WO2016046120A1 - Verfahren zur herstellung von terephthalsäurediestern mit rückalkohol-anreicherung - Google Patents

Verfahren zur herstellung von terephthalsäurediestern mit rückalkohol-anreicherung Download PDF

Info

Publication number
WO2016046120A1
WO2016046120A1 PCT/EP2015/071578 EP2015071578W WO2016046120A1 WO 2016046120 A1 WO2016046120 A1 WO 2016046120A1 EP 2015071578 W EP2015071578 W EP 2015071578W WO 2016046120 A1 WO2016046120 A1 WO 2016046120A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
alcohol
reactor
reaction
terephthalic acid
suspension
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/071578
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Armin Schraut
Martin KALLER
Rob BRONNEBERG
Jasmin STAMMER
Martin DAS
Gerrit HARNISCHMACHER
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 CN201580051299.6A priority Critical patent/CN107074721B/zh
Priority to BR112017005850A priority patent/BR112017005850A2/pt
Priority to EP15766174.5A priority patent/EP3197860A1/de
Priority to US15/513,775 priority patent/US10266477B2/en
Priority to CA2962164A priority patent/CA2962164A1/en
Priority to MX2017003926A priority patent/MX2017003926A/es
Priority to RU2017113968A priority patent/RU2665579C1/ru
Publication of WO2016046120A1 publication Critical patent/WO2016046120A1/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/08—Preparation of carboxylic acid esters by reacting carboxylic acids or symmetrical anhydrides with the hydroxy or O-metal group of organic compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/34—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances
    • B01D3/36—Azeotropic distillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053—Details of the reactor
    • B01J19/0066—Stirrers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/48—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C67/58—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by liquid-liquid treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00094—Jackets

