Способ получения диэтилового эфира фталевой кислоты

 

Предлагаемое изобретение относится к получению эфиров карбоновых кислот, а именно к получению диэтилового эфира фталевой кислоты - диэтилфталата. Способ получения диэтилфталата заключается во взаимодействии фталевого ангидрида и этилового спирта в пленочном режиме в присутствии твердого катализатора γ-окиси алюминия, пропитанной серным ангидридом не менее 15% при температуре 120-130^oС. Технический результат - упрощение процесса. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области органической химии, в частности к получению эфиров карбоновых кислот, содержащих этерифицированную карбоксильную группу, связанную с атомом углерода шестичленного ароматического ядра, а именно к получению диэтилового эфира фталевой кислоты - диэтилфталата. Диэтилфталат широко используется в качестве пластификатора пластмасс, растворителя и в различных областях парфюмерии, косметики и медицины.

Известны способы получения диэтилфталата взаимодействием этилового спирта с фталевым ангидридом, или фталевой кислотой или ее хлорангидридом.

Известен способ получения диэтилфталата взаимодействием фталевого ангидрида с этиловым спиртом в присутствии катализатора серной кислоты [1]. Процесс проводят пропусканием паров спирта через реакционную смесь фталевого ангидрида и серной кислоты при температуре 120-130^oC. При этом диэтилфталат остается в расплаве фталевого ангидрида, а пары воды и пары непрореагировавшего этилового спирта конденсируются и собираются в виде водного раствора. Полученный диэтилфталат содержит от 3 до 5% серной кислоты. Далее диэтилфталат-сырец отмывают от серной кислоты и сушат. Недостатками этого способа являются: высокий расход этилового спирта, возврат которого в процесс осуществляют после обезвоживания; отмывка диэтилфталата-сырца от серной кислоты; в качестве отходов большое количество сточных вод.

Задачей настоящего изобретения является выявление более оптимальных условий проведения этерификации фталевого ангидрида парами этилового спирта, создание более простого технологического процесса, используемого в промышленном производстве с большим экономическим эффектом.

Для решения поставленной задачи предлагается проводить этерификацию фталевого ангидрида парами этилового спирта в пленочном режиме в присутствии твердого катализатора - гранулированной γ-окиси алюминия, пропитанного серным ангидридом не менее 15%. Процесс проводят при температуре 120-130^oC.

Использование твердого катализатора - гранулированной γ- окиси алюминия, пропитанного серным ангидридом, позволяет использовать твердый катализатор одновременно и как насадку, которая обеспечивает взаимодействие фталевого ангидрида с этиловым спиртом в пленочном режиме. Это позволяет избежать недостатков, которые присутствуют при использовании жидкого катализатора - концентрированной серной кислоты в способе прототипе. Предлагаемое техническое решение позволяет упростить технологический процесс получения диэтилфталата и сделать его более экономичным в промышленном производстве при получении высоких конечных результатов товарной продукции.

Способ отработан в опытном производстве при непрерывном режиме.

Пример Для проведения способа получения диэтилфталата взаимодействием фталевого ангидрида с этиловым спиртом в присутствии твердого катализатора - гранулированной γ-Al₂O₃, пропитанного серным ангидридом, предварительно приготовляют катализатор этерификации.

В цилиндрический аппарат помещают гранулированный γ- Al₂O₃, предварительно высушенный и освобожденный от пыли рассеиванием. Через аппарат, содержащий γ- Al₂O₃, пропускают контролируемый поток сухого воздуха, содержащего 6-7% мас. серного ангидрида. Количество пропускаемого воздуха определяют из расчета полного поглощения серного ангидрида оксидом алюминия в массовом соотношении Al₂O₃:SO₃ = 15:1. Подготовленный таким образом катализатор выгружают в сухой атмосфере, взвешивают и перегружают в реактор колонного типа для этерификации, который представлен на чертеже.

Цилиндрический реактор изготовлен из нержавеющей стали, внутренний диаметр реактора 6,0 см. В реактор загружают катализатор высотой 60 см, объем расположенного в реакторе катализатора 1,7 дм³. В реактор, в верхнюю его часть через штуцер A дозируют расплавленный фталевый ангидрид (T^o = 130-140^oC). Под слой расплавленного фталевого ангидрида дозируют этиловый спирт-ректификат. Необходимую температуру в реакторе (130±10^oC) поддерживают электронагреватели (обмотки), расположенные на внешней стенке реактора. Образующиеся пары этилового спирта взаимодействуют с расплавленным фталевым ангидридом при течении его по катализатору-насадке в виде пленки. Процесс протекает по реакции: C₆H₄(CO)₂O + 2C₂H₅OH ---> C₆H₄(COOC₂H₅)₂ + H₂O Образующийся диэтилфталат стекает в нижнюю часть реактора и после охлаждения поступает в сборник товарного продукта, а парообразные продукты реакции - вода и непрореагировавший этиловый спирт - выводят из реактора через штуцер D, расположенный в нижней части реактора.

Пленочный режим в виде падающей пленки по поверхности катализатора-насадки обеспечивает наилучший контакт реагирующих компонентов, находящихся в двух фазах, и свободный вывод жидких и газообразных продуктов реакции. Для расплавления фталевого ангидрида, его дозирования, дозирования этилового ангидрида, конденсирования парообразных продуктов реакции используют стандартное оборудование и приборы.

Для сравнения в этом же реакторе были проведены опыты по получению диэтилфталата взаимодействием фталевого ангидрида с этиловым спиртом в присутствии катализатора - гранулированной γ- окиси алюминия, пропитанного серным ангидридом в барботажном режиме.

В реакторе (см. чертеж) для создания барботажного режима изменяли поток реагентов на восходящий. Расплавленный фталевый ангидрид и этиловый спирт дозировали через штуцеры C и D, расположенные в нижней части реактора. Через штуцер A и штуцер B, расположенные в верхней части реактора, осуществляли вывод жидкой реакционной смеси, пары воды и этилового спирта.

При проведении процесса этерификации скорость и время дозирования фталевого ангидрида и этилового спирта определяли при помощи насоса-дозатора и часов. Отбор проб реакционных смесей проводили после прохождения через реактор 1,5 л суммарной реакционной смеси фталевого ангидрида и этилового спирта для обеспечения выхода процесса на стационарный режим. Содержание компонентов реакционной смеси определяли методом газожидкостной хроматографии (ГЖХ). Технологические параметры проведения опытов представлены в таблице.

Из таблицы видно, что проведение этерификации фталевого ангидрида этиловым спиртом в присутствии твердого катализатора - гранулированной γ Al₂O₃, пропитанной серным ангидридом в пленочном режиме, имеет значительные преимущества перед барботажным режимом по конечным результатам процесса: выходу диэтилфталата, его содержанию в готовом продукте, а также содержанию этилового спирта в конденсате.

Предлагаемый способ получения диэтилфталата более прост, технологичен и экономичен.

Источники: 1. Масложировая промышленность, 1985, N 5 "Получение метиловых и этиловых эфиров высококипящих карбоновых кислот".

Формула изобретения

1. Способ получения диэтилового эфира фталевой кислоты этерификацией фталевого ангидрида этиловым спиртом в присутствии катализатора при повышенной температуре, отличающийся тем, что взаимодействие фталевого ангидрида с этиловым спиртом проводят в пленочном режиме, в качестве катализатора используют гранулированную γ-окись алюминия, пропитанную серным ангидридом.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что взаимодействие фталевого ангидрида с этиловым спиртом проводят при 120 - 130^oC.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что гранулированная γ-окись алюминия содержит не менее 15% серного ангидрида.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2