne refluxného spätného toku 80 až 99 % z celkového množstva vydelenej organickej fázy. Miesto nástreku čistej kyseliny octovej môže byť nastrekovaná čiastočne zreagovaná zmes kyseliny octovej a izobutylalkoholu, takže nástrekový prúd obsahujúci kyselinu octovú môže obsahovať rovnako izobutylacetát a/alebo vodu, a/alebo menšiu časť nezreagovaného izobutylalkoholu.A preferred embodiment of this process is carried out at a molar ratio of acetic acid to isobutyl alcohol of 1: 1 to 1: 1.5, a feed rate of feed components per unit volume of catalyst of 0.5 to 5 h ^-1 , a ratio between feedstock feed and reflux of an organic phase flow of 1: 2 to 1: 7 and finally of a reflux reflux of 80 to 99% of the total amount of organic phase separated. Instead of injecting pure acetic acid, a partially reacted mixture of acetic acid and isobutyl alcohol may be injected so that the feed stream containing acetic acid may also contain isobutyl acetate and / or water, and / or a minor portion of unreacted isobutyl alcohol.

Spôsob podľa vynálezu prebieha výhodne v zariadení, ktoré je tvorené kolónou, pozostávajúcou z troch zón, pričom reakčná zóna, umiestnená v strednej časti kolóny, obsahuje pevný kyslý katalyzátor vo výhodnom usporiadaní zakotvený v známych typoch orientovaných výplní s vnútornou kanálikovou štruktúrou, kde katalyzátor jc fixovaný medzi dvoma vrstvami inertného porézneho materiálu tvoriaceho štruktúru výplne, spodná separačná zóna a horná separačná zóna obsahuje inertné sypané výplne, štruktúrované orientované výplne známych typov, alebo destilačné vstavby, potrubie nástreku kyseliny je napojené do hornej časti reakčnej zóny alebo nad túto zónu, potrubie nástreku izobutylalkoholu je zavedené do spodnej časti reakčnej zóny alebo pod túto zónu, päta kolóny je vybavená varákom, odťah izobutylacetátu je vyvedený z varáku alebo päty kolóny a horná časť kolóny je ukončená hlavou, ktorá je vybavená odvodom pár destilátu do kondenzátora, z ktorého vychádza potrubie skondenzovaného destilátu do deličky, z ktorej je v dolnej časti vyvedené potrubie vodnej fázy destilátu, v hornej časti potrubia pre reflux a potrubie na odvod nerefluxovanej organickej časti destilátu.The process according to the invention is preferably carried out in a device consisting of a column consisting of three zones, the reaction zone located in the central part of the column comprising a solid acid catalyst in a preferred arrangement anchored in known types of oriented packings with an internal channel structure where the catalyst is fixed between two layers of inert porous filler-forming material, the lower separation zone and the upper separation zone comprise inert bulk fillers, structured oriented fillers of known types, or distillation installations, the acid injection line is connected to or above the reaction zone, is introduced into or below the bottom of the reaction zone, the bottom of the column is equipped with a reboiler, the isobutyl acetate withdrawal is discharged from the bottom of the reaction zone or the bottom of the column and the top of the column is terminated The condensate distillate line is separated from the distillate into a separator, from which the conduit of the aqueous phase of the distillate, the upper part of the conduit for reflux and the conduit for the removal of the non-refluxed organic part of the distillate are discharged.