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of terephthalic diesters by reacting terephthalic acid with at least one alcohol.
  • Esters of terephthalic acid are used as plasticizers and are characterized by favorable toxicological properties.
  • carboxylic acid esters by reacting carboxylic acids with alcohols. This reaction can be carried out autocatalytically or catalytically, for example by Brönstedt or Lewis acids. Regardless of the type of catalysis, there is always a temperature-dependent equilibrium between the starting materials (carboxylic acid and alcohol) and the products (esters and water).
  • an entraining agent is generally used, with the aid of which the water of reaction is removed from the batch. If one of the starting materials (alcohol or carboxylic acid) boils lower than the ester formed and forms a miscibility gap with water, an educt can be used as entraining agent and recycled to the batch after removal of water.
  • the alcohol used is usually the
  • the alcohol used as the entraining agent it is customary to at least partially condense the vapors from the reactor, to separate the condensate into an aqueous phase and an organic phase essentially consisting of the alcohol used for the esterification, and at least partially separate the organic phase returns to the reactor.
  • EP-A 1 186 593 describes a process for the preparation of carboxylic acid esters by reaction of di- or polycarboxylic acids or their anhydrides with alcohols, wherein the water of reaction is removed by azeotropic distillation with the alcohol. The amount of liquid removed from the reaction by the azeotropic distillation is completely or partially replenished with the alcohol.
  • WO 2010/076192 A1 proposes removing low-boiling components from the organic phase to be recycled in order to prevent their accumulation in the reactor system.
  • No. 7,276,621 B2 describes a process for the titanate-catalyzed esterification of terephthalic acid with 2-ethylhexanol. An inert gas is passed through the reaction mixture to aid in the removal of water.
  • JP 4956945 B2 also describes a process for the esterification of terephthalic acid with 2-ethylhexanol.
  • the terephthalic acid is introduced as a slurry continuously lent or discontinuous in the reaction system.
  • the metered addition takes place at the same rate at which the terephthalic acid is converted to the product.
  • No. 7,799,942 B2 describes a process for the preparation of terephthalic acid diesters in a reactor at atmospheric pressure using a distillation column placed on the reactor. In addition, the reaction mixture is flowed through by an inert gas.
  • No. 7,385,075 B2 describes a process for preparing esters of polybasic C 4 -C 10 -carboxylic acids and C 3 -C 8 -alcohols by heating in the presence of a catalyst.
  • the vapor is rectified into an alcohol-rich phase and a water-rich phase.
  • the alcohol-rich phase is recycled to the reaction mixture; the water-rich phase is condensed and at least partially discharged.
  • WO 2010/076193 A1 describes a process for the purification of the crude ester product of an esterification reaction in which a metal-containing esterification catalyst is used.
  • US 2014/0148612 A1 describes a process for the preparation of esters in which a reaction mixture of an acid or an anhydride is brought to reaction temperature with an excess of alcohol by supplying energy, wherein the supply of energy is initially throttled in order to avoid foaming, and the Energy supply can then be increased.
  • the solubility of terephthalic acid in higher alcohols is low.
  • terephthalic acid in 2-ethylhexanol at 180 ° C is only less than 0.65 wt .-% soluble.
  • the reaction of terephthalic acid with higher alcohols proceeds only via the part of terephthalic acid dissolved in the alcohol.
  • the invention is therefore based on the object to provide a process for the preparation of terephthalic acid diesters, which allows a simple entry of terephthalic acid into the reactor and reaches a complete conversion of terephthalic acid.
  • Another object of the invention is to provide a process that can be carried out in existing reactors for esterification reactions by minor conversions.
  • the present invention therefore provides a process for the preparation of a terephthalic acid diester by reacting terephthalic acid with at least one alcohol, wherein a) terephthalic acid is suspended in a dispersing kettle in the alcohol to obtain a presuspension, b) the presuspension is passed from the dispersing vessel into a reactor and reacting in the presence of an esterification catalyst, and c) distilling off water of reaction as alcohol-water azeotrope with the vapor, at least partially condensing the vapor, separating the condensate into an aqueous phase and an organic phase and passing the organic phase over a column, in which at least part of the vapor is fed to the organic phase, the organic phase is collected in the lower region of the column and passed at least partly into the dispersing vessel and / or temporarily stored in a collecting container and used for the same batch or a subsequent batch from the collection Be fiscale r passes into the dispersing kettle.
  • the process according to the invention can be
  • the process obviates the problems associated with metering solid terephthalic acid into the reactor, such as clumping of the terephthalic acid and clogging of the screw conveyor or other conveyor.
  • the process provides for the preparation of a pre-suspension in a dispersing vessel.
  • Terephthalic acid is not metered as a solid but in the form of a suspension in the reactor.
  • powdered terephthalic acid is suspended in the dispersing kettle in a partial amount or the total amount of the alcohol.
  • a suitable mixing device is used.
  • an amount of the terephthalic acid can be mixed with alcohol using an agitator; alternatively, dispersing pumps can be used. In this case, for example, the entire amount of terephthalic acid can be suspended in one step or in the course of the process
  • Terephthalic acid are suspended in portions.
  • terephthalic acid may be used e.g. be metered into the dispersing vessel by means of a screw conveyor.
  • the mixing can also take place in a closed chamber by the interaction of a rotating rotor and a stator, whereby only one incremental quantity of the components is continuously mixed with each other, and the suspension then emerges from the chamber.
  • Alcohol used to prepare the pre-suspension is at least partially alcohol, i. E. the organic phase which is obtained after condensation of the vapor, phase separation of the condensate and collecting the organic phase of the condensate passed through a column in the lower region of the column.
  • fresh alcohol can be used, e.g. 4-50% of the total amount of the alcohol, preferably 5-40% of the total amount of the alcohol.
  • the dispersing vessel is usually made of metallic materials, whereby stainless steel is preferred.
  • the dispersing boiler can be connected to the reactor on the gas side.
  • the pre-suspension is passed into the reactor.
  • all pumping pumps known to the person skilled in the art can be used as pumps, which, taking into account the properties of the pre-suspension to be conveyed, are considered suitable for this purpose.
  • a delivery pump is a silk, piston, screw, impeller or peristaltic pump used.
  • the addition of the pre-suspension in the reactor can be carried out in portions or continuously.
  • the metered addition is carried out continuously.
  • the pre-suspension can in principle be metered in at any point of the reactor, but preferably the pre-suspension is added in the upper region of the reactor, in particular above the liquid level in the reactor. In this way, reverse flow against the metering direction can be largely prevented.
  • the reactor may be any reactor suitable for carrying out chemical reactions in the liquid phase.
  • reactors are not backmixed reactors, such as tubular reactors or internals
  • Residence time vessel but preferably backmixed reactors, such as stirred tank,
  • Loop reactors, jet loop reactors or jet nozzle reactors suitable.
  • reactors can be combined in a multi-stage apparatus.
  • Such reactors are, for example, loop reactors with built-in sieve trays, cascaded vessels, tube reactors with intermediate feed or stirred columns.
  • Roughkesselreaktoren usually consist of metallic materials, with stainless steel is preferred.
  • the presuspension and the esterification catalyst are brought into contact to obtain a reaction suspension.
  • i) the pre-suspension is passed into the unfilled reactor, ii) the boiling suspension is boiled and iii) the esterification catalyst is added.
  • the order of steps ii) and iii) may be reversed.
  • the esterification catalyst is introduced into the reactor in a partial amount of alcohol, for example 4-50% of the total amount of the alcohol, preferably 5-40%.
  • the catalyst / alcohol mixture can first be heated to boiling and then the addition of the pre-suspension can be started. Alternatively, the presuspension is added to the catalyst / alcohol mixture and then heated.
  • the heating of the catalyst / alcohol mixture and the addition of the pre-suspension can be carried out in parallel.
  • the metered addition of the catalyst in the heated to boiling in the reactor pre-suspension is carried out in parallel.
  • Particular preference is given to a process in which a mixture of alcohol and catalyst at a temperature which is at or above the boiling point of the alcohol and at or above the minimum reaction temperature is present in the reactor and the presuspension is metered into the reactor.
  • the reaction minimum temperature is considered to be the temperature at which the reaction between terephthalic acid and alcohol proceeds spontaneously in the presence of the catalyst and at the reaction pressure.
  • the reaction rate and thus the rate of formation of reaction water can be controlled by the rate at which the pre-suspension is added. In this way, undesirable foaming of the reaction mixture, e.g. By slowing down the supply of the pre-suspension can be avoided without the energy input must be throttled into the reaction mixture.
  • the control of the reaction rate over the rate of addition of the pre-suspension allows a fast response, while a control over the energy input allows only a delayed response.
  • the mixture of alcohol and catalyst introduced in the reactor is suitably prepared by initially introducing alcohol, heating it to boiling and mixing it with the catalyst. It is preferred in the interest of a short set-up time that the heating of the alcohol introduced takes place with maximum energy input.
  • the pre-suspension has, for example, a concentration of 1 to 50 g, preferably 10 to 40 g, of terephthalic acid per 100 g of pre-suspension.
  • the pre-suspension is suitably metered at a rate of from 0.1 to 0.8 starting volumes per hour, the starting volume being considered to be the volume of the mixture of alcohol and catalyst introduced in the reactor.
  • the pre-suspension is metered into the reactor at a temperature which is above the ambient temperature, preferably at a temperature of 50 to 150 ° C., for example 100 to 130 ° C.
  • the back alcohol used according to the invention for the preparation of the pre-suspension is obtained at a temperature which is sufficient to heat the pre-suspension to, for example, 50 to 150.degree.
  • the initially prepared presuspension may optionally be heated externally.
  • the reaction suspension in the reactor has a temperature near the boiling point of the reaction mixture, for example, a temperature of 150 ° C to 250 ° C, preferably 185 ° C to 220 ° C.
  • the boiling point of the reaction suspension is dependent on the ratio of terephthalic acid to alcohol and increases during the course of the reaction.
  • the heating of the initially introduced alcohol, the pre-suspension and / or a catalyst / alcohol mixture in the reactor can be carried out in any desired manner, for example by using a heating medium in a jacketed vessel, by a heating medium through which flows conduits or channels, which are thermally conductively connected to the reactor wall by electroheating, by pumping the mixture presented over an external heat exchanger or by an internal heating coil, which is heated using a heating medium, such as steam or oil.
  • a heating medium such as steam or oil.
  • welded half-snakes i. shell-shaped pipe segments placed around the reactor and welded to the reactor wall are used for heating.
  • the heat input into the reaction system can take place.
  • the reaction suspension is heated by pumping it over a heat exchanger located outside the reactor.
  • heat exchangers for example plate or shell-and-tube heat exchangers, or combinations thereof, come into consideration as heat exchangers.
  • the reaction suspension is withdrawn from the reactor using a pump and passed through the heat exchanger.
  • the heat exchanger is connected in a fluid-conducting manner with the reactor for the return of the heated reaction suspension into the reactor.
  • the reaction suspension may in principle be withdrawn at different positions of the reactor below the liquid level of the reaction suspension, but preferably the reaction suspension is withdrawn at the lowest point of the reactor.
  • the reactor is designed so that the reaction suspension at the geodesically low is withdrawn th point of the reactor and no dead spaces, due to locally deepest te bodies present in the reactor.
  • the pump for withdrawing the reaction suspension can in principle be arranged at different positions outside the reactor. For example, the pump is arranged at the geodetically lowest point of the reactor, pump and connecting lines existing circuit.
  • pumps which can be used for carrying out the method according to the invention, taking into account the properties of the reaction suspension to be conveyed.
  • a centrifugal, piston, screw, impeller or peristaltic pump can be used as a feed pump.
  • a feed pump can be used as a feed pump.
  • an axial or radial centrifugal pump is preferred.
  • the return of the reaction suspension in the reactor can in principle be carried out at any position of the reactor, but expediently the recirculation takes place in the upper region of the reactor, for example at the level of the liquid level of the reaction suspension or in the range from the height of the liquid level of the reactor suspension to 30% below ,
  • the volumetric flow which is conducted through the heating device is selected, for example, such that a circulation of the complete reactor contents takes place over a period of 1 to 60 minutes, preferably 1 to 10 minutes.
  • the constant circulation of the reactor contents ensures effective mixing of the reaction suspension.
  • the mixing of the reaction suspension can be assisted by the introduction of an inert gas into the reactor, in particular at the lowest point of the reactor, and / or a stream of the reaction suspension.
  • the metered addition of the inert gas contributes to the prevention of sedimentation of terephthalic acid at the bottom of the reactor or in pipelines, particularly in the event of malfunction of the pump for withdrawing the reaction suspension, for example in the event of a pump failure.
  • the dosing of the inert gas takes place on the suction side of the pump.
  • the metering can take place simultaneously on the pressure side of the pump or on the suction side and pressure side. This makes it possible to maintain the circulation through the heat exchanger even if the pump fails.
  • Inert gases are all gases which, under the reaction conditions, have no reactivity with the constituents of the reaction suspension, in particular nitrogen or argon.
  • the inert gas is metered into the reactor in an amount of 0.01 to 5 volume units of the inert gas per unit volume of the reaction suspension per hour.
  • the metering in of the inert gas can also be used to circulate the reactor contents.
  • the mixing can be assisted by the use of a stirrer.
  • an alcohol-water mixture is distilled off with the vapor, the vapor is at least partially condensed, the condensate is separated into an aqueous phase and an organic phase and the organic phase is passed through a column in which the organic phase is at least a portion of the vapor opposite, the organic phase collected in the lower part of the column and passed at least partially into the dispersing.
  • the organic phase collected in the lower part of the column can be temporarily stored in a collection container and directed from the collection container into the dispersing vessel for the same batch or a subsequent batch.
  • suitable capacitors can be used for condensation or partial condensation of the vapor. These can be cooled with any cooling media.
  • Capacitors with air cooling and / or water cooling are preferred, with air cooling being particularly preferred.
  • the resulting condensate is subjected to phase separation into an aqueous phase and an organic phase.
  • the condensate is usually passed into a phase separator (decanter), where it decays by mechanical settling into two phases, which can be withdrawn separately.
  • the aqueous phase is separated off and, if appropriate after work-up, can be discarded or used as stripping water in the after-treatment of the ester.
  • the organic phase is passed through a column (so-called re-alcohol column), in which the recycled organic phase is at least a portion of the vapor.
  • the back alcohol column can be, for example, a tray column, packed column or packed column. A low number of separation stages is generally sufficient. Suitable is z.
  • B. a column with 2 to 10 theoretical plates.
  • the column is placed at the top of the reactor, that is connected directly to the reactor.
  • the organic phase is introduced at the top or in the top of the back alcohol column.
  • the effluent condensate of the back alcohol column is collected.
  • a collecting bottom is suitably attached in the lower region of the column, for. B.
  • the collection floor has, for example, an incline to the inside and a central extraction cup and drainage nozzle. From the collection bottom of the column is the collected condensate passed as mulchalkohol in the dispersing.
  • the back alcohol can also be temporarily stored in a collecting tank. Thus, fluctuations between the attack of the back alcohol and the need for alcohol to produce the pre-suspension can be compensated.
  • the back alcohol is then passed from the sump into the dispersion kettle, when fresh alcohol is needed in the dispersing kettle to make the presuspension.
  • the derivation of the remindalkohols can be done by gravity or using a conveyor, such as a rotary, piston, screw, impeller or peristaltic pump.
  • the recycling of the organic phase via the back alcohol column has the advantage that the recycled organic phase is depleted of traces of water which have remained in the organic phase after the phase separation or are dissolved in the organic phase according to their thermodynamic solubility.
