185915. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gamma-klórecetsav-klorid előállítására
1 185915 2 A találmány tárgya javított eljárás y-klóracetecetsav-klorid előállítására klór és diketén reagáltatása útján. A y-klóracetecetsav-klorid a vegyipar számos területén, például herbicid hatású anyagok előállítására használható fel. A helyettesített ecetsav-kloridok előállítására ismert eljárások diketén és klór különböző oldószerekben, például aromás szénhidrogénekben vagy alkoxialkilészterekben végzett reagáltatásán alapulnak. A diketénből és a halogénből (klór vagy bróm) oldatot készítenek, amelyet meghatározott, az oldószertől függő hőmérsékleten folyamatosan vagy szakaszosan dolgozó reaktorokon keresztül vezetve reagáltatnak. A végtermék hozama legfeljebb 90% (1 374 323 sz. brit szabadalmi leírás). Ismert egy másik eljárás is helyettesített ecetsavklorid előállítására: a 3 794 679 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint a reagáltatást glikolészterekben végzik -50 °C és + 150 °C közötti hőmérsékleten; az eljárás során polihalogénezett termékek is keletkeznek, részben az oldószer is reakcióba lép. A 113 824 sz. japán szabadalmi leírás szerint yklóracetecetsav-kloridot diketén elemi klórral halogénezett oldószerben végzett klórozása útján állítanak elő. Oldószerként például az alábbiak alkalmasak: metilén-klorid, diklór-etán, diklór-propán, széntetraklorid, kloroform stb. A reakció hőfoka az oldószer forráspontja alatt van. Tekintettel arra, hogy a reakció exoterm jellegű, hűteni kell a reaktort. Az idézett japán leírás szerint oszlopreaktorban oldott diketént folyatnak lefelé, ugyanakkor egyen- vagy ellenáramban hígított klórgázt vezetnek be. Az eljárás szelektivitása azonban a 90%-ot sem éri el, és az oszlopreaktorok helyszükséglete, beruházási költsége magas. Az oszlopreaktorok kapacitása sem kielégítő, a viszonylag kis cserélő felületek és az alacsony áramlási sebességek miatt. A találmány célja a fenti eljárás hatékonyságának növelése volt. Azt találtuk, hogy az eljárás termelékenysége nagymértékben fokozható, ha a reakciókomponensek klórozott szénhidrogénnel készített 1-15%-os oldatát - klór és diketén 0,9 : 1 és 1,2 : 1 közötti mólaránya mellett - folyamatosan és egyenáramban - 20 és + 45 °C közötti hőmérsékleten 2960 és 55 200 közötti Reynolds-számmal jellemezhető turbulens áramlással áramoltatjuk a reaktoron át és reagálta tjük egymással. A két oldott komponenst egyszerre, egyenáramban vezetjük a reakciócsőbe. A reakció azonnal kezdődik. Gázfázisra nincs szükség, és a reakció során sem képződik gázfázis. Ezért a reakciótér - az ismert eljárásokéhoz képest - kicsi lehet, és hulladék-gázokat sem kell feldolgoznia. Az előállítani kívánt terméke mennyiségétől függően a reakciócső méreteit úgy választjuk meg, hogy a belépő részáramok turbulens áramlást keltenek. Amint ismeretes, a Reynolds-szám 11 (ahol R a csőreaktor átméi ője és v az áramló közeg átlagos sebessége) adott reaktor esetében a betáplált mennyiség szabályozásával állítható be, illetve a tervbe vett mennyiség függvényében választott csőátmérővel biztosítható. A találmány értelmében egy cső helyett csőköteget is alkalmazhatunk, csak a turbulens áramlás kialakulása szükséges. A reakciócsövet kívülről hütjük. A célszerűen folyadék-rendszerű hűtést úgy méretezzük, hogy az alkalmazott oldószer forráspontja alatti reakcióhőfok betartható. Az oldott kiindulási anyagokat szobahőmérsékleten vezethetjük a reaktorba, de - ha a hűtőkapacitás lehetővé teszi - előhűtött, például - 20 °C-os oldatokkal is dolgozhatunk. A reakciócsőben a reakció gyakorlatilag kvantitatíve zajlik le, amikor is a reaktor térfogatára vonatkoztatva magas térfogat-sebesség érhető el. A találmány szerinti eljárás szelektivitása 98%nál magasabb. Magától értetődik, hogy az ilyen magas szelektivitás mellett a nemkívánatos melléktermékek képződésének lehetősége igen csekély, így az a, y-diklóracetecetsav-klorid csak nyomokban mutatható ki. A találmány szerinti eljárás során a diketént valamilyen klórozott szénhidrogénben, például diklór-metánban, diklór-etánban, diklór-propánban, széntetrakloridban vagy kloroformban oldjuk. Az oldat 1-15 s% diketént tartalmazhat. A klórgázt célszerűen ugyanabban az oldószerben oldjuk, mint a diketént, és a klór-oldat koncentrációja szintén 1-15 s%. A Y-klóracetecetsav-klorid a reakció végén az oldószertől desztillációval különíthető el. Azonban az is lehetséges, hogy a y-klóracetecetsav-klorídot a közömbös oldószerben hagyjuk, és a reakcióe- Iegybe például alkoholt, fenolt, amint vagy anilint folyatva a megfelelő észterekké, aminokká vagy anilidekké alakíthatjuk. Az oldószer ledesztillálása után az említett vegyületeket tisztán kapjuk meg. A ledesztillált, szennyeződéseitől mentesített oldószert visszavezethetjük a reakciófolyamatba. 1. példa 1 m hosszú, 2 mm belső átmérőjű reakciócsövet vízszintesen szerelünk fel. A csövet kívülről - 20 °C hőmérsékletű hűtőfolyadékkal hűtjük, és a két oldatot egyszerre vezetjük be a csőbe. A diketénoldat 84 g (1 mól) diketénből és: 1,5 liter metilénkloridból, a klór-oldt 76 g (1,07 mól) klórból és 1,5 liter metilénkloridból áll. A két oldatot úgy adagoljuk, hogy a csőben 1 m/mp áramlási sebesség alakul ki. A Reynolds-szám (Re) = 5320. A reakcióközegben mérhető legmagasabb hőmérséklet 21 °C, a reaktorból kilépő oldat hőmérséklete 2 °C. A reaktorból kilépő oldatot csökkentett nyomáson desztilláljuk. 99%-os hozamban kapjuk tiszta Y-klóracetecetsav-kloridot. 2. példa Az 1. példa szerint járunk el azzal az eltéréssel, hogy 42 g diketén 1,5 liter metilénkloriddal készí-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
