TW201237026A - A method for preparing cyclohexane polycarboxylic acid ester - Google Patents

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201237026 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 J發明，-鮮多緩酸酶的氫化之改良方法，係在氫化觸媒存在 下，利用附有具抽、排氣能力的導引氣體攪拌裝置的反應 叛酸酯氫化成環己烧多叛酸酯。 “ g 、夕 【先前技術】 笨多缘酸酯，例如鄰苯二曱酸二丁酯、鄰笨二曱酸二異 ^二曱酸L等，主要用途是作為聚氯㈣等塑^品的可塑 刎，以提咼塑膠製品的成形性、彈性及柔軟性等特性。麸 ^旨近來被認為會增加健康的風險，因此某些國家已限將苯多缓酸 ίίϊϊίί物或飲用水接觸的塑膠製品、醫療器材，特別是玩具與 對使用於製備日常用塑膠製品的可塑劑而言，具備毒理學上益宝 烧多羧酸醋作為塑膠可塑劑的用途，沒有明“ ^物過氧物_增殖，也就是認為環己鮮_岐毒理學上無害 環己備ί己科賴㈣—财法是彻環己鮮缓酸或 ㈣料元醇進行8旨化反應，如錢專利第 多的方法是_四絲多魏或四氮苯 行醋化反應成四氫笨多_醋，然後再將 揭示。（日虱化成％己财練s旨’如翻專鄉讀917Β1號所 的方法是將四氫苯多舰或四氮苯多 2進行或環己烧錄酸軒，然後再與脂肪族單元 —丨用衣己烷夕羧馱或環己烷多羧酸酐與脂肪族單元醇進行酯 201237026 化反應製備環己烷多羧酸酯的方法，或是利用四氫苯多羧酸或四氫苯 多擎酸肝與脂肪族單元醇進行酯化反應成四氫苯多魏酸酯，然後再將 四氫苯多羧酸酯氫化成環己烷多羧酸酯的方法，或是將四氫苯多羧酸 或四氫苯多羧酸酐氫化成環己烷多羧酸或環己烷多羧酸酐，然後再與 脂肪族單元醇進行酯化反應成環己烷多羧酸酯的方法，由於=須使用、 較高的環己烷多羧酸或環己烷多羧酸酐，或是使用成本較高的四 氫苯多羧酸或四氫苯多羧酸酐，因而不利於工業生產。 /另一種製備環己烷多羧酸酯的方法是利用氫化觸媒對苯多羧酸酯 進行氫化反應，如美國專利第2070770號所揭示。 【發明内容】 am一般所熟知的使用於苯多羧酸酯氫化反應的反應槽為附有氣體嗜 鱼广是使用附有氣體喷佈管的通氣麟槽會因氮氣 二Ϊ 率低而得到低的苯錄酸S|氫化成環己烧多__ 始二或^要在高壓下操作，造成反應獅建造、操作及維護成本 句極咼，因而不利於工業生產。 引氣的結ΐ ’發現使用附有具抽、排氣能力的導 的桩網> 半"?置的反應槽進行苯多羧酸酯的氫化，即可因氫氣與液體 高而使得進行氫化的液體含有高濃度的溶解氫，造成氫化 及維護縣酸敝率’降瓶賴喊造、操作 除因苯ί，酐與脂肪族單元醇進行醋化反應、脫 是進水後’再，經中和、除水後的苯錄_旨粗製品，或 幾酸醋，放人^中純化程序處理而得的苯多 舰酿收率。而要在同壓下進仃插作即可得到高的環己烧多 本發明所稱的“附有具抽、排氣能力的導狀顯拌裝置的反應 201237026 包括-個啊㈣氣密容n、—個提供鮮與促進氣液接觸的 疋巧式授拌裝置(底下簡稱「導引氣體雛裝置」）。