  • the water content in the recycled organic phase which is at least partially conducted into the dispersing kettle, is less than the maximum solubility of water in the alcohol, preferably less than 3% by weight, in particular less than 0.5% by weight. %.
  • the recycled alcohol passed into the dispersing kettle is available for the suspension of terephthalic acid in the dispersing kettle.
  • the dosage of terephthalic acid as a pre-suspension can be distributed over the duration of the reaction. This eliminates the need to handle concentrated suspensions.
  • This has the advantage that the suspension supplied to the reactor has a low solids content and thus can be well promoted. Furthermore, by using back alcohol, the solids concentration in the reactor is also low, so that the reaction volume can be optimally utilized. Another advantage is that less precipitation problems occur due to sedimentation.
  • linear, branched or cyclic aliphatic alcohols having 4 to 18 C atoms, in particular 8 to 14 C atoms, or aromatic alcohols.
  • the alcohols are monools and / or polyols and may be tertiary, secondary or primary.
  • the alcohols used can come from different sources. Suitable starting materials are, for example, fatty alcohols, alcohols from the Alfol process or alcohols or alcohol mixtures which are obtained by hydrogenation of saturated or unsaturated alcohols. aldehydes, especially those whose synthesis includes a hydroformylation step.
  • Aliphatic alcohols which are used in the process according to the invention are, for example, n-butanol, isobutanol, pentanols, hexanols, heptanols, octanols, such as n-octanol, 2-ethylhexanol, nonanols, decyl alcohols or tridecanols prepared by hydroformylation or aldol condensation and subsequent hydrogenation.
  • the alcohols can be used as a pure compound, as a mixture of isomeric compounds or as a mixture of compounds with a different carbon number.
  • An example of such an alcohol mixture is a C 9 / C 11 alcohol mixture.
  • Aromatic alcohols which can be used in the process according to the invention are, for example, phenol, benzyl alcohol, 1-naphthol, 2-naphthol, 1, 2-dihydroxybenzene, 1, 3-dihydroxybenzene, 1, 4-dihydroxybenzene, 1, 4-naphthohydroquinone , 2,4,6-trinitrophenol, primary phenylethyl alcohol, secondary phenylethyl alcohol, phenylpropyl alcohol, o-tolyl alcohol, p-tolyl alcohol, cumene alcohol, p-nitrophenol, m-, o- or p-alkylphenol, for example m-, o- or p-methylphenol or m-, o- or p-ethylphenol, m-, o- or p-halophenol, e.g.
  • Polyols which can be used in the process according to the invention are, for example, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,5 Pentanediol, 1, 6-hexanediol, 1, 10-decanediol, diethylene glycol, 2,2,4-trimethylpentane-1, 5-diol, 2,2-dimethylpropane-1,3-diol, 1,4-dimethylolcyclohexane, 1, 6-dimethylolcyclohexane, glycerol, trimethylolpropane, erythritol, pentaerythritol and sorbitol.
  • Particularly preferred alcohols are 2-ethylhexanol, 2-propylheptanol, isononanol isomer mixtures, decanol isomer mixtures and C 9 / C 11 -alcohol mixtures.
  • the alcohol to be converted which serves as an entraining agent, can be used in stoichiometric excess.
  • the amount of alcohol used is chosen so that at theoretical full conversion of terephthalic acid is a mixture of ester and unreacted alcohol containing 10 to 35 wt .-% alcohol.
  • the esterification according to the invention is carried out in the presence of an esterification catalyst.
  • the esterification catalyst is soluble in the alcohol.
  • the esterification catalyst is among Lewis acids such as alcoholates, carboxylates and chelate compounds of titanium, zirconium, hafnium, tin, aluminum and zinc; Boron trifluoride, boron trifluoride etherates; Mineral acids, such as sulfuric acid, phosphoric acid; Sulfonic acids, such as methanesulfonic acid and toluenesulfonic acid, and ionic fluids.
  • Lewis acids such as alcoholates, carboxylates and chelate compounds of titanium, zirconium, hafnium, tin, aluminum and zinc
  • Boron trifluoride such as sulfuric acid, phosphoric acid
  • Sulfonic acids such as methanesulfonic acid and toluenesulfonic acid, and ionic fluids.
  • the esterification catalyst is selected from alkoxides, carboxylates and chelates of titanium, zirconium, hafnium, tin, aluminum and zinc.
  • Tetraalkyl titanates such as tetramethyl titanate, tetraethyl titanate, tetra n-propyl titanate, tetra-isopropyl titanate, tetra-n-butyl titanate, tetra-isobutyl titanate, tetra-sec-butyl titanate, tetraoctyl titanate, tetra (2-ethylhexyl) titanate; Dialkyl titanates ((RO) 2TiO, where R is, for example, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl), such as isopropyl n-butyl titanate; Titanium acetylacetonate chelates such as diisopropoxy bis (acet
  • Suitable ionic liquids are z.
  • the catalyst concentration depends on the type of catalyst. In the case of the titanium compounds which are preferably used, this is from 0.001 to 1.0 mol%, based on the amount of terephthalic acid, in particular from 0.01 to 0.2 mol%.
  • the reaction temperatures are between 100 ° C and 250 ° C.
  • the optimum temperatures depend on the starting materials, reaction progress and the catalyst concentration. They can easily be determined by experiment for each individual case. Higher temperatures increase the reaction rates and promote side reactions, such as olefin formation or formation of colored by-products. It is necessary to remove the water of reaction that the alcohol can distill off from the reaction mixture.
  • the desired temperature or the desired temperature range can be adjusted by the pressure in the reactor. In the case of low-boiling alcohols, therefore, the reaction can be carried out under reduced pressure and with higher-boiling alcohols under reduced pressure. For example, in the reaction of terephthalic acid with 2-ethylhexanol in a temperature range of 180 ° C to 220 ° C in the pressure range of 300 mbar to 2 bar worked.
  • the reaction pressure is reduced when a predetermined terephthalic acid conversion is reached.
  • the alcohol in the reactor evaporates substantially faster than at the outlet pressure.
  • the alcohol is not passed into the dispersion vessel but into a collecting tank for alcohol. In this way, the alcohol concentration in the reactor is reduced and the achievement of substantially complete conversion possible.
  • the reaction is carried out up to the limit conversion at 900 to 1100 mbar and then reduces the pressure to below 900 mbar, for example 10 to 600 mbar, 100 to 550 mbar, in particular 200 to 500 mbar.
  • the marginal revenue is usually large Above 90%, in particular greater than 95%, for example about 97%.
  • the pressure at the beginning of the reaction until reaching the limit conversion corresponds to the ambient pressure, for example 1 atm.
  • the pressure reduction is preferably carried out stepwise. In particular, the pressure is reduced in steps of 20 to 50 mbar until the desired pressure level is reached.
  • the stepwise reduction in pressure has the advantage that foaming of the reaction mixture, which is to be expected if the pressure is reduced too rapidly, is prevented.
  • the first pressure stage is preferably in the range 450 mbar to 550 mbar, e.g. about 500 mbar, the second in the range 150 to 350 mbar, e.g. about 300 bar.
  • the reaction of terephthalic acid with 2-ethylhexanol to about 97% conversion occurs at 1 atm; from 97% conversion, the pressure is gradually reduced to about 500 mbar, so that complete conversion is achieved.
  • a small reduction of the temperature in the reactor can take place.
  • a further reduction in pressure to about 300 mbar optionally combined with an increase in the reactor temperature and / or an opposing inert gas stream, the stripping of the reaction mixture can take place.
  • the process is carried out for 5 to 20% of the reaction time, in particular 8 to 12% of the reaction time, at a pressure of less than 900 mbar.
  • the reaction is carried out for about 10% of the reaction time at a pressure of 250 to 550 mbar.
  • reactor and the dispersion vessel are operated at essentially the same pressure, in particular approximately ambient pressure or a slight negative pressure, such as about 900 mbar.
  • reactor and dispersing vessel can also be operated at different pressures.
  • the process according to the invention is preferably carried out until the terephthalic acid has essentially reacted completely.
  • the determination of the conversion can be made by determining the acid number of the reaction suspension.
  • the acid number is determined by neutralization of a sample of the reaction suspension with tetrabutylammonium hydroxide.
  • the mass of tetrabutylammonium hydroxide consumed can be determined via the mass of tetrabutylammonium hydroxide consumed in the neutralization, and the substance quantity of the spent tetrabutylammonium hydroxide can be determined via stoichiometric considerations. amount of free acid groups unreacted terephthalic acid.
  • the conversion can thus be determined. Additional possibilities for determining the conversion are HPLC measurements and the measurement of the turbidity of the reaction suspension. In the process according to the invention, preferably a conversion greater than 99% is achieved.
  • reaction mixture which consists essentially of the desired ester and excess alcohol, in addition to the catalyst and / or its derivatives, small amounts of ester carboxylic acid (s) and / or unreacted carboxylic acid.
  • the esterification catalyst is deactivated by the addition of an aqueous base and precipitated. At the same time, the acid or partial ester of the acid not reacted in the esterification reaction is converted into salts.
  • aqueous base may be effected in any suitable manner. It preferably takes place below the liquid surface of the crude ester.
  • z. As lances or nozzles, which are provided on a container bottom or the container wall. The mixture is then mixed thoroughly, z. B. by means of a stirrer or a circulating pump.
  • the amount of aqueous base added is such that it is sufficient to completely neutralize the acid components of the crude ester. In practice, a more or less large excess of base is used.
  • the total amount of the acidic components of the crude ester is conveniently measured by the acid number (in mg KOH / g). From 100 to 300% neutralization equivalents are preferably added to the aqueous base, based on the acid number of the crude ester, in particular from 130 to 220%.
  • neutralization equivalent is meant the amount of base capable of binding the same number of protons as 1 mg of KOH. In other words, a base excess of up to 400%, preferably 100 to 300%, is used.
  • the reactor is actively cooled before addition and also by the addition of the aqueous base, for example to a temperature between 100 and 150 ° C, for example 135 to 145 ° C.
  • the aqueous base is also cooled prior to addition, for Example at a temperature of 10 to 40 ° C.
  • the reactor can be additionally cooled. This is particularly useful to reduce or possibly completely prevent the evaporation of water upon the addition of the aqueous base.
  • Suitable aqueous bases are solutions of hydroxides, carbonates, hydrogen carbonates of alkali metals and alkaline earth metals.
  • Aqueous alkali metal hydroxide solutions are generally preferred.
  • Aqueous sodium hydroxide solution is particularly preferred because of its ready availability.
  • the concentration of the aqueous base is not critical per se, but the use of concentrated alkali solutions at the point of introduction of the base may result in the hydrolysis of the esters.
  • the concentration of the aqueous base should not be too low, since the water introduced with the aqueous base must be removed again in the subsequent step. Therefore, aqueous bases of moderate to low concentration are preferred, e.g. B. those of a concentration of 0.5 to 25 wt .-%, in particular 1 to 10 wt .-%.
  • Aqueous sodium hydroxide solution with a concentration of 1 to 5 wt .-% is particularly preferred.
  • the precipitated solid which consists essentially of catalyst decomposition products and salts of unreacted acid or partial esters of polybasic acids, is present in finely divided, difficult-to-filter form.
  • the fine particles are agglomerated into larger, easily separable particles.
  • the liquid phase is added to form a water-in-oil emulsion with water.
  • the water is distributed as a disperse phase in the form of fine droplets in the liquid organic phase.
  • the fine particulates migrate to the interface between water droplets and surrounding organic phase.
  • the fine particles agglomerate and form coarse, easily separable particles.
  • the added amount of water In order for its own water phase to form, the added amount of water must be greater than the solubility of water in the organic phase corresponds.
  • the water solubility in the organic phase depends inter alia on the content of unreacted alcohol, since the alcohol acts as a solubilizer. The higher the alcohol content, the more water must be added to form the emulsion.
  • At residual alcohol contents of 1 to 10 wt .-% are generally from 10 to 80 g of water, preferably 30 to 50 g, based on 1 kg of crude ester, in particular about 5 wt .-% water suitable.
  • the water phase is broken up into fine droplets using a suitable stirrer or homogenizer or by pumping the emulsion over using a circulation pump.
  • the water droplets produced preferably have an average droplet size of less than 1000 ⁇ m.
  • stirrers with high specific stirring power for example, disk stirrers are suitable.
  • a mixing nozzle in which water is added directly into the crude ester stream via a dispersing valve.
  • the emulsion is conveniently carried out at about atmospheric pressure.
  • the water is distilled off again from the emulsion thus produced.
  • the solid is in a good filterable form; it does not precipitate fines in the filtration.
  • suitable filters such as chamber filter presses, band filter, candle filter or plate filter. Plate filters with centrifugal cake discharge are particularly suitable for continuous process control. The separated solid is discarded.
  • the ester may be subjected to various post-treatments, such as steam stripping or the like.
  • a further post-treatment step may additionally be carried out, e.g. a filtration or treatment with activated charcoal in which the product after steam stripping is treated with activated charcoal (e.g., 0.1 to 10% by weight) at a temperature of for example 20 to 100 ° C and for a period of e.g. Is stirred for 1 to 120 min.
  • the activated carbon treated product is then usually subjected to a filtration step.
  • the invention further relates to a device for the preparation of terephthalic acid diesters by the process described above, comprising a dispersing vessel, which is liquid-conductively connected to a reactor, wherein the reactor contents can be pumped via a heat exchanger, a column, which is connected to the reactor Brüden facedd, and a condenser, which is connected to the column broth-conducting and with a phase separator liquid-conducting, wherein the phase separator with the column is fluidly connected to direct collected organic phase in the column,
  • a collecting tank which is liquid-conducting connected to the collection tray and the dispersing vessel.
  • FIG. 1 shows a system suitable for carrying out the method according to the invention.
  • terephthalic acid is metered from the reservoir 10 into a dispersing vessel 7 and mixed with the aid of a stirrer 11 in alcohol for the presuspension.
  • alcohol is metered from the reservoir 9 via the collecting tank 13 and the pump 14 into the dispersing vessel 7;
  • alcohol is passed from the collecting bottom 12 of the column 6 into the collecting tank 13.
  • the alcohol is withdrawn by means of the pump 14 and passed as required into the dispersing vessel 7.
  • the pre-suspension is passed by means of a pump 8 in the upper region of the reactor 1.
  • In the reactor 1 are another subset of the alcohol and the esterification catalyst.
  • the reaction suspension is withdrawn from the reactor using a pump 2 mounted outside the reactor and passed through a heat exchanger 3 located outside the reactor.
  • the reaction suspension heated in the heat exchanger 3 is returned to the upper area of the reactor 1 again.
  • the vapor passes through the column 6 and is at least partially condensed in the condenser 4.
  • the condensate is separated into an aqueous and an organic phase.
  • the aqueous phase is discarded, the organic phase is passed over the column 6, the condensate that runs off is collected on a collecting tray 12 and passed into the dispersing kettle 7.
  • the following example illustrates the preparation of dioctyl terephthalate (DOTP) by reacting terephthalic acid with 2-ethylhexanol in a miniplant plant.
  • An embodiment of the process according to the invention is obtained if the plant is supplemented by a dispersing kettle in which the terephthalic acid is slurried in alcohol, and the terephthalic acid suspension is passed from the dispersing vessel into the reactor over a period of time.
  • the alcohol used is sert organic phase of a previous experiment, which is collected and discharged at the bottom of the distillation column on a collecting tray.
  • the vapors obtained at the top of the distillation column were condensed and transferred to the phase separation vessel, wherein a water-rich phase deposited at the bottom of the vessel, which was continuously transferred via a siphon into a collecting vessel and thus removed from the system, and a water-saturated organic phase flowed out of the upper area of the separation vessel.
  • the organic phase thus obtained was recycled by means of a pump to the top of the distillation column and dewatered by rectification on the distillation column.
  • the dewatered organic phase ran from the bottom of the distillation column back into the reactor.
  • the acid value of the crude product thus obtained (-95% DOTP, -5% 2-ethylhexanol) was determined by means of automatic titration (0.07 mg KOH / g) and a 2.0% by weight solution of NaOH in water (8.20 g, ie 200% excess based on the titration certain stoichiometrically necessary amount) with stirring (250 rpm) at 100 ° C under nitrogen atmosphere. The resulting solution was stirred for 15 minutes and the water contained was removed in vacuo. Subsequently, a further amount of water (54 g) at 100 ° C was added and the emulsion obtained under nitrogen atmosphere for 20 min.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Terephthalsäurediesters durch Umsetzung von Terephthalsäure mit wenigstens einem Alkohol, wobei man Terephthalsäure in einem Dispergierkessel im Alkohol suspendiert, die Vorsuspension aus dem Dispergierkessel in einen Reaktor leitetund in Gegenwart eines Veresterungskatalysators umsetzt, und Reaktionswasser als Alkohol-Wasser-Azeotrop mit dem Brüden abdestilliert, den Brüden zumindest teilweise kondensiert, das Kondensat in eine wässrige Phase und eine organische Phase trennt und die organische Phase über eine Kolonne führt, in der man der organischen Phase zumindest einen Teil des Brüden entgegenführt, dieorganische Phase im unteren Bereich der Kolonne sammelt und zumindest teilweise in den Dispergierkessel leitet.

