Способ получения 2-этоксиэтилового эфира уксусной кислоты

 

Сущность изобретения: продукт - 2-этоксиэтиловый эфир уксусной кислоты. БФ C₆H₁₂C₃. Реагент 1: 2-этоксиэтанол. Реагент 2: уксусный ангидрид. Условия реакции: температура 130-152°С при подаче одного из реагентов или обоих реагентов в ректификационную колонну и/или куб, предварительно заполненный другим реагентом или целевым продуктом реакции.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения 2-этоксиэтилового эфира уксусной кислоты (ЭЭА), который находит широкое применение в качестве растворителя для полиуретановых, эпоксидных,алкидных, акриловых и других пленкообразующих материалов.

Известен способ получения 2-этоксиэтилового эфира уксусной кислоты взаимодействием 2-этоксиэтанола с уксусной кислотой при повышенной температуре с удалением продуктов реакции и выделением продукта реакции реактификацией.

Основными недостатками данного способа является низкая степень конверсии уксусной кислоты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения 2-этоксиэтилового эфира уксусной кислоты взаимодействием 2-этоксэтанола (этиллюлозольва, ЭЦ), в присутствии гомогенного кислого катализатора (п-толуолсульфокислота, серная кислота) при 105-130^оС с удалением продуктов реакции и получением гетерогенного дистиллята, разделением его на водный и органический, выделением из органического слоя и кубовой жидкости целевого продукта многостадийной азеотропной ректификацией (с толуолом), с образованием водного конденсата, который возвращают на орошение колонны. Степень конверсии уксусной кислоты (УК) 99,87-99,97%. Выход ЭЭА на взятые УК 97,9 мол.%., ЭЦ - 89,38 (пример 1).

Основными недостатками данного способа является многостадийность процесса выделения целевого продукта, наличие водных и органических продуктов, требующих специальных методов утилизации (водных стоков, загрязненных органическими соединениями, органических стоков, загрязненных серной кислотой), низкий выход целевого продукта в расчете на ЭЦ.

Техническим решением задачи является увеличение выхода и упрощение процесса.

Данная задача решается взаимодействием ЭЦ с ацилирующим агентом в кубе ректификационной колонны при повышенной температуре с выделением продуктов реакции ректификацией с получением дистиллята и возврата его части в виде флегмы на орошение ректификационной колонны, отличительной особенностью которого является использование в качестве ацилирующего агента уксусного ангидрида и проведение процесса при 130-152^оС и подаче одного из реагентов или обоих реагентов в ректификационную колонну и/или куб, предварительно заполненный другим реагентом или целевым продуктом реакции.

Заявленный способ может быть осуществлен как в непрерывном режиме (при постоянной подаче реагентов - УА и ЭЦ - и постоянном отводе продуктов реакции -УК и ЭЭА - примеры 1 и 2), так и в полупериодическом режиме (один из реагентов предварительно загружают в куб, а другой дозируют в куб или ректификационную колонну, примеры 3-6).

Определение и характеристика данных режимов работы известна и подробно описана в литературе.

Работа в непрерывном режиме по данному способу предусматривает непрерывную подачу обоих реагентов - УА и ЭЦ. При этом реагенты могут быть поданы несколькими способами: оба реагента подают в куб; оба реагента подают в реактификационную колонну; один реагент подают в куб, другой - в ректификационную колонну.

Куб колонны при этом должен быть предварительно заполнен целевым продуктом реакции (ЭЭА).

Работа в полупериодическом режиме предусматривает непрерывную подачу одного из реагентов (УА или ЭЦ) в куб и/или ректификационную колонну. Куб колонны при этом должен быть предварительно заполнен другим из реагентов (ЭЦ или УА).

Разделение продуктов реакции (УК и ЭЭА) осуществляют методом ректификации, которую проводят в ректификационной колонне снабженной конденсатором и дефлегматором с получением дистиллята, содержащего главным образом самый легколетучий компонент - УК), разделением конденсата в дефлегматоре на два потока, один из которых (флегму) направляют на орошение ректификационной колонны, а другой (дистиллят) выводят из системы. Соотношение потоков флегмы и отбираемого дистиллята характеризуется флегмовым числом.

Следующие примеры иллюстрируют способ.

П р и м е р 1. Процесс проводят в ректификационной колонне диаметром 20 мм, высотой 60 мм, заполненной кольцами Рашига, и объемом куба 500 мл. Первоначально в куб колонны загружают 175 г 2-этоксиэтилового эфира уксусной кислоты и нагревают его до температуры 134^оС. После достижения заданной температуры в куб колонны начинают подавать УА со скоростью 131,6 г/ч и ЭЦ со скоростью 118,4 г/ч. Образующиеся в ректификационной колонне пары конденсируют в конденсаторе с получением дистиллята, который направляют в дефлегматор. Первоначально весь дистиллят из дефлегматора возвращают на орошение ректификационной колонны, анализируя пробы дистиллят на содержание УК, ЭЦ и ЭЭА. При получении стабильного анализа дистиллята (три одинаковые пробы в течение 20 мин) устанавливают флегмовое число - 2,6 и начинают отбирать дистиллят состава, мас.%: УК 98,2; ЭЦ 1,3; ЭЭА 0,5, со скоростью 78,7 г/ч. Одновременно начинают отбор кубовой жидкости состава, мас.%: ЭЭА 99,22; ЭЦ 0,74; УК - 0,04, со скоростью 171,3 г/ч. Температуру куба поддерживают в интервале 132-136^оС, верха колонны: 118-123^оС. Выход (ЭЭА в расчете на взятый в реакцию ЭЦ составляет 97,8 мол.%, в расчете на УА - 99,8 мол.%. Полученный кубовый продукт (2-этоксиэтилацетат) может быть непосредственно использован в качестве растворителя пленкообразующих материалов.

