Invenția se referă la tehnologia chimică, în special la un procedeu îmbunătățit pentru prepararea alchilmetacrilați prin transesterificarea metacrilat de metil, cu alcooli cu formula generală C n H2N + 1 OH, unde n≥ 4, în prezență de carbonat de potasiu sau de sodiu și borohidrură de sodiu, iar inhibitorul de polimerizare prin radicali a distila metanolul format în ca azeotrop cu metacrilat de metil, cu potasiu sau carbonat de sodiu într-o cantitate de 0,5-1,5% gr. din greutatea totală a reactanților au fost adăugate este utilizat drept catalizator pentru a realiza conversia 40-80% alcooli, etc. urmează acesta se introduce borohidrură de sodiu într-o cantitate de .005-0.05% gr. din alcooli încărcate. Rezultatul tehnic - reducerea numărului de etape, creșterea productivității procesului, îmbunătățirea calității metacrilat de mărfuri. 1il. 6 pr.
Invenția se referă la o tehnologie chimică, în special la un procedeu de obținere a esterilor acidului metacrilic cu formula generală
Esteri ai acizilor carboxilici nesaturați au devenit recent de o mare importanță practică, ei sunt monomeri pentru polialchil (met) acrilati care sunt utilizați ca plastifianți, viscozitatea și se toarnă puncte depresanți pentru uleiuri și combustibili, vopsele, componente lacuri, componente ale compozițiilor adezive și alte produse utile.
Alchil metacrilații se obțin prin esterificarea acidului metacrilic cu alcooli, alchilarea acidului metacrilic cu olefine. În prezent, metoda de obținere a metacrilaților alchilici bazată pe interesterificarea metil metacrilatului cu alcooli a găsit o aplicare largă, această metodă permite utilizarea catalizatorilor acidici și bazici.
Se cunosc metode pentru prepararea metacrilaților alchil prin transesterificarea metacrilatului de metil cu alcooli catalizați de compușii non-acizi. Astfel de catalizatori includ compuși bazici, cum ar fi alcoxizi, hidroxizi, carbonați, fosfați, oxizi și complecși ai metalelor alcaline și alcalino-pământoase, compuși de aluminiu, magneziu, titan, zinc, staniu, zirconiu și altele.
Ca catalizator de transesterificare, poate fi utilizat metoxid de magneziu (CS 262252, C07C 67/02, 1989, CS 259635, C07C 69/54, 1988). Randamentul metacrilatului de alchil este de 97,5%. După terminarea procesului, catalizatorul este descompus prin acid sulfuric diluat, excesul de metacrilat de metil (MMA) este distilat cu vapori de apă, ceea ce duce la formarea unei cantități mari de canalizare.
Astfel, metodele cunoscute pentru prepararea alchilmetacrilați și sistemele catalitice utilizate au anumite dezavantaje: randament scăzut de alchilmetacrilat, condiții stricte de sinteză, purificarea catalizatorului sistem complex, ceea ce duce la formarea unor cantități mari de deșeuri.
Înainte ca amestecul de reacție de transesterificare conține alcool gras și metacrilat de metil în prezența de cuplare uscată carbonat de potasiu sau apă de sodiu luate în cantități necatalitic - mai puțin de 0,07% în greutate metacrilat de metil încărcate ..
Utilizarea borohidrură de sodiu și a esterilor alchilici ai acesteia în cantități mari ca catalizatori de transesterificare are un număr de dezavantaje.
Utilizarea borohidrură de sodiu conduce la hidrogenarea parțială a legăturilor duble, a grupărilor esterice și a altor procese laterale. Reacția borohidrură de sodiu cu metanol conduce la descompunerea sa. Activitatea ridicată de borohidrură de sodiu necesară pentru a rula procesul la temperaturi mai scăzute, ceea ce este necesar pentru a crea un vid înalt.
Borohidrura de sodiu reacționează cu apă, acizi organici și alcooli cu o pierdere de activitate catalitică. Prin urmare, utilizarea borohidrură de sodiu necesită uscarea suplimentară a reactivilor din apă. Uscarea se realizează la un conținut de umiditate reziduală a amestecului inițial nu este mai mare de 0,03% gr. (RU 2411231).
Parțial borohidrură de sodiu se dizolvă în masa de reacție. Masa rezultată este separată cu mare dificultate de suspensia catalizatorului.
Aceste neajunsuri conduc la o scădere a calității metacrilatului alchilic comercial și la o scădere a productivității procesului.
Prezenta invenție se referă la îmbunătățirea metodei de preparare a alchilmetacrilați prin transesterificarea metacrilat de metil cu alcooli.
Rezultatul tehnic - reducerea numărului de etape, creșterea productivității procesului, îmbunătățirea calității metacrilat de mărfuri.