其中，用於提供 ，拌與促進氣液接觸的旋轉式獅裝置是—種具抽、排氣能力的型 式二^授摔裝置包括上、下端各具有抽、排氣孔，且於下端排氣孔上 葉輪的軸心。此攪拌裝置的導引氣體軸心可進一步附加額外的攪 例如攪拌葉片’以促進反賴喊體賴職動及防止氣泡過 μ σ併，附有導引氣體攪拌裝置的反應槽可附加檔板、熱交換板或 ，管等，以利於氫化反應液的混合與反應熱的移除。另外，使用導引 氣體授拌槽進行苯纽g《g旨氣化反躺㈣方式可以是減、半批 或連續式。 上發明所使用的耐壓容H的形狀，可以是具有橢_或半球形等 面二或!1錐形底面的圓筒。容器上半部的槽蓋不屬本發明的特 1 ^ 〇以疋由法蘭或焊接而形成。為了確保對液體適當的授拌與 2的抽、職_，®筒的長度與直徑的比值最好是介於〇.4〜3^ 在進行苯多羧酸酯氫化反應的反應槽内設置導引氣體攪拌妒置， ΐϊΐ於ΐ面上方的氫氣透過旋轉的導引氣體磐裝置上端的^氣孔 而被引入轴心’然後經由導引氣體擾拌器下端排氣 排出並分散於反應財，可提高氫氣與雜的接觸效將贼 底下即利用附圖具體的說明導引氣體攪拌裝置的概冬。 2。另傳統型氣化反應槽10 ’包括傳統式i輪授掉設備 說明f圖是具有本發酬述概的導引氣體攪拌奸的侧視的部份 5〇 ^ 旁的葉輪56。葉輪56的葉片由上、下義57固定。葉輪％ 彎曲形或凹形。另外，馬達帶動抽心的：= 201237026 苯多旨進行氫化反應的適當溫度為 氏⑽〜200度較佳，·射的氫氣壓力為5〜⑼公斤/平方公 斤/平方公分較佳；氫化觸媒的適當使用量是苯多驗ί 的0· 1〜，但以〇.5〜lwt%較佳。 ♦夕狐酉曰 進行纽反應所使_統如_氫氣為較佳，伸 ίΓ鈍Γ氫氣，而不論是使用純的氫氣或含有二 =的祕’自應避免其中含有硫化物或—氧化碳等會毒害觸媒的^ ㈣ϋί㈣絲錄酸酯混合物進行氫化反應時，通常不使用溶 二’可利_化產品’但是也可以使用溶劑或稀釋劑。溶劑 單一成份或混合物，但必須確保可以與苯多』酸醋ΐ 端勿形成均勻相，如十個碳的脂肪醇—特別是三至六個 用量無特別限制’但以使苯多舰醋或苯ί 物溶液形成5至95wt%的濃度為適當。特別適當的溶劑ίί 旨或苯多驗醋混合物的氫化產物本身，也就是環己 旨混合物，使用氫化所得的環己烧多敌酸 ‘己彡多酸ϊΐ合物作為溶劑或稀釋劑時’環己烷多羧酸酯或 除，混合物完成氫化反應後，將觸媒過遽去 用、，赤”二，烧多魏§旨或環己院多驗§旨混合物產物可以直接使 二由备顧處理’去除溶劑或稀釋劑等成份後再使用。 氫化，可ΚΙ Π附有Ϊ ί丨氣體攪拌裝置的反應槽使用於苯多叛酸醋的 多_¥~反應槽内减與液體的接觸效率高崎低操作壓力，且苯 夕羧iftj曰虱化成環己烷多羧酸酯的收率可提言。 不受對本料進行更關的酬，但本㈣的旨意則 201237026 【實施方式】 〔實施例1〕 氣體鄰f「二？酸二異壬®1，投人體積為—公升的附有導引 j齡g裝置的耐壓反應槽中.，然後加人以活性碳為單體的把觸媒5 氣至2g公斤/平方公分後保持定壓。接著啟動反應槽的 攪拌馬達至攪拌軸為每分鐘500轉，再將溫度昇高至攝氏2〇〇度，然後 於攝^0G度下反應4小^反應完成後，關氫氣進氣閥，將反應槽 内的虱氣釋出，並將反應液冷卻至室溫，經濾除觸媒後分析反應產物 的組成。結果鄰苯二甲酸二異壬酯的轉化率為1〇〇百分比，且環己烧鄰 二曱酸二異壬酯的收率為99. 99百分比。 〔實施例2〕 々取5⑼公克的鄰苯二甲酸二異辛酯，投入體積為一公升的附有導引 氣體攪拌器裝置的耐壓反應槽中，然後加入以活性碳為單體的鈀觸媒5 公克，再加入氫氣至20公斤/平方公分後保持定壓。接著啟動反應槽的 攪拌馬達至攪拌軸為每分鐘5〇〇轉，再將溫度昇高至攝氏18〇度，然後 於攝氏180度下反應4小時。反應完成後，關閉氫氣進氣閥，將反應槽 内的氫氣釋出，並將反應液冷卻至室溫，經濾除觸媒後分析反應產物 的組成。結果鄰苯二曱酸二異辛酯的轉化率為99. 98百分比，且環己烧 鄰二甲酸二異辛酯的收率為99. 5百分比。 〔實施例3〕 取500公克的鄰苯二曱酸二異壬酯，投入體積為一公升的附有導引 氣體攪拌器裝置的耐壓反應槽中，然後加入以活性碳為單體的鈀觸媒5 公克，再加入氫氣至40公斤/平方公分後保持定壓。接著啟動反應槽的 攪拌馬達至攪拌軸為每分鐘500轉，再將溫度昇高至攝氏18〇度，然後 於攝，180度下反應4小時。反應完成後，關閉氫氣進氣閥，將反應槽 内的氫氣釋出，並將反應液冷卻至室溫，經濾除觸媒後分析反應產物 的組成。結果鄰苯二曱酸二異壬酯的轉化率為1〇〇百分比，且環己烷鄰 201237026 二 甲酸二異壬酯的收率為99. 995百分比 〔實施例4〕 内應完成彳έ ’ _氫氣進氣閱，將反應槽 2’4於:2=3了異辛醋的轉化率為99.2()百分比，且環己燒 4 一甲酉文一異辛酯的收率為99. 05百分比。 〔實施例5〕 氣體二異相，投人體積為—公升的附有導引 的，耐壓反應射，然後加人㈣性碳騎體的纪觸媒 楫至20公斤/平方公分後保持定壓。接著啟動反應 拌11為母分鐘500轉，再將溫度昇高至攝氏180度， 庳反應4小時。反應完成後，關閉氫氣進氣閥，將反 將反應液冷卻至室溫’、__媒後分析反應 物的、，且成。、纟σ果鄰苯二情二異辛g旨的轉化率細92百分比，且環 己燒鄰二甲酸二異辛酯的收率為99. 45百分比。 〔實施例6〕 卜取500公克的鄰苯二甲酸二異辛酯，投入體積為一公升的附有導引 氣體餅H裝^的_反應射，織加人以活性碳為單體敝觸媒5 公克，再加人氫氣越公;f/平方公分魏持定壓。接著啟動反應槽的 攪拌馬達至攪拌軸為每分鐘5〇〇轉，再將溫度昇高至攝氏18〇度，然後 於攝，180度下反應4小時。反應完成後，關閉氫氣進氣閥，將反應:槽 内的氫氣釋出，並將反應液冷卻至室溫，經濾除觸媒後分析反應產物 201237026 轉峨 〔比較例1〕 引導抽、排氣能力的傳統式葉輪_裝置，並加設一且 甲酸二異壬S旨的收率為94.24百分比。 比，轉己烧鄰-〔比較例2〕 引有抽、排氣能力的傳統式葉輪授拌裝置，並加設一具 二甲酸二異辛賴化率為9“7百分ί 曱酉欠二異辛酯的收率為94.45百分比。 〔比較例3〕 除氫氣加入至60公斤/平方公分之外，其餘與比較例i相同。結 果鄰苯二曱酸二異壬_轉辨為97·31百分比，且環己烧鄰二甲酸 二異壬酯的收率為96. 20百分比。 〔比較例4〕 除氫氣加入至40公斤/平方公分之外，其餘與比較例2相同。結 果鄰苯二曱酸二異壬酯的轉化率為96.44百分比，且環己烷鄰二甲酸 二異辛酯的收率為95. 01百分比。 〔比較例5〕 除使用不具有抽、排氣能力的傳統式葉輪授拌裝置，並加設一具 引導氫氣由液面下進入反應槽的氣體喷佈器之外，其餘與實施例4相 201237026 同。結果鄰苯二甲酸二異辛醋的轉化率為卯· 52百分比’且環己烧鄰 二甲酸二異辛酯的收率為90. 02百分比。 表一：實施例及比較例之反應條件及結果 實施例 1 實施例 2 f施例 3 實施例 4 實施例 5 實施例 6 比較例 1 比較例 2 比較例 3 比較例 4 比較例 5 通氫氣設備 導引氣营 重（通氫氣）攪4 半器裝置 傳統式葉輪撥: f半設備另加喷佈氫氣器 鄰笨二甲酸 二異壬酯 (公克） 500 - 500 一 - - 500 — 500 500 — 鄰苯二甲酸 二異辛酯 (公克） 一 500 - 500 500 500 - 500 — - 500 鈀觸媒 (公克） 5 5 5 5 2.5 5 5 5 5 5 5 氫氣 (公斤/平 _方公分） 20 20 40 40 20 40 40 60 60 40 40 反應溫度 (°C) 200 180 180 150 180 180 200 180 200 180 150 時間 (小時） 4 4 4 4 4 4 .4 4 4 4 4 轉化率(％) 100 99.98 100 99. 20 99.92 100 95.12 95.47 97.31 96.44 90.52 收率00 99. 99 99.5 99. 995 99. 05 99.45 99.9 94. 24 94. 45 96. 20 95.01 90. 02 說明： 1·轉化率：（1 一殘餘苯多羧酸酯莫耳數+投入苯多羧酸酯莫耳數）xl00% 2.收率：（環己烷多綾酸酯莫耳數+投入苯多羧酸酯莫耳數）χ1〇〇% 評估結果： 比較表二所示各實施例及比較例在不同反應條件下的結果，可以得 到ΙίΛ下結§备· 1.實施例1鄰苯二曱酸二異壬醋在導引氣體擾拌器裝置通&氣2 另化率高達1·，收率99.99%，而使用傳統式 =縣6又備另加噴佈氫氣器之比較例1，即使通氫氣40公斤/平方 二力及收率均較實施例1差；比較例3進-步加大氮 & 斤/平方公分，可以提高轉化率及收率，但仍不及實施 201237026 2.，施例3係延伸實施例1加倍氫氣壓力，同時降低反應溫度2{rc至18〇 C’，轉化，同樣可高達ι〇〇%，收率更稍提高至99. 995%，顯示改 良，設備通氫氣效果不亞於降溫。同樣溫壓條件下，比較例3在傳統 $没備1化轉化率、收率均較實施例3差，亦即傳統式設備加倍氮氣 壓力效果打折扣。 • ^施例3改用鄰苯二情二異壬§旨在導引氣體勝錄置通氫氣4。公 平方公^之下，與實施例6鄰苯二曱酸二異辛酉旨氫化條件相同， 化率均f達_，兩項收率接近’因此本項導引氣體擾拌器裝 ，用於各種苯多羧酸酯進行氫化反應，效果相同。 4. 鄰苯-二甲酸二異辛姑導引氣體攪拌器裝置通氫氣20公斤/ 八+ 下其轉化率、收率優於比較例2之傳統式設備通氫氣60 二二f此顯示改良式設備可因反應槽内氫氣與液體的接 收^可Γ低操作壓力，且苯多魏®旨氫化成環己烧多叛酸醋的 觸媒用量減半，其他條件同實施例2，結果轉化率、收 6竇二丨ΐκ’ 改良式設備之觸媒用量可以降量，節省成本。 •下，也改例^在不_拌器裝置，相同溫壓、觸媒用量條件 溫下風化轉化率、收率大幅優於傳統式設備，顯示低 -下（150 C )反應，改良式設備更有利。 201237026 【圖式簡單說明】 第一圖是先前技術，改善前傳統型氬化反應槽。 第二圖是具特徵的導引氣體攪拌裝置的反應槽。 【主要元件符號說明】 10…傳統型氫化反應槽 21…轉軸 30…反應液 40…氫化反應槽 50…導引氣體攪拌器 52…葉片 54…抽氣孔 56…下端排氣孔旁的葉輪 60…喷佈氫氣器 20…葉輪攪拌裝置 22…葉片 31 反應液面 51…中空轉軸 53…氣流通道 55…排氣孔 57…上、下圓盤（固定葉片用） 12

Claims (1)

1. 201237026 七、申請專利範圍 1. 一種環己烷多羧酸酯的製造方法，在氫化觸媒存在下，由苯多致酸 醋或笨多叛酸酯混合物氫化製成，其特徵在於利用附有具抽、排氣 能力的導引氣體攪拌器裝置的反應槽，由導引氣體攪拌器頂端抽氣 孔輸入氫氣’壓力介於5〜60公斤/平方公分，然後於導引氣體攪拌 器下端’浸在反應液的排氣孔流出，藉葉片的攪拌，將流出的氫氣 均勻分散於反應液中，在100〜20(TC之下反應，將笨多羧酸酯氫化 成環己烷多羧酸酯。 2. 如申請專利範圍第1項所述之一種環己烷多羧酸酯的製造方法，其中 所述之苯多羧酸酯係由苯多羧酸或苯多羧酸酐與脂肪族單元醇進行 酯化反應並脫除因反應所生成的水後，再經中和、除水後的苯多緩 酸酯粗製品’或是進一步利用蒸顧、活性碳及細藻土吸附等純化程 序處理而得的苯多敌酸醋產物。 3·如申請專利範圍第1項所述之一種環己烷多羧酸酯的製造方法，其中 所述之本多羧酸酯或笨多羧酸酯混合物進行氫化反應時，通常不使 用溶劑或稀釋劑。 4. 如申請專利範圍第丨項所述之一種環己烷多羧酸酯的製造方法，其中 所述之氫化觸媒的適當使用量是苯多羧酸酯的〇.l〜5wt%，但以〇5 〜lwt%較佳。 5. 如申請專利範圍第1項所述之一種環己烷多羧酸酯的製造方法，其中 所述之氫化的氫氣壓力為5〜60公斤/平方公分，但可降低至2〇〜4〇 公斤/平方公分。 6·如申請專利範圍第1項所述之一種環己烷多羧酸酯的製造方法，其中 所述之氫化的反應溫度以攝氏100〜2〇〇度，但以攝氏18〇〜2〇〇g 佳。 又 7.如申請專利範圍第1項所述之一種環己烷多羧酸酯的製造方法，其中 所述之具抽、排氣能力的導引氣體攪拌器，係指於一導 ^ =上、下端各具有抽、排氣孔，且於下端排氣孔上附有葉輪的攪 13 201237026 所第8項所述之—種環己烧多缓酸酉旨的製造方法，其中 9 加額外的·裝置。 明專利關第1項所述之-種環己鮮誠自旨的製造方法，其中 所述之反應槽可附加檔板。 10.如申請專利範圍第1項所述之一種環己烷多羧酸酯的製造方法，其 中所述之反應槽可附加熱交換板或蛇管。