Description

Verfahren zur Herstellung von Terephthalsäurediestern mit Rückalkohol-Anreicherung Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Terephthalsäurediestern durch Umsetzung von Terephthalsäure mit wenigstens einem Alkohol.
Ester der Terephthalsäure finden Anwendung als Weichmacher und zeichnen sich durch günstige toxikologische Eigenschaften aus.
Es ist bekannt, Carbonsäureester durch Umsetzung von Carbonsäuren mit Alkoholen herzustellen. Diese Reaktion kann autokatalytisch oder katalytisch, beispielsweise durch Brönstedt- oder Lewissäuren, durchgeführt werden. Unabhängig von der Art der Katalyse entsteht immer ein temperaturabhängiges Gleichgewicht zwischen den Ein- satzstoffen (Carbonsäure und Alkohol) und den Produkten (Ester und Wasser).
Um das Gleichgewicht zu Gunsten des Esters (bzw. des Vollesters bei mehrbasigen Säuren) zu verschieben, wird in der Regel ein Schleppmittel eingesetzt, mit dessen Hilfe das Reaktionswasser aus dem Ansatz entfernt wird. Wenn einer der Einsatzstoffe (Alkohol oder Carbonsäure) niedriger siedet als der gebildete Ester und mit Wasser eine Mischungslücke bildet, kann ein Edukt als Schleppmittel verwendet und nach Ab- trennung von Wasser wieder in den Ansatz zurückgeführt werden. Bei der Veresterung von höheren aliphatischen Carbonsäuren, aromatischen Carbonsäuren oder von zwei- oder mehrbasigen Carbonsäuren ist in der Regel der eingesetzte Alkohol das
Schleppmittel.
Dient der eingesetzte Alkohol als Schleppmittel, geht man üblicherweise so vor, dass man den Brüden aus dem Reaktor zumindest teilweise kondensiert, das Kondensat in eine wässrige Phase und eine im Wesentlichen aus dem zur Veresterung eingesetzten Alkohol bestehende organische Phase trennt und die organische Phase zumindest teilweise in den Reaktor zurückführt.
Die EP-A 1 186 593 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Carbonsäureestern durch Reaktion von Di- oder Polycarbonsäuren oder deren Anhydriden mit Alkoholen, wobei das Reaktionswasser durch azeotrope Destillation mit dem Alkohol entfernt wird. Die durch die azeotrope Destillation aus der Reaktion entfernte Flüssigkeitsmenge wird vollständig oder teilweise mit dem Alkohol wieder ergänzt. Die WO 2010/076192 A1 schlägt vor, Leichtsieder aus der zurückzuführenden organi- schen Phase zu entfernen, um deren Anreicherung im Reaktorsystem zu verhindern.
Die US 7,276,621 B2 beschreibt ein Verfahren zur Titanat-katalysierten Veresterung von Terephthalsäure mit 2-Ethylhexanol. Ein Inertgas wird durch die Reaktionsmi- schung geleitet, um die Entfernung von Wasser zu unterstützen.
Auch die JP 4956945 B2 beschreibt ein Verfahren zur Veresterung von Terephthalsäu- re mit 2-Ethylhexanol. Die Terephthalsäure wird dabei als Aufschlämmung kontinuier- lieh oder diskontinuierlich in das Reaktionssystem eingebracht. Die Zudosierung erfolgt dabei in der gleichen Geschwindigkeit, in der die Terephthalsäure zum Produkt umge- setzt wird.
Die US 7,799,942 B2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Terephthalsäure- diestern in einem Reaktor bei Atmosphärendruck unter Verwendung einer auf den Re- aktor aufgesetzten Destillationskolonne. Zusätzlich wird die Reaktionsmischung von einem Inertgas durchströmt.
Die US 7,385,075 B2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Estern mehrbasiger C4-C10 -Carbonsäuren und C3-C8-Alkoholen durch Erhitzen in Gegenwart eines Kataly- sators. Der Brüden wird rektifikativ in eine alkoholreiche Phase und eine wasserreiche Phase aufgetrennt. Die alkoholreiche Phase wird in das Reaktionsgemisch zurückge- führt; die wasserreiche Phase wird kondensiert und zumindest teilweise ausgeschleust. Die WO 2010/076193 A1 beschreibt ein Verfahren zur Aufreinigung des rohen Ester- produktes einer Veresterungsreaktion, bei der ein metallhaltiger Veresterungskatalysa- tor eingesetzt wird.
Die US 2014/0148612 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Estern, bei dem ein Reaktionsgemisch einer Säure oder eines Anhydrids mit einem Überschuss Alkohol durch Energiezufuhr auf Reaktionstemperatur gebracht wird, wobei die Ener- giezufuhr anfänglich gedrosselt wird, um Schaumbildung zu vermeiden, und die Ener- giezufuhr anschließend erhöht werden kann. Die Löslichkeit von Terephthalsäure in höheren Alkoholen ist gering. Beispielsweise ist Terephthalsäure in 2-Ethylhexanol bei 180 °C nur zu weniger als 0,65 Gew.-% löslich. Die Umsetzung von Terephthalsäure mit höheren Alkoholen verläuft nur über den Teil an Terephthalsäure, der im Alkohol gelöst vorliegt. Für das Erreichen hoher Umsätze ist es unerlässlich, eine konstante Durchmischung des heterogenen Gemisches von Terephthalsaure und Alkohol und einen effektiven Wärmeeintrag in das Reaktionssys- tem zu gewährleisten. Weiterhin ist es wichtig den Wassergehalt in der Reaktionsmi- schung gering zu halten, um das Reaktionsgleichgewicht auf die Produktseite ver- schieben zu können und, falls hydrolyseempfindliche Veresterungskatalysatoren ein- gesetzt werden, die Hydrolyse des Katalysators zu verhindern. Die Zudosierung fester Terephthalsäure in den Reaktor mit siedendem Alkohol, z.B. über eine Förderschne- cke, bei der das Pulver am freien Ende der Schnecke in freiem Fall in den Reaktor fällt, ist wegen der Gefahr des Verklumpens der Terephthalsäure nur mit Schwierigkeiten möglich. Bei hohen Reaktoren großer Volumina ist das Anbringen eines Vorratsbehäl- ters für feste Terephthalsäure oberhalb des Reaktors oft mit baulichen Schwierigkeiten verbunden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Terephthalsäurediestern bereitzustellen, das einen einfachen Eintrag der Terephthal- säure in den Reaktor erlaubt und einen vollständigen Umsatz der Terephthalsäure er- reicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, das in bestehenden Reaktoren für Veresterungsreaktionen durch geringfügige Umrüstungen durchgeführt werden kann. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung eines Terephthalsäurediesters durch Umsetzung von Terephthalsäure mit wenigstens einem Alkohol, wobei man a) Terephthalsäure in einem Dispergierkessel im Alkohol suspendiert, wobei man eine Vorsuspension erhält, b) die Vorsuspension aus dem Dispergierkessel in einen Reaktor leitet und in Ge- genwart eines Veresterungskatalysators umsetzt, und c) Reaktionswasser als Alkohol-Wasser-Azeotrop mit dem Brüden abdestilliert, den Brüden zumindest teilweise kondensiert, das Kondensat in eine wässrige Phase und eine organische Phase trennt und die organische Phase über eine Kolonne führt, in der man der organischen Phase zumindest einen Teil des Brüden entge- genführt, die organische Phase im unteren Bereich der Kolonne sammelt und zumindest teilweise in den Dispergierkessel leitet und/oder in einem Sammelbe- hälter zwischenspeichert und für den gleichen Ansatz oder einen Folgeansatz aus dem Sammelbehälter in den Dispergierkessel leitet. Das erfindungsgemäße Verfahren kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durchge- führt werden, wird aber vorzugsweise diskontinuierlich (ansatzweise) durchgeführt.
Das Verfahren umgeht die Probleme, die mit dem Zudosieren fester Terephthalsaure in den Reaktor verbunden sind, wie ein Verklumpen der Terephthalsaure und Verstopfen der Förderschnecke oder eines anderen Förderorgans. Das Verfahren sieht die Her- stellung einer Vorsuspension in einem Dispergierkessel vor. Terephthalsaure wird nicht als Feststoff sondern in Form einer Suspension in den Reaktor dosiert. Zur Herstellung der Vorsuspension wird pulverförmige Terephthalsaure im Dispergier- kessel in einer Teilmenge oder der Gesamtmenge des Alkohols suspendiert. Hierzu wird eine geeignete Mischvorrichtung verwendet. So kann eine Menge der Terephthal- saure mit einem Rührwerk mit Alkohol vermischt werden, alternativ können Dispergier- pumpen eingesetzt werden. Dabei kann beispielsweise die gesamte Menge an Tereph- thalsäure in einem Schritt suspendiert werden oder im Verlauf des Verfahrens die
Terephthalsäure portionsweise suspendiert werden. Für die portionsweise Suspendie- rung kann Terephthalsäure z.B. mit Hilfe einer Förderschnecke in den Dispergierkessel dosiert werden. Die Vermischung kann aber auch in einer geschlossenen Kammer durch die Zusam- menwirkung eines sich drehenden Rotors und eines Stators erfolgen, wobei kontinuier- lich jeweils nur eine inkrementelle Menge der Komponenten miteinander vermischt wird, und die Suspension danach aus der Kammer austritt. Als Alkohol zur Bereitung der Vorsuspension wird zumindest teilweise Rückalkohol verwendet, d.h. die organische Phase, die nach Kondensation des Brüden, Phasen- trennung des Kondensats und Sammeln der über eine Kolonne geführten organischen Phase des Kondensats im unteren Bereich der Kolonne, erhalten wird. Zur initialen Bereitung der Vorsuspension zum Anfahren des Verfahrens kann Frischalkohol ver- wendet werden z.B. 4-50% der Gesamtmenge des Alkohols, vorzugsweise 5-40% der Gesamtmenge des Alkohols.
Der Dispergierkessel besteht meist aus metallischen Werkstoffen, wobei Edelstahl be- vorzugt ist. Der Dispergierkessel kann gasseitig mit dem Reaktor verbunden sein.
Unter Verwendung einer Pumpe oder durch Gravitation wird die Vorsuspension in den Reaktor geleitet. Als Pumpen sind prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Förder- pumpen einsetzbar, die dieser unter Berücksichtigung der Eigenschaften der zu för- dernden Vorsuspension als geeignet ansieht. Bevorzugt ist als Förderpumpe eine Krei- sei-, Kolben-, Schnecken-, Impeller- oder Schlauchpumpe einsetzbar. Die Zudosierung der Vorsuspension in den Reaktor kann portionsweise oder kontinuierlich erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Zudosierung kontinuierlich. Die Vorsuspension kann prinzipi- ell an jeder Stelle des Reaktors eindosiert werden, vorzugsweise jedoch wird die Vor- Suspension im oberen Bereich des Reaktors zugegeben, insbesondere oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Reaktor. Auf diese Weise kann Rückströmung entgegen der Eindosierrichtung weitestgehend verhindert werden.
Beim Reaktor kann es sich um einen beliebigen Reaktor handeln, der zur Durchfüh- rung von chemischen Umsetzungen in flüssiger Phase geeignet ist. Als Reaktoren sind nicht rückvermischte Reaktoren, wie Rohrreaktoren oder mit Einbauten versehene
Verweilzeitbehälter, vorzugsweise aber rückvermischte Reaktoren, wie Rührkessel,
Schlaufenreaktoren, Strahlschlaufenreaktoren oder Strahldüsenreaktoren geeignet.
Gegebenenfalls können auch mehrere Reaktoren in einer mehrstufigen Apparatur zu- sammengefasst werden. Solche Reaktoren sind zum Beispiel Schlaufenreaktoren mit eingebauten Siebböden, kaskadierte Behälter, Rohrreaktoren mit Zwischeneinspeisung oder Rührkolonnen.
Vorzugsweise wird ein Rührkesselreaktor verwendet. Rührkesselreaktoren bestehen meist aus metallischen Werkstoffen, wobei Edelstahl bevorzugt ist.
Insbesondere bevorzugt ist die Verwendung von bestehenden Reaktionssystemen, die z.B. für die Veresterung von Phthalsäureanhydrid genutzt werden, und durch geringfü- gige Umrüstung für die Veresterung von Terephthalsäure eingesetzt werden können. Notwendige Umrüstungen betreffen insbesondere das Anbringen eines Dispergierkes- sels und eines seitlichen Abzugs an der Kolonne zum Ableiten der organischen Phase in den Dispergierkessel.
Im Reaktor werden die Vorsuspension und der Veresterungskatalysator in Kontakt ge- bracht, wobei man eine Reaktionssuspension erhält. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird dabei i) die Vorsuspension in den unbefüllten Reaktor geleitet, ii) die Vorsuspension zum Sieden erhitzt und iii) der Veresterungskatalysator zugegeben. Gegebenenfalls kann die Reihenfolge der Schritte ii) und iii) umgekehrt werden. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Veresterungskatalysator in einer Teilmenge Alkohol, z.B. 4-50% der Gesamtmenge des Alkohols, vorzugsweise 5-40%, im Reaktor vorgelegt. Die Katalysator/Alkohol-Mischung kann erst zum Sieden erhitzt werden und danach die Zudosierung der Vorsuspension gestartet werden. Alternativ wird die Vorsuspension zur Katalysator/Alkohol-Mischung gegeben und danach erhitzt. Gegebenenfalls können das Erhitzen der Katalysator/Alkohol-Mischung und die Zudo- sierung der Vorsuspension parallel durchgeführt werden. Alternativ bevorzugt ist das Zudosieren des Katalysators in die im Reaktor zum Sieden erhitzte Vorsuspension. Besonders bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem man im Reaktor ein Gemisch von Alkohol und Katalysator mit einer Temperatur vor- legt, die bei oder über der Siedetemperatur des Alkohols und bei oder über der Reaktionsmindesttemperatur liegt, und die Vorsuspension in den Reaktor dosiert.
Als Reaktionsmindesttemperatur wird die Temperatur angesehen, ab der die Umset- zung zwischen Terephthalsaure und Alkohol in Gegenwart des Katalysators und beim Reaktionsdruck spontan verläuft. Mit der Dosierung der Vorsuspension startet die Re- aktion unverzüglich. Die Reaktionsrate und damit die Bildungsrate von Reaktionswas- ser kann durch die Geschwindigkeit der Zudosierung der Vorsuspension gesteuert werden. Auf diese Weise kann unerwünschtes Schäumen des Reaktionsgemisches z.B. durch Verlangsamung der Zufuhr der Vorsuspension vermieden werden, ohne dass der Energieeintrag in das Reaktionsgemisch gedrosselt werden muss. Die Steue- rung der Reaktionsrate über die Geschwindigkeit der Zudosierung der Vorsuspension erlaubt ein schnelles Ansprechverhalten, während eine Kontrolle über den Energieein- trag nur ein verzögertes Ansprechen erlaubt. Es ist im Interesse einer kurzen Cycluszeit bevorzugt, dass das Erhitzen des vorgeleg- ten Gemisches von Alkohol und Katalysator bei maximalem Energieeintrag erfolgt. Weiterhin ist bevorzugt, dass der Energieeintrag bei Beginn der Dosierung der Vorsus- pension nicht gedrosselt wird. Das im Reaktor vorgelegte Gemisch von Alkohol und Katalysator wird geeigneterweise bereitet, indem man Alkohol vorlegt, zum Sieden erhitzt und mit dem Katalysator ver- setzt. Es ist im Interesse einer kurzen Rüstzeit bevorzugt, dass das Erhitzen des vor- gelegten Alkohols bei maximalem Energieeintrag erfolgt.
Die Vorsuspension weist z.B. eine Konzentration von 1 bis 50 g, vorzugsweise 10 bis 40 g, Terephthalsäure pro 100 g Vorsuspension auf. Die Vorsuspension wird geeigne- terweise mit einer Geschwindigkeit von 0,1 bis 0,8 Startvolumina pro Stunde dosiert, wobei als Startvolumen das Volumen des im Reaktor vorgelegten Gemisches von Al- kohol und Katalysator angesehen wird. In der Regel dosiert man die Vorsuspension mit einer Temperatur in den Reaktor, die oberhalb der Umgebungstemperatur liegt, vorzugsweise mit einer Temperatur von 50 bis 150 °C, z.B. 100 bis 130 °C. Der erfindungsgemäß zur Zubereitung der Vorsuspen- sion verwendete Rückalkohol fällt mit einer Temperatur an, die ausreicht, um die Vor- suspension auf z.B. 50 bis 150 °C zu erwärmen. Die initial zubereitete Vorsuspension kann gegebenenfalls extern erwärmt werden.
Während der Umsetzung weist die Reaktionssuspension im Reaktor eine Temperatur nahe des Siedepunkts des Reaktionsgemisches auf, beispielsweise eine Temperatur von 150 °C bis 250 °C, vorzugsweise von 185 °C bis 220 °C. Der Siedepunkt der Re- aktionssuspension ist abhängig vom Verhältnis von Terephthalsäurediester zu Alkohol und steigt im Verlauf der Reaktion an. Das Erhitzen des vorgelegten Alkohols, der Vorsuspension und/oder einer Katalysator- /Alkoholmischung im Reaktor kann auf beliebige Weise erfolgen, beispielsweise unter Verwendung eines Heizmediums in einem Doppelmantelgefäß, von einem Heizmedi- um durchströmter Rohrleitungen oder Kanäle, die wärmeleitend mit der Reaktorwand verbunden sind, durch Elektrobeheizung, durch Umpumpen des vorgelegten Gemi- sches über einen außenliegenden Wärmetauscher oder durch ein innenliegendes Heizregister, das unter Verwendung eines Heizmediums, wie Dampf oder Öl, beheizt wird. Beispielsweise können aufgeschweißte Halbschlangen, d.h. halbschalenförmige Rohrsegmente, die um den Reaktor gelegt und mit der Reaktorwand verschweißt sind, zum Erhitzen verwendet werden.
Auf gleiche Weise kann der Wärmeeintrag in das Reaktionssystem erfolgen. Vorzugs- weise erwärmt man die Reaktionssuspension, indem man sie über einen Wärmetau- scher umpumpt, der außerhalb des Reaktors gelegen ist. Als Wärmetauscher kommen prinzipiell alle bekannten Wärmetauscher, beispielsweise Platten- oder Rohrbündel- Wärmetauscher, oder Kombinationen davon in Betracht.
Zweckmäßigerweise wird die Reaktionssuspension dabei unter Verwendung einer Pumpe aus dem Reaktor abgezogen und durch den Wärmetauscher geleitet. Der Wärmetauscher ist für die Rückführung der erwärmten Reaktionssuspension in den Reaktor fluidleitend mit dem Reaktor verbunden. Die Reaktionssuspension kann prin- zipiell an verschiedenen Positionen des Reaktors unterhalb des Flüssigkeitsniveaus der Reaktionssuspension abgezogen werden, vorzugsweise jedoch wird die Reakti- onssuspension an der tiefsten Stelle des Reaktors abgezogen. In diesem Fall ist der Reaktor dabei so ausgestaltet, dass die Reaktionssuspension an der geodätisch tiefs- ten Stelle des Reaktors abgezogen wird und keine Toträume, bedingt durch lokal tiefs- te Stellen, im Reaktor vorliegen. Die Pumpe zum Abziehen der Reaktionssuspension kann prinzipiell an verschiedenen Positionen außerhalb des Reaktors angeordnet sein. Beispielsweise ist die Pumpe an der geodätisch tiefsten Stelle des aus Reaktor, Pum- pe und Verbindungsleitungen bestehenden Kreislaufs angeordnet.
Als Pumpe sind prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Förderpumpen geeignet, die dieser zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Berücksichtigung der Eigenschaften der zu fördernden Reaktionssuspension als geeignet ansieht, ein- setzbar. Bevorzugt ist als Förderpumpe eine Kreisel-, Kolben-, Schnecken-, Impeller- oder Schlauchpumpe einsetzbar. Ganz besonders bevorzugt wird eine Axial- oder Ra- dial-Kreiselpumpe.
Die Rückführung der Reaktionssuspension in den Reaktor kann prinzipiell an jeder Position des Reaktors erfolgen, zweckmäßigerweise jedoch erfolgt die Rückführung im oberen Bereich des Reaktors, beispielsweise auf Höhe des Flüssigkeitsspiegels der Reaktionssuspension oder im Bereich von der Höhe des Flüssigkeitsspiegels der Re- aktorsuspension bis 30% darunter. Der Volumenstrom, der durch die Heizvorrichtung geführt wird, ist beispielsweise so gewählt, dass eine Umwälzung des kompletten Re- aktorinhalts in einem Zeitraum von 1 bis 60 Minuten, vorzugsweise 1 bis 10 Minuten erfolgt. Durch die konstante Umwälzung des Reaktorinhalts ist eine effektive Durchmi- schung der Reaktionssuspension gewährleistet.
Gegebenenfalls kann die Durchmischung der Reaktionssuspension durch das Eindo- sieren eines Inertgases in den Reaktor, insbesondere an der tiefsten Stelle des Reak- tors, und/oder einen Strom der Reaktionssuspension unterstützt werden. Die Eindosie- rung des Inertgases trägt insbesondere bei Betriebsstörungen der Pumpe für des Ab- ziehen der Reaktionssuspension, z.B. bei einem Ausfall der Pumpe, dazu bei, eine Sedimentation von Terephthalsäure am Reaktorboden oder in Rohrleitungen zu ver- hindern. Vorzugsweise erfolgt das Eindosieren des Inertgases an der Saugseite der Pumpe. Alternativ kann die Eindosierung an der Druckseite der Pumpe oder an der Saugseite und Druckseite gleichzeitig erfolgen. Dies ermöglicht die Erhaltung des Um- laufs durch den Wärmetauscher auch bei Ausfall der Pumpe. Inertgase sind alle Gase, die unter den Reaktionsbedingungen keine Reaktivität mit den Bestandteilen der Reak- tionssuspension aufweisen, insbesondere Stickstoff oder Argon. Vorzugsweise dosiert man das Inertgas in einer Menge von 0,01 bis 5 Volumeneinheiten des Inertgases pro Volumeneinheit der Reaktionssuspension pro Stunde in den Reaktor ein. Das Eindo- sieren des Inertgases kann gegebenenfalls auch zur Umwälzung des Reaktorinhalts genutzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Durchmischung durch die Verwendung eines Rüh- rers unterstützt werden. Während der Reaktion wird ein Alkohol-Wasser-Gemisch mit dem Brüden abdestilliert, der Brüden zumindest teilweise kondensiert, das Kondensat in eine wässrige Phase und eine organische Phase getrennt und die organische Phase über eine Kolonne ge- führt, in der man der organischen Phase zumindest einen Teil des Brüden entgegen- führt, die organische Phase im unteren Bereich der Kolonne gesammelt und zumindest teilweise in den Dispergierkessel geleitet. Alternativ oder zusätzlich kann man die im unteren Bereich der Kolonne gesammelte organische Phase in einem Sammelbehälter Zwischenspeichern und für den gleichen Ansatz oder einen Folgeansatz aus dem Sammelbehälter in den Dispergierkessel leiten. Zur Kondensation bzw. partiellen Kondensation des Brüden können alle geeigneten Kondensatoren verwendet werden. Diese können mit beliebigen Kühlmedien gekühlt werden. Kondensatoren mit Luftkühlung und/oder Wasserkühlung sind bevorzugt, wo- bei die Luftkühlung besonders bevorzugt ist. Das erhaltene Kondensat wird einer Phasentrennung in eine wässrige Phase und eine organische Phase unterzogen. Üblicherweise wird das Kondensat hierzu in einen Pha- senscheider (Dekanter) geleitet, wo es durch mechanisches Absetzen in zwei Phasen zerfällt, die getrennt abgezogen werden können. Die wässrige Phase wird abgetrennt und kann, gegebenenfalls nach Aufarbeitung, verworfen oder als Strippwasser bei der Nachbehandlung des Esters verwendet werden.
Man führt die organische Phase über eine Kolonne (so genannte Rückalkohol- Kolonne), in der man der rückgeführten organischen Phase zumindest einen Teil des Brüden entgegenführt. Bei der Rückalkohol-Kolonne kann es sich beispielsweise um eine Bodenkolonne, Packungskolonne oder Füllkörperkolonne handeln. Eine geringe Trennstufenzahl ist im Allgemeinen ausreichend. Geeignet ist z. B. eine Kolonne mit 2 bis 10 theoretischen Trennstufen. Vorzugsweise ist die Kolonne am Kopf des Reaktors aufgesetzt, also direkt mit dem Reaktor verbunden. Zweckmäßigerweise führt man die organische Phase am Kopf oder im oberen Bereich in die Rückalkohol-Kolonne ein. Im unteren Bereich der Kolonne wird das ablaufende Kondensat der Rückalkohol-Kolonne gesammelt. Hierzu ist im unteren Bereich der Kolonne geeigneterweise ein Sammel- boden angebracht, z. B. ein Kaminboden mit gleichverteilten bedachten Kaminen. Der Sammelboden weist z.B. ein Gefälle nach Innen und eine zentrale Abzugstasse und Abzugsstutzen auf. Vom Sammelboden der Kolonne wird das gesammelte Kondensat als Rückalkohol in den Dispergierkessel geleitet. Anstatt den Rückalkohol direkt in den Dispergierkessel zu leiten kann man den Rückalkohol auch in einem Sammelbehälter Zwischenspeichern. So können Schwankungen zwischen dem Anfall des Rückalkohols und dem Bedarf an Alkohol zur Herstellung der Vorsuspension ausgeglichen werden. Zweckmäßigerweise wird der Rückalkohol dann vom Sammelbehälter in den Disper- gierkessel geleitet, wenn im Dispergierkessel frischer Alkohol für das Herstellen der Vorsuspension benötigt wird. Der Rückalkohol steht für das Anmischen der Vorsus- pension für einen laufenden Ansatz, aber auch für einen Folgeansatz zur Verfügung. Das Ableiten des Rückalkohols kann durch die Gravitation oder unter Verwendung einer Fördervorrichtung, z.B. einer Kreisel-, Kolben-, Schnecken-, Impeller- oder Schlauchpumpe, erfolgen.
Die Rückführung der organischen Phase über die Rückalkohol-Kolonne weist den Vor- teil auf, dass die rückgeführte organische Phase von Wasserspuren abgereichert wird, die nach der Phasentrennung in der organischen Phase verblieben sind bzw. gemäß ihrer thermodynamischen Löslichkeit in der organischen Phase gelöst sind. Der Was- sergehalt in der rückgeführten organischen Phase, die zumindest teilweise in den Dis- pergierkessel geleitet wird, beträgt weniger als die maximale Löslichkeit von Wasser im Alkohol, vorzugsweise weniger als 3 Gew.-%, insbesondere weniger als 0,5 Gew.-%.
Der in den Dispergierkessel geleitete Rückalkohol steht für die Suspendierung von Terephthalsäure im Dispergierkessel zur Verfügung. Die Dosierung der Terephthalsäu- re als Vorsuspension kann zeitlich verteilt über die Reaktionsdauer erfolgen. Dadurch entfällt das Erfordernis, konzentrierte Vorsuspensionen handzuhaben. Dies hat den Vorteil, dass die dem Reaktor zugeführte Suspension einen geringen Feststoffgehalt aufweist und somit gut gefördert werden kann. Weiterhin ist durch die Verwendung von Rückalkohol die Feststoffkonzentration im Reaktor ebenfalls gering, wodurch das Re- aktionsvolumen optimal genutzt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei Ausfall der Umwälzpumpe weniger Probleme durch Sedimentation auftreten.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden bevorzugt lineare, verzweigte oder cyclische aliphatische Alkohole mit 4 bis 18 C-Atomen, insbesondere 8 bis 14 C-Atomen, oder aromatische Alkohole eingesetzt. Die Alkohole sind Monoole und/oder Polyole und können tertiär, sekundär oder primär sein.
Die eingesetzten Alkohole können aus verschiedenen Quellen stammen. Geeignete Einsatzstoffe sind beispielsweise Fettalkohole, Alkohole aus dem Alfolprozess oder Alkohole oder Alkoholgemische, die durch Hydrierung von gesättigten oder ungesättig- ten Aldehyden gewonnen wurden, insbesondere solchen, deren Synthese einen Hyd- roformylierungsschritt einschließt.
Aliphatische Alkohole, die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, sind beispielsweise n-Butanol, Isobutanol, Pentanole, Hexanole, Heptanole, Octanole, wie n-Octanol, 2-Ethylhexanol, Nonanole, Decylalkohole oder Tridecanole hergestellt durch Hydroformylierung oder Aldolkondensation und anschließende Hydrierung. Die Alkoho- le können als reine Verbindung, als Gemisch isomerer Verbindungen oder als Gemisch von Verbindungen mit unterschiedlicher C-Zahl eingesetzt werden. Ein Beispiel eines derartigen Alkoholgemisches ist ein C9/C11-Alkoholgemisch.
Aromatische Alkohole, die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kön- nen, sind beispielsweise Phenol, Benzylalkohol, 1-Naphtol, 2-Naphtol, 1 ,2- Dihydroxybenzol, 1 ,3-Dihydroxybenzol, 1 ,4-Dihydroxybenzol, 1 ,4-Naphthohydrochinon, 2,4,6-Trinitrophenol, primärer Phenylethylalkohol, sekundärer Phenylethylalkohol, Phe- nylpropylalkohol, o-Tolylalkohol, p-Tolylalkohol, Cuminalkohol, p-Nitrophenol, m-, o- oder p-Alkylphenol, z.B. m-, o- oder p-Methylphenol oder m-, o- oder p-Ethylphenol, m-, o- oder p-Halogenphenol, z.B. m-, o- oder p-Chlorphenol oder m-, o- oder p- Bromphenol. Weiterhin können p-Nitrobenzylalkohol, m-, o- oder p-Alkylbenzylalkohol, z.B. m-, o- oder p-Methylbenzylalkohol oder m-, o- oder p-Ethylbenzylalkohol, m-, o- oder p-Halogenbenzylalkohol, z.B. m-, o- oder p-Chlorbenzylalkohol oder m-, o- oder p-Brombenzylalkohol, 2-Ethoxyphenol, 3-Ethoxyphenol, 4-Ethoxyphenol, 2- Propoxyphenol, 3- Propoxyphenol, 4- Propoxyphenol, 2-Ethoxybenzylalkohol, 3- Ethoxybenzylalkohol, 4-Ethoxybenzylalkohol, 2-Propoxybenzylalkohol, 3- Propoxybenzylalkohol oder 4-Propoxybenzylalkohol eingesetzt werden.
Polyole, die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, sind bei- spielsweise 1 ,2-Propandiol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,2-Butandiol, 1 ,3-Butandiol, 1 ,4-Butandiol, Neopentylglycol, 1 ,5-Pentandiol, 1 ,6-Hexandiol, 1 ,10-Decandiol, Diethylenglykol, 2,2,4- Trimethylpentan-1 ,5-diol, 2,2-Dimethylpropan-1 ,3-diol, 1 ,4-Dimethylolcyclohexan, 1 ,6- Dimethylolcyclohexan, Glycerin, Trimethylolpropan, Erythrit, Pentaerythrit und Sorbit.
Besonders bevorzugte Alkohohole sind 2-Ethylhexanol, 2-Propylheptanol, Isononanol- Isomerengemische, Decanol-Isomerengemische und C9/C11-Alkoholgemische.
Der umzusetzende Alkohol, der als Schleppmittel dient, kann im stöchiometrischen Überschuss eingesetzt werden. Vorzugsweise wird die Menge an eingesetztem Alko- hol so gewählt, dass bei theoretischem Vollumsatz der Terephthalsäure ein Gemisch von Ester und nicht umgesetztem Alkohol erhalten würde, das 10 bis 35 Gew.-% Alko- hol enthält.
Bei der realen Durchführung des Verfahrens kann es zu einer Aufkonzentrierung des Esters kommen, insbesondere wenn bei fortgeschrittenem Umsatz der kondensierte Brüden nicht mehr vollständig in den Reaktor zurückgeführt wird. Die tatsächliche Menge an Alkohol im Rohprodukt der Umsetzung kann 1 bis 15 Gew.-%, z.B. 5 bis 12 Gew.-%, betragen. Die erfindungsgemäße Veresterung wird in Gegenwart eines Veresterungskatalysators durchgeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Veresterungskatalysator im Alkohol löslich.
Geeigneterweise ist der Veresterungskatalysator unter Lewissäuren, wie Alkoholaten, Carboxylaten und Chelatverbindungen von Titan, Zirkonium, Hafnium, Zinn, Aluminium und Zink; Bortrifluorid, Bortrifluorid-Etheraten; Mineralsäuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure; Sulfonsäuren, wie Methansulfonsäure und Toluolsulfonsäure, und io- nischen Fluiden ausgewählt.
Geeigneterweise ist der Veresterungskatalysator unter Alkoholaten, Carboxylaten und Chelatverbindungen von Titan, Zirkonium, Hafnium, Zinn, Aluminium und Zink ausge- wählt. Es eignen sich Tetraalkyltitanate, wie Tetramethyltitanat, Tetraethyltitanat, Tetra- n-propyltitanat, Tetra-isopropyltitanat, Tetra-n-butyltitanat, Tetra-isobutyltitanat, Tetra- sec-butyltitanat, Tetraoctyltitanat, Tetra-(2-ethylhexyl)-titanat; Dialkyltitanate ((RO)2TiO, worin R z.B. für iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl steht), wie lsopropyl-n-butyltitanat; Titan- Acetylacetonat-Chelate, wie Di-isopropoxy-bis(acetylacetonat)titanat, Di-isopropoxy- bis(ethylacetylacetonat)titanat, Di-n-butyl-bis(acetylacetonat)titanat, Di-n-butyl- bis(ethylacetoacetat)titanat, Tri-isopropoxid-bis(acetylacetonat)titanat; Zirkontetraal- kylate, wie Zirkontetraethylat, Zirkontetrabutylat, Zirkontetrabutyrat, Zirkontetrapropylat, Zirkoncarboxylate, wie Zirkondiacetat; Zirkon-Acetylacetonat-Chelate, wie Zirkontet- ra(acetylacetonat), Tributoxyzirkonacetylacetonat, Dibutoxyzirkon(bis-acetylacetonat); Aluminiumtrisalkylate, wie Aluminiumtriisopropylat, Aluminiumtrisbutylat; Aluminium- Acetylacetonat-Chelate, wie Aluminiumtris(acetylacetonat) und Aluminiumtris(ethyl- acetylacetonat). Insbesondere werden lsopropyl-n-butyltitanat, Tetra(isopropyl)ortho- titanat, Tetra(butyl)orthotitanat, oder die von der Firma Dorf Ketal erhältlichen Marken- produkte auf Titanat- und/oder Zirconatbasis Tyzor® TnBT, Tyzor® TPT, Tyzor® 9000, Tyzor® BTM, Tyzor® BTP, Tyzor® DEA, Tyzor® ET, Tyzor® NPT, Tyzor® TiOT, Ty- zor® TOT, Tyzor® TPT-20B, oder Mischungen davon eingesetzt.
Geeignete ionische Fluide (ionic liquids) sind z. B. Methylimidazoliumbutansulfonsäure- triflat und 1 -Ethyl-3-methyl-imidazolium-hydrogensulfat.
Die Katalysatorkonzentration hängt von der Art des Katalysators ab. Bei den bevorzugt eingesetzten Titanverbindungen beträgt diese 0,001 bis 1 ,0 mol% bezogen auf die Menge an Terephthalsäure, insbesondere von 0,01 bis 0,2 mol%.
Die Reaktionstemperaturen liegen zwischen 100 °C und 250 °C. Die optimalen Tempe- raturen hängen von den Einsatzstoffen, Reaktionsfortschritt und der Katalysatorkon- zentration ab. Sie können für jeden Einzelfall durch Versuche leicht ermittelt werden. Höhere Temperaturen erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeiten und begünstigen Ne- benreaktionen, wie beispielsweise Olefinbildung oder Bildung farbiger Nebenprodukte. Es ist zur Entfernung des Reaktionswassers erforderlich, dass der Alkohol aus dem Reaktionsgemisch abdestillieren kann. Die gewünschte Temperatur oder der ge- wünschte Temperaturbereich kann durch den Druck im Reaktor eingestellt werden. Bei niedrig siedenden Alkoholen kann daher die Umsetzung bei Überdruck und bei höher siedenden Alkoholen bei vermindertem Druck durchgeführt werden. Beispielsweise wird bei der Umsetzung von Terephthalsäure mit 2-Ethylhexanol in einem Temperatur- bereich von 180 °C bis 220 °C im Druckbereich von 300 mbar bis 2 bar gearbeitet.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens vermindert man den Reaktions- druck bei Erreichen eines vorbestimmten Terephthalsäuregrenzumsatzes. Durch die Verminderung des Drucks bei Erreichen eines Grenzumsatzes kann ein im Wesentli- chen vollständiger Umsatz ermöglicht werden.
Durch Druckminderung bei konstanter Temperatur wird der Alkohol im Reaktor im We- sentlichen schneller verdampft als beim Ausgangsdruck. Vorzugsweise wird der Alko- hol nach dem Verdampfen bei vermindertem Druck, Kondensation, Phasentrennung, sowie Sammlung des Alkohols im unteren Bereich der Kolonne, nicht in den Disper- gierkessel geleitet, sondern in einen Sammeltank für Alkohol. Auf diese Weise wird die Alkoholkonzentration im Reaktor vermindert und das Erreichen von im Wesentlichen vollständigem Umsatz ermöglicht.
Zum Beispiel führt man die Umsetzung bis zum Grenzumsatz bei 900 bis 1 100 mbar durch und vermindert dann den Druck auf unter 900 mbar, z.B. 10 bis 600 mbar, 100 bis 550 mbar, insbesondere 200 bis 500 mbar. Der Grenzumsatz ist in der Regel grö- ßer als 90%, insbesondere größer als 95%, z.B. etwa 97%. Zweckmäßigerweise ent- spricht der Druck zu Beginn der Umsetzung bis zum Erreichen des Grenzumsatzes dem Umgebungsdruck, z.B. 1 atm. Die Druckminderung erfolgt dabei vorzugsweise schrittweise. Insbesondere wird der Druck in Schritten von 20 bis 50 mbar vermindert, bis die gewünschte Druckstufe er- reicht ist. Die schrittweise Druckminderung weist den Vorteil auf, dass ein Schäumen der Reaktionsmischung, wie es bei zu schneller Druckminderung zu erwarten ist, ver- hindert wird.
Beispielsweise werden zwei aufeinanderfolgende Druckstufen eingestellt. Die erste Druckstufe liegt vorzugsweise im Bereich 450 mbar bis 550 mbar, z.B. etwa 500 mbar, die zweite im Bereich 150 bis 350 mbar, z.B. etwa 300 bar. Beispielsweise erfolgt die Umsetzung von Terephthalsäure mit 2-Ethylhexanol bis etwa 97% Umsatz bei 1 atm; ab 97% Umsatz wird der Druck schrittweise auf etwa 500 mbar vermindert, so dass vollständiger Umsatz erreicht wird. Dabei kann eine geringe Ver- ringerung der Temperatur im Reaktor erfolgen. Bei einer weiteren Druckminderung auf etwa 300 mbar, gegebenenfalls kombiniert mit einer Erhöhung der Reaktortemperatur und/oder einem entgegengeführten Inertgasstrom, kann das Strippen der Reaktionsmi- schung erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren für 5 bis 20% der Reakti- onszeit, insbesondere 8 bis 12% der Reaktionszeit, bei einem Druck kleiner als 900 mbar durchführt. Beispielsweise wird die Umsetzung für etwa 10% der Reaktionszeit bei einem Druck von 250 bis 550 mbar durchgeführt.
Zweckmäßigerweise werden Reaktor und Dispergierkessel bei im Wesentlichen glei- chem Druck betrieben, insbesondere etwa Umgebungsdruck oder aber leichtem Un- terdruck, wie etwa 900 mbar. Gegebenenfalls können Reaktor und Dispergierkessel auch bei unterschiedlichen Drücken betrieben werden.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt, bis die Terephthal- säure im Wesentlichen vollständig umgesetzt ist. Die Bestimmung des Umsatzes kann über die Bestimmung der Säurezahl der Reaktionssuspension erfolgen. Die Säurezahl wird durch Neutralisation einer Probe der Reaktionssuspension mit Tetrabutylammoni- umhydroxyd bestimmt. Über die, bei der Neutralisation verbrauchte, Masse an Tetra- butylammoniumhydroxyd kann die Stoffmenge des verbrauchten Tetrabutylammoni- umhydroxyds bestimmt werden und über stöchiometrische Betrachtungen die Stoff- menge an freien Säuregruppen nicht umgesetzter Terephthalsäure. Ausgehend von der bekannten Stoffmenge der eingesetzten Terephthalsäure kann so der Umsatz er- mittelt werden. Zusätzliche Möglichkeiten zur Bestimmung des Umsatzes stellen HPLC-Messungen und die Messung der Trübung der Reaktionssuspension dar. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise ein Umsatz größer als 99% erreicht.
Nach Beendigung der Reaktion enthält das Reaktionsgemisch, das im Wesentlichen aus dem gewünschten Ester und überschüssigem Alkohol besteht, neben dem Kataly- sator und/oder dessen Folgeprodukte geringe Mengen an Estercarbonsäure(n) und/oder nicht umgesetzter Carbonsäure.
Zur Aufarbeitung dieser Esterrohgemische wird der rohe Terephthalsäurediester mit einer wässrigen Base versetzt, aus dem erhaltenen Gemisch Wasser abdampft, die erhaltene flüssige Phase unter Bildung einer Wasser-in-ÖI-Emulsion mit Wasser ver- setzt, aus der Emulsion Wasser abdestilliert und der Terephthalsäurediester filtriert.
Zuerst wird der Veresterungskatalysator durch Zugabe einer wässrigen Base desakti- viert und ausgefällt. Gleichzeitig werden die bei der Veresterungsreaktion nicht umge- setzte Säure bzw. Partialester der Säure in Salze überführt.
Die Zugabe der wässrigen Base kann auf beliebige geeignete Weise erfolgen. Sie er- folgt vorzugsweise unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche des rohen Esters. Hierfür eig- nen sich z. B. Lanzen oder Düsen, die an einem Behälterboden oder der Behälterwand vorgesehen sind. Das Gemisch wird dann intensiv durchmischt, z. B. mittels Rührer oder einer Umwälzpumpe.
Die zugegebene Menge wässrige Base ist so bemessen, dass sie zur vollständigen Neutralisation der sauren Komponenten des rohen Esters ausreicht. In der Praxis wird ein mehr oder weniger großer Überschuss an Base eingesetzt. Die Gesamtmenge der sauren Komponenten des rohen Esters wird zweckmäßig durch die Säurezahl (in mg KOH/g) erfasst. Vorzugsweise bringt man mit der wässrigen Base 100 bis 300% Neut- ralisationsäquivalente ein, bezogen auf die Säurezahl des rohen Esters, insbesondere 130 bis 220%. Unter Neutralisationsäquivalent wird dabei die Menge Base verstanden, die die gleiche Zahl Protonen binden kann, wie 1 mg KOH. Mit anderen Worten ver- wendet man einen Basenüberschuss von bis zu 400%, vorzugsweise 100 bis 300%.
Vorzugsweise wird der Reaktor vor der Zugabe und auch durch die Zugabe der wäss- rigen Base aktiv gekühlt, z.B. auf eine Temperatur zwischen 100 und 150 °C, z.B. 135 bis 145 °C. Vorzugsweise wird auch die wässrige Base vor der Zugabe gekühlt, zum Beispiel auf eine Temperatur von 10 bis 40 °C. Durch das Zudosieren kalter Lauge kann der Reaktor zusätzlich gekühlt werden. Dies ist insbesondere zweckmäßig, um das Verdampfen von Wasser bei der Zugabe der wässrigen Base zu reduzieren oder gegebenenfalls vollständig zu verhindern.
Als wässrige Base kommen Lösungen von Hydroxiden, Carbonaten, Hydrogencarbo- naten von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen in Betracht. Wässrige Alkalimetall- hyd- roxidlösungen sind im Allgemeinen bevorzugt. Wässrige Natriumhydroxidlösung ist aufgrund ihrer leichten Verfügbarkeit besonders bevorzugt.
Die Konzentration der wässrigen Base ist an sich nicht kritisch, jedoch kann es beim Einsatz konzentrierter Alkalilösungen an der Einleitstelle der Base zur Hydrolyse der Ester kommen. Andererseits soll die Konzentration der wässrigen Base nicht zu niedrig sein, da das mit der wässrigen Base eingebrachte Wasser im nachfolgenden Schritt wieder entfernt werden muss. Daher sind wässrige Basen mäßiger bis geringer Kon- zentration bevorzugt, z. B. solche einer Konzentration von 0,5 bis 25 Gew.-%, insbe- sondere 1 bis 10 Gew.-%. Wässrige Natriumhydroxidlösung mit einer Konzentration von 1 bis 5 Gew.-% ist besonders bevorzugt. Oft liegt der ausgefallene Feststoff, der im Wesentlichen aus Katalysator- Zersetzungsprodukten und Salzen von nicht umgesetzter Säure bzw. Partialestern mehrbasiger Säuren besteht, in fein verteilter, schwer filtrierbarer Form vor. Zweckmä- ßigerweise werden die feinen Teilchen zu größeren, leicht abtrennbaren Teilchen ag- glomeriert.
Hierzu versetzt man die flüssige Phase unter Bildung einer Wasser-in-ÖI-Emulsion mit Wasser. Das Wasser wird als disperse Phase in Form feiner Tröpfchen in der flüssigen organischen Phase verteilt. Die feinen Feststoffteilchen wandern an die Grenzfläche zwischen Wassertröpfchen und umgebender organischer Phase. Bei der nachfolgen- den Verdampfung des Wassers agglomerieren die feinen Teilchen und bilden grobe, gut abtrennbare Teilchen.
Damit sich eine eigene Wasserphase ausbildet, muss die zugegebene Wassermenge größer sein, als der Löslichkeit von Wasser in der organischen Phase entspricht. Die Wasserlöslichkeit in der organischen Phase hängt unter anderem vom Gehalt an nicht umgesetzten Alkohol ab, da der Alkohol als Lösungsvermittler wirkt. Je höher der Alko- holgehalt, umso mehr Wasser muss zur Emulsionsbildung zugesetzt werden. Bei Restalkoholgehalten von 1 bis 10 Gew.-% sind im Allgemeinen Mengen von 10 bis 80 g Wasser, vorzugsweise 30 bis 50 g, bezogen auf 1 kg rohen Ester, insbesondere etwa 5 Gew.-% Wasser, geeignet.
Die Wasserphase wird mit einem geeigneten Rührer oder Homogenisator oder durch Umpumpen der Emulsion unter Verwendung einer Umwälzpumpe in feine Tröpfchen zerteilt. Die erzeugten Wassertröpfchen weisen vorzugsweise eine mittlere Tröpfchen- größe von weniger als 1000 μ m auf. Als Rührer mit hoher spezifischer Rührleistung eignen sich beispielsweise Scheibenrührer. Alternativ kann man besonders bei konti- nuierlicher Verfahrensführung eine Mischdüse verwenden, bei der über ein Dispergier- ventil Wasser direkt in den Rohesterstrom zugegeben wird.
Die Emulsionsbildung erfolgt zweckmäßigerweise bei etwa Normaldruck.
Aus der so erzeugten Emulsion wird im nächsten Schritt das Wasser wieder abdestil liert.
Nach dieser Behandlung liegt der Feststoff in gut filtrierbarer Form vor; es schlägt kein Feinanteil bei der Filtration durch. Zur Filtration des Esters eignen sich alle geeigneten Filter wie Kammerfilterpressen, Bandfilter, Kerzenfilter oder Tellerfilter. Zur kontinuierli- chen Verfahrensführung eignen sich besonders Tellerfilter mit Zentrifugalkuchenab- wurf. Der abgetrennte Feststoff wird verworfen.
Nach der Filtration kann der Ester verschiedenen Nachbehandlungen unterzogen wer- den, wie einer Dampfstrippung oder dergleichen. Nach einer Dampfstrippung kann zusätzlich noch ein weiterer Nachbehandlungsschritt erfolgen, z.B. eine Filtration oder eine Behandlung mit Aktivkohle, bei der das Produkt nach der Dampfstrippung bei ei- ner Temperatur von beispielsweise 20 bis 100 °C mit Aktivkohle (z.B. 0,1 bis 10 Gew.- %) versetzt und für einen Zeitraum von z.B. 1 bis 120 min gerührt wird. Das mit Aktiv- kohle behandelte Produkt wird danach üblicherweise einem Filtrationsschritt unterzo- gen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung von Terephthalsäure- diestern nach dem oben beschriebenen Verfahren, umfassend einen Dispergierkessel, der mit einem Reaktor flüssigkeitsleitend verbunden ist, wobei der Reaktorinhalt über einen Wärmetauscher umpumpbar ist, eine Kolonne, die brüdenleitend mit dem Reaktor verbunden ist, und einen Kondensator, dermit der Kolonne brüdenleitend und mit einem Pha- senscheider flüssigkeitsleitend verbunden ist, wobei der Phasenscheider mit der Kolonne flüssigkeitsleitend verbunden ist, um gesammelte organische Phase in die Kolonne zu leiten,
einen Sammelboden im unteren Bereich der Kolonne und
einen Sammelbehälter, der flüssigkeitsleitend mit dem Sammelboden und dem Dispergierkessel verbunden ist.
Die Erfindung wird durch die beigefügte Figur und das nachfolgende Beispiel näher erläutert. Figur 1 zeigt eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Anlage.
Gemäß Figur 1 wird in einen Dispergierkessel 7 Terephthalsäure aus dem Reservoir 10 zudosiert und unter Verwendung eines Rührers 1 1 in Alkohol zur Vorsuspension vermischt. Initial wird Alkohol aus dem Reservoir 9 über den Sammeltank 13 und die Pumpe 14 in den Dispergierkessel 7 dosiert; während der Umsetzung wird Rückalkohol vom Sammelboden 12 der Kolonne 6 in den Sammeltank 13 geleitet. Aus dem Sam- meltank 13 wird der Alkohol mittels der Pumpe 14 abgezogen und nach Bedarf in den Dispergierkessel 7 geleitet. Die Vorsuspension wird mit Hilfe einer Pumpe 8 in den oberen Bereich des Reaktors 1 geleitet. In dem Reaktor 1 befinden sich eine weitere Teilmenge des Alkohols und der Veresterungskatalysator. An der tiefsten Stelle des Reaktors 1 wird die Reaktionssuspension unter Verwendung einer Pumpe 2, die au- ßerhalb des Reaktors angebracht ist, aus dem Reaktor abgezogen und durch einen außerhalb des Reaktors gelegenen Wärmetauscher 3 geführt. Die im Wärmetauscher 3 erwärmte Reaktionssuspension wird im oberen Bereich des Reaktors 1 wieder in diesen zurückgeführt. Der Brüden tritt durch die Kolonne 6 und wird zumindest teilwei- se im Kondensator 4 kondensiert. Im Phasenscheider 5 wird das Kondensat in eine wässrige und eine organische Phase getrennt. Die wässrige Phase wird verworfen, die organische Phase über die Kolonne 6 geführt, das ablaufende Kondensat auf einem Sammelboden 12 gesammelt und in den Dispergierkessel geleitet 7.
Beispiel 1
Das folgende Beispiel veranschaulicht die Herstellung von Dioctylterephthalat (DOTP) durch Umsetzung von Terephthalsäure mit 2-Ethylhexanol in einer Miniplant-Anlage. Zu einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gelangt man, wenn man die Anlage um einen Dispergierkessel ergänzt, in dem die Terephthalsäure in Al- kohol aufgeschlämmt wird, und die Terephthalsäure-Suspension zeitlich verteilt aus dem Dispergierkessel in den Reaktor geleitet wird. Als Alkohol verwendet man entwäs- serte organische Phase eines vorhergehenden Versuchs, die im unteren Bereich der Destillationskolonne auf einem Sammelboden gesammelt und abgeleitet wird.
Die Reaktionen wurden in einem ölbeheizten 1 ,6 L-Doppelmantelreaktor mit dreistufi- gern Kreuzbalkenrührer, 25 cm Destillationskolonne mit 4- 6 theoretischen Trennstu- fen (5 x Montz A3-1000), Kondensator, Anschütz-Thiele-Vorstoß, Phasentrenngefäß zur Abscheidung des wässrigen Anteils der kondensierten Brüden, Sammelgefäß für das ausgeschiedene Wasser, Pumpe zur Rückführung des organischen Anteils der kondensierten Brüden aus dem Phasentrenngefäß auf den Kopf der Destillationsko- lonne, Stickstoffeinleitungsrohr, Vakuumanschluss mit zugehöriger Membranvakuum- pumpe sowie Auslassventil zum Entfernen des 2-Ethylhexanolüberschusses nach Er- reichen des Zielumsatzes, durchgeführt.
In der zuvor beschriebene Apparatur wurde 2-Ethylhexanol (977 g, 7,50 mol) unter Stickstoffatmosphäre vorgelegt und Terephthalsäure (415 g, 2,50 mol) unter Rühren (250 Upm) zugegeben. Die so erhaltene Aufschlämmung wurde unter Rühren bei At- mosphärendruck auf 170 °C erhitzt und mit Tyzor TPT 20 B (Gemisch organischer Al- koxytitanate; Dorf Ketal, 0.68 g, 2,31 mmol) versetzt, wonach die Wasserfreisetzung durch einsetzende Veresterungsreaktion unmittelbar begann. Während der Reaktion wurde die Temperatur des Heizbades vom Thermostaten automatisch so geregelt, dass die Temperatur des Reaktionsgemisches während der Veresterung ca. 25 °C unter der des Heizbades lag. Die am Kopf der Destillationskolonne erhaltenen Brüden wurden kondensiert und in das Phasentrenngefäß überführt, wobei sich eine wasser- reiche Phase am Boden des Gefäßes absetzte, die kontinuierlich über einen Siphon in einen Auffangbehälter überführt und so aus dem System entfernt wurde, und eine wassergesättigte organische Phase aus dem oberen Bereich des Trenngefäßes ab- floss. Die so erhaltene organische Phase wurde mittels einer Pumpe auf den Kopf der Destillationskolonne zurückgeführt und auf der Destillationskolonne durch Rektifikation entwässert. Die entwässerte organische Phase lief vom unteren Ende der Destillati- onskolonne zurück in den Reaktor.
Nach Erreichen von >90% Umsatz (bestimmt durch quantitative HPLC-Messung; nach etwa 7 h) wurde der Druck schrittweise von Atmosphärendruck auf 500 mbar reduziert und ein Teil des 2-Ethylhexanolüberschusses aus dem System entfernt. Nach dem Erreichen von Vollumsatz (keine Terephthalsäure in den HPLC-Messungen sichtbar, klare Lösung) wurde der Druck auf 300 mbar reduziert und 2-Ethylhexanol destillativ aus dem System entfernt. 2-Ethylhexanol wurde dabei im unteren Bereich der Kolonne auf einem Sammelboden gesammelt und abgeleitet. Nach etwa 9.25 h waren Reaktion und Entfernung des 2-Ethylhexanolüberschusses abgeschlossen. Die Säurezahl des so erhaltenen Rohproduktes (-95% DOTP, -5% 2-Ethylhexanol) wurde mittels automatischer Titration bestimmt (0,07 mg KOH/g) und eine 2,0 Gew-% Lösung von NaOH in Wasser (8,20 g, d.h. 200 % Überschuss bezogen auf die über Titration bestimmte stöchiometrisch notwendige Menge) unter Rühren (250 Upm) bei 100 °C unter Stickstoffatmosphare zugegeben. Die erhaltene Lösung wurde für 15 min gerührt und das enthaltene Wasser im Vakuum entfernt. Nachfolgend wurde eine wei- tere Menge Wasser (54 g) bei 100 °C zugegeben und die erhaltene Emulsion unter Stickstoffatmosphare für 20 min. gerührt (260 Upm), woraufhin das enthaltene Wasser destillativ entfernt wurde (100 °C, 300 mbar). Der deaktivierte Katalysator wurde so in einen leicht abzutrennenden Feststoff überführt, welcher durch Druckfiltration über eine Filterplatte (Seitz Druckfilternutsche, KS 100 Filterplatte, 2 barabs) entfernt wurde.
Aus der so erhaltenen, klaren, katalysatorfreien, Rohproduktlösung wurde das enthal- tene überschüssige 2-Ethylhexanol durch Wasserdampfdestillation (1 bar Dampf,
150- 200 °C Blasentemperatur, 1 .17 h, Atmosphärendruck) unter Rühren (250 Upm) in einer Stickstoffatmosphäre entfernt, wodurch reines DOTP erhalten wurde.
Überschüssiges 2-Ethylhexanol, welches während der Reaktion durch destillative Ent- fernung aus dem Reaktionssystem sowie während der Dampfdestillation erhalten wur- de, wurde gesammelt, vereinigt und im folgenden Ansatz, der unter denselben Bedin- gungen wie oben beschrieben, durchgeführt wurde, als Ausgangsmaterial eingesetzt. Insgesamt wurde unter den angegebenen Bedingungen eine Serie von fünf Ansätzen unter Wiederverwendung überschüssigen 2-Ethylhexanols durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Die Ausbeute an DOTP betrug in allen Versuchen >98,3 % der Theorie wobei das Produkt eine hohe Reinheit besaß (Farbzahl üblicherweise < 20 Hazen (APHA); Estergehalt (GC Flächen-%) > 99,8; Säu- rezahl < 0,05 mgKOH/g). Das wiederverwendete 2-Ethylhexanol enthielt nur eine ge- ringe Menge an Verunreinigungen, die zu keiner Verschlechterung des Produktes in den folgenden Ansätzen führten.
Figure imgf000022_0001

Claims

Patentansprüche 1 . Verfahren zur Herstellung eines Terephthalsaurediesters durch Umsetzung von Terephthalsäure mit wenigstens einem Alkohol, wobei man
a) Terephthalsäure in einem Dispergierkessel im Alkohol suspendiert, wobei man eine Vorsuspension erhält,
b) die Vorsuspension aus dem Dispergierkessel in einen Reaktor leitet und in Gegenwart eines Veresterungskatalysators umsetzt, und c) Reaktionswasser als Alkohol-Wasser-Azeotrop mit dem Brüden abdestil- liert, den Brüden zumindest teilweise kondensiert, das Kondensat in eine wässrige Phase und eine organische Phase trennt und die organische Phase über eine Kolonne führt, in der man der organischen Phase zu- mindest einen Teil des Brüden entgegenführt, die organische Phase im unteren Bereich der Kolonne sammelt und zumindest teilweise in den Dispergierkessel leitet und/oder in einem Sammelbehälter zwischenspei- chert und für den gleichen Ansatz oder einen Folgeansatz aus dem Sammelbehälter in den Dispergierkessel leitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die in den Dispergierkessel geleitete organi- sehe Phase einen Wassergehalt aufweist, der geringer ist als die Löslichkeit von Wasser im Alkohol.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die in den Dispergierkessel geleitete organische Phase einen Wassergehalt von weniger als 3 Gew.-% aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man b1 ) im Reaktor ein Gemisch von Alkohol und Katalysator mit einer Tempera- tur vorlegt, die bei oder über der Siedetemperatur des Alkohols und bei oder über der Reaktionsmindesttemperatur liegt, und b2) die Vorsuspension in den Reaktor dosiert.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei man die Reaktionsrate durch die Geschwin- digkeit der Zudosierung der Vorsuspension steuert.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Erhitzen des vorgelegten Gemi- sches von Alkohol und Katalysator bei maximalem Energieeintrag erfolgt und der Energieeintrag bei Beginn der Dosierung der Vorsuspension nicht gedros- selt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man die Vorsus- pension mit einer Temperatur in den Reaktor dosiert, die oberhalb der Umge- bungstemperatur liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man den Reakti- onsdruck bei Erreichen eines vorbestimmten Terephthalsäuregrenzumsatzes vermindert.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Grenzumsatz größer als 90% ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei man den Reaktionsdruck bei Errei- chen des Terephthalsäuregrenzumsatzes schrittweise vermindert.
1 1. Verfahren nach Anspruch 8 bis 10, wobei man das Verfahren für 5 bis 20% der Reaktionszeit bei einem Druck kleiner als 900 mbar durchführt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vereste- rungskatalysator unter Lewissäuren, Mineralsäuren, Sulfonsäuren und ioni- schen Fluiden ausgewählt ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Veresterungskatalysator unter Alkohol- aten, Carboxylaten und Chelatverbindungen von Titan, Zirconium, Hafnium, Zinn, Aluminium und Zink; Bortrifluorid, Bortrifluorid-Etheraten; Schwefelsäure, Phosphorsäure; Methansulfonsäure und Toluolsulfonsäure ausgewählt ist.
14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 1 1 , wobei der Veresterungskatalysator unter sauren lonentauschern, Zeolithen, Oxiden und/oder Hydroxiden von Magnesi- um, Aluminium, Zink, Titan, Silicium, Zinn, Blei, Antimon, Bismuth, Molybdän und Mangan ausgewählt ist.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vereste- rungskatalysator im Alkohol löslich ist.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Alkohol unter linearen, verzweigten oder cyclischen aliphatischen C4-C18 -Alkoholen oder aro- matischen Alkoholen ausgewählt ist.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt wird.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man die Umset- zung im Reaktor bei einer Temperatur von 100 bis 250 °C durchführt.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man den Alkohol in einem solchen stöchiometrischen Überschuss einsetzt, dass das rohe Veresterungsprodukt bei theoretischem Vollumsatz 15 bis 35 Gew.-% Alkohol enthält.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man ein Inertgas zur Fluidisierung in den Reaktor und/oder einen Strom der Reaktionssuspensi- on eindosiert.
21 . Verfahren nach Anspruch 20, wobei man das Inertgas in einer Menge von 0,01 bis 5 Volumeneinheiten des Inertgases pro Volumeneinheit der Reaktionssus- pension pro Stunde eindosiert.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man zur Aufar- beitung den rohen Terephthalsäurediester mit einer wässrigen Base versetzt, aus dem erhaltenen Gemisch Wasser abdampft, die erhaltene flüssige Phase unter Bildung einer Wasser-in-ÖI-Emulsion mit Wasser versetzt, aus der Emul- sion Wasser abdestilliert und den Terephthalsäurediester filtriert.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man die Reakti- onssuspension erwärmt, indem man sie durch einen Wärmetauscher umpumpt.
24. Vorrichtung zur Herstellung eines Terephthalsäurediesters, umfassend einen Dispergierkessel, der mit einem Reaktor flüssigkeitsleitend verbunden ist, wobei der Reaktorinhalt über einen Wärmetauscher umpumpbar ist, eine Kolonne, die brüdenleitend mit dem Reaktor verbunden ist, und einen Kondensator, dermit der Kolonne brüdenleitend und mit einem Pha- senscheider flüssigkeitsleitend verbunden ist, wobei der Phasenscheider mit der Kolonne flüssigkeitsleitend verbunden ist, um gesammelte organische Phase in die Kolonne zu leiten,
einen Sammelboden im unteren Bereich der Kolonne und einen Sammelbehälter, der flüssigkeitsleitend mit dem Sammelboden und dem Dispergierkessel verbunden ist.
PCT/EP2015/071578 2014-09-24 2015-09-21 Verfahren zur herstellung von terephthalsäurediestern mit rückalkohol-anreicherung WO2016046120A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580051299.6A CN107074721B (zh) 2014-09-24 2015-09-21 以回流醇富集制备对苯二甲酸二酯的方法
BR112017005850A BR112017005850A2 (pt) 2014-09-24 2015-09-21 processo e aparelho para preparação de um diéster tereftálico.
EP15766174.5A EP3197860A1 (de) 2014-09-24 2015-09-21 Verfahren zur herstellung von terephthalsäurediestern mit rückalkohol-anreicherung
US15/513,775 US10266477B2 (en) 2014-09-24 2015-09-21 Method for producing diesters of terephthalic acid with enrichment of recirculated alcohol
CA2962164A CA2962164A1 (en) 2014-09-24 2015-09-21 Method for producing diesters of terephthalic acid with enrichment of recirculated alcohol
MX2017003926A MX2017003926A (es) 2014-09-24 2015-09-21 Proceso para producir diesteres de acido tereftalico con enriquecimiento de alcohol recirculado.
RU2017113968A RU2665579C1 (ru) 2014-09-24 2015-09-21 Способ получения сложных диэфиров терефталевой кислоты с обогащением возвратным спиртом

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14186137 2014-09-24
EP14186137.7 2014-09-24
EP15153483.1 2015-02-02
EP15153483 2015-02-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016046120A1 true WO2016046120A1 (de) 2016-03-31

Family

ID=54147215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/071578 WO2016046120A1 (de) 2014-09-24 2015-09-21 Verfahren zur herstellung von terephthalsäurediestern mit rückalkohol-anreicherung

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10266477B2 (de)
EP (1) EP3197860A1 (de)
CN (1) CN107074721B (de)
BR (1) BR112017005850A2 (de)
CA (1) CA2962164A1 (de)
MX (1) MX2017003926A (de)
RU (1) RU2665579C1 (de)
TW (1) TW201612152A (de)
WO (1) WO2016046120A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018211338A1 (en) * 2017-05-19 2018-11-22 Sabic Global Technologies B.V. Method of producing plasticizer and reducing energy consumption
PL423579A1 (pl) * 2017-11-24 2019-06-03 Grupa Azoty Zakl Azotowe Kedzierzyn Spolka Akcyjna Sposób otrzymywania tereftalanów dialkilu

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107849224B (zh) 2015-07-09 2021-06-08 巴斯夫欧洲公司 可固化组合物
TWI691481B (zh) * 2018-01-24 2020-04-21 南亞塑膠工業股份有限公司 一種提升對苯二甲酸酯可塑劑反應效能之方法
CN108752202B (zh) * 2018-07-04 2021-08-10 南通百川新材料有限公司 一种连续酯化法制备偏苯三甲酸三酯的方法
KR102489172B1 (ko) * 2019-07-04 2023-01-18 주식회사 엘지화학 디에스터계 물질의 제조 유닛 및 이를 포함하는 디에스터계 물질의 제조 시스템
KR102489171B1 (ko) * 2019-07-04 2023-01-18 주식회사 엘지화학 디에스터계 물질의 제조 유닛 및 이를 포함하는 디에스터계 물질의 제조 시스템
KR102489173B1 (ko) * 2019-07-04 2023-01-18 주식회사 엘지화학 열교환 시스템 및 이를 포함하는 디에스터계 조성물 제조 시스템
CN111077145A (zh) * 2019-12-26 2020-04-28 沈阳化工研究院有限公司 连续生产中芳香胺重氮化反应转化率测定和/或控制方法
KR20210151703A (ko) * 2020-06-05 2021-12-14 주식회사 엘지화학 디에스테르계 조성물의 연속 제조 공정에서의 반응 제어 방법
TWI792452B (zh) * 2021-07-27 2023-02-11 長春人造樹脂廠股份有限公司 對苯二甲酸二（2-乙基己基）酯組合物
CN113769427B (zh) * 2021-09-26 2024-05-28 上海交通大学 一种联产二甲基碳酸酯和二元醇的***及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1186593A2 (de) * 2000-09-05 2002-03-13 Oxeno Olefinchemie GmbH Verfahren zur Herstellung von Carbonsäureestern
US20110251420A1 (en) * 2008-12-16 2011-10-13 Basf Se Method for producing carboxylic acid esters

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB798439A (en) 1954-10-26 1958-07-23 Bayer Ag Process for the manufacture of terephthalic acid dimethyl ester
BR8103970A (pt) 1980-10-20 1982-08-24 Ad Ind Inc Processo para remocao de vapor de agua de etanol gasoso
GB2088739B (en) 1980-11-28 1983-11-30 Coal Industry Patents Ltd Drying organic solvents
US4372857A (en) 1981-03-05 1983-02-08 Union Carbide Corporation Liquid adsorption process and apparatus
US4465875A (en) 1982-09-27 1984-08-14 Calgon Carbon Corporation Process for dehydrating ethanol
US4487614A (en) 1983-11-16 1984-12-11 Union Carbide Corporation Adsorption separation cycle
GB2151501A (en) 1983-12-22 1985-07-24 Coal Ind Continuous sorption process
US4726818A (en) 1984-12-20 1988-02-23 Union Carbide Corporation Bulk removal of water from organic liquids
GB8601082D0 (en) 1986-01-17 1986-02-19 Distillers Co Carbon Dioxide Potable spirit production
DE69012682T2 (de) 1989-06-12 1995-04-06 Merck & Co Inc Verfahren zur Entfernung von bakteriellen Endotoxinen aus gram-negativen Polysacchariden.
JPH04308543A (ja) 1991-04-06 1992-10-30 Kobe Steel Ltd 含水エタノールの精製方法
ATE181921T1 (de) 1994-02-07 1999-07-15 Qiagen Gmbh Chromatographische isolierung von nucleinsäuren
FR2719039B1 (fr) 1994-04-22 1996-06-21 Interis Nouveau procédé de déshydratation d'alcool par adsorption/regénération sur tamis moléculaire, et installation pour sa mise en Óoeuvre.
WO1999063076A1 (en) 1998-06-01 1999-12-09 The Immune Response Corporation Novel method of large scale plasmid purification
DE10056179A1 (de) 2000-11-13 2002-05-29 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Estern mehrbasiger Säuren
JP4996791B2 (ja) 2001-03-14 2012-08-08 Ｊｎｃ株式会社 エンドトキシン吸着体、及びそれを用いたエンドトキシンの除去方法
JP2007526225A (ja) 2003-06-24 2007-09-13 ナームローゼ・フエンノートチヤツプ・オルガノン 不燃性溶媒によるタンパク質−リポ多糖類複合体からのリポ多糖類の除去
US7531308B2 (en) 2004-04-23 2009-05-12 Sigma-Aldrich Co. Process for the reduction of endotoxins in a plasmid preparation using a carbohydrate non-ionic detergent with silica chromatography
US7799942B2 (en) * 2005-08-12 2010-09-21 Eastman Chemical Company Production of terephthalic acid di-esters
US7276621B2 (en) 2005-08-12 2007-10-02 Eastman Chemical Company Production of di-(2-ethylhexyl) terephthalate
JP4956945B2 (ja) * 2005-09-12 2012-06-20 三菱化学株式会社 テレフタル酸ジエステルの製造方法
WO2007115046A1 (en) 2006-03-31 2007-10-11 Invitrogen Corporation Low-endotoxin nucleic acid preparations
PE20080913A1 (es) 2006-09-08 2008-08-21 Wyeth Corp Lavado de arginina en la purificacion de proteinas usando cromatografia de afinidad
US7943094B2 (en) 2006-12-07 2011-05-17 Grupo Petrotemex, S.A. De C.V. Polyester production system employing horizontally elongated esterification vessel
US8034970B2 (en) * 2007-06-27 2011-10-11 H R D Corporation Method of making phthalic acid diesters
US8729292B2 (en) 2008-12-16 2014-05-20 Basf Se Method for regeneration of raw ester
US9725401B2 (en) 2010-08-25 2017-08-08 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Processes for the production of esters
TWI654177B (zh) 2013-10-31 2019-03-21 德商巴斯夫歐洲公司 製備羧酸酯的方法及其作爲塑化劑的用途
WO2015162079A1 (de) 2014-04-22 2015-10-29 Basf Se Verfahren zur herstellung von carbonsäureestern in gegenwart einer ionischen flüssigkeit und eines sauren veresterungskatalysators und deren verwendung als weichmacher

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1186593A2 (de) * 2000-09-05 2002-03-13 Oxeno Olefinchemie GmbH Verfahren zur Herstellung von Carbonsäureestern
US20110251420A1 (en) * 2008-12-16 2011-10-13 Basf Se Method for producing carboxylic acid esters

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018211338A1 (en) * 2017-05-19 2018-11-22 Sabic Global Technologies B.V. Method of producing plasticizer and reducing energy consumption
CN110650941A (zh) * 2017-05-19 2020-01-03 沙特基础全球技术有限公司 生产增塑剂并降低能耗的方法
PL423579A1 (pl) * 2017-11-24 2019-06-03 Grupa Azoty Zakl Azotowe Kedzierzyn Spolka Akcyjna Sposób otrzymywania tereftalanów dialkilu

Also Published As

Publication number Publication date
RU2665579C1 (ru) 2018-08-31
EP3197860A1 (de) 2017-08-02
US20170297998A1 (en) 2017-10-19
CN107074721B (zh) 2021-01-08
TW201612152A (en) 2016-04-01
CA2962164A1 (en) 2016-03-31
CN107074721A (zh) 2017-08-18
MX2017003926A (es) 2017-06-30
US10266477B2 (en) 2019-04-23
BR112017005850A2 (pt) 2018-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016046120A1 (de) Verfahren zur herstellung von terephthalsäurediestern mit rückalkohol-anreicherung
EP2379482B1 (de) Herstellung von carbonsäureestern unter strippen mit alkohol-dampf
EP2379481B1 (de) Verfahren zur herstellung von carbonsäureestern
RU2425024C2 (ru) Способ получения алкиловых эфиров карбоновых кислот
EP3197859B1 (de) Verfahren zur herstellung von terephthalsäurediestern mit rückalkohol-entwässerung
WO2003055837A1 (de) Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von alkyl(meth)acrylaten
EP2239249B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Diaryl- oder Alkylarylcarbonaten aus Dialkylcarbonaten
WO2010076193A1 (de) Verfahren zur aufarbeitung eines rohen esters
CN103108856B (zh) 二三羟甲基丙烷的制造方法
DE69902609T2 (de) Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Acryl-oder Methacrylsäureester
EP3197858B1 (de) Verfahren zur herstellung von terephthalsäurediestern mit umwälzung des reaktionsgemisches
EP3197861B1 (de) Verfahren zur herstellung von terephthalsäurediestern
EP0464045B1 (de) Diskontinuierliches verfahren zum führen einer heterogen katalysierten reaktion und anlage zum heterogen katalysierten herstellen von produkten
US6245727B1 (en) Discontinuous process for conducting a heterogeneously catalyzed reaction and installation for heterogeneously catalyzed manufacture of products
EP4143154A1 (de) Verfahren zur herstellung von hydroxyalkyl(meth)acrylsäureestern durch oxidative spaltung von methacrolein-acetalen
WO2019197175A1 (de) Verfahren zur herstellung eines gemisches von mono- und dibenzoaten

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15766174

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2962164

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15513775

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/A/2017/003926

Country of ref document: MX

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015766174

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015766174

Country of ref document: EP

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112017005850

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017113968

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112017005850

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20170322