Acest rezultat tehnic este atins prin faptul că metacrilații MMA preparat prin transesterificare cu alcooli cu formula generală CnH2n + 1 OH, unde n≥ 4, în prezență de carbonat de potasiu sau de sodiu și borohidrură de sodiu, iar inhibitorul de polimerizare prin radicali a distila metanolul format ca azeotrop cu metacrilat de metil, caracterizat prin aceea că carbonatul de potasiu sau de sodiu într-o cantitate de 0,5-1,5% gr. din greutatea totală a fost adaugata este utilizat ca un catalizator pentru a realiza conversia alcoolilor de 40-80% reactanți, după care se introduce masa de reacție Borg clorură de sodiu într-o cantitate de 0.005-0.05 wt.% alcool.
Utilizarea unei transesterificări de carbonat de potasiu sau de sodiu ca catalizator în prima etapă permite, spre deosebire de prototip, realizarea procedeului fără a usca mai întâi masa de reacție. Apa conținută în materiile prime nu afectează activitatea de carbonat de potasiu și de sodiu și va fi îndepărtată din zona de reacție în timpul transesterificării metacrilatului de metil. Acest lucru permite excluderea etapei de uscare preliminară a materiilor prime și, prin aceasta, reducerea costurilor de energie și creșterea productivității procesului.
Se știe că carbonații de potasiu și sodiu sunt catalizatori suficient de activi pentru transesterificare. În stadiul inițial, activitatea lor în procesul de transesterificare este aproape inferioară activității de borohidrură de sodiu și, spre deosebire de borohidrură de sodiu, practic nu își pierde activitatea catalitică în timpul utilizării repetate. Carbonații de potasiu și sodiu nu sunt solubili în masa de reacție și sunt ușor separați de aceasta prin filtrare simplă. Utilizarea carbonatului de potasiu și de sodiu permite efectuarea procesului la temperaturi mai înalte, în timp ce selectivitatea ridicată a procesului și calitatea ridicată a metacrilatului de alchil obținut rămân.
Borohidrura de sodiu este adăugată în cantități semnificativ mai mici, comparativ cu prototipul, numai în ultima etapă a procesului (după realizarea unei conversii de alcool de 40-80%). Acest lucru ne permite să reducem utilizarea de borohidrură de sodiu scumpă, puțin stocată, să simplificăm etapa de separare a catalizatorului și să creștem calitatea produsului comercial.
Metacrilatul alchilic obținut după filtrare poate fi utilizat în procesele de polimerizare fără purificare ulterioară.
Procesul propus pentru prepararea metacrilaților alchil poate fi ilustrat prin următoarele exemple:
Exemplul 1. Comparativ (prin prototip)
Reactorul în timp ce rulează agitatorului a fost încărcat cu 94,6 g de alcool gras topit C12-C18 fracție (greutate moleculară medie 214), 141,9 g metacrilat de metil, 0,047 g de fenotiazina (0,02% gr. Din cantitatea totală de reactivi încărcate) și 0,165 g carbonat de potasiu (0,07% gr. din numărul total de reactivi încărcați). Sistemul creează un vid de 0,6 atm, amestecul a fost încălzit la reflux până
80 ° C și se fierbe. Uscarea masei de reacție se efectuează la un conținut de umiditate reziduală de cel mult 0,02% în greutate timp de 1,5 ore. După terminarea uscării, în reactor se adaugă 0,057 g de borohidrură de sodiu (0,06% în greutate alcool) și amestecul de reacție este fiert fără extracție de distilat timp de 30 minute sub vid de 0,6 atm. Apoi, se ia distilatul. Temperatura vaporilor este redusă gradual la
40 ° C. Pentru a menține temperatura în reactor
80 ° C, vidul se aprofundează treptat la o valoare de 0,85-0,9 atm. Sfârșitul reacției este determinat prin oprirea formării metanolului. După terminarea reacției, excesul de metacrilat de metil se îndepărtează prin distilare, mai întâi la 80 ° C, îngroșarea treptat vid până
0,95 atm, în timp ce temperatura din reactor crește la 90-100 ° C. Masa de reacție este apoi răcită și filtrată printr-un filtru de hârtie. Randamentul metacrilaților alchilici a fost de 97,8%. Dependența randamentului metacrilatului alchilic în timpul procesului este prezentată în figură.
