Спосіб отримання аліфатичних нітрилів
Номер патенту: 92476
Опубліковано: 26.08.2014
Автори: Кашинська Катерина В'ячеславівна, Марков Віктор Іванович, Білов Володимир Віталійович, Голосман Євген Зіновійович, Сова Світлана Борисівна, Порохня Оксана Володимирівна, Нечуговський Олександр Іванович
Формула / Реферат
1. Спосіб отримання аліфатичних нітрилів з аліфатичних спиртів та аміаку у присутності водню при температурі 280¸320 °C, молярному співвідношенні спирт:аміак:водень, рівному 1,0:(5,0¸8,0):(1,1¸1,7), відповідно, та молярній швидкості подання спирту 23,0¸34,6 моль/(кгкат´год) у присутності каталізатора, що включає CuO, А12О3 та СаО, який відрізняється тим, що зазначені інгредієнти каталізатора мають наступне співвідношення компонентів, % мас: CuO 40,0¸60,0, Аl2О3 45,0¸30,0, СаО 15,0¸10,0.
2. Спосіб отримання аліфатичних нітрилів за п. 1, який відрізняється тим, що каталізатор, що містить CuO, A12O3 та СаО, додатково включає MgO при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: CuO 40,0¸60,0, А12О3 38,0¸10,0, СаО 12,0¸16,0, MgO 10,0¸14,0.
Текст
Реферат: Спосіб отримання аліфатичних нітрилів з аліфатичних спиртів та аміаку у присутності водню при температурі 280320 °C, молярному співвідношенні спирт:аміак:водень, рівному 1,0:(5,08,0):(1,11,7), відповідно, та молярній швидкості подання спирту 23,034,6 моль/(кгкатгод) у присутності каталізатора, що включає CuO, Аl2О3 та СаО, причому зазначені інгредієнти каталізатора мають наступне співвідношення компонентів, % мас.: CuO 40,060,0, Аl2О3 45,030,0, СаО 15,010,0. UA 92476 U (12) UA 92476 U UA 92476 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способу отримання аліфатичних нітрилів, які широко використовуються в органічному синтезі як проміжні реагенти для отримання лікарських та парфумерних препаратів, гербіцидів, полімерів, компонентів змащувальних мастил, а також розчинників, селективних екстрагентів і азеотропоутворюючих засобів при розділенні речовин. Для отримання аліфатичних нітрилів використовують каталітичне дегідроамінування аліфатичних спиртів аміаком у присутності водню або без останнього. Відомий спосіб отримання ацетонітрилу, в якому через каталізатор складу 20 % Сu/γ-Аl2О3, завантажений у трубчастий реактор, при температурі 290 °C пропускають етанол зі швидкістю 20,1 моль/(кгкатгод.). Молярне співвідношення етанол: аміак становить 1,0: 7,0 [Yunfeng Hu Synthesis of acetonitrile from ethanol via reductive amination over Сu/γ-Аl2О3 [Text] / Yunfeng Нu, Jinpeng Cao [et al.] // Reac. Kinet. Mech. Cat. - 2012. - Vol. 106, № 1. - P. 127-139]. Основними недоліками відомого способу є недостатньо високі вихід та продуктивність за ацетонітрилом, які становлять 92,3 % та 18,5 моль / (кгкатгод.), відповідно. Відомий спосіб отримання нітрилів обробкою аліфатичного спирту С 2-С12 аміаком в газовій фазі при температурі 250-320 °C, швидкості подачі спирту (6,828,9) моль/(кгкатгод.) і молярному співвідношенні спирт: аміак, рівному 1,0: (3,04,0) у присутності каталізатора складу, 3 % мас: Сr2О3 3,010,0, ZnO 20,040,0, CuO 40,060,0, Аl2О3 - решта [А. с. 1110482 СССР, МКИ В 01 J 23/80, С 07 С 121/14. Катализатор для получения нитрилов [Текст] / А.Н. Башкиров, Н.С. Закиров [и др.]. - № 3489035/23-04; заявл. 06.07.82; опубл. 30.08.84. Б.И. № 32]. Ступінь перетворення спирту у нітрил становить 85,7-96,3 %, а продуктивність каталізатора за нітрилами не перевищує (6,525,0) моль/(кгкатгод.). До недоліків способу слід віднести недостатньо високі активність та селективність каталізатора (вихід нітрилів), а також продуктивність його за нітрилами. Найбільш близьким до заявлюваного способу за технічною суттю та досягуваним результатом є спосіб отримання аліфатичних нітрилів взаємодією аліфатичних спиртів та аміаку у присутності водню при температурі 280320 °C, молярному співвідношенні спирт:аміак:водень, рівному 1,0:(5,08,0):(1,11,7), відповідно, та швидкості подачі спирту 23,034,6 моль/(кгкатгод.) на каталізаторі наступного складу, % мас: CuO 45,051,0, ZnO 7 20,025,0, CaO 4,010,0, Аl2О3 - не менше 17,0 [Пат. 92433 Україна, МПК С 07 С 253/24 (2006.1). Спосіб одержаний аліфатичних нітрілів [Текст] / В.В. Білов, В.І. Марков, С.Б. Сова [та ін.] - № а 2009 13264; Заявл. 21.12.09; Опубл. 