Спосіб одержання n-метиланіліну

Корисна модель відноситься до нафтохімічного синтезу, конкретно до способів одержання N-метиланіліну Nалкілуванням аніліну метанолом і може бути використаний у виробництві антидетонаційних добавок до бензинів, у виробництві барвників і інших продуктів органічного синтезу. Відомий спосіб [1] одержання N-метиланіліну алкілуванням аніліну метанолом у присутності водню під тиском 5-70ат, при температурі 180-270°С, об'ємній швидкості подачі рідкої суміші 0,3-1,5ч-1, у присутності сплавного мідьвмісного каталізатора чи мідно-окисних каталізаторів зі вмістом СuО 12-60%. Молярне співвідношення анілін: метанол 1:1,5 - 5,0. У даних умовах досягається вихід N-метиланіліну до 97% і конверсія аніліну до 99,3%. Недоліком даного способу є складність технології, що полягає в необхідності використання дорогого устаткування, високого тиску та невисока продуктивність процесу. Відомий також спосіб одержання N-алкиланіліну при атмосферному тиску в присутності водню алкілуванням аніліну аліфатичними спиртами на спеціально синтезованому каталізаторі, що містить у мас.%: 25-45 окису міді, 2-10 окису барію, 15-35 двоокису титана й окис хрому - решта. Процес проводять при температурі 220-270°С і молярному співвідношенні амін: спирт: водень, рівному 1:0,8-4:1 відповідно [2]. Навантаження суміші на каталізатор від 300,0 до 1500,0г на 1л каталізатора в годину. Каталізатор відновлюють у потоці водню чи парів спирту при температурі 250-400°С. При алкілуванні аніліну бутанолом каталізатор зберігає активність протягом 1000 годин. Після відгону спирту і води каталізат містить від 1 до 5% аміну, ви хід моноалкіланілінів складає 94-95%. Недоліком зазначеного способу є необхідність використання високих температур для проведення процесу, а також відносно низький вихід по цільовому продукту. Крім того спеціальне готування каталізатора ускладнює технологію процесу. Найбільш близьким до способу, що заявляється є спосіб одержання N-метиланіліну при атмосферному тиску в присутності водню алкілуванням аніліну метанолом на промислових мідно-окісних каталізаторах низькотемпературної конверсії оксиду вуглецю серії НТК, наприклад: НТК-4, НТК-4м, НТК-8, НТК-10, НТК-10-1 при 180-220°С і атмосферному тиску. Молярне співвідношення анілін: метанол: водень 1:2,0 -3,0: 2- 8 [3]. Об'ємна швидкість подачі рідкої суміші 0,2-0,3ч-1. Використовувані оксидні мідьцинкхромові каталізатори НТК-4, НТК-4м, НТК-8 мають наступний склад, мас.%: СuО 37,5-55,0; ZnO 9,0-25,5; Сr2О3 6,0-15,0; Аl2О3 - інше [4, 5].Мідно-цинкові каталізатори НТК-10, НТК-10-1 мають наступний склад, мас.%: СuО 25,0-41,0; ZnO 25,0-30,0; СаО чи NiO 4,5-5,5; Аl2О 3 - решта. У даних умовах досягається конверсія аніліну до 99,2%, вихід N-метиланіліну до 97,7%. Недоліками цього способу одержання N-метиланіліну є низька продуктивність, а внаслідок низького тиску великі втрати метанолу як на стадії синтезу, так і при сепарації каталізату, складність технології, що полягає в необхідності застосовувати захолоджування метанол-водородмісткого потоку, що відходить чи його абсорбційне очищення (з метою уловлювання метанолу). Необхідність у захолоджуванні (розсіл чи ін. холодоагенти) чи в абсорбційному очищенні збільшує виробничі витрати. Задачею корисної моделі є спрощення технології одержання N-метиланіліну і зниження виробничих витрат за рахунок підвищення продуктивності і зниження видаткових показників по метанолу. Поставлена задача вирішується проведенням N-метилуванням аніліну метанолом у присутності водню під тиском 2-5ат на мідьвмісних каталізаторах, при температурі 180-270°С, об'ємній швидкості подачі рідкої суміші 0,5-2,0ч-1. Молярне співвідношення анілін: метанол 1:1,5-3,0. При цих умовах досягається вихід N-метиланіліну до 98% і конверсія аніліну до 99,5%. Істотними відмітними ознаками пропонованого способу одержання N-метиланіліну є використання низького тиску, що дозволяє знизити вартість устаткування і спростити технологію за рахунок виключення стадії дорогого уловлювання парів метанолу (знизити його втрати), значного збільшення продуктивності реактора. Промислова застосовність пропонованого способу підтверджується наступними прикладами. Приклад 1. По прототипу [3], якості каталізатора використаний промисловий каталізатор НТК-4 [4], що має наступний склад, мас.%: СuО - 55; ZnO - 20; Сr2 О3 - 10; Аl2О 3 - решта. 100мл даного каталізатора завантажують у тр убчастий реактор зі сталі і відновлюють у потоці водню при 180°С, після чого проводять алкілування аніліну метанолом у присутності водню при 230°С, молярне співвідношення анілін: метанол, рівне 1:2, об'ємна швидкість подачі суміші анілін-метанол 0.3ч-1. Тиск атмосферний. Вихід N-метиланіліну 96,1%, витрата метанолу склала 480г на 1кг N-метиланіліну. Приклад 2. В якості каталізатора використаний промисловий каталізатор НТК-4 [4], що має наступний склад, мас. %: СuО - 55; ZnO - 20; Сr2 O3 - 10; АІ 2Oз - решта. 100мл даного каталізатора завантажують у тр убчастий реактор зі сталі і відновлюють у потоці водню при 180°С, після чого проводять алкілування аніліну метанолом у присутності водню при 180°С, молярне співвідношення анілін: метанол рівне 1:1.5, об'ємна швидкість подачі суміші анілін-метанол 0,5ч-1. Тиск 2 ат. Вихід N-метиланіліну 97,4%, витрата метанолу склала 397г на 1кг N-метиланіліну. Приклад 3. Каталізатор, отриманий вищолочуванням мідь-алюмінієвої металевої композиції складу Сu-4060%, Al-40-60%мас. 100мл даного каталізатора завантажують у тр убчастий реактор зі сталі, після чого проводять алкілування аніліну метанолом у присутності водню при 270°С, молярне співвідношення анілін: метанол рівне 1:2.0, об'ємна швидкість подачі суміші анілін-метанол 2,0ч-1. Тиск 5ат. Вихід N-метиланіліну 96,1%, витрата метанолу склала 410г на 1кг N-метиланіліну. Приклад 4. За методикою [5] отриманий каталізатор, що має наступний склад мас.%: СuО-12;Мn-2.0, Аl2О 3 решта (Віргон). 100мл даного каталізатора завантажують у тр убчастий реактор зі сталі і відновлюють у потоці водню при 180°С, після чого проводять алкілування аніліну метанолом у присутності водню при 200°С, молярне співвідношення анілін: метанол рівне 1:1,5, об'ємна швидкість подачі суміші анілін-метанол 1,0ч-1 . Тиск 3ат. Вихід N-метиланіліну 97,5%, витрата метанолу склала 400г на 1кг N-метиланіліну. Приклад 5. За методикою [5] отриманий каталізатор, що має наступний склад мас. %: СuО - 40; MnO - 1,5; ZnO - 28; Са - 6; АІ2 О3 - решта. 100мл даного каталізатора завантажують у тр убчастий реактор зі сталі і відновлюють у стр умі водню при 180°С, після чого проводять алкілування аніліну метанолом у присутності водню при 200°С, молярне співвідношення анілін: метанол рівне 1:2, об'ємна швидкість подачі суміші анілін-метанол 1,5ч-1 . Тиск 3ат. Вихід N-метиланіліну 97,0%, витрата метанолу склала 405г на 1кг N-метиланіліну. Приклад 6. За методикою [5] отриманий каталізатор, що має наступний склад мас. %: СuО-42; Сr2O3-48; ВаО решта. 100мл даного каталізатора завантажують у тр убчастий реактор зі сталі і відновлюють у потоці водню при 180°С, після чого проводять алкілування аніліну метанолом у присутності водню при 250°С, молярне співвідношення анілін: метанол рівне 1:2, об'ємна швидкість подачі суміші анілін-метанол 2,0ч-1. Тиск 3ат. Вихід N-метиланіліну 96,0%, витрата метанолу склала 410г на 1кг N-метиланіліну. Джерела інформації: 1. Патент України № 54836. 2. Авторське свідоцтво СРСР №644526. 3. Патент РФ №2066679. 4. Каталізатори азотної промисловості. Каталог. НИИТЭХИМ. Черкаси, 1979, 1989. 5. Технологія каталізаторів, під ред. Мухленова И. П., Л.: Хімія, 1989, С.120-128.