CS269657B1 - Sposob výroby trianilidalumíniových « zlúčenin a zariadenie na jeho uskuj ■ točňovanie - Google Patents

Abstract

Riešenie sa týká nového sposobu výroby trianilidalumíniových zlúčenin, obvykle . používaných ako selektívne katalyzátory pri syntéze 2,6-dialkylanllínov, reakciou příslušného aromatického aminu a kovového hliníka při zvýšenej teplote. Podstatou vynálezu je sposob výroby v kontinuálnom režime za miešanla pri zdržnej době 0,25 až 6,0 h,teplote 220 až 330 °C a tlaku 0,6 až 5,0 MPa, pričom kovový hliník sa do reaktora dávkuje dvojkomorovým systémom, alebo vo formě hliníkového drotu poaúvaného do reaktora. Súčasťou riešenig je aj zariadenie, ktoré efektívne umožňuje realizovat postup podlá vynálezu.

Description

CS 269657 B1

Vynález se týká sposobu výroby trianilidalumíniových zlúčenin, obvykle používa-ných ako selektívne katalyzátory pri syntéze 2,6-dialkylanilínov, ako aj zariadeniana ich výrobu.

Anilidové deriváty hliníka sa pripravujú z dialkylalumíniumchloridov /USA pat. 3 675 113; 3 923 892, 4 219 503/, ktoré sú však manipulačně- velmi náročné. Při sty-ku s kyslíkom a vzdušnou vlhkostíou horia a vybuchujú