25.10.10. Бюл. № 20.] (прототип). Ступінь перетворення спирту у нітрил становить 96,0-99,7 %, а продуктивність каталізатора за нітрилами досягає 33,7 моль/(кгкаггод.). Основним недоліком прототипу є малий асортимент каталізаторів для здійснення процесу. В основу корисної моделі поставлено задачу розширення асортименту каталізаторів для синтезу аліфатичних нітрилів, які є близькими за рівнем продуктивності та ступенем перетворення аліфатичних спиртів у нітрил до каталізатора - прототипу. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі отримання аліфатичних нітрилів взаємодією аліфатичних спиртів та аміаку у присутності водню при температурі 280320 °C, молярному співвідношенні спирт:аміак:водень, рівному 1,0:(5,08,0):(1,11,7), відповідно, та молярній швидкості подачі спирту 23,034,6 моль/(кгкатгод.) у присутності каталізатора, який включає CuO, Аl2О3 та СаО, згідно корисної моделі вказаний каталізатор має наступне співвідношення компонентів, % мас: CuO 40,060,0, Аl2О3 45,030,0, СаО 15,010,0. Також зазначений каталізатор може додатково містити MgO при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: CuO 40,060,0, Аl2О3 38,010,0, СаО 12,016,0, MgO 10,014,0. Випускні форми каталізаторів, які заявляються, аналогічно прототипу [Голосман, Е.З. Основные закономерности синтеза и формирования цементсодержащих катализаторов для различных процессов органического, неорганического и экологического катализа [Текст] / Е.З. Голосман // Кинетика и катализ, 2001. - Т. 42, № 3. - С. 383-393] є непрожареними, що дає можливість проводити їх подальшу активацію без небезпеки перегріву газом з високим вмістом відновника. Для мідьалюмокальцієвої композиції відомий прояв більш високої активності в порівнянні з прототипом у реакції гідроамінування спиртів піперидином з метою отримання Nалкілпіперидинів [Белов, В.В. Парофазный синтез N-алкилпиперидинов на алюмокальциевых катализаторах, содержащих медь и никель [Текст] / В.В. Белов, В.И. Марков, С.Б. Сова [и др.] // Химическая технология, 2012. - № 9. - С. 534-542]. Використання мідьалюмокальцієвої композиції за новим призначенням, а саме у синтезі аліфатичних нітрилів, а також модифікування її шляхом додаткового введення оксиду магнію дозволяє розширити асортимент каталізаторів для отримання нітрилів. 1 UA 92476 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Наводимо приклади конкретного виконання корисної моделі, що пропонується. Приготування мідьалюмокальцієвого каталізатора. До мідьалюмокальцієвої подвійної солі додається талюм в межах 30-40 %, з наступним сухим перемішуванням, таблетуванням або екструдуванням, або гранулюванням іншим способом. Далі проводиться водяна обробка (ГТО) при температурі до 90 °C протягом декількох годин. Приготування мідьалюмомагнійкальцієвого каталізатора. На зразок, що являє собою гідроксоалюмінат магнію та карбонат кальцію, який отримано гетерогенним іонним обміном між основним карбонатом магнію структурної формули 4MgCO3•Mg(OH)2•5H2O, талюмом та оксидом кальцію у воді, висаджується мідь з мідьаміачнокарбонатного розчину термічним розкладанням. Приклад № 1. У реактор проточного типу завантажують 1,50 г каталізатора складу, % мас: CuO-50,0; Аl2О3-37,5; СаО - 12,5 та активують звичайним способом. У випарювальну зону реактора, яка заповнена кварцовою крихтою і температура якої становить 100 °C, подають етиловий спирт з навантаженням 1,13 г/(гкатгод.), аміак з витратою 69 мл/хв. та водень з витратою 16 мл/хв. Парогазова суміш, яка утворилася, надходить далі в каталітичну зону реактора, температура якої становить 280 °C. Продукти реакції збирають у приймач, обладнаний зворотним холодильником, і далі аналізують методом газорідинної хроматографії. На підставі складу каталізату розраховують основні показники роботи каталізатора, які представлені в таблиці 1. Загальна конверсія етанолу становить 97,8 %. Приклад № 2. У реактор завантажують 1,50 г каталізатора складу, % мас: CuO-40,0; Аl2О345,0; СаО - 15,0 та активують звичайним способом. Процес ведуть у відповідності з прикладом № 1 при температурі в каталітичній зоні 300 °C, подаючи бутанол з навантаженням 1,24 г/(гкатгод.), аміак з витратою 56 мл/хв. та водень з витратою 16 мл/хв. Результати наведені в таблиці 1. Загальна конверсія бутанолу становить 97,0 %. Приклад № 3. У реактор завантажують 1,50 г каталізатора складу, % мас: CuO-60,0; Аl2О330,0; СаО - 10,0 та активують