Exemplul 2. Comparativ
Reactorul în timp ce rulează agitatorului a fost încărcat cu 94,1 g de alcooli grași topite, C12-C18 (greutate 214 moleculară medie) fracție, 142,2 grame de metil metacrilat, 0,045 g de fenotiazina (0,02% din cantitatea totală de reactiv încărcat) și 2,36 g de carbonat de potasiu (1% din valoarea totală a încărcat reactivi). Sistemul creează un vid de 0,6 atm, amestecul se încălzește la fierbere și se refluxează distilat fără selecție timp de 30 minute. Apoi, se ia distilatul. Temperatura vaporilor este redusă gradual la
40-50 ° C. Pe măsură ce temperatura din reactor crește peste 100 ° C, vidul crește treptat la 0,85 atm. Sfârșitul reacției este determinat prin oprirea formării metanolului. După terminarea reacției, excesul de metacrilat de metil se îndepărtează prin distilare, adâncind treptat, până la
0,95 atm, în timp ce temperatura din reactor este
100 ° C Masa de reacție este apoi răcită și filtrată printr-un filtru de hârtie. Randamentul metacrilaților alchil este de 94,2%. Dependența randamentului metacrilatului alchilic în timpul procesului este prezentată în figură.
Reactorul în timp ce rulează agitatorului a fost încărcat cu 93,8 g de alcool gras topit C12-C18 fracție (greutate moleculară medie 214), 141,5 g metacrilat de metil, 0,048 g de fenotiazina (0,02% din cantitatea totală de reactiv încărcat) și 2,37 g de carbonat de potasiu (1% din valoarea totală a încărcați cu reactivi). Sistemul creează un vid de 0,6 atm, amestecul se încălzește la fierbere și încălzit, distilat fără selecție timp de 30 minute. Apoi, se ia distilatul. Temperatura vaporilor este redusă gradual la
40-50 ° C. Pe măsură ce temperatura din reactor crește peste 100 ° C, vidul este treptat mărit la 0,8 atm. Când conversia alcoolului atinge 50%, vidul din reactor este ridicat la 0,85-0,9 atm, în timp ce temperatura din reactor este redusă la
80 ° C, la amestecul de reacție se adaugă suplimentar borohidrură de sodiu într-o cantitate de 0,012 g (0,013% din alcoolul încărcat). Sfârșitul reacției este determinat prin oprirea formării metanolului. După terminarea reacției, excesul de metacrilat de metil se îndepărtează prin distilare, adâncind treptat, până la
0,95 atm, în timp ce temperatura din reactor crește la 90-100 ° C. Masa de reacție este apoi răcită și filtrată printr-un filtru de hârtie. Randamentul metacrilaților alchil este de 98,3%. Dependența randamentului metacrilatului alchilic în timpul procesului este prezentată în figură.
Reactorul în timp ce rulează agitatorului a fost încărcat cu 98,5 g de alcool gras topit C12-C18 fracție (greutate moleculară medie 214), 147,8 g metacrilat de metil, 0,049 g de fenotiazina (0,02% din cantitatea totală de reactiv încărcat) și 2,46 g de carbonat de sodiu (1% din valoarea totală a încărcați cu reactivi). Sistemul creează un vid de 0,6 atm, amestecul se încălzește la fierbere și se refluxează distilat fără selecție timp de 30 minute. Apoi, se ia distilatul. Temperatura vaporilor este redusă gradual la
40-50 ° C. Pe măsură ce temperatura din reactor crește peste 100 ° C, vidul este treptat mărit la 0,8 atm. Când conversia alcoolului atinge 50%, vidul din reactor este ridicat la 0,85-0,9 atm, în timp ce temperatura din reactor este redusă la
80 ° C, la amestecul de reacție se adaugă suplimentar borohidrură de sodiu într-o cantitate de 0,024 g (0,024% din alcoolul încărcat). Sfârșitul reacției este determinat prin oprirea formării metanolului. După terminarea reacției, excesul de metacrilat de metil se îndepărtează prin distilare, adâncind treptat, până la
0,95 atm, în timp ce temperatura din reactor crește la 90-100 ° C. Masa de reacție este apoi răcită și filtrată printr-un filtru de hârtie. Randamentul metacrilaților alchil este de 97,9%.
Reactorul a fost operat la un agitator a fost încărcat cu 99,1 g de alcool izooctilic, 148,7 grame de metil metacrilat, 0,05 g de fenotiazina (0,02% din cantitatea totală de reactiv încărcat) și 2,48 g de carbonat de potasiu (1% din valoarea totală a reactanților au fost adăugate). Sistemul creează un vid de 0,6 atm, amestecul se încălzește la fierbere și se refluxează distilat fără selecție timp de 30 minute. Apoi, se ia distilatul. Temperatura vaporilor este redusă gradual la
40-50 ° C. Pe măsură ce temperatura din reactor crește peste 100 ° C, vidul este treptat mărit la 0,8 atm. Când conversia alcoolului este de 40%, vidul din reactor este ridicat la 0,85-0,9 atm, în timp ce temperatura în reactor este redusă la
80 ° C, la amestecul de reacție se adaugă în continuare borohidrură de sodiu într-o cantitate de 0,011 g (0,011% din alcoolul încărcat). Sfârșitul reacției este determinat prin oprirea formării metanolului. După terminarea reacției, excesul de metacrilat de metil se îndepărtează prin distilare, adâncind treptat, până la
0,95 atm, în timp ce temperatura din reactor crește la 90-100 ° C. Masa de reacție este apoi răcită și filtrată printr-un filtru de hârtie. Randamentul de metacrilat de 2-etilhexil este de 98,9%.
