[go: up one dir, main page]

DE1211643B - Process for the vapor phase esterification of optionally halogen-substituted aliphatic carboxylic acids - Google Patents

Process for the vapor phase esterification of optionally halogen-substituted aliphatic carboxylic acids

Info

Publication number
DE1211643B
DE1211643B DEB66259A DEB0066259A DE1211643B DE 1211643 B DE1211643 B DE 1211643B DE B66259 A DEB66259 A DE B66259A DE B0066259 A DEB0066259 A DE B0066259A DE 1211643 B DE1211643 B DE 1211643B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
acid
catalyst
esterification
carboxylic acids
reaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEB66259A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr Konrad Rauch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to DEB66259A priority Critical patent/DE1211643B/en
Publication of DE1211643B publication Critical patent/DE1211643B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/52Esters of acyclic unsaturated carboxylic acids having the esterified carboxyl group bound to an acyclic carbon atom
    • C07C69/533Monocarboxylic acid esters having only one carbon-to-carbon double bond
    • C07C69/56Crotonic acid esters; Vinyl acetic acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/08Preparation of carboxylic acid esters by reacting carboxylic acids or symmetrical anhydrides with the hydroxy or O-metal group of organic compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

C07cC07c

Deutsche Kl.: 12 ο-27German class: 12 ο-27

Nummer: 1211643Number: 1211643

Aktenzeichen: B 66259IV b/12 οFile number: B 66259IV b / 12 ο

Anmeldetag: 8. März 1962Filing date: March 8, 1962

Auslegetag: 3. März 1966Opening day: March 3, 1966

Es ist bekannt, daß man Carbonsäureester durch Umsetzung von Carbonsäuren mit Alkoholen im flüssigen Zustand und in Gegenwart eines sauren Katalysators, wie Schwefelsäure oder p-Toluolsulfansäure, erhält. Im allgemeinen führt man die Veresterung bei der Siedetemperatur des Umsetzungsgemisches durch. Auch die Verwendung von festen Katalysatoren, die sich in dem Reaktionsgemisch nicht lösen, ist bereits bekannt. Solche Katalysatoren sind z. B. Sulfosäuregruppen enthaltende Ionenaustauschharze. Diese Katalysatoren haben den Vorteil, daß sie leicht durch Filtration abgetrennt werden können und keine Neutralisation des Reaktionsgemisches erfordern. It is known that carboxylic acid esters can be obtained by reacting carboxylic acids with alcohols in the liquid state and in the presence of an acidic catalyst such as sulfuric acid or p-toluenesulfanic acid, receives. In general, the esterification is carried out at the boiling point of the reaction mixture. Also the use of solid Catalysts which do not dissolve in the reaction mixture are already known. Such catalysts are z. B. ion exchange resins containing sulfonic acid groups. These catalysts have the advantage that they can be easily separated by filtration and do not require neutralization of the reaction mixture.

Die Veresterung von Carbonsäuren ist bekanntlieh eine Gleichgewichtsreaktion, in der das Gleichgewicht oft erst nach Stunden erreicht wird. Man kann das Gleichgewicht in Richtung auf den erwünschten Ester verschieben, wenn man die Carbonsäure oder den Alkohol im Überschuß verwendet oder aber das entstehende Wasser laufend, gegebenenfalls mit Hilfe eines Schleppmittels, aus dem Gleichgewicht entfernt. In jedem Fall erfordert die Veresterung eine lange Reaktionsdauer.The esterification of carboxylic acids is known to be an equilibrium reaction in which equilibrium occurs is often only reached after hours. One can move the balance towards the desired one Shift esters if the carboxylic acid or alcohol is used in excess or the resulting water continuously, optionally with the help of an entrainer, from the Balance away. In any case, the esterification requires a long reaction time.

Man hat auch schon die Veresterung von Carbonsäuren im Dampfzustand an festen Katalysatoren durchgeführt. So sind beispielsweise Verfahren zur Herstellung von Äthylacetat bekannt, bei denen Essigsäure und Äthanol bei einer Temperatur von 200 bis 25O0C bzw. von 250 bis 3000C an Kieselsäuregel als Katalysator umgesetzt werden. Bei niedrigeren Temperaturen als 200° C, z. B. 150° C, sind die Ausbeuten noch unbefriedigend, aber auch bei den genannten Temperaturen erzielt man eine weitgehende Veresterung nur dann, wenn man eine der beiden Komponenten in beträchtlichem Überschuß verwendet.The esterification of carboxylic acids in the vapor state has also been carried out over solid catalysts. Thus, methods are known, for example for the production of ethyl acetate, are reacted in which acetic acid and ethanol at a temperature of 200 to 25O 0 C or of 250 to 300 0 C on silica gel as a catalyst. At temperatures lower than 200 ° C, e.g. B. 150 ° C, the yields are still unsatisfactory, but even at the temperatures mentioned, a substantial degree of esterification is only achieved if one of the two components is used in a considerable excess.

Bei einem anderen bekannten Verfahren setzt man die Carbonsäure und den Alkohol bei einer Temperatur zwischen 250 und 3200C in Gegenwart eines Salzes eines Metalls, das in der Spannungsreihe oberhalb des Wasserstoffs steht, um. Auch bei diesem Verfahren werden gute Ausbeuten an Ester nur bei beträchtlichem Überschuß einer der beiden Reaktionsteilnehmer erzielt. So ergibt z. B. die Umsetzung von Essigsäure und n-Butanol eine 90°/oige Ausbeute nur dann, wenn Alkohol und Säure im Molverhältnis 2 : 1 angewandt werden.In another known process, the carboxylic acid and the alcohol are reacted at a temperature between 250 and 320 ° C. in the presence of a salt of a metal which is above hydrogen in the voltage series. In this process, too, good yields of ester are achieved only with a considerable excess of one of the two reactants. So z. B. the conversion of acetic acid and n-butanol a 90% yield only if alcohol and acid are used in a molar ratio of 2: 1.

