Способ получения сложных эфиров из отходов производства капролактама


 


Владельцы патента RU 2422434:

Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Интер-Октан" (RU)

Изобретение относится к области синтеза сложных эфиров из спиртовой фракции капролактама. Способ получения сложных эфиров из отходов производства капролактама осуществляется 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% масс. от массы загруженного сырья с захолаживанием реакционной смеси перед разделением двух фаз. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Для достижения поставленной цели предложен способ получения сложных эфиров из отходов производства капролактама.

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.

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.%.

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.

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.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 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.

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).

Пример 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).

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.

Таблица 1
Тепловой баланс реакции этерификации
Тепловой эффект от хим. реакции, кДж Теплопоглощение на поддержание Т, кДж Тепловыделение, кДж
6800 56,2 6743,8
Таблица 2
Тепловой баланс реакции этерификации
Тепловой эффект от хим. реакции, кДж Теплопоглощение на поддержание Т, кДж Тепловыделение, кДж
7396 109,3 7286,7

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.

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.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способам получения эфира уксусной кислоты (метилацетата) путем карбонилирования диметилового эфира в газовой фазе в присутствии катализатора и может найти применение в химической промышленности.

Изобретение относится к новым соединениям общей формулы (I), в которой Х обозначает группу СНО, СН2 ОН или CH2OC(O)R, где R обозначает линейную или разветвленную алкильную цепь С1-С5, а также к их способу получения, в частности к получению 6,8-диметилнон-7-еналя (1) гидроформилированием 5,7-диметилокта-1,6-диена.

Изобретение относится к новым соединениям общей формулы (I), в которой Х обозначает группу СНО, СН2 ОН или CH2OC(O)R, где R обозначает линейную или разветвленную алкильную цепь С1-С5, а также к их способу получения, в частности к получению 6,8-диметилнон-7-еналя (1) гидроформилированием 5,7-диметилокта-1,6-диена.

Изобретение относится к способу получения низшего сложного алкилового эфира низшей алифатической карбоновой кислоты, имеющего формулу R1-COO-R2 заключающемуся во взаимодействии предварительно высушенного низшего простого алкилового эфира, имеющего формулу R1-O-R2 , в которой R1 и R2 независимо представляют собой C1-С6 алкильные группы, при условии, что суммарное число атомов углерода в группах R1 и R2 составляет от 2 до 12, или R1 и R 2 вместе образуют С2-С6 алкиленовую группу, с сырьем, содержащим монооксид углерода, в присутствии катализатора, содержащего морденит и/или ферриерит в безводных условиях.
Изобретение относится к усовершенствованному способу получения сложного эфира по реакции 1-олефина с монокарбоновой кислотой и водой в паровой фазе в присутствии нанесенного на силикагель гетерополикислотного катализатора, в котором носитель - силикагель находится в виде гранул, гранулы были подвергнуты обработке водяным паром при температуре, составляющей от 100 до 300°С в течение периода времени, составляющего от 0,1 до 200 часов, перед или одновременно с нанесением гетерополикислоты на носитель.
Изобретение относится к усовершенствованному способу получения уксусной кислоты и/или ее эфира или ангидрида, который включает контактирование метанола и/или его реакционноспособного производного, выбранного из метилацетата и диметилового эфира, с монооксидом углерода в присутствии катализатора при температуре в интервале от 250 до 600°С и под давлением в интервале от 10 до 200 бар и где содержание йодида в метаноле и/или его реакционноспособном производном, монооксиде углерода и катализаторе составляет меньше 500 час/млн, где катализатор состоит по существу из морденита, который в качестве каркасных элементов включает кремний, алюминий и один или несколько из других элементов, выбранных из галлия и бора, и в котором ионообменом или иным способом введены медь, никель, иридий, родий или кобальт.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения карбоновой кислоты и/или сложного эфира спирта и карбоновой кислоты, включающему карбонилирование спирта и/или его реакционноспособного производного монооксидом углерода в жидкой реакционной смеси в реакторе карбонилирования, причем упомянутая жидкая реакционная смесь содержит упомянутый спирт и/или его реакционноспособное производное, катализатор карбонилирования, алкилгалогенидный сокатализатор, где упомянутый катализатор включает по меньшей мере один из родия или иридия, который координирован с полидентатным лигандом, где упомянутый полидентатный лиганд обладает углом раскрытия по меньшей мере 145° или образует жесткий Rh или Ir металлолигандный комплекс, и упомянутый полидентатный лиганд включает по меньшей мере две координационные группы, которые в качестве координационного атома по меньшей мере двух координационных групп независимо содержат Р, N, As или Sb, при этом в данном способе поддерживают концентрацию водорода при мольном соотношении водород: СО по меньшей мере 1:100 и/или монооксид углерода, направляемый реактор карбонилирования, содержит по меньшей мере 1 мол.% водорода, и в котором диапазон гибкости катализатора составляет менее 40°.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения карбоновой кислоты и/или сложного эфира спирта и карбоновой кислоты, включающему карбонилирование C1-С 8алифатического спирта и/или его реакционноспособного производного монооксидом углерода в жидкой реакционной смеси в реакторе карбонилирования, причем упомянутая жидкая реакционная смесь содержит упомянутый спирт и/или его реакционноспособное производное, катализатор карбонилирования, алкилгалогенидный сокатализатор и, необязательно, воду в ограниченной концентрации, причем катализатор включает кобальт, родий или иридий, координированный с тридентатным лигандом, или их смеси.

Изобретение относится к области получения сложных эфиров карбоновых кислот, нашедших свое применение в лакокрасочной и других отраслях промышленности. .

Изобретение относится к области органического синтеза, в частности к способу получения метилформиата, использующегося в качестве промежуточного продукта при получении органических кислот, таких как муравьиная, уксусная, пропионовая и их эфиров, а также в качестве добавок к дизельным топливам.

Изобретение относится к технологии получения синтез-газа и получения метанола и уксусной кислоты на его основе. .

Изобретение относится к способу получения эфира муравьиной кислоты или метанола и к катализатору данного способа. .

Изобретение относится к способу получения метилформиата, использующегося в качестве промежуточного продукта при получении органических кислот - муравьиной, уксусной, пропионовой и их эфиров, а также формамидов, и к способу приготовления катализатора для получения метилформиата.

Изобретение относится к области технологии промышленного органического синтеза, в частности, к способам получения метилформиата. .
Изобретение относится к способу получения сложных эфиров этерификацией смеси моно- и дикарбоновых кислот C 2-С6 (с содержанием адипиновой кислоты 53-60%), 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 с последующей нейтрализацией катализатора и непрореагировавших кислот, отмывкой водой от образовавшихся солей, отделением органического слоя от воды, выделением продукта ректификацией, состоящей из отгона бензольной фракции, отгона фракции спиртов, вакуумной отгонки фракции легколетучих эфиров с получением продукта в качестве кубового, где в качестве этерифицирующего агента используется циклогексиловый спирт (чистотой не менее 99,8%) или спиртовая фракция, содержащая 70-75% смеси амиловых, изоамиловых и циклогексиловых спиртов, также являющаяся отходом производства капролактама.
Наверх