Reactorul a fost operat la un agitator a fost încărcat cu 95,6 g de alcool decil, 143.4 g de metacrilat de metil, 0,048 g de fenotiazina (0,02% din cantitatea totală de reactiv încărcat) și 2,39 g de carbonat de potasiu (1% din valoarea totală a reactanților au fost adăugate). Sistemul creează un vid de 0,6 atm, amestecul se încălzește la fierbere și se refluxează distilat fără selecție timp de 30 minute. Apoi, se ia distilatul. Temperatura vaporilor este redusă gradual la
40-50 ° C. Pe măsură ce temperatura din reactor crește peste 100 ° C, vidul este treptat mărit la 0,8 atm. Când conversia alcoolului atinge 50%, vidul din reactor este ridicat la 0,85-0,9 atm, în timp ce temperatura din reactor este redusă la
80 ° C, la amestecul de reacție se adaugă suplimentar borohidrură de sodiu într-o cantitate de 0,014 g (0,015% din alcoolul încărcat). Sfârșitul reacției este determinat prin oprirea formării metanolului. După terminarea reacției, excesul de metacrilat de metil se îndepărtează prin distilare, adâncind treptat, până la
0,95 atm, în timp ce temperatura din reactor crește la 90-100 ° C. Masa de reacție este apoi răcită și filtrată printr-un filtru de hârtie. Randamentul metacrilatului decilic este de 98,4%.
În alte exemple, cantitatea de carbonat de potasiu și de sodiu adăugată a fost schimbată și a urmat conversia de alcool, după care s-a adăugat borohidrură de sodiu.
O scădere a cantității de potasiu și carbonat de sodiu adăugat sub 0,5% în greutate din cantitatea totală de reactivi încărcați a condus la o reducere a vitezei procesului în stadiul inițial. Cu o creștere a cantității de carbonați de potasiu și sodiu cu mai mult de 1,5% în greutate din cantitatea totală de reactivi încărcați, viteza procesului nu se schimbă semnificativ și stadiul de filtrare devine mai complicat.
Introducerea de borohidrură de sodiu și o conversie de alcool de cel puțin 40% a dus la o creștere a timpului de staționare de borohidrură de sodiu în amestecul de reacție, rezultând un randament crescut de produși secundari și deteriorează calitatea unui metacrilat de alchil. Introducerea de borohidrură de sodiu după conversia alcoolului mai mult de 80% a dus la o creștere a timpului de proces și pentru a reduce performanța.
Mai mult, în exemplele modificate cantitatea adăugată de borohidrură de sodiu. Reducerea cantității de borohidrură de sodiu a fost mai mică de 0,005% gr. Dintre alcoolii încărcate au condus la o reducere drastică a vitezei și creșterea timpului de reacție de transesterificare necesară pentru a obține un randament ridicat de alchilmetacrilați. Creșterea cantității de borohidrură mai mare de 0,05 gr.% Alcool încărcat a scăzut selectivitatea procesului și deteriorarea calității unui metacrilat de alchil.
Așa cum se poate vedea din exemple, metoda propusă de noi permite, spre deosebire de prototip, să realizeze procesul fără a usca mai întâi masa de reacție, astfel că timpul procesului este redus și în consecință productivitatea este mărită și costurile de energie sunt reduse.
Borohidrura de sodiu este adăugată numai în ultima etapă a procesului (după ce a ajuns la o conversie a alcoolului de 40-80%) în cantități mult mai mici comparativ cu prototipul. Acest lucru ne permite să reducem utilizarea borohidrură de sodiu, să simplificăm etapa de separare a catalizatorului și să creștem calitatea produsului comercial.
Revendicarea invenției
Un procedeu pentru prepararea alchilmetacrilați prin transesterificarea metacrilat de metil cu alcooli cu formula generală CnH2n + 1 OH, unde n≥ 4, în prezență de carbonat de potasiu sau de sodiu și borohidrură de sodiu, iar inhibitorul de polimerizare radicalică a distila metanolul format ca azeotrop cu metil metacrilat, caracterizat prin aceea că carbonatul de potasiu sau sodiu într-o cantitate de 0,5-1,5% gr. din greutatea totală a fost adăugat reactanți este utilizat drept catalizator pentru a realiza conversia alcoolilor de 40-80%, după care se introduce masa de reacție borohidrură de sodiu într-o cantitate de 0.0 05-0,05% greut. Dintre alcoolii încărcate.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: