161140. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés klórhangyasavészterek előállítására

3 161140 4 klorid és az észter korroziv volta miatt, az előállított termék mindig tartalmaz jelentős menynyiségű hidrogénklorid és karbonát szennyezést, amelyektől a klórhangyasavésztereket csak csökkentett nyomáson végzett desztillálással lehet megtisztítani. Ezen túlmenően hátrányuk, hogy a berendezésben egyszerre nagymennyiségű foszgén van, amely a berendezés meghibásodásánál (amely a korrózió miatt gyakori) balesetveszéllyel jár. Az egyik ismert eljárás nagyipari méretben megvalósításra alkalmas változatát írja le az 1,336,606 számú francia szabadalmi leírás. Az alkohol és a foszgén reakcióját töltött oszlopban, ellenáramban vitelezi ki. Az oszlop tetején beadagolt alkohol a tölteten csörgedez lefelé, szembe találkozva az alul bevezetett gázalakú foszgénnel. Az oszlopban a felszabaduló reakcióhő folytán lentről felfelé növekvő hőmérséklet gradiens alakul ki pl. etilészter előállításánál a 20 C°-on beadagolt anyagok reakcióhője 50 C° hőmérsékletet alakít ki, amely az oszlopba felfelé haladva 74 C°-ra nő. A folyamatosan üzemeltethető oszlop alján elvételre kerülő reakcióelegy a klórhangyasavészter mellett jelentős mennyiségű alkoholt, dialkilkarbonátot és hidrogénkloridot tartalmaz, pl. ez utóbbit 12%nyi mennyiségben. A leírás szerint az észterképzési eljárást, amely a találmány első lépése, az alkohol forráspontja alatti hőmérsékleten kell végezni. Hasonló eljárást ismertet a 2,778,846 számú amerikai szabadalmi leírás, amely szerint a klórhangyasavészter képzését a karbonátképzésnél alacsonyabb hőmérsékleten kell végezni. A sósavnak a klórhangyasavészterből történő elválasztását oly módon oldja meg, hogy a rendszer különböző pontján veszi el azokat, s a klórhangyasavészter hőmérsékletét az elvétel helyén magasabban tartja, mint a hidrogénkloridét. Egyébként hasonlóan ellenáramban, folyamatosan állítják elő a klórhangyasavésztert. Ez utóbbi ismertetett két eljárás közös sajátsága, hogy az oszlopban lefelé csörgedező alkohollal találkozó felfelé haladó gázalakú foszgén a határterületen lép reakcióba, amikor is hő szabadul fel, amely a berendezésben a növekvő hőmérsékleti gradienst okozza, ugyanakkor az alkohol és a foszgén reakciójából hidrogénklorid szabadul fel, amely a foszgénnel együtt felfelé haladva az alkohollal reakcióba lép, amikoris alkilklorid és víz képződik és ez a víz a klórhangyasavésztert hidrolizálni képes. Az ismert eljárások hátránya a berendezésben kialakuló hőmérséklet gradiens, amely nehezíti a folyamatok vezetését és irányítását. Hátrányuk, hogy a reakciókomponensek mindig érintkezésbe kerülnek a hidrogénkloriddal, a reakció melléktermékével, s ezáltal csökken a hozam, szennyezett lesz a klórhangyasavészter. Az utóbbi két eljárás csak kis szénatomszámú 1—5 szénatomot tartalmazó alkoholok klórhangyasavésztereinek előállítására alkalmazható. A találmány kidolgozása során azt találtuk, hogy alifás-, szubsztituált alifás-, cikloalifás-, aromás-, és arilalifás alkoholokból és foszgénből, folyamatos üzemben egyenáramban jő termeléssel, nagy tisztaságban állíthatók elő a megfelelő klórhangyasavészterek, ha az alkohol és foszgén reagáltatását ködfázisban, izoterm körülmények között végezzük, és a ködfázis létrehozásához a foszgén tenzióját használjuk fel. A ködfázisban kivitelezett reakció után a ködfázist megszüntetve biztosítjuk a hidrogénkloridnak és a klórhangyasatvészternek egymástói történő hatásos elválasztását. A reakciókomponenseknek a foszgén tenziója felhasználásával történő ködfázisba vitele megakadályozza azt, hogy a keletkező hidrogénklorid az alkohollal érintkezve azzal reakcióba léphessen. A ködfázisban kivitelezett reakció során a reakciőhő egy része a diszperzitásfok növelésére használódik el, s a reakciózóna minden részében hőfok-gradiens nélküli, izoterm hőmérséklet alakul ki. Ennek révén biztosított a reakció egyirányú, pillanatszerű, jelentéktelen mennyiségű melléktermék (karbonát) képződésével járó lefolyása. Meglepő módon azt találtuk, hogy ha a reakciőhő révén kialakult izoterm körülmények között, vagy külső hőbevitelével ezt meghaladó hőmérsékletén, akár a karbonátképzés, akár az alkohol forráspontja feletti hőmérsékleten vezetjük a reakciót, gyakorlatilag azonos, jó hozammal és tisztaságban kapjuk a klórhangyasavésztereket. Az eljárás egyaránt alkalmas alifás-, szubsztituált alifás-, cikloalifás-, aromás- és arilalifás klórhángyasavészterek előállítására, amelynél az alifás szénlánc hosszúsága ezt nem korlátozza, mint az eddig ismert eljárásokat. Az ugyancsak e találmány tárgyát képező, az eljárás kivitelezésére szolgáló berendezést a csatolt rajz mutatja be. A berendezés az 1800 mm hosszú, 100 mm átmérőjű, függőleges 1 üvegreaktor-oszlopból áll. Ez az oszlop három zónára tagozódik: a 2 reakciózónára, a 3 töltetes zónára és a 4 kondenzációs zónára. A 2 reakciózónába az alkohol és a foszgén a 6 ködfázis létrehozására szolgáló szerven, amely lehet bármely, a feladatnak megfelelően kiképzett porlasztófejen keresztül jut be. A 2 reakciózóna fűtésére szolgál a 7 belső csőkígyó és a 8 kettősfalú köpeny, míg az egyes esetekben szükséges aktiválási energia szolgáltatására: UV illetve fénybesugárzásra szolgál a 9 sugár forrás. A 3 töltetes zóna a 10 külső fűtőköpennyel rendelkezik, s benne 11 nagy felületű töltet, célszerűen üvegszövet van. A 4 kondenzációs zóna a 12 belső csőkígyó és a 13 külső köpeny felhasználásával hűthető. A reakció kivitelezésére szolgáló 1 oszlophoz csatlakozik az 5 a reakciótermékek elvezetésére szolgáló szerv, amelynek a 14 pulzálás létesítésére alkalmas szerve, a 15 a hidrogénklorid elvezetésére szolgáló, csőcsonkja, s a klórhangyasavészter elvezetésére szolgáló, 16 hűtött csővezetéke van. A klórhángyasavészterek előállításához az alkoholt és a foszgént a 6 ködfázist létesítő szervbe vezetjük, ahol a reakciókompo-10 15 20 25 30 35 •U) 45 S0 r)5 60 2