Z uvedenej podstaty vynálezu je zrejmé, že spôsobom podľa vynálezu možno dosiahnuť vyšší než rovnovážny, prakticky až stopercentný, stupeň premeny východiskových zložiek na izobutylacetát. Scparačné zóny plnia hlavne funkciu oddeľovania produktov reakcie, t. j. izobutylacetátu a vody, od východiskových zložiek, t. j. kyseliny octovej a izobutylalkoholu a vracania týchto východiskových zložiek späť do reakčnej zóny pričom izobutylacetát je kontinuálne oddeľovaný ako vyššievrúca pätná zložka a voda je oddeľovaná vo forme prchavého temámeho heterogénneho azeotropu ako destilát a po oddelení od organickej časti tohto destilátu, ktorá obsahuje hlavne izobutylalkohol a izobutylacetát, je oddeľovaná zo systému a organická časť destilátu je celá alebo z väčšej časti vracaná ako spätný tok. Pomer medzi nástrekom vstupných zložiek do reakcie a refluxným tokom organickej fázy je 1 : 1 až 1 : 20 a refluxný spätný tok predstavuje 50 až 100 % z celkového množstva vydelenej organickej fázy.It is clear from the foregoing that the process according to the invention allows a degree of conversion of the starting components to isobutyl acetate to be greater than equilibrium, practically up to 100%. The separation zones mainly fulfill the function of separating the reaction products, i. j. isobutyl acetate and water, starting materials, e.g. j. acetic acid and isobutyl alcohol and returning these starting components to the reaction zone wherein isobutyl acetate is continuously separated as a higher boiling component and water is separated in the form of a volatile thematic heterogeneous azeotrope as a distillate and after separation from the organic part of this distillate containing mainly isobutyl it is separated from the system and the organic part of the distillate is returned in whole or in large part as reflux. The ratio between the feed of the feed components to the reaction and the reflux of the organic phase is 1: 1 to 1:20 and the reflux reflux is 50 to 100% of the total amount of the separated organic phase.

Vstupné zložky, t. j. kyselina octová a izobutylalkohol môžu byť nastrekované do reakcie buď v ekvimolárnom pomere, alebo s molárnym prebytkom izobutylalkoholu tak, aby zreagovala všetka kyselina octová. Pokiaľ je spôsob podľa vynálezu vykonávaný pri atmosférickom tlaku, dochádza k ustáleniu teplotného režimu kolóny tak, že vo varáku kolóny je teplota 110 až 120 °C a v hlave kolóny 87 až 104 °C. Spôsob podľa vynálezu však môže byť vykonávaný i za zníženého tlaku. Nástrek vstupných zložiek do kolóny je realizovaný tak, že izobutylalkohol sa uvádza do nižšieho miesta kolóny než nástrek kyseliny octovej. Pri obvyklom uskutočnení spôsobu sa izobutylalkohol uvádza pod katalytickú zónu alebo do jej spodnej časti, zatiaľ čo kyselina octová sa nastrekuje nad túto zónu alebo do jej hornej časti.Input components, i. j. acetic acid and isobutyl alcohol can be injected into the reaction either in an equimolar ratio or with a molar excess of isobutyl alcohol so that all acetic acid is reacted. When the process according to the invention is carried out at atmospheric pressure, the temperature regime of the column is stabilized such that the temperature of the column cooker is 110 to 120 ° C and the head of the column is 87 to 104 ° C. However, the process according to the invention can also be carried out under reduced pressure. The feed of the feed components to the column is effected such that the isobutyl alcohol is fed to a lower point of the column than the feed of acetic acid. In a typical embodiment of the process, isobutyl alcohol is introduced below or into the catalytic zone while acetic acid is injected above or into the upper zone.

Z hlavy kolóny odchádzajú pary, kondenzujú za vzniku zmesi, ktorá sa po ochladení na 80 až 5 °C delí na vodnú a organickú fázu, pričom organická fáza sa všetka alebo jej väčšia časť vracia späť na hlavu kolóny ako spätný tok. Vodná fáza, obsahujúca rozpustené množstvo izobutylalkoholu a izobutylacetátu sa odťahuje. Rozpustený ester a alkohol sa môže z tejto fázy vystripovať a obe zložky možno vrátiť do procesu. Z varáka kolóny pri teplote 110 až 120 °C sa kontinuálne odoberá žiadaný produkt reakcie bezvodý izobutylacetát. Jeho čistota závisí od molárneho pomeru a množstva vstupných zložiek nastrekovaných do zariadenia a množstve katalyzátora vo vzťahu k nastrekovanému množstvu vstupných zložiek a rovnako na jeho aktivite. Získaný produkt má kvalitu buď vhodnú priamo na komerčné využitie, alebo ho možno na túto kvalitu upraviť nie príliš náročnou nadväzujúcou destiláciou.Vapors are discharged from the top of the column, condensing to form a mixture which, upon cooling to 80-5 ° C, separates into an aqueous and an organic phase, wherein all or most of the organic phase is returned to the column head as backflow. The aqueous phase containing dissolved amounts of isobutyl alcohol and isobutyl acetate is withdrawn. The dissolved ester and alcohol can be stripped from this phase and both components can be returned to the process. Anhydrous isobutyl acetate is continuously withdrawn from the column cooker at 110-120 ° C. Its purity depends on the molar ratio and the amount of feed components injected into the apparatus and the amount of catalyst relative to the feed amount injected as well as its activity. The product obtained is either of a quality suitable for commercial use directly, or it can be treated to this quality by not too difficult downstream distillation.

Prehľad obrázkov na výkreseOverview of the figures in the drawing

Na priloženom výkrese je na obrázku znázornené zariadenie na uskutočňovanie spôsobu podľa vynálezu, ktoré je tvorené kolónou 1 pozostávajúcou z troch zón, pričom reakčná zóna 2, umiestnená v strednej časti kolóny 1 obsahuje pevný katalyzátor, spodná separačná zóna 3 a horná separačná zóna 4 obsahujú orientované výplne, inertné sypané výplne alebo destilačné vstavby, potrubie nástreku kyseliny octovej 5 je umiestnené v hornej časti reakčnej zóny 2 alebo nad touto zónou, potrubie nástreku izobutylalkoholu 6 je privedené do spodnej časti reakčnej zóny 2 alebo pod túto zónu, spodná časť kolóny 1 je ukončená pätou kolóny 7 a vybavená varákom 8, ku ktorému je pripojený odťah izobutylacetátu 9 a horná časť kolóny je zakončená hlavou kolóny 10, ktorá je vybavená odvodom pár destilátu 11 do kondenzátora 12, z ktorého je vyvedené potrubie skondenzovaného destilátu 13 do deličky 14, z ktorej je v dolnej časti vyvedené potrubie vodnej fázy destilátu 15, v hornej časti potrubie pre reflux 16 a potrubie na odvod nerefluxovanej organickej časti destilátu 17.The attached drawing shows an apparatus for carrying out the process according to the invention, comprising a column 1 consisting of three zones, wherein the reaction zone 2 located in the middle of the column 1 comprises a solid catalyst, the lower separation zone 3 and the upper separation zone 4 packings, inert bulk packings or distillation installations, acetic acid feed line 5 is located at or above the reaction zone 2, isobutyl alcohol feed line 6 is introduced into or below the reaction zone 2, the bottom of column 1 is terminated at the bottom of the column 7 and equipped with a cooker 8 to which isobutyl acetate withdrawal 9 is connected and the top of the column is terminated by a column head 10 equipped with a distillation vapor outlet 11 into a condenser 12 from which condensate distillate 13 is led to a separator 14 is at the bottom of you a conduit for the aqueous phase of the distillate 15, a top line for the reflux 16 and a line for draining the non-refluxed organic part of the distillate 17 are passed.

V opísanom zariadení prebieha spôsob podľa vynálezu tak, že nástrek kyseliny octovej 5 sa privádza do dolnej časti hornej separačnej zóny 4 alebo do hornej časti reakčnej zóny 2, zatiaľ čo nástrek izobutylalkoholu 6 sa privádza do hornej časti spodnej separačnej zóny 3 alebo do spodnej časti reakčnej zóny 2, pričom vznikajúci izobutylacetát sa odvádza odťahom izobutylacetátu 9 z varáku 8, variantne tiež z päty kolóny 7, pričom pary destilátu obsahujúce reakčnú vodu, časť izobutylacetátu a zvyšky nezreagovaného izobutylalkoholu, odchádzajú z hlavy kolóny 10 do kondenzátora 12, z ktorého sa odvádzajú vo forme skondenzovaného destilátu do deličky 14, kde sa oddeľuje vodná fáza destilátu od organických zložiek, ktoré sa z deličky 14 úplne alebo sčasti vracajú späť do kolóny 1. Časť organických zložiek sa môže odvádzať.In the described apparatus, the process according to the invention is carried out by injecting acetic acid 5 into the lower part of the upper separation zone 4 or into the upper part of the reaction zone 2, while injecting isobutyl alcohol 6 into the upper part of the lower separation zone 3 or into the lower part of the reaction zone. zone 2, the resulting isobutyl acetate being withdrawn by withdrawing isobutyl acetate 9 from the digester 8, optionally also from the bottom of column 7, wherein the distillate vapors containing the reaction water, a portion of isobutyl acetate and unreacted isobutyl alcohol residues leave the top 10 of the column. in the form of a condensed distillate into a separator 14, where the aqueous phase of the distillate is separated from the organic components which are wholly or partially returned from the separator 14 to column 1. Part of the organic components may be removed.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Príklad 1Example 1

Schematický nákres zariadenia podľa vynálezu je uvedený na výkrese obr. 1. Atmosférická kontinuálne pracujúca kolóna katalytickej destilácie 1 bola rozdelená do troch zón. Strednú časť kolóny 1 tvorí reakčná zóna 2. Pod reakčnou zónou 2 je spodná separačná zóna 3 a nad reakčnou zónou 2 je horná separačná zóna 4. K päte kolóny 7 je pripojený varák 8, k hlave kolóny 10 je pripojený kondenzátor 12, ku ktorému je ďalej pripojená delička 14.A schematic drawing of the device according to the invention is shown in the drawing of FIG. 1. The atmospheric continuously operating catalytic distillation column 1 was divided into three zones. The middle part of column 1 is formed by reaction zone 2. Below reaction zone 2 is a lower separation zone 3 and above reaction zone 2 is upper separation zone 4. To the bottom of column 7 is connected a reed 8, to the head of column 10 is connected condenser 12 further attached a separator 14.

Reakčná zóna 2 bola naplnená katalytický aktívnou výplňou obsahujúcou 33 g kyslého ionexu. V spodnej separačnej zóne 3 i v hornej separačnej zóne 4 bola umiestnená sypaná výplň (Berlove sedielka s priemerom 4 mm). Dĺžka separačných zón 3 a 4 predstavovala 0,5 m.Reaction zone 2 was charged with a catalytically active filler containing 33 g of acid ion exchange resin. In the lower separation zone 3 as well as in the upper separation zone 4 a loose filler (Berle saddle with a diameter of 4 mm) was placed. The length of the separation zones 3 and 4 was 0.5 m.

Spôsob výroby spočíval v tom, že do spodnej separačnej zóny 3 bol privedený nástrek izobutylalkoholu 6 a do hornej separačnej zóny 4 nástrek kyseliny octovej 5. Obe uvedené východiskové látky boli privádzané rýchlosťou 0,3 mol/h. Pary destilátu 11 odchádzali z hlavy kolóny 10 do kondenzátora 12. Skondenzovaný destilát 13 bol privedený z kondenzátora 12 do deličky 14. Vznikajúca reakčná voda bola odťahovaná rýchlosťou 4,9 g/h vo forme vodnej fázy destilátu 15 z deličky 14, zatiaľ čo všetka organická fáza destilovaného azeotropu bola vrátená ako reflux 16 do kolóny 1. Surový izobutylacetát bol v množstve 33 g/h odvádzaný odťahom izobutylacetátu 9 z varáka 8 tak, že v ňom bola udržovaná konštantná hladina. Konverzia reakcie v tomto usporiadaní predstavovala 92 %.The production method consisted of injecting isobutyl alcohol 6 into the lower separation zone 3 and acetic acid 5 into the upper separation zone 4. Both starting materials were fed at a rate of 0.3 mol / h. The distillate vapors 11 were passed from the top of the column 10 to the condenser 12. The condensed distillate 13 was fed from the condenser 12 to the separator 14. The resulting reaction water was withdrawn at 4.9 g / h as the aqueous phase of the distillate 15 from the separator 14 while all organic the distilled azeotrope phase was returned as reflux 16 to column 1. The crude isobutyl acetate was discharged at 33 g / h by withdrawing the isobutyl acetate 9 from the reed 8 so as to maintain a constant level therein. The reaction conversion in this arrangement was 92%.

Príklad 2Example 2

Esterifikácia izobutylalkoholu kyselinou octovou bola vykonávaná v aparatúre, skladajúcej sa z varáka 8 objemu 50 litrov, kolóny 1 vybavenej kondenzátorom 12 s deličkou 14. Kolóna katalytickej destilácie 1 pozostávala z reakčnej zóny 2 plnenej katalytický aktívnou výplňou ΚΑΤΑΡ AK® S so 710 g kyslého ionexu v H⁺ forme. Dolná separačná zóna 3 i horná separačná zóna 4 boli plnené orientovanou výplňou s účinnosťou 10 teoretických etáží. Kyselina octová 5 bola nastrekovaná v množstve 0,55 kg/h do reakčnej zóny 2, izobutylalkohol bol v množstve 0,75 kg/h nastrekovaný potrubím 6 na horný okraj spodnej separačnej zóny 3. Voda vznikajúca reakciou bola odťahovaná z deličky 14 potrubím 15, organická fáza bola refluxovaná potrubím 16 do kolóny 1, časť organickej fázy (37 g/h) bola odťahovaná ako destilát 17. Odťahom izobutylacetátu 9 bola udržovaná konštantná zadrž vo varáku 8. Produkt obsahoval okrem izobutylacetátu 0,1 % hmotn. kyseliny octovej a 4,8 % hmotn. izobutylalkoholu.Esterification of isobutyl alcohol with acetic acid was carried out in an apparatus consisting of a boil 8 of 50 liters capacity, column 1 equipped with condenser 12 with separator 14. Catalytic distillation column 1 consisted of reaction zone 2 filled with catalytic active padding výΑΤΑΡ AK® S with 710 g of acidic H ⁺ form. Both the lower separation zone 3 and the upper separation zone 4 were filled with oriented padding with an efficiency of 10 theoretical levels. Acetic acid 5 was fed at 0.55 kg / h into reaction zone 2, isobutyl alcohol was fed at 0.75 kg / h through line 6 to the upper edge of the lower separation zone 3. The reaction water was withdrawn from the separator 14 via line 15, the organic phase was refluxed via line 16 to column 1, part of the organic phase (37 g / h) was withdrawn as distillate 17. The isobutyl acetate 9 was kept constant in the digester 8 by withdrawing the isobutyl acetate. The product contained 0.1 wt. % acetic acid and 4.8 wt. isobutyl alcohol.

Príklad 3Example 3

Zariadenie i postup boli rovnaké ako v príklade 2 s tým rozdielom, že spodná separačná zóna 3 i horná separačná zóna 4 boli plnené orientovanou výplňou s účinnosťou 20 teoretických etáží. Vodná fáza bola v množstve 0,172 kg/h odťahovaná trasou 15 z deličky 14, zatiaľ čo organická fáza destilátu bola vracaná rýchlosťou 9,0 kg/h ako reflux 15 na hlavu kolóny 10, pričom ako odťah destilátu 17 bolo odťahované 0,43 kg/h organickej fázy. Z varáku 8 sa odťahovalo 1,07 kg/h izobutylacetátu 9 s čistotou 99 % hmotn.The apparatus and procedure were the same as in Example 2, except that the lower separation zone 3 and the upper separation zone 4 were filled with an oriented filler with an efficiency of 20 theoretical trays. The aqueous phase was withdrawn at a rate of 0.172 kg / h via route 15 from the separator 14, while the organic phase of the distillate was returned at a rate of 9.0 kg / h as reflux 15 to the top of the column 10, 0.43 kg / h of the organic phase. 1.07 kg / h of isobutyl acetate 9 with a purity of 99 wt.

Príklad 4Example 4

Usporiadanie kolóny katalytickej destilácie 1 bolo rovnaké ako v príklade 3 s tým rozdielom, že spodná separačná zóna 3 mala účinnosť 15 teoretických etáží a horná separačná zóna 4 mala účinnosť 25 teoretických etáží. Postup uskutočnenia a množstvo nástrekov bolo tiež rovnaké ako v príklade 3. Z varáku 8 bolo odťahované 1,072 kg/h izobutylacetátu 9 s čistotou 98,9 % hmotn.The arrangement of the catalytic distillation column 1 was the same as in Example 3, except that the lower separation zone 3 had an efficiency of 15 theoretical trays and the upper separation zone 4 had an efficiency of 25 theoretical trays. The procedure and the amount of injections were also the same as in Example 3. The isobutyl acetate 9 with a purity of 98.9 wt.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Vynález je využiteľný v chemickom priemysle. Získaný produkt je vhodný hlavne ako rozpúšťadlo pri výrobe a využití náterových hmôt a ako extrakčné činidlo vo farmácii a biotechnológiách.The invention is applicable in the chemical industry. The product obtained is particularly suitable as a solvent in the manufacture and use of paints and as an extraction agent in pharmacy and biotechnology.

Claims

A process for the preparation of isobutyl acetate by esterification of acetic acid with isobutyl alcohol in the presence of a solid acid catalyst in the simultaneous distillation of the components, characterized in that the acetic acid and isobutyl alcohol are separately presented in a molar ratio of 1: 1 to 1: 10. components per unit volume of catalyst of 0.1 to 10 h ^-1 in a system in which the reaction and distillation separation takes place in three zones, wherein the reaction zone is reacted simultaneously with the distillation separation of components with different boiling points and in two separation zones is distillation separation the water formed as a byproduct of the reaction, forming a low boiling azeotropic mixture with isobutyl alcohol and isobutyl acetate, distilling from the system, then, after cooling the distillate to 5 to 80 ° C, separated from the organic constituents of the distillate and collected from the sy wherein the organic components of the distillate are returned as reflux, wherein the acetic acid and isobutyl alcohol feeds are fed into the system such that the acetic acid feed is conducted in or above the reaction zone at a point higher than the isobutyl alcohol feed and feed isobutyl alcohol is fed into or below the reaction zone, wherein the ratio between feed of the feed components to the reaction and the reflux of the organic phase back to the reaction is 1: 1 to 1:20 and the reflux reflux is 50 to 100% of the total phase and isobutyl acetate are separated as a higher boiling component.

Process according to claim 1, characterized in that the acetic acid and isobutyl alcohol are introduced into the system in a molar ratio of 1: 1 to 1: 1.5.

Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the total flow rate of the feed components introduced per unit volume of catalyst is 0.5 to 5 h ^-1 .

The process of claim 1 or 2 or 3, wherein the ratio between feed of the feed components into the reaction and the reflux of the organic phase back into the reaction is 1: 2 to 1: 7.

Process according to claim 1 or 2 or 3 or 4, characterized in that the reflux reflux is 80 to 99% of the total amount of organic phase separated.

Process according to claims 1 to 5, characterized in that the acetic acid feed also contains isobutyl acetate and / or water, and / or isobutyl alcohol.

The apparatus for carrying out the process according to claims 1 to 6, characterized in that it consists of a column (1) consisting of three zones, the reaction zone (2) located in the middle of the column (1) comprising a solid acid catalyst, a lower separation zone. (3) and the upper separation zone (4) contain inert bulk fillers, oriented fillers or distillations, the acetic acid feed line (5) is located at or above the reaction zone (2), the isobutyl alcohol feed line (6) is fed to or below the reaction zone (2), the bottom of the column (1) being terminated by the bottom of the column (7) which is equipped with a reboiler (8), the isobutyl acetate (9) withdrawal is discharged from the reboiler (8) or of the column (7) and the top of the column is terminated by a head (10), which is equipped with a distillation vapor outlet (11) to a condenser (12) to which a condensate distillate (13) conduit is connected to a deli The conduit (14), from which the conduit of the aqueous phase of the distillate (15) at the upper part, is at the upper part of the conduit for the reflux (16) and the conduit for discharging the non-refluxed organic part of the distillate (17).

Apparatus according to claim 7, characterized in that the solid acid catalyst is fixedly fixed to the distillation trays in the reaction zone (2).

Apparatus according to claim 7, characterized in that the solid acid catalyst is fixed in the reaction zone (2) by known systems in a structure ensuring contact between the liquid phase and the catalyst particles as well as contact between the liquid and vapor phases in countercurrent movement of these phases. .