звичайним способом. Процес ведуть у відповідності з прикладом № 1 при температурі в каталітичній зоні 290 °C, подаючи гексанол з навантаженням 1,61 г/(гкатгод.), аміак з витратою 71 мл/хв. та водень з витратою 10 мл/хв. Результати наведені в таблиці 1. Загальна конверсія гексанолу становить 98,0 %. Приклад № 4. У реактор завантажують 1,50 г каталізатора складу, % мас CuO-40,0; MgO10,0; Аl2О3-37,5; СаО - 12,5 та активують звичайним способом. Процес ведуть у відповідності з прикладом № 1 при температурі в каталітичній зоні 310 °C, подаючи бутанол з навантаженням 1,57 г/(гкатгод.), аміак з витратою 77 мл/хв. та водень з витратою 15 мл/хв. Результати наведені в таблиці 1. Загальна конверсія бутанолу становить 98,5 %. Приклад № 5. У реактор завантажують 1,50 г каталізатора складу, % мас: CuO-56,9; MgO13,8; Аl2О3-13,5; СаО - 15,8 та активують звичайним способом. Процес ведуть у відповідності з прикладом № 1 при температурі в каталітичній зоні 320 °C, подаючи октанол з навантаженням 2,33 г/(гкетгод.), аміак з витратою 55 мл/хв. та водень з витратою 15 мл/хв. Результати наведені в таблиці 1. Загальна конверсія октанолу становить 99,6 %. Приклад № 6. У реактор завантажують 1,50 г каталізатора складу, % мас: CuO-56,9; MgO13,8; Аl2О3-13,5; СаО - 15,8 та активують звичайним способом. Процес ведуть у відповідності з прикладом № 1 при температурі в каталітичній зоні 320 °C, подаючи деканол з навантаженням 3,63 г/(гкатгод.), аміак з витратою 64 мл/хв. та водень з витратою 14 мл/хв. Результати наведені в таблиці. Загальна конверсія деканолу становить 96,2 %. Синтез аліфатичних нітрилів на каталізаторах, які пропонуються в заявлюваному способі, дозволяє отримувати аліфатичні нітрили з виходом та продуктивністю на рівні прототипу. Розширення асортименту каталізаторів дає можливість більш гнучко керувати процесом отримання аліфатичних нітрилів - важливих продуктів з широким спектром корисних властивостей, вирішуючи тим самим проблему їх дефіциту. Враховуючи досить м'які умови синтезу, даний спосіб отримання нітрилів може бути впроваджений у виробництво на ПАТ "Азот" (м. Сєвєродонецьк, Рівне, Дніпродзержинськ, Черкаси). 2 UA 92476 U Таблиця Показники ефективності роботи каталізаторів, які заявляються № Спирт прикладу Умови синтезу Продуктивність молярна Ступінь кат-ру за швидкість перетворення співвідношення нітрилом, подання спирту у т-ра, °C спирт: аміак: водень спирту, нітрил, % моль/(кгкатгод.) моль/(кгкатгод.) 280 24,58 1,0:5,0:1,2 96,7 23,77 300 25,00 1,0:6,0:1,7 96,8 24,20 290 23,63 1,0:8,0:1,1 97,9 23,13 310 31,7 1,0:6,5:1,3 98,4 31,19 320 26,87 1,0:5,5:1,5 99,5 26,74 320 34,42 1,0:5,0:1,1 96,1 33,08 етанол бутанол гексанол бутанол октанол деканол Спирти прототип 280-320 С6-С10 1 2 3 4 5 6 23,034,6 1,0:(5,08,0):(1,11,7) 96,0-99,7 22,1133,72 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 1. Спосіб отримання аліфатичних нітрилів з аліфатичних спиртів та аміаку у присутності водню при температурі 280320 °C, молярному співвідношенні спирт:аміак:водень, рівному 1,0:(5,08,0):(1,11,7), відповідно, та молярній швидкості подання спирту 23,034,6 моль/(кгкатгод) у присутності каталізатора, що включає CuO, Аl2О3 та СаО, який відрізняється тим, що зазначені інгредієнти каталізатора мають наступне співвідношення компонентів, % мас.: CuO 40,060,0, Аl2О3 45,030,0, СаО 15,010,0. 2. Спосіб отримання аліфатичних нітрилів за п. 1, який відрізняється тим, що каталізатор, що містить CuO, Al2O3 та СаО, додатково включає MgO при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: CuO 40,060,0, Аl2О3 38,010,0, СаО 12,016,0, MgO 10,014,0. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3
ДивитисяДодаткова інформація
Автори англійськоюBilov Volodymyr Vitaliiovych, Markov Viktor Ivanovych, Sova Svitlana Borysivna
Автори російськоюБилов Владимир Витальевич, Марков Виктор Иванович, Сова Светлана Борисовна
МПК / Мітки
МПК: C07C 253/24
Мітки: аліфатичних, нітрилів, спосіб, отримання
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/5-92476-sposib-otrimannya-alifatichnikh-nitriliv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб отримання аліфатичних нітрилів</a>
Попередній патент: Спосіб контролю вуглеводного обміну у рисистих коней
Наступний патент: Спосіб брикетування сипучих матеріалів
Випадковий патент: Двері ламіновані