CN101844968A - 一种用2,5-二甲酚制备2,3,6-三甲酚的方法 - Google Patents

一种用2,5-二甲酚制备2,3,6-三甲酚的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用2,5-二甲酚制备2,3,6-三甲酚的方法,该方法是一定比例的2,5-二甲酚与甲醇、水、氮气在氧化铁系催化剂存在下,在固定床反应器中进行气相反应,一步合成2,3,6-三甲酚。该制备方法用易得的2,5-二甲酚为原料,解决了工业化制备2,3,6-三甲酚的原料来源;使用了新型氧化铁系催化剂,从而延长了2,3,6-三甲酚连续合成的时间,提高了反应的转化率和选择性,降低了进料温度;使用了固定床绝热反应器,使设备费用减少。进而大大降低了产品的制造成本,有着很好的经济效益与社会效益。

Description

一种用2,5-二甲酚制备2,3,6-三甲酚的方法
技术领域
本发明涉及有机物的合成领域,更具体说是用2、5-二甲酚与甲醇在氧化铁系催化剂作用下进行气相催化,以制备2,3,6-三甲酚方法。
背景技术
2,3,6-三甲酚应用领域广泛,除用维生素E主环合成,还作为生产耐热性聚苯醚工程塑料的单体和塑料合金的原料,此外,在某些农药、消毒剂的生产及有机化学反应中也是不可缺少的中间体和媒介。
合成2,3,6-三甲酚的工艺路线较多,适应大工业化的有两条:一目前国内外普遍采用的合成技术是以间甲酚为原料,甲醇为甲基化剂,在催化剂存在下,进行气固相反应一步合成制取2,3,6-三甲基苯酚。涉及这条路线的专利很多例如USP4406824、JP昭55-57531、FR2329812、GB2089343A、CN1229782A等等。该工艺的问题是国内间甲酚原料紧缺,大部分依靠进口,严重制约了我国2,3,6-三甲酚的产量。二是苯酚甲基化法(USP 3959394),即该工艺以苯酚为原料,甲醇为甲基化剂,在催化剂存在下进行气固相反应,首先制得2,6-二甲基苯酚,然后再在二段反应器中进一步甲基化得到2,3,6-三甲酚。该工艺的虽然原料易得,但反应为强放热,采用二段反应器,而且,产品分离存在一定困难,制造成本较高。
2,5-二甲酚邻位甲基化制备2,3,6-三甲酚,作为一类邻位甲基化反应,该类反应的关键在于所使用催化剂的活性、选择性、使用寿命和操作条件。早期开发的活性氧化铝催化剂,它的邻位甲基化取代的选择性低,副反应多,如JP7853627,USP4301308。因此逐渐被氧化镁系催化剂所取代。第二代氧化镁系催化剂,具有活性好、选择性高的特点,但操作温度高400-600℃、能耗高、易结碳、使用寿命短,如USP3446856,USP7972836,USP4041085,USP4201880,USP4554267,CN1066263A。因而出现了以氧化铁为主组分的复合型金属氧化物催化剂,该催化剂操作温度低(300℃~400℃),活性好,选择性高,如USP4406824、JP昭55-57531、FR2329812、GB2089343A、CN1229782A、USP4429171、USP3716589、CN1634656A、CN1102407A。这些催化剂一方面可重复性低或使用寿命短;另一方面存在选择性不强的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用2,5-二甲酚制备2,3,6-三甲酚的方法。
本发明的具体方案如下:
氧化铁、氧化铬、氧化锗、氧化锰、氧化铟的起始制备原料可以是相应元素的硝酸盐、氯化物及其它相关无机盐;氧化硅的起始原料是硅酸钠;氧化钾的起始原料是碳酸钾。
本发明的催化剂的制备可用各种已知方法,如共沉法、浸渍法、混捏法。共沉法中用氨水为沉淀剂。成型方法是压片成3mm*3mm圆柱型。
本发明所述的适宜的反应条件是:固定床绝热反应器的反应温度应控制在300~450℃,压力为0~0.1Mpa;反应物料的摩尔比为:2、5-二甲酚∶甲醇∶水∶氮气=1∶1~7∶5~15∶1~15;反应物料的混合气体以0.3~3.0h-1
反应物料中加入一定的水蒸气跟氮气,可以稀释混合气浓度,增加体系热容,使反应趋稳,并可减少催化剂表面上积碳形成,从而提高催化剂的稳定性,延长催化剂寿命。
本发明的2,5-二甲酚只上一个甲基即成为最终产品2,3,6-三甲酚,反应放热比用间甲酚法和苯酚法两种方法放热降低很多,一方面可以减少催化剂局部过热致表面结碳的可能,另一方面简化了反应器结构的设计,做成绝热固定床反应器即可。
从固定床出来后,余热用热交换器回收热量;闪蒸出未反应的甲醇,提纯后套用;蒸出前沸水,重新汽化套用;再精馏得到成品。本发明做到了未反应的原料、水循环套用,余热回收使用,减少了能耗物耗,符合节能减排的要求。
本发明相对于现有技术具有显著的优点:
1、本发明的以2,5-二甲酚为原料,只需一次甲基化即可制得2,3,6-三甲酚,简化了反应途径,解决了工业化制备的原料来源;
2、使用了新型氧化铁系催化剂,连续反应2个月无衰变,使2,5-二甲酚的转化率达到98.5%以上,2,3,6-三甲酚选择性达97%以上;
3、使用了固定床绝热反应器,使设备费用减少。
4、未反应的原料、水循环套用,余热回收使用,减少了能耗与物耗,既节能又减排。
以上各点,均降低了2,3,6-三甲酚的制备成本,具有显著的经济效益。
具体实施例
下面用实例进一步说明本发明的内容,但不局限于实例所涉及的范围。
实例1:
称取55Kg Fe(NO3)3·9H2O、880gCr(NO3)·9H2O、320gGeCl4、630gMn(NO3)2·4H2O、730gNa2SiO3·9H2O、3.5KgInCl3·4H2O,溶解在1000L的水中,先滴加10%的氨水中和至溶液pH=7.0,并加热至90℃,再继续用10%的氨水中和至pH=7.5~8.0,搅拌1小时,共沉淀12小时,过滤得滤饼用去离子水反复洗涤过滤,在120℃干燥24小时,粉碎成30~80目的颗粒,放入20L的1.0%K2CO3溶液中,浸渍24小时,过滤分离,将所得颗粒物,于120℃干燥14小时,再在焙烧炉中470℃下焙烧5小时,干燥物粉碎后加入适当的水和石墨压制成型,得到一个由氧化铁、氧化铟、二氧化硅、氧化铬、二氧化锰、氧化锗、氧化钾组成的催化剂,该催化剂中各成份的摩尔数比为:
Fe2O3∶In2O3∶SiO2∶Cr2O3∶MnO2∶GeO2∶K2O=100∶8.8∶0.5∶0.56∶2.1∶1∶0.3。
将制得的催化剂放入一具有
Figure BSA00000137606800041
内径反应列管的固定床反应器中,按照二甲酚∶甲醇∶水∶氮气=1∶2.5∶3∶7的摩尔比配比,通入反应混合原料,在0.1MPa、320℃和0.8h-1液空时速的条件下反应合成2,3,6-三甲基苯酚。从反应器流出气体,通过空气冷却和循环水冷却后,以甲醇进行吸收,采用气相色谱法分析反应产物的组成含量,其结果如下表所示:
反应时间(分钟)   2,3,6-TMP产率(摩尔百分比)   2,5-DMP转化率(摩尔百分比)
  10   96.79   98.98
  50   97.11   98.98
  100   97.23   98.98
  500   97.38   98.98
  1000   97.44   98.98
  1500   97.61   98.98
例2
一种2,3,6一三甲酚的制备方法,将2,5-二甲酚与甲醇、水气化后与氮气混合,在氧化铁系催化剂存在下,通过固定床反应器中进行气相催化反应,一步合成2,3,6-三甲酚,反应温度为300~450℃;反应压力为0~0.1Mpa;所述的2、5-二甲酚、甲醇、水、氮气的摩尔比为:1∶(2~5)∶(8~10)∶(8~12)。气相催化反应结束后,冷却,分离出未反应完的甲醇和水,精馏得2,3,6-三甲酚成品。氧化铁系催化剂为:以氧化铁为主并含有助催化剂:氧化铬、氧化锗、氧化锰、氧化铟、氧化硅、氧化钾;所述的氧化铁系催化剂中各成分的摩尔比为:氧化铁∶氧化铬∶氧化锗∶氧化锰∶氧化铟∶氧化硅∶氧化钾=100∶0.5~5∶0.1~6∶0.1~3∶0.1~9∶0.5~3∶0.2~2;计算摩尔比时以Fe2O3、Cr2O3、GeO2、MnO2、In2O3、SiO2、K2O形式计算。
气相催化反应体系进料空速为:0.3~3.0h-1
催化剂填装在固定床绝热反应器中。
未反应的原料跟水回收套用,余热经换热器加热原料予以利用。