Andere bekannte Katalysatoren für die Veresterung von Carbonsäuren im Dampfzustand sind Zirkondioxyd, Vanadinpentoxyd, Cobaltoxyd, Ceroxyd, Titandioxyd, Magnesiumoxyd und Mangan-Verfahren zur Dampfphasenveresterung von
gegebenenfalls halogen substituierten
aliphatischen Carbonsäuren
Other known catalysts for the esterification of carboxylic acids in the vapor state are zirconium dioxide, vanadium pentoxide, cobalt oxide, cerium oxide, titanium dioxide, magnesium oxide and manganese processes for the vapor phase esterification of
optionally substituted halogen
aliphatic carboxylic acids

Anmelder:Applicant:

Badische Anilin- & Soda-FabrikAniline & Soda Factory in Baden

Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/RheinAktiengesellschaft, Ludwigshafen / Rhein

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dr. Konrad Rauch, Limburgerhof (Pfalz)Dr. Konrad Rauch, Limburgerhof (Palatinate)

dioxyd. Auch diese Katalysatoren erfordern im allgemeinen eine Temperatur um ober oberhalb von 2500C. Keiner von ihnen hat technische Bedeutung erlangt.dioxide. These catalysts, too, generally require a temperature of over above 250 ° C. None of them has achieved industrial importance.

Es wurde nun gefunden, daß man Carbonsäureester durch Umsetzen von aliphatischen Carbonsäuren mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, die gesättigt oder einfach olefinisch ungesättigt und durch Halogen substituiert sein können, mit Alkoholen im Dampfzustand an festen, sauren Katalysatoren vorteilhaft erhält, wenn man die Veresterung bei einer Temperatur zwischen 80 und 2000C, vorzugsweise zwischen 100 und etwa 18O0C, an einem stark sauren, anorganischen Katalysator, gegebenenfalls unter Verwendung eines inerten Schleppmittels für das Wasser, durchführt.It has now been found that carboxylic acid esters are advantageously obtained by reacting aliphatic carboxylic acids having 1 to 6 carbon atoms, which may be saturated or mono- olefinically unsaturated and substituted by halogen, with alcohols in the vapor state over solid, acidic catalysts if the esterification is carried out in a temperature between 80 and 200 0 C, preferably between 100 and about 18O 0 C, strongly acid in a, inorganic catalyst, optionally using an inert entraining agent for water, performing.

Ein wesentlicher Vorzug des Verfahrens nach der Erfindung gegenüber den Verfahren, die im flüssigen Zustand arbeiten, besteht darin, daß die Gleichgewichtslage bedeutend schneller erreicht wird. Während dies, wie bereits erwähnt, in flüssigem Zustand oft mehrere Stunden erfordert, finden sich bei der Veresterung von Essigsäure mit n-Butanol in der Dampfphase bei 1250C an einem säureaktivierten Montmorillonit schon nach 7,7 Sekunden Kontaktdauer 90,8 °/o der Theorie Ester im Reaktionsprodukt. In ähnlicher Weise erhält man Äthylacetat in 90,2°/oiger Ausbeute, wenn man Essigsäure und Äthanol im Molverhältnis 1:1,1 bei 1040C in Dampfform über einen säureaktivierten Bentonit leitet.An essential advantage of the method according to the invention over the methods which work in the liquid state is that the equilibrium position is reached significantly more quickly. While this, as already mentioned, in a liquid state often requires several hours, can be found in the esterification of acetic acid with n-butanol in the vapor phase at 125 0 C on an acid-activated montmorillonite already after 7.7 seconds of contact time 90.8 ° / o the theory ester in the reaction product. In a similar manner ethyl acetate to obtain ° / cent yield 90.2 when acetic acid and ethanol in a molar ratio 1: 1.1 passes at 104 0 C in vapor form via an acid-activated bentonite.

Es ist ein besonderer Vorzug des Verfahrens nach der Erfindung, daß hohe Esterausbeuten und gute Raum-Zeit-Ausbeuten auch dann erhalten werden,It is a particular advantage of the process according to the invention that high ester yields and good Space-time yields can also be obtained

