СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ ИЗ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА КАПРОЛАКТАМА Российский патент 2011 года по МПК C07C69/02 C07C67/03 C07C69/06 C07C69/14 

Описание патента на изобретение RU2422434C1

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

Похожие патенты RU2422434C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ АМИЛОВЫХ СПИРТОВ 2012
  • Яновский Вячеслав Александрович
  • Чуркин Руслан Александрович
  • Андропов Михаил Олегович
  • Бобылев Алексей Владимирович
  • Сачков Виктор Иванович
RU2537292C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ И/ИЛИ ИХ СМЕСЕЙ 1995
  • Жуков В.И.
  • Валькович Г.В.
  • Гершберг М.И.
  • Саушкин Ю.И.
  • Белов Г.П.
  • Петров Ю.М.
  • Гермашев А.И.
  • Волостнов С.М.
  • Козлов Ю.П.
  • Полоумов А.В.
RU2127722C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ ДИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ C-C И СПИРТОВ C-C 2007
  • Леванова Светлана Васильевна
  • Соколов Александр Борисович
  • Красных Евгений Леонидович
  • Глазко Илья Леонидович
  • Липп Светлана Валериевна
RU2373188C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2-ЭТИЛГЕКСИЛОВОГО ЭФИРА 2,4-ДИХЛОРФЕНОКСИУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ 2022
  • Нестерова Лилия Михайловна
  • Яровенко Сергей Владиславович
  • Харитонов Александр Владимирович
  • Длин Егор Алексеевич
  • Неборако Дмитрий Николаевич
RU2789125C1
Способ синтеза триамил цитрата 2017
  • Сушкова Светлана Вячеславовна
  • Леванова Светлана Васильевна
  • Глазко Илья Леонидович
  • Соколов Александр Борисович
RU2656105C1
Способ получения цитратного пластификатора 2019
  • Лакеев Сергей Николаевич
  • Щербаков Василий Васильевич
RU2699018C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНГИБИРУЮЩИХ СОСТАВОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ В КИСЛОТНОЙ СРЕДЕ 2011
  • Глухов Павел Александрович
  • Писарева Валентина Сергеевна
  • Герасименко Виктор Иванович
  • Сабитов Салих Сагитович
RU2478735C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТИЛФОРМИАТА 2007
  • Новиков Олег Николаевич
RU2377232C2
СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ВОДНО-КИСЛОГО СЛОЯ - ОТХОДА ПРОИЗВОДСТВА КАПРОЛАКТАМА 1993
  • Кисиль И.М.
  • Преображенский В.А.
  • Золин В.С.
  • Городецкая Н.И.
  • Давыдов Ю.И.
  • Поликарпов А.В.
  • Саломыков В.И.
RU2039740C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИИЗОПРОПИЛОВОГО ЭФИРА 2009
  • Лавриненко Алексей Александрович
  • Стыценко Валентин Дмитриевич
  • Винокуров Владимир Арнольдович
RU2400467C1

Реферат патента 2011 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ ИЗ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА КАПРОЛАКТАМА

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.

Формула изобретения RU 2 422 434 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2422434C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ И/ИЛИ ИХ СМЕСЕЙ 1995
  • Жуков В.И.
  • Валькович Г.В.
  • Гершберг М.И.
  • Саушкин Ю.И.
  • Белов Г.П.
  • Петров Ю.М.
  • Гермашев А.И.
  • Волостнов С.М.
  • Козлов Ю.П.
  • Полоумов А.В.
RU2127722C1
ПЛАСТИФИКАТОР ДЛЯ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНЫХ КОМПОЗИЦИЙ 1999
  • Леванова С.В.
  • Соколов А.Б.
  • Печатников М.Г.
  • Глазко И.Л.
  • Сабитов С.С.
  • Сабитов М.С.
  • Коршунов С.П.
  • Канаев А.В.
  • Крижановский А.С.
  • Герасименко В.И.
RU2171267C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ 2001
  • Эрнст Уве
  • Губиш Дитмар
  • Бюшкен Вильфрид
RU2283299C2
Леванова С.В
Синтез сложных эфиров их жидких отходов производства капролактама, Рос
Хим
ж., т
L, №3, с.37-42.

RU 2 422 434 C1

Авторы

Князев Александр Сергеевич

Мальков Виктор Сергеевич

Сачков Виктор Иванович

Кокова Дарья Алексеевна

Нефедов Роман Андреевич

Волков Николай Михайлович

Решетников Виктор Николаевич

Даты

2011-06-27Публикация

2010-01-18Подача