Claims (6)

1.一种2,3,6-三甲酚的制备方法,其特征在于:将一定比例的2,5-二甲酚与甲醇、水气化后与氮气混合,在氧化铁系催化剂存在下,通过固定床反应器中进行气相催化反应,一步合成2,3,6-三甲酚,反应温度为300~450℃;反应压力为0~0.1Mpa;所述的2、5-二甲酚、甲醇、水、氮气的摩尔比为:1∶(1~7)∶(5~15)∶(1~15)。
2.根据权利要求1所述的2,3,6-三甲酚的制备方法,其特征在于:气相催化反应结束后,冷却,分离出未反应完的甲醇和水,精馏得2,3,6-三甲酚成品。
3.根据权利要求1所述的2,3,6-三甲酚的制备方法,其特征在于:所述的氧化铁系催化剂为:以氧化铁为主并含有助催化剂:氧化铬、氧化锗、氧化锰、氧化铟、氧化硅、氧化钾;所述的氧化铁系催化剂中各成分的摩尔比为:氧化铁∶氧化铬∶氧化锗∶氧化锰∶氧化铟∶氧化硅∶氧化钾=100∶0.5~5∶0.1~6∶0.1~3∶0.1~9∶0.5~3∶0.2~2;计算摩尔比时以Fe2O3、Cr2O3、GeO2、MnO2、In2O3、SiO2、K2O形式计算。
4.根据权利要求1所述的2,3,6-三甲酚的制备方法,其特征在于:所述的气相催化反应体系进料空速为:0.3~3.0h-1
5.根据权利要求1所述的2,3,6-三甲酚的制备方法,其特征在于:所述的催化剂填装在固定床绝热反应器中。
6.根据权利要求1所述的2,3,6-三甲酚的制备方法,其特征在于:未反应的原料跟水回收套用,余热经换热器加热原料予以利用。
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