159570. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hidroxipivalinaldehid folyamatos előállítására
3 159570 4 a vizes fázisban levő szerves anyagok aránya kicsi, s így a vizes fázis elengedése nem jár jelentős veszteségekkel. Ennek az eljárásnak azonban az a hátránya, hogy a fölös mennyiségű izobutiraldehid miatt ä szerves fázisban nagyobb mennyiségű melléktermék keletkezik. A 2.863.878 lajstromszámú amerikai szabadalmi leírásból ismeretes az az eljárás, melynél az aldoladdíciót alkoholok,így metanol jelenlétében végzik. Ilyen módon a reakció homogén elegyben zajlik le, s az ismert heterogén eljárásokhoz képest kevesebb lúgra van szükség. Ennél az eljárásnál feles mennyiségű izobutiraldehid és metanol elegyéhez adjuk az aldoladdícióhoz szükséges mennyiségű nátriumhidroxidot (4:25 g NaOH/mól kiindulási anyag) oldva tartalmazó formaiint. A reakciót 10—15 C°-os hőmérsékleten valósítjuk meg, a teljes átalakuláshoz mintegy 3 óra szükséges. A hoszszú reakcióidő miatt a fenti eljárással dolgozó folyamatos berendezés túlságosan nagy készülékeket igényelne. A 3.340.312 lajstromszámú amerikai szabadalmi leírás eljárást ismertet neopentilglikol és izobutanol folyamatos előállítására. Az eljárásnál közbülső termékként keletkező hidroxi-pivalinaldehidet nem különítjük el, hanem a reakcióelegybe jelentős feleslegben beadagolt izobutiraldehiddel együtt (formaldehid-izobutiraldehid mólarány l ; 3) neopentilglikollá és izobutanollá hidráljuk. A formaldehidet vizes oldat formájában alkalmazzák. A katalizátorként használt nátriumhidroxid-oldat koncentrációja 0,2%. Az aldoladdíció időtartama 9—-15 - C° reakcióhőmérséklet esetén kb. 50 perc. Saját kísérleteink során — melyek eredményét az eddigiekben nem tettük közzé — azt találtuk, hogy az aldoladdíciót akkor lehet különösen jó eredménnyel végrehajtani, ha fölös mennyiségű izobutiraldehidből (10—20% felesleg), formaldehidből és metanolból álló elegyben dolgozunk, katalizátorként pedig tömény nátriumhidroxid-oldatot használunk. A célszerűen alkalmazandó reakcióhőmérséklet 30—70 C°, előnyösen 45—55 C°. A reakció ilyen körülmények között 15-^20 perc alatt lezajlik. Ennek a szakaszos eljárásnak további előnye az ismert eljárásokkal szemben az, hogy lényegesen kevesebb katalizátort • és izobutiraldehid-felesleget igényel. Ámbár az ismertetett szakaszos eljárás az ismert eljárásoknál lényegesen előnyösebb, a nagyipari méretben történő gyártáshoz szükség volt a hidroxi-pivalinaldehid folyamatos előállítási és tisztítási eljárásának megalkotására. Ezt a célt nem lehet elérni azáltal, hogy folyamatos keverős reaktort alkalmaztunk. Ilyen módon nem volt biztosítható a szakaszos eljárás termelése és konverziója. Egyrészt a reakciópartneirek a rövid tartózkodási idő alatt nem reagáltak el egymással, a reakcióteret reagálatlanul hagyták el, s így a konverzió csökkent, másrészt a képződött reakciótermékek túl hosszú ideig tartózkodtak lúgos közegben, melléktermékek képződtek, s így a termelés romlott. Hogy a folyamatos eljárásnál lehetőség szerint rövid idő közepes tartózkodási időt bizto-5 síthassunk, több reaktort kapcsoltunk egymás után, azaz a keverős reaktorokból kaszkád-reaktort alakítottunk ki. A tapasztalat azonban azt mutatta, hogy ez az intézkedés egyedül nem jelentett lényeges javulást, azaz nem eredmé-10 nyezett nagyobb hidroxi-pivalinaldehid-konverziót és termelést. További kísérleteink során eljárást találtunk hidroxi-pivalinaldehid folyamatos előállítására izobutiraldehid vizes formaldehid-oldattal tör-15 ténő homogén reagáltatásával, alkoholok és katalitikus hatású alkálilúgok jelenlétében, 30— 70 C° reakcióhőmérsékleten. Az eljárás lényege az, hogy két vagy több keverős reaktorban hajtjuk végre az aldoladdíciót. A reaktorok 20 30—50%r-os, előnyösen 40—50%-os vizes alkálilúg-oldatot tartalmaznak, úgy, hogy egy-egy keverős reaktorban 0,5—4,0 g/mól-nyi alkálilúg van. A befejeződött aldoladdíció után az 1—4 szénatomos alifás alkoholokat •— előnyösen me,s tanolt — és a 0—100% feleslegben levő izobutiraldehidet azeotróp formájában az elegyből kidesztilláljuk, majd az első keverős berendezésbe visszavezetjük. A desztillációs maradékhoz 50—500 g/mól izobutiraldehidet adunk, s ,-„ így szerves és vizes fázisra választjuk szét. A szerves fázisból a vizet és az izobutiraldehidet azeotróp formájában kidesztilláljuk, a desztillátumként kapott vizes izobutiraldehidet az említett fázis-szétválasztáshoz visszavezetjük, az azeotróp-desztilláció desztillációs maradékából pedig a tiszta hidroxipivaliinaldehidet vákuumdesztillációval elkülönítjük. A találmány szerinti eljárás segítségével nemcsak a szakaszos eljárás jó eredményeit tudjuk folyamatos eljárás formájában, a két vagy több keverős reaktorból álló kaszkád-kapcsolású berendezéssel biztosítani, hanem a termelést ezen túlmenően növelni tudjuk, ha az aldoladdóció katalizátorát nem egy keverős készülékbe adagoljuk be, hanem a kaszkád ösz-45 szes keverős reaktorába. A találmány szerinti eljárásnak ez a meglepő eredménye nem volt előre látható. A találmány szerinti eljárásnál mind a kata-K0 lizátor megoszlási arányát, mind a reakcióelegy térfogatarányát változtathatjuk a kaszkád keverős berendezéseiben. Így például jó eredményt érhetünk el, ha egy két keverős reaktorból álló kaszkádkapcsolású készüléket úgy üzemeltetünk, hogy a két fenti berendezésbe körülbelül azonos térfogatú reakcióelegyet és katalizátort, adagolunk. Ezen arányok kis mértékű megváltoztaitásának nincs döntő jelentősége, s a változás a termelést sem befolyásolja említésre méltóan. A találmány szerinti eljárásban kiindulási termékekként célszerűen technikai minőségű izobutiraldehidet és 30—40%-os vizes formaldehid-oldatot alkalmazunk, katalizátorként pe-65 dig tömény, 30—50%-os, előnyösen 40—50%-os 2