609 510/444609 510/444

wenn Carbonsäure und Alkohol in annähernd stöchiometrischen Mengen umgesetzt werden. Die Aufarbeitung der Reaktionsgemische wird dadurch nämlich sehr erleichtert. Man erhält z. B. bei der Umsetzung von Essigsäure mit n-Butanol ein Gemisch, das sich nach der Verflüssigung in eine wäßrige und eine organische Schicht trennt. Man trennt die organische Schicht ab, neutralisiert sie und destilliert sie fraktioniert. Zunächst geht dabein ein ternäres Gemisch über, das aus Wasser, n-Butanol und n-Butylacetat besteht. Anschließend folgt das binäre Gemisch n-Butanol-n-Butylacetat mit 53 Gewichtsprozent n-Butylacetat. Es ist verständlich, daß beträchtliche Mengen n-Butylacetat in Form dieser Azeotrope entfernt werden müssen, wenn das Reaktionsgemisch größere Mengen an n-Butanol enthält, d. h., wenn n-Butanol bei der Umsetzung in größerem Überschuß verwendet wurde. Eine Arbeitsweise mit Butanol und Essigsäure im Molverhältnis 2 : 1, wie sie bei einem der erwähnten bekannten Verfahren vorgeschlagen wurde, ist daher ausgesprochen unwirtschaftlich. Bei dem Verfahren nach der Erfindung erhält man n-Butylacetat in Ausbeuten um 90% der Theorie auch dann, wenn der Alkohol in nur geringem, d. h. etwa 10%igem Überschuß über die stöchiometrische Menge verwendet wird. Man destilliert dann das ternäre und binäre Azetrop ab und erhält mehr als 50% der Theorie an reinem n-Butylacetat. Das n-Butylacetat und das Butanol, die in den erwähnten Azeotropen vorhanden waren, führt man nach Abtrennung des Wassers wieder in das Verfahren zurück, so daß die Gesamtausbeuten an reinem n-Butylacetat bei 90% der Theorie liegen.when carboxylic acid and alcohol are reacted in approximately stoichiometric amounts. the This is because this makes working up the reaction mixtures much easier. One obtains z. B. at the Reaction of acetic acid with n-butanol a mixture that turns into an aqueous after liquefaction and separates an organic layer. The organic layer is separated off, neutralized and distilled them fractionally. First of all, a ternary mixture of water and n-butanol goes into it and n-butyl acetate. This is followed by the binary mixture of n-butanol-n-butyl acetate with 53 percent by weight n-butyl acetate. It is understandable that considerable amounts of n-butyl acetate in the form of this Azeotropes must be removed if the reaction mixture contains large amounts of n-butanol, d. i.e., when n-butanol was used in larger excess in the reaction. A way of working with Butanol and acetic acid in a molar ratio of 2: 1, as in one of the known processes mentioned has been proposed is therefore extremely uneconomical. In the method according to the invention n-butyl acetate is obtained in yields of 90% of theory even when the alcohol is in only a little, d. H. about 10% excess over the stoichiometric amount is used. Man then distilled off the ternary and binary azeotropes and obtained more than 50% of the theoretical pure n-butyl acetate. The n-butyl acetate and butanol that were present in the mentioned azeotropes, after the water has been separated off, it is returned to the process, so that the overall yields of pure n-butyl acetate are 90% of theory.

Da das Verfahren nach der Erfindung bei niedrigeren Temperaturen ausgeführt wird als die bekannten Verfahren, die unter Verwendung fester Katalysatoren arbeiten, lassen sich auch viele empfindliche Säuren und Alkohole verestern.Since the method according to the invention is carried out at lower temperatures than known processes that work using solid catalysts can also be many esterify sensitive acids and alcohols.

Carbonsäuren, die nach dem Verfahren umgesetzt werden können, sind beispielsweise: Ameisensäure, Essigsäure, Buttersäure, Isovaleriansäure, Capronsäure, Crotonsäure, Chloressigsäure, «-Brompropionsäure und a-Chlor-isobuttersäure.Carboxylic acids that can be converted by the process are, for example: formic acid, Acetic acid, butyric acid, isovaleric acid, caproic acid, crotonic acid, chloroacetic acid, «-bromopropionic acid and α-chloro-isobutyric acid.

Die besten Ergebnisse erzielt man bei der Umsetzung von aliphatischen Alkoholen, die wie die Carbonsäuren 1 bis 6 Kohlenstoffatome im Molekül enthalten und gesättigt oder einfach olefinisch ungesättigt sind. Diese Alkohole können Gruppen oder Atome enthalten, die unter den Bedingungen des Verfahrens inert sind, wie Alkoxygruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Halogenatome. Geeignete Alkohole sind unter anderem Methanol, Äthanol, Isopropanol, Butanol, Isoamylalkohole, Cerylalkohol, Allylalkohol, Äthylglykol, Äthylenchlorhydrin und l-Brompropanol-(2).The best results are obtained with the implementation of aliphatic alcohols like the Carboxylic acids contain 1 to 6 carbon atoms in the molecule and are saturated or simply olefinically unsaturated are. These alcohols can contain groups or atoms which, under the conditions of the Process inert, such as alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms or halogen atoms. Suitable Alcohols include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, isoamyl alcohols, Ceryl alcohol, allyl alcohol, ethyl glycol, ethylene chlorohydrin and l-bromopropanol- (2).

Man wendet den Alkohol und die Carbonsäure zweckmäßig im Molverhältnis 1:1 bis 1,5: 1 an. Die bevorzugten Molverhältnisse liegen zwischen 1:1 und 1,2 : 1, oder umgekehrt.The alcohol and the carboxylic acid are expediently used in a molar ratio of 1: 1 to 1.5: 1. The preferred molar ratios are between 1: 1 and 1.2: 1, or vice versa.

Es ist zweckmäßig, ein inertes Schleppmittel in Mengen bis zu etwa 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die Summe der Gewichte von Alkohol und Säure, mitzuverwenden. Geeignete Schleppmittel sind z. B. Benzol, Toluol, Cyclohexan, n-Heptan, Chloroform und Trichloräthylen. Es ist überraschend, daß auch bei der Veresterung in dampfförmigem Zustand der Zusatz eines Schleppmittels für Wasser eine weitere Erhöhung des Veresterungsgrades bewirkt. So läßt sich die Ausbeute an Äthylacetat durch Zusatz von 10% Benzol zu den Reaktionsteilnehmern von 87,3% auf 90,5% der Theorie steigern. Welche Vorgänge dieser Ausbeuteerhöhung zugrunde liegen, ist nicht bekannt.It is advantageous to use an inert entrainer in amounts of up to about 20 percent by weight to the sum of the weights of alcohol and acid. Suitable entrainers are z. B. benzene, toluene, cyclohexane, n-heptane, chloroform and trichlorethylene. It is surprising that even with the esterification in the vaporous state, the addition of an entrainer for water causes a further increase in the degree of esterification. So can the yield of ethyl acetate by adding 10% benzene to the reactants from 87.3% to 90.5% of theory increase. It is not known which processes are the basis for this increase in yield.

Geeignete Katalysatoren sind z. B. solche, die man durch Tränken eines inerten Trägermaterials, wie Bimsstein, mit einer hochsiedenden starken oderSuitable catalysts are, for. B. those obtained by impregnating an inert carrier material, such as Pumice stone, with a high-boiling strong or

ίο mittelstarken anorganischen Säure, wie 90%iger Phosphorsäure, und anschließendes Erhitzen auf 200 bis 380° C erhält. Auch saures Borphosphat ist ein geeigneter Katalysator. Besonders hohe Ausbeuten an Estern und hohe Reaktionsgeschwindigkeiten erzielt man, wenn man als Katalysator einen säureaktivierten Ton, wie Bentonit oder Montmorillonit, benutzt. Diese säureaktivierten Tone ergeben Raum-Zeit-Ausbeuten bis zu 50 Mol Ester je Liter Katalysatorraum und Tag. Die Raum-Zeit-ίο medium-strength inorganic acid, such as 90% Phosphoric acid, followed by heating to 200 to 380 ° C. Also acid boron phosphate is a suitable catalyst. Particularly high yields of esters and high reaction rates is achieved if an acid-activated clay, such as bentonite or montmorillonite, is used as the catalyst, used. These acid-activated clays give space-time yields of up to 50 moles of ester per liter of catalyst space and day. Space-time

Ausbeute liegt damit beträchtlich höher als diejenige, die bei den bekannten Verfahren unter vergleichbaren Bedingungen erzielt wird.The yield is thus considerably higher than that which is comparable with the known processes Conditions is achieved.

Es ist erforderlich, daß die Umsetzung im Dampfzustand durchgeführt wird, weil die zur Gleichgewichtseinstellung erforderliche Zeit beträchtlich vermehrt und die Lage des Gleichgewichts außerdem merklich zuungunsten der Esterbildung verschoben wird, wenn der Katalysator feucht wird. Man arbeitet daher im Dampfzustand, d. h. bei einer Temperatur, die oberhalb der Taupunktes des Umsetzungsgemisches unter dem jeweiligen Reaktionsdruck liegt. Stellt man z. B. einen Carbonsäureester her, dessen Siedepunkt bei dem Reaktionsdruck unterhalb von 1000C liegt, so ist eine Rekationstemperatur oberhalb von 1000C empfehlenswert. Wenn das Reaktionsprodukt oberhalb von 1000C siedet, wählt man vorteilhaft eine Reaktionstemperatur, die zwischen 100° C und der Siedetemperatur des reinen herzustellenden Esters liegt. Der Siedepunkt (oder Taupunkt) der Umsetzungsgemische liegt nämlich infolge der Bildung von Azeotropen in der Regel unterhalb des Siedepunkts (oder Taupunkts) der reinen Komponenten des Gemisches.
Wenn es einerseits erforderlich ist, die Reaktionstemperatur so hoch zu wählen, daß der Katalysator trocken bleibt, so führen andererseits zu hohe Reaktionstemperaturen ebenfalls zu schlechten Ausbeuten. Dies geht aus der folgenden Tabelle hervor, in der die Ausbeute an n-Butylacetat bei der Umsetzung von n-Butanol und Essigsäure im Molverhältnis 1,1:1 unter Atmosphärendruck an säureaktiviertem Montmorillonit als Katalysator in Abhängigkeit von der Temperatur angegeben ist:
It is necessary that the reaction is carried out in the vapor state because the time required to establish equilibrium increases considerably and, moreover, the position of the equilibrium is shifted noticeably to the detriment of ester formation when the catalyst becomes moist. It is therefore carried out in the vapor state, ie at a temperature which is above the dew point of the reaction mixture and below the respective reaction pressure. If you put z. B. whose boiling point is a Carbonsäureester forth at the reaction pressure below 100 0 C, a Rekationstemperatur is recommended above 100 0 C. When the reaction product boiling above 100 0 C, is advantageously chosen reaction temperature is between 100 ° C and the boiling point of the pure ester produced. This is because the boiling point (or dew point) of the reaction mixture is generally below the boiling point (or dew point) of the pure components of the mixture as a result of the formation of azeotropes.
If, on the one hand, it is necessary to select the reaction temperature so high that the catalyst remains dry, then, on the other hand, excessively high reaction temperatures also lead to poor yields. This can be seen from the following table, in which the yield of n-butyl acetate in the reaction of n-butanol and acetic acid in a molar ratio of 1.1: 1 under atmospheric pressure of acid-activated montmorillonite as a catalyst is given as a function of the temperature:

5555 Temperaturtemperature Ausbeute an n-ButylacetatYield of n-butyl acetate 0C 0 C °/o der Theorie° / o of theory 100100 71,771.7 125125 90,890.8 6060 130130 87,987.9 200200 59,359.3 300300 12,612.6 400400 0,90.9

Man erkennt, daß die besten Ausbeuten
n-Butylacetat bei 125 bis 1300C erzielt werden.
You can see that the best yields
n-Butyl acetate at 125 to 130 0 C can be achieved.

Man führt das Verfahren nach der Erfindung bei einer Temperatur zwischen 80 und 200° C, insbeson-The process according to the invention is carried out at a temperature between 80 and 200 ° C, in particular

dere zwischen 100 und 18O0C durch. Die günstigste Reaktionstemperatur für die Herstellung eines bestimmten Esters und für einen bestimmten Reaktionsdruck läßt sich durch einen Vorversuch leicht ermitteln.particular between 100 and 18O 0 C. The most favorable reaction temperature for the preparation of a certain ester and for a certain reaction pressure can easily be determined by a preliminary test.

Da die Veresterung im Dampfzustand schwach exotherm ist, braucht man in der Regel keine Wärme zuzuführen, wenn die Umsetzung erst einmal in Gang gekommen ist. Die Reaktion läßt sich durch entsprechende Zuführung und Vorwärmung der Reaktionskomponenten bei geeigneter Gestaltung und Isolierung des Reaktionsraumes gegen Wärmeabstrahlung autotherm steuern.Since the esterification is slightly exothermic in the vapor state, no heat is usually required to be added once implementation has started. The reaction lets through Appropriate feeding and preheating of the reaction components with a suitable design and autothermal control of the insulation of the reaction space against heat radiation.

Das Verfahren wird vorzugsweise unter Atmosphärendruck ausgeführt. Verminderter Druck ist insbesondere bei der Veresterung höhermolekularer Carbonsäuren und bzw. oder höhermolekularer Alkohole empfehlenswert. Der Taupunkt wird dann entsprechend herabgesetzt, so daß man auch bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen arbeiten kann. Manchmal, z. B. bei der Umsetzung von niederen Carbonsäuren mit niederen Alkoholen, werden auch die Gleichgewichtslage und der Durchsatz durch Anwendung erhöhten Druckes, d. h. bis zu 20 at, günstig beeinflußt.The process is preferably carried out under atmospheric pressure. Reduced pressure is especially in the esterification of higher molecular weight carboxylic acids and / or higher molecular weight Alcohols recommended. The dew point is then reduced accordingly, so that one can also with can work relatively low temperatures. Sometimes, e.g. B. in the implementation of lower carboxylic acids with lower alcohols, the equilibrium position and the throughput are also determined by applying increased pressure, d. H. up to 20 at, favorably influenced.

Man führt das Verfahren kontinuierlich durch, indem man das dampfförmige Gemisch der Ausgangsstoffe über den festen, stark sauren Katalysator leitet, das Reaktionsgemisch verflüssigt, durch Destillation aufarbeitet und die binären und/oder ternären Kondensate nach Abtrennung des Wassers in das Veresterungsgefäß zurückführt.The process is carried out continuously by adding the vaporous mixture of the starting materials passes over the solid, strongly acidic catalyst and liquefies the reaction mixture Worked up distillation and the binary and / or ternary condensates after separation of the water returned to the esterification vessel.

Beispiel 1example 1

3535

Als Katalysator wird ein Montmorillonit verwendet. Nach Aktivierung mit der dreifachen Gewichtsmenge 10%iger Salzsäure (8 Stunden bei Raumtemperatur) und gründlichem Waschen mit Wasser wird er zu Kugeln von 4 mm Durchmesser verformt und getrocknet. Die Aktivität des Katalysators wird durch Titration bestimmt. Eine Probe wird, zur Entfernung anhaftender Säure 1 Stunde auf 5000C erhitzt, im Exsikkator erkalten lassen. 1,00 g der Probe werden mit 50,0 cm3 n-Kalilauge V2 Stunde geschüttelt. Nach dem Abfiltrieren wird ein aliquoter Teil des Filtrats mit 0,1 n-Salzsäure zurücktitriert. Der Säuregehalt des Katalysators entspricht 0,7 Milliäquivalent je Gramm.A montmorillonite is used as the catalyst. After activation with three times the amount by weight of 10% hydrochloric acid (8 hours at room temperature) and thorough washing with water, it is shaped into spheres 4 mm in diameter and dried. The activity of the catalyst is determined by titration. To remove adhering acid, a sample is heated to 500 ° C. for 1 hour and allowed to cool in the desiccator. 1.00 g of the sample is shaken with 50.0 cm 3 of N potassium hydroxide solution for 1/2 hour. After filtering off, an aliquot of the filtrate is back-titrated with 0.1 N hydrochloric acid. The acid content of the catalyst corresponds to 0.7 milliequivalents per gram.

410 cm:! dieses Katalysators werden in ein Rohr von 1000 mm Länge und 25 mm Durchmesser eingefüllt. Man erhitzt den Katalysator auf 130° C und leitet stündlich 150 cm3 eines Gemisches aus n-Butanol und Essigsäure im Molverhältnis 1,1:1, welches in einem Vorerhitzer verdampft wird, über den Katalysator. Sobald die Reaktion eingesetzt hat, wird die Heizung abgeschaltet. Die Temperatur hält sich dann auf 122 bis 1250C. Das dampfförmige Reaktionsgemisch wird verflüssigt. Das Kondensat trennt sich in zwei Schichten, die organische Schicht wird durch Destillation aufgearbeitet. Das ternäre Gemisch, das als am leichtesten siedende Fraktion erhalten wird, und das binäre azeotrope Gemisch Butanol-n-Butylacetat führt man nach Abtrennung der wäßrigen Schicht in das Veresterungsgefäß zurück.410 cm :! this catalyst are filled into a tube 1000 mm long and 25 mm in diameter. The catalyst is heated to 130 ° C. and 150 cm 3 per hour of a mixture of n-butanol and acetic acid in a molar ratio of 1.1: 1, which is evaporated in a preheater, over the catalyst. As soon as the reaction has started, the heating is switched off. The temperature then remains at 122 to 125 ° C. The vaporous reaction mixture is liquefied. The condensate separates into two layers, the organic layer is worked up by distillation. The ternary mixture, which is obtained as the lowest-boiling fraction, and the binary azeotropic mixture of butanol-n-butyl acetate are returned to the esterification vessel after the aqueous layer has been separated off.

Nach 850 Stunden Laufzeit wurde der Versuch abgebrochen, ohne daß eine Verschlechterung der Ausbeute zu beobachten war. Die mittlere Ausbeute an n-Butylacetat betrug 90,8 % der Theorie, bezogen auf Essigsäure, bei Spitzenwerten bis zu 95°/o der Theorie.After 850 hours of running time, the experiment was terminated without any deterioration in the Yield was observed. The average yield of n-butyl acetate was 90.8% of theory, based on on acetic acid, with peaks up to 95% of theory.

Beispiel 2Example 2

Man verestert an dem im Beispiel 1 benutzten Katalyastor Äthanol und Essigsäure im Molverhältnis 1,1 : 1, wobei der stündliche Durchsatz 50 cm3 des Ausgangsgemisches beträgt. Die Temperatur stellt sich auf 104° C ein. Man verfährt weiter, wie im Beispiel 1 beschrieben, und erhält Äthylacetat in einer Ausbeute von 87,3% der Theorie, bezogen auf Essigsäure.Ethanol and acetic acid are esterified on the catalyst used in Example 1 in a molar ratio of 1.1: 1, the hourly throughput being 50 cm 3 of the starting mixture. The temperature adjusts to 104 ° C. The procedure described in Example 1 is followed and ethyl acetate is obtained in a yield of 87.3% of theory, based on acetic acid.

Setzt man dem Gemisch der Ausgangsstoffe noch 10 Volumprozent Benzol zu, so beträgt die Ausbeute an Äthylacetat unter sonst gleichen Bedingungen 90,5 °/o der Theorie.If 10 percent by volume of benzene is added to the mixture of starting materials, the yield is in ethyl acetate under otherwise identical conditions 90.5% of theory.

Beispiel 3Example 3

Man setzt n-Butanol und Essigsäure im Molverhältnis 1,1 : 1 an 410 cm3 des im Beispiel 1 beschriebenen Katalysators bei verschiedenen Drücken und Temperaturen um. Hierzu verwendet man ein mit Silber ausgekleidetes Druckrohr von 22 mm innerem Durchmesser und 2 mm Länge. Das Rohr ist mit einem Heizmantel umgeben, durch welchen eine auf 165 bzw. 175° C erwärmte Heizflüssigkeit — in vorliegendem Fall Triglykol — gepumpt wird. Im mittleren Teil des Rohres befindet sich die 108 cm lange Katalysatorschicht, entsprechend 410 cm3 Katalysator. N-butanol and acetic acid are reacted in a molar ratio of 1.1: 1 over 410 cm 3 of the catalyst described in Example 1 at various pressures and temperatures. For this purpose, a silver-lined pressure pipe with an internal diameter of 22 mm and a length of 2 mm is used. The pipe is surrounded by a heating jacket through which a heating fluid heated to 165 or 175 ° C - in the present case triglycol - is pumped. The 108 cm long catalyst layer, corresponding to 410 cm 3 of catalyst, is located in the middle part of the tube.

Der obere Teil des Rohres ist mit glasierten Porzellanringen gefüllt und dient zum Erwärmen und Verdampfen des von oben zugepumpten Essigsäure-Butanol-Gemisches. Der untere Teil des Rohres ist ebenfalls mit Keramikringen gefüllt. Dadurch, daß der Katalysator in der Mitte des Ofens liegt, ist eine gleichmäßige Temperatur längs der gesamten Katalysatorschicht gewährleistet. Am oberen Teil des Rohres ist eine Zuleitung für Stickstoff, der in einer Vorratsflasche mit 100 at verdichtet ist, angeschlossen. Über ein Druckminderventil kann der jeweils gewünschte Druck eingestellt werden.The upper part of the tube is filled with glazed porcelain rings and is used for heating and Evaporation of the acetic acid-butanol mixture pumped in from above. The lower part of the tube is also filled with ceramic rings. By having the catalyst in the middle of the furnace, there is one ensures a uniform temperature along the entire catalyst layer. At the top of the A feed line for nitrogen, which is compressed to 100 atm in a storage bottle, is connected to the pipe. The required pressure can be set using a pressure reducing valve.

Das am unteren Ende des Rohres austretende Produkt wird über einen mit Wasser von 15 bis 200C betriebenen Kühler auf Zimmertemperatur gebracht und in einen Druckabscheider mit Schauglas geführt. Bei konstant gehaltenem Stand im Schauglas wird das Produkt hieraus kontinuierlich auf Atmosphärendruck entspannt.The product emerging at the lower end of the tube is brought to room temperature via a cooler operated with water at 15 to 20 ° C. and fed into a pressure separator with a sight glass. If the level in the sight glass is kept constant, the product is continuously expanded to atmospheric pressure.

Der Zulauf beträgt 150 cm3 flüssiges Gemisch an Alkohol und Säure. Man erhält die folgenden Ergebnisse.The feed is 150 cm 3 of a liquid mixture of alcohol and acid. The following results are obtained.

Druckpressure Temperaturtemperature Ausbeuteyield atat 0C 0 C Voder TheorieBefore theory 33 165165 88,388.3 33 175175 87,987.9 55 165165 91,291.2 55 175175 93,893.8 66th 175175 87,587.5 77th 175175 85,885.8 1010 175175 82,882.8 1212th 175175 71,271.2 1414th 175175 70,670.6

Beispiel 4Example 4

170 g 85%ige Phosphorsäure werden mit 82 g Borsäure zu einer homogenen Masse verrührt, die nach etwa 24 Stunden zu einer Gallerte erstarrt. Diese wird bei HO0C getrocknet und zu zylindrischen Körpern von 8 mm Durchmesser und 8 mm Länge verpreßt. Der Katalysator wird mehrere Stunden auf 3500C erhitzt.170 g of 85% phosphoric acid are mixed with 82 g of boric acid to form a homogeneous mass, which solidifies to a jelly after about 24 hours. This is dried at HO 0 C and pressed into cylindrical bodies 8 mm in diameter and 8 mm in length. The catalyst is heated to 350 ° C. for several hours.

650 cm3 des Katalysators werden in ein Rohr von 1400 mm Länge und 28 mm lichtem Durchmesser gefüllt und auf 140° C erhitzt. Über den Katalysator werden je Stunde die Dämpfe von 150 cm8 eines n-Butanol-Essigsäure-Gemisches im Molverhältnis 1,1:1 geleitet. Die Ausbeute an n-Butylacetat beträgt bei einmaligem Durchgang 87,2% der Theorie.650 cm 3 of the catalyst are filled into a tube 1400 mm in length and 28 mm inside diameter and heated to 140.degree. The vapors of 150 cm 8 of a n-butanol / acetic acid mixture in a molar ratio of 1.1: 1 are passed over the catalyst per hour. The yield of n-butyl acetate in a single pass is 87.2% of theory.

Mit 20% Phosphorsäure auf Kieselsäurestangen beträgt der Veresterungsgrad unter sonst gleichen Bedingungen 84% der Theorie.With 20% phosphoric acid on silica rods, the degree of esterification is otherwise the same Conditions 84% of theory.

Beispiel 5Example 5

Man verfährt wie im Beispiel 1, leitet jedoch 50 cm3/Std. flüssiges n-Butanol-Propionsäure-Gemisch im Molverhältnis 1,1:1 in Dampfform über den Katalysator, dessen Temperatur auf 140° C gehalten wird. Die Veresterung beträgt 89,3%, die Raum-Zeit-Ausbeute 1,76 kg Ester je Liter Katalysator und Tag.The procedure is as in Example 1, except that 50 cm 3 / hour are passed. liquid n-butanol-propionic acid mixture in a molar ratio of 1.1: 1 in vapor form over the catalyst, the temperature of which is kept at 140 ° C. The esterification is 89.3%, the space-time yield 1.76 kg of ester per liter of catalyst and day.

Erhöht man den Durchsatz auf 150 cms/Std., so geht der Veresterungsgrad auf 86,8%. zurück. Die Raum-Zeit-Ausbeute steigt jedoch auf 5,14 kg/1 Katalysator und Tag.If the throughput is increased to 150 cm s / hour, the degree of esterification goes to 86.8%. return. However, the space-time yield increases to 5.14 kg / l catalyst and day.

Beispiel 6Example 6

Man arbeitet wie im Beispiel 1, leitet jedoch stündlich 30 cm3 eines Gemisches aus a-Chloressigsäure und n-Butanol im Molverhältnis 1:1,1 über den auf 2000C erhitzten Katalysator. Die Ausbeute an a-Chloressigsäure-n-butylester beträgt 80% der Theorie.The procedure is as in Example 1, except that 30 cm 3 of a mixture of α-chloroacetic acid and n-butanol in a molar ratio of 1: 1.1 are passed over the catalyst heated to 200 ° C. every hour. The yield of n-butyl α-chloroacetate is 80% of theory.

Beispiel 7Example 7

Man arbeitet wie im Beispiel 1, setzt jedoch stündlich 30 cm3 eines Gemisches von Allylalkohol und Essigsäure im Molverhältnis 1:1,1 um. Die Temperatur am Katalysator beträgt 1340C. Man erhält Essigsäureallylester in einer Ausbeute von 59% der Theorie.The procedure is as in Example 1, except that 30 cm 3 of a mixture of allyl alcohol and acetic acid in a molar ratio of 1: 1.1 are converted every hour. The temperature at the catalyst is 134 ° C. Allyl acetate is obtained in a yield of 59% of theory.

Beispiel 8Example 8

Setzt man in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise stündlich 30 cm3 eines Gemisches aus Essigsäure und Äthylenchlorhydrin im Molverhältnis 1:1,1 um und hält eine Reaktionstemperatur von 1500C ein, so erzielt man eine Ausbeute an Essigsäure-yS-chloräthylester von 51% der Theorie.Substituting hour in the manner described in Example 1. 30 cm 3 of a mixture of acetic acid and ethylene chlorohydrin in the molar ratio 1: 1.1 to and maintains a reaction temperature of 150 0 C, then one achieves a yield of acetic acid-yS-chloräthylester of 51 % of theory.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Dampfphasenveresterung von aliphatischen Carbonsäuren mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, die gesättigt oder einfach olefinisch ungesättigt und durch Halogen substituiert sein können, mit Alkoholen an festen, sauren Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man die Veresterung bei einer Temperatur zwischen 80 und 2000C, vorzugsweise zwischen 100 und etwa 1800C, an einem stark sauren, anorganischen Katalysator, gegebenenfalls unter Verwendung eines inerten Schleppmittels für das Wasser, durchführt.1. A process for the vapor phase esterification of aliphatic carboxylic acids having 1 to 6 carbon atoms, which can be saturated or mono- olefinically unsaturated and substituted by halogen, with alcohols over solid, acidic catalysts, characterized in that the esterification is carried out at a temperature between 80 and 200 0 C, preferably between 100 and about 180 ° C., on a strongly acidic, inorganic catalyst, optionally using an inert entrainer for the water. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als festen, anorganischen, stark sauren Katalysator einen säureaktivierten Ton, wie Bentonit oder Montmorillonit, oder ein saures Borphosphat verwendet.2. The method according to claim 1, characterized in that the solid, inorganic, strongly acidic catalyst an acid activated clay, such as bentonite or montmorillonite, or a acid boron phosphate is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Carbonsäure und den Alkohol in etwa molaren Mengen oder aber die eine der genannten Ausgangsverbindungen in einem stöchiometrischen Überschuß bis zu etwa 50% benutzt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the carboxylic acid and the alcohol in approximately molar amounts or one of the starting compounds mentioned used in a stoichiometric excess up to about 50%. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem Druck bis zu 20 at arbeitet.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at a pressure up to 20 at works. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das inerte Schleppmittel in einer Menge bis zu 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die Summe der Gewichte von Alkohol und Carbonsäure, verwendet. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the inert entrainers in an amount of up to 20 percent by weight, based on the sum of the Weights of alcohol and carboxylic acid, used. In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Gattermann, »Die Praxis des organischen
Chemikers«, 23. Auflage (1933), S. 1;
Gattermann, »The Practice of Organic
Chemikers', 23rd edition (1933), p. 1;
L. F. Fieser und M. Fieser, »Lehrbuch der organischen Chemie«, 3. Auflage (1957), S. 190.L. F. Fieser and M. Fieser, "Textbook of Organic Chemistry", 3rd edition (1957), p. 190.
DEB66259A 1962-03-08 1962-03-08 Process for the vapor phase esterification of optionally halogen-substituted aliphatic carboxylic acids Pending DE1211643B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEB66259A DE1211643B (en) 1962-03-08 1962-03-08 Process for the vapor phase esterification of optionally halogen-substituted aliphatic carboxylic acids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEB66259A DE1211643B (en) 1962-03-08 1962-03-08 Process for the vapor phase esterification of optionally halogen-substituted aliphatic carboxylic acids

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1211643B true DE1211643B (en) 1966-03-03

Family

ID=6975062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEB66259A Pending DE1211643B (en) 1962-03-08 1962-03-08 Process for the vapor phase esterification of optionally halogen-substituted aliphatic carboxylic acids

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1211643B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2904822A1 (en) * 1978-02-08 1979-08-09 Kyowa Yuka Kk PROCESS FOR SEPARATION OF ESTERS FROM REACTION MIXTURES

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2904822A1 (en) * 1978-02-08 1979-08-09 Kyowa Yuka Kk PROCESS FOR SEPARATION OF ESTERS FROM REACTION MIXTURES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1168908B (en) Process for carrying out organic-chemical reactions that can be catalyzed by hydrogen ions
EP1066241A2 (en) Method for producing (meth)acrylic acid and (meth)acrylic acid esters
DE3442937C2 (en) Process for the continuous production of 1,2-pentanediol
EP0005471B1 (en) Process for the preparation of 2,2,4-trimethyl-3-hydroxypentyl-isobutyrate
DE3041673C2 (en) Process for the preparation of 1,4-anhydrotetrites, 1,4-anhydropentites or 1,4; 3,6-dianhydrohexites
EP0325143A2 (en) Process for the preparation of tert. amylic alcohol
DE1082263B (en) Process for the epoxidation of organic compounds which contain one or more olefinic double bonds
EP0121760A1 (en) Process for the manufacture of 3-hydroxytetrahydrofuran
EP0025940B1 (en) Process for the hydroxylation of olefinically unsaturated compounds
DE1211643B (en) Process for the vapor phase esterification of optionally halogen-substituted aliphatic carboxylic acids
DE1159430B (en) Process for the production of sultones
DE3879399T2 (en) PRODUCTION OF TRISUBSTITUTED HYDROXYALKYLALKANOATS FROM ALDEHYDES.
DE1543173B2 (en) Process for the production and recovery of propene oxide, acetic acid and other valuable oxidation products
DE1067806B (en) Process for the continuous production of esters of acrylic and methacrylic acids with higher molecular weight alcohols
DE2043689C3 (en) Process for the production of acetic acid
DE2107084A1 (en)
DE2252685B2 (en) Process for the production of tert-butanol
DE1034614B (en) Process for the continuous production of dialkyl terephthalate
DE2950100C2 (en)
DE878348C (en) Process for the continuous production of carboxylic acid esters
EP0002779A1 (en) Process of completing the esterification of carboxylic acids with alcohols
DE887497C (en) Process for the production of carboxylic acids
DE684497C (en) Process for the production of xanthates
DE1518572C (en) Process for the preparation of the acrylic acid and methacrylic acid monoesters of alkanediols
DE2337158C2 (en) Process for the preparation of alkanecarboxylic acids