П р и м е р 2. Процесс осуществляют аналогично примеру 1, подавая УА в середину ректификационной колонны, а ЭЦ в куб, и поддерживая в кубе температуру 148-152^оС. Флегмовое число 2,0. Выход ЭЭА в расчете на ЭЦ 98,1, в расчете на УА - 99,95 мол.%.

П р и м е р 3.

Процесс осуществляют в ректификационной колонне, описанной в примере 1. В куб колонны загружают ЭЦ в количестве 174 г, нагревают до 130^оС и начинают подавать УА в куб колонны со скоростью 200 г/ч. С верха колонны отбирают дистиллят со скоростью 100-110 г/ч. Температура верха колонны: 118-122^оС. Флегмовое число - 3,0. После прибавления 191,3 г УА подачу последнего прекращают, поднимают температуру в кубе до 150^оС и отгоняют УК до ее содержания в кубе 0,04 мас.%. Всего получено 113,6 г дистиллята состава, мас.%: УК 98,9; ЭЦ 1,1. Кубовой жидкости 251,7 г состава, мас.%: ЭЭА 99,97; ЭЦ 1,6; УК 0,04. Выход ЭЭА в расчете на ЭЦ 97,0 мол.%, в расчете на УА - 99,97 мол. %.

П р и м е р 4. Процесс осуществляют в ректификационной колонне, описанной в примере 1. В куб колонны загружают УА в количестве 193,3 г, нагревают до температуры 130^оС и начинают подавать в куб ЭЦ со скоростью 170 г/ч. Температура верха колонны 118-121^оС. Флегмовое число 2,4. С верха колонны отбирают дистиллят со скоростью 98-111 г/ч. Всего получено дистиллята 108,2 г состава, мас. % : УК 97,0; ЭЦ 3,0. После прибавления 180 г ЭЦ поднимают температуру в кубе до 157^оС и отгоняют 18 г фракции состава, мас.%: УК 47,8; ЭЦ 28,8, ЭЭА 23,3, которая может быть возвращена в процессе. Из куба колонны выгружают продукт состава, мас.%: ЭЭА 99,56; ЭЦ 0,4; УК 0,04, в количестве 247,1 г. Выход ЭЭА в расчете на ЭЦ 93,0 мас.% в расчете на УА - 98,3 мол.%.

П р и м е р 5. Процесс осуществляют в ректификационной колонне, описанной в примере 1. В куб колонны загружают 174 г ЭЦ, нагревают его до температуры 135^оС и начинают подавать УА в куб со скоростью 140 г/ч и середину колонны со скоростью 60 г/ч. При температуре верха колонны, равной 118-123^оС, и флегмовом числе 2,0 отбирают дистиллят состава, мас.%: УК 99,5; ЭЦ 0,5, в количестве 115,3. Из куба колонны выгружают продукт состава, мас.%: ЭЭА 99,49; ЭЦ 0,47; УК 0,04, в количестве 253,9 г. Выход ЭЭА в расчете на ЭЦ - 99,0 мас.% в расчете на УА - 99,95 мол.%.

П р и м е р 6. Процесс осуществляют в ректификационной колонне, описанной в примере 1. В куб колонны загружают УА в количестве 193,3 г, нагревают его до 130^оС и начинают подавать в нижнюю часть колонны ЭЦ со скоростью 180 г/ч. Температуру верха колонны поддерживают в интервале 118-120^оС, флегмовое число 3,2. После прибавления 193,3 г УА температуру куба поднимают до 158^оС и отгоняют УК до остаточного содержания в кубе 0,04 мас. % . Всего получено дистиллята 115,8 г состава, мас.%: УК 97,7, ЭЦ 2,3. Кубового продукта 253,3 г состава, мас.%: ЭЭА 98,8; ЭЦ 1,0; УК 0,04. Выход ЭЭА в расчете на ЭЦ 97,0; в расчете на УА - 99,95 мол.%.

Проведение процесса описанным способом позволяет повысить выход этоксиэтилацетата в расчете на этилцеллозольв с 89 до 93-99 мол.% и существенно упростить стадию выделения целевого продукта.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2-ЭТОКСИЭТИЛОВОГО ЭФИРА УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ ацилированием 2-этоксиэтанола в ректификационной колонне при повышенной температуре с выделением продуктов реакции ректификацией с получением дистиллята и возврата его части на орошение колонны, отличающийся тем, что ацилирование ведут уксусным ангидридом при 130 - 152^oС и подаче одного из реагентов в ректификационную колонну и/или в куб, предварительно заполненный другим реагентом или целевым продуктом реакции.