[发明专利]通过直接酯化制造丙烯酸2-辛酯的方法

说明书

发明领域

本发明涉及根据通过直接酯化的连续方法制造丙烯酸2-辛酯。

技术背景

已知实践是通过在醇与丙烯酸之间进行酯化反应来制造丙烯酸酯。该反应是一种生成水的平衡催化反应：

CH₂=CH-COOH + R-OH CH₂=CH-COOR + H₂O

在反应过程中必须除去产生的水以便在制造丙烯酸酯的方向上移动平衡。

该反应通常伴随着产生杂质的副反应，考虑到获得高纯度（满足与其作为制造可用于许多应用领域的聚合物的最终用途相关的技术需要）的丙烯酸酯，该杂质必须除去。

此外，出于显而易见的经济原因，存在于粗反应混合物中的可利用产物，特别是未反应的试剂和催化剂，尽可能在该方法中循环。

为此，通常进行包括一套蒸馏、萃取和/或通过沉淀分离的分离/提纯方方法，该方法特别是由于存在共沸混合物而实施起来相对复杂，并且在能量方面代价高昂。

文献US 6 072 076描述了通过(甲基)丙烯酸与链长为1至8个碳原子的醇在酸催化剂存在下的酯化反应制造(甲基)丙烯酸烷基酯的方法。在该方法中，通过在反应区顶部的反应的精馏（rectification）单元III中除去包含水与醇的混合物来移动反应平衡。该水相混合物在冷凝后在分离器17中处理以提纯该醇并借助精馏塔III将其再循环到反应中，分离的水相部分返回到该精馏单元III。

在该方法中，将获自反应区的反应混合物送至精馏单元I，在该单元中，混合物分离为包含所需酯、残余醇和残余酸的产物（I），和包含催化剂的产物（II）；对该产物（I）施以第二精馏单元II，在该单元中将所需酯与残余醇和酸产物分离，并将残余醇和酸产物再循环到反应器，提纯的酯侧线取出（soutirage latéral）。

用由醇2-乙基己醇制造丙烯酸2-乙基己酯来阐述该方法，所述制造方法借助串联安置并在不同加热水平下运行的两个反应器5和6进行。该精馏塔III，其液体回流13含有部分循环水，在第一反应器顶部。含有70%的丙烯酸2-乙基己酯的粗反应混合物来自第一反应器5。反应在第二反应器6中继续进行，并使用精馏单元III连续取出该反应产生的水，以实现82%的最终丙烯酸2-乙基己酯含量。

在文献US 6 072 076描述的方法中，由于向精馏塔中引入循环水，除去该反应生成的水对移动反应平衡而言是不完全的。因此证明必须使用第二反应器以实现令人满意的产率。

文献US 6 072 076中描述的方法不适用于经由丙烯酸与2-辛醇的酯化反应制造丙烯酸2-辛酯。这是因为2-辛醇是仲醇，对酸催化剂存在下的脱水反应远比伯醇如2-乙基己醇要敏感，导致生成辛烯和水。存在以下风险：水的这种形成——随着由酯化反应生成的至少一部分水相再引入到该系统中而积聚——将更容易通过水解使所需丙烯酸2-辛酯转化为（rétrograder）2-辛醇和丙烯酸。此外，根据该文献，包含所需丙烯酸酯和残余醇的粗反应混合物的提纯通过在精馏单元I中以长停留时间在酸催化剂存在下蒸馏来进行。在使用2-辛醇合成的情况下，还存在以下风险：这种蒸馏将生成辛烯和水，并至少部分降解生成的丙烯酸-2-辛酯。

申请人的公司已经寻求解决与在丙烯酸的酯化反应中使用2-辛醇相关的这些各种问题。

在文献US 2008/0087196中，描述了在对甲苯磺酸的存在下根据用2-辛醇的酯化反应合成丙烯酸2-辛酯。该反应在溶剂介质中进行以便除去以甲苯/水共沸混合物形式产生的水。此类方法对于工业规模实施而言仍然复杂。

此外，文献EP 1 027 322和EP 1 028 936描述了在制造丙烯酸酯，特别是丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯或丙烯酸多元醇酯的过程中除去源于使用磺酸催化剂的硫。但是，完全没有启示此类方法应用于合成丙烯酸2-辛酯。

因此仍然需要一种制造丙烯酸2-辛酯的方法，该方法具有可与工业规模制造相比的生产率，并获得满足与其最终用途相关的纯度要求的丙烯酸2-辛酯。

本发明的目标是使用单一反应器以高产率制造具有极高纯度的丙烯酸2-辛酯，并包括再循环可利用产物，如在一方面为未反应的试剂，另一方面为酸催化剂，特别是包含硫的酸催化剂，特别是磺酸类型的酸。

提出的解决方案包括不将反应产生的水相直接再引入到精馏塔中以优化反应平衡朝着制造酯的方向移动，并分离酸催化剂以便在提纯所需丙烯酸2-辛酯的整个过程之前将其再循环。