способ получения бензилацетата

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕНЗИЛАЦЕТАТА этерификацией уксусной кислоты бензиловым спиртом при нагревании в присутствии гетерогенного катионообменного катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют цеолит типа NaY, в котором 75,9 85,3 ионов натрия замещают на ионы водорода, и процесс ведут в газовой фазе при температуре 180 200^oС, мольном отношении уксусная кислота бензиловый спирт, равном 1,8 1,0, и скорости подачи 149 300 моль кислоты на 1 кг катализатора в час.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу газофазной этерефикации уксусной кислоты бензиловым спиртом с целью получения бензилацетата, который обладая характерным вкусом и приятным запахом, находит широкое применение во многих отраслях народного хозяйства: парфюмерной, косметической, пищевой, мыловарении.

Известен каталитический способ получения бензилацетата взаимодействием бензилового спирта и уксусного ангидрида в течение 24 ч в присутствии фосфорной кислоты в качестве катализатора. Недостатками этого метода являются относительно низкий выход бензилацетата (80%) и длительность процесса.

Также известен способ получения бензилацетата и бензилового спирта при нагревании его с 2-кратным количеством уксусного ангидрида в присутствии незначительного количества безводного уксуснокислого натра в течение 2 ч или при нагревании на водяной бане бензилового спирта с 2-кратным количеством смеси 5 ч концентрированной H₂SO₄ и 95 ч ледяной уксусной кислоты. Основным недостатком получения бензилацетата таким способом является наличие кислотных анионов в катализате, что существенно влияет на чистоту продуктов реакции.

Базовым объектом предлагаемого способа является жидкофазный способ этерификации бензилового спирта и уксусной кислоты. В качестве катализатора используется макропористая катионнообменная смола, на основе стирола и дивинилбензола марки Amberlyst -15 (прототип). Так, максимальная конверсия уксусной кислоты в реакционной среде составляет 39% через 1 ч после начала реакции при температуре 78^оС и молярным соотношении кислоты и спирта равном 1,267 моль BeOH и 1,986 моль HAc, а наибольшая производительность катализатора равна 68,6 моль бензилацетата/кг(кат)ч. Недостатками этого способа являются уменьшение активности катализатора в результате дезактивации протонов сульфогруппы или блокирование зерен катионита целевыми или побочными продуктами реакции, недостаточная термическая устойчивость катионитов, сравнительно низкие выход и производительность процесса и сложность выделения продуктов.

Целью изобретения является повышение производительности процесса и увеличение выхода целевого продукта.

Указанная цель достигается предлагаемым способом получения бензилацетата, заключающимся газофазной этерификацией уксусной кислоты бензиловым спиртом в присутствии синтетического цеолита NaY(SiO₂/Al₂O₃=4,2) и NaHY, синтезированного методом ионного обмена на основе синтетического цеолита NaY, со степенью обмена на ионы 75,9-89,3%

Процесс этерификации уксусной кислоты бензиловым спиртом на цеолитах NaY и NaHY идет с 100% селективностью без образования побочных продуктов.

Сущность изобретения заключается в следующем. Процесс проводится в газовой фазе при атмосферном давлении, температуре 230-270^оС в присутствии NaY и 180-200^оС в присутствии NaHY. При молярном соотношении реагентов h_ук.к-та: h_{бенз.сп.} 1,8:1, скоростях подачи смеси 24; 36; 48 см³/ч



В опытах используют сырье бензиловый спирт 99% и ледяную уксусную кислоту.

Для приготовления цеолитного катализатора водородной формы берут фракцию синтетического цеолита NaY с размером зерен 0,25-0,63 мм. Цеолит из 50 г обрабатывается 1 н. раствором NH₄Cl в течение 2 ч при 100^оС, затем прокаливается при температуре 300-350^оС в течение 3 ч. Степень обмена ионов Na⁺ на ионы H⁺ определяется на пламенном фотометре по разности содержания Na до и после обмена и равняется 75,9-85,3%

Реакцию проводят в проточном реакторе V-образной формы. Загрузка катализатора составляет 1,5 см³, зернение 0,25-0,63 мм. Реактор помещают в воздушную электрическую баню, температуру нагрева которой замеряют термопарой и регулируют с помощью КВП1-503. Подачу исходного сырья осуществляют автоматическим микроэлектродозатором марки ММС. Испарение сырья происходит в термостатированном шкафу, снабженным электроспиралями нагрева и вентилятором. Стабильную температуру в термостате поддерживают с помощью контактного термометра с реле МКУ-48. Пары сырья поступают в одно из колен реактора на слой катализатора. Температуру в середине каталитического слоя замеряют термопарой и регистрируют потенциометром. Продукты реакции вместе с непрореагировавшим сырьем поступают в охлаждаемый приемник. Исходное сырье и продукты реакции анализируют непосредственно из реакционной зоны на хроматографе ЛХМ-8МД с колонкой, заполненной ИНЗ-600 с нанесенной фазой диэтиленгликольсукцинат.

Скорость газа носителя гелия 3,6 л/ч. Лабораторный хроматограф откалиброван методом абсолютной калибровки.

Расчет образовавшегося количества бензилацетата проводится относительно уксусной кислоты.

Результаты опытов приведены в табл.1, 2.

П р и м е р 1 (табл.1). Загрузка катализатора NaY 1,574 г. Температура 270^оС. Расход смеси уксусной кислоты с бензиловым спиртом при молярном соотношении 1,8: 1 равен 24 см³/ч (133,20 ). Выход бензилацетата 95,3% Производительность по бензилацетату 126,944

П р и м е р 2 (табл.1). Условия как в примере 1, но расход смеси 48 см³/ч (266,41 ). Выход бензи- лацетата 78,5% Производительность по бензилацетату 209,13

П р и м е р 3 (табл.2). Загрузка катализатора NaHY (степень обмена 89,3% ). Температура 200^оС. Расход смеси уксусной кислоты и бензилового спирта при молярном соотношении равен 24 см³/ч (149,64 ). Выход бензила- цетата 97,1% Производительность по бен- зилацетату 145,30

П р и м е р 4 (табл.2). Условия как в примере 3, но расход смеси 48 см³/ч (299,29 ). Выход бензила- цетата 79,7% Производительность по бен- зилацетату 238,53

Таким образом, описанный способ этерификации с использованием NaHY катализатора, синтезированного на основе синтетического цеолита NaY, позволяет достичь более высоких выходов бензилацетата по сравнению с прототипом, а именно наибольший выход составляет 97,1% против 39% в прототипе, и достичь более высокой производительности: 238,53 моль/кг(кат)ч против 68,6 в прото- типе.