способ непрерывного получения алкилгликозидов

Формула изобретения

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИЛГЛИКОЗИДОВ взаимодействием водного сахарида с низшим спиртом на кислотном катализаторе при повышенной температуре в присутствии целевого продукта, отличающееся тем, что низший спирт в виде пара подают противотоком водному сахариду, при этом процесс проводят в колонне, снабженной вставками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству промежуточных продуктов для получения веществ с поверхностно-активными свойствами в частности к способу получения алкилгликозидов.

Известен способ получения смеси бутилгликозида и бутилолигогликозида путем взаимодействия водного сахарида с бутанолом в присутствии бутилолигогликозида на кислотном катализаторе при повышенной температуре, причем во время реакции воду отгоняют в виде азеотропа с бутанолом. Процесс проводят в снабженной мешалкой колбе или в каскадно установленных котлах, снабженных мешалкой (см. ДЕ N 3623246, А 1, мкл. С 07 H 15/04, 1988).

Недостатком известного способа заключается в том, что получаемые продукты еще не удовлетворяют отчасти высоким требованиям к цветности.

Целью изобретения является получение алкилгликозидов со сниженной цветностью.

Данная задача решается в способе получения алкилгликозидов путем взаимодействия водного сахарида с низшим спиртом на кислотном катализаторе при повышенной температуре за счет того, что реагенты подают противотоком.

В качестве сахарида пригодны моно-, ди- или олигосахариды. В качестве примера можно назвать глюкозу, маннозу, галактозу, гулозу, аллозу, прибозу, арабинозу, ксилозу или сахарозу. Возможно также применять продукты гидролиза крахмала. В общем применяют способные к подаче насосом водные растворы. При этом предпочтительно применяют сахаридные сиропы с водосодержанием 10-75%. В частности применяют декстрозные сиропы с водосодержанием 50-70%.

Подходящими низшими спиртами являются, например, метанол, этанол, пропанол, изопропанол, н-бутанол, изобутанол, пентанол, гексанол или циклогексанол. Предпочтительно применяют н-бутанол.

В качестве катализатора применяют прежде всего минеральные кислоты, как например, серную или фосфорную кислоту, а также сильные органические кислоты, как, например, бензолсульфокислоту, кумолсульфокислоту или п-толуолсульфокислоту. Из-за меньшего корродирующего действия предпочтительно применяют органические кислоты в качестве катализатора. В большинстве случаев катализатор применяют в виде водного или спиртового раствора.

Для осуществления процесса применяют обычные, снабженные вставками колонны, как, например, колпачковую колонну, колонну с ситчатыми или туппельными тарелками, насадочную колонну. Колонны предпочтительно имеют 3-40 практических тарелок. При этом, в частности, предпочитаются колонны с 10-20 практическими тарелками.

В противоточной реакционной колонне устанавливают температуру, при которой сахарид и имеющийся в случае необходимости алкилгликозид имеются в жидкой фазе, а спирт и воду в качестве газовой фазы можно отводить из верхней части колонны. В большинстве случаев реакцию проводят при 70-150^оС, предпочтительно при 90-140^оС. Реакцию обычно осуществляют под атмосферным давлением или пониженной примерно до 0,05 МПа давлением. Но в принципе реакцию можно также проводить под повышенным давлением.

Способ осуществляют следующим образом.

Водный раствор сахарида, который может также содержать спиртовой алкилгликозид, и раствор катализатора подают в верхнюю часть противоточной реакционной колонны. Спирт в паровом виде вводят в нижнюю часть колонны. После реакции непрореагировавший спирт и воду отводят из верхней части колонны. Если при охлаждении головного продукта имеет место разделение фаз, то спирт можно рециркулировать на реакцию непосредственно или же после переработки. Спирт можно вводить в паровом виде в нижнюю часть колонны и вместе со свежим спиртом. Продукт реакции отводят из куба колонны.

В примере 1 процесс проводят не в присутствии рециркулируемого продукта (продукт выделяют в виде 20%-ного бутанольного раствора), а в присутствии целевого продукта, получаемого на предварительной стадии из сахарида и бутанола, которую можно осуществлять в котле с мешалкой или же в каскаде котлов с мешалкой. На этой стадии можно использовать спирт, получаемый после отделения воды.

На чертеже изображена схематически колонна для осуществления способа.

П р и м е р 1. Процесс проводят в колпачковой колонне с 16 практическими тарелками, имеющими внутренний диаметр 80 мм и высоту 100 мм/тарелку. При этом статическая задержка составляет 200 мл/тарелку. По линии 1 в колонну на третью тарелку, где имеется температура 135^оС, подают 2,3 моль/ч глюкозы в виде 55%-ного водного раствора и 8 л/ч (10,9 моль/ч) 35%-ного бутанольного бутилгликозида. По линии 2 в верхнюю часть колонны, где имеется температура 115^оС, подают 108 мл/ч 10%-ной бутанольной и п-толуолсульфокислоты. Кроме того, по линии 3 на пятнадцатую тарелку колонны подают 1,3 л/ч (14,4 моль/ч) бутанола в качестве перегретого (120^оС) пара. В зоне между и пятнадцатой тарелками поддерживают температуру 120^оС. По линии 4 в качестве дистиллята отводят смесь бутанола с водой. После охлаждения и разделения фаз воды отводят по линии 5, тогда как бутанол рециркулирует в колонну по линии 6. Из холодного куба колонны по линии 7 отводят 10 л/ч 20% -ного бутанольного бутилгликозида с содержанием глюкозы, составляющим < 0,5%, и водосодержанием < 0,6%. Цветность, определяемая в сравнении с цветностью раствора йода, составляет < 15.

П р и м е р 2. Повторяют пример 1 с той разницей, что глюкозу применяют в виде 75%-ного раствора. Получают бутигликозид цветностью < 10.

П р и м е р 3. Повторяют пример 1 с той разницей, что процесс проводят в колпачковой колонне с 20 практическими тарелками. При этом глюкозу применяют в виде 40%-ного водного раствора и бутанол в качестве перегретого пара подают на девятнадцатую тарелку колонны. Получают бутилгликозид цветностью < 10.

П р и м е р 4. Повторяют пример 1 с той разницей, что подают 2,4 моль/ч глюкозы в виде 45% -ного водного раствора и 50 мл/ч 10%-ной бутанольной серной кислоты. Получают продукт цветностью < 25.

П р и м е р 5. Повторяют пример 1 с той разницей, что в колонну подают 2,3 моль/ч глюкозы в виде 45%-ного раствора и 13 мл/ч 8%-ной бутанольной кумолсульфокислоты. Кроме того, по линии 3 на пятнадцатую тарелку колонны подают 1,5 л/ч (6,6 моль/ч) бутанола в качестве перегретого пара. Из холодного куба колонны по линии 7 отводят 10,5 л/ч бутанольного бутилгликозида цветностью < 15.

П р и м е р 6. Повторяют пример 1 с той разницей, что в колонну подают 8 л/ч (13 моль/ч) получаемого на предварительной стадии 35%-ного метанольного метилгликозида, 180 мл/ч 10%-ной метанольной п-толуолсульфокислоты и 1,3 л/ч (32,1 моль/ч) метанола в качестве перегретого пара. В колонне поддерживают температурный режим от 60 до 90^оС. По линии 4 в качестве дистиллята отводят смесь метанола с водой. После охлаждения и разделения фаз воду отводят по линии 5, тогда как метанол рециркулируют в колонну по линии 6. Из холодного куба колонны по линии 7 отводят 10 л/ч метанольного метилгликозида с содержанием глюкозы, составляющим < 0,5%, и водосодержанием < 0,8% . Цветность продукта составляет < 15.

П р и м е р 7. Повторяют пример 1 с той разницей, что в колонну подают 8 л/ч (10 моль/ч) 10%-ного гексанольного бутилгликозида и 130 мл/ч 10%-ной гексанольной п-толуолсульфокислоты. Кроме того, по линии 3 на пятнадцатую тарелку колонны подают 1,3 л/ч (10,4 моль/ч) н-гексанола в качестве перегретого пара. В колонне поддерживают температурный режим от 90 до 160^оС. По линии 4 в качестве дистиллята отводят смесь гексанола с водой. После охлаждения и разделения фаз воду отводят по линии 5, тогда как гексанол рециркулируют в колонну по линии 6. Из холодного куба колонны по линии 7 отводят 10 л/ч гексанольного гексилгликозида с содержанием глюкозы, составляющем < 0,5%, и водосодержанием < 0,3%. Цветность продукта составляет < 15.

Сравнительный пример (согласно прототипу).

Получение бутилгликозида в каскаде котлов с мешалкой.

В двухступенчатый каскад, состоящий из двух снабженных мешалкой реакторов емкостью 5 л, подают ежечасно 0,8 л (3,45 моль/ч) 70%-ного гликозного сиропа, 1,5 л (16,8 моль/ч) бутанола и 1% от массы сырья п-толуолсульфокислоты. Реакционную смесь нагревают до температуры кипения, так что непрерывно отгоняют азеотроп бутанола с водой. Дистиллят разделяют на водную и бутанольную фазы, причем бутанольную фазу рециркулируют в реакторы, а водную фазу выводят из процесса. Отводимый из второго реактора продукт представляет собой примерно 35%-ный бутанольный раствор бутилгликозида с содержанием гликозида < 0,5% и водосодержанием < 0,6%.

Цветность, определяемая в сравнении с цветностью раствора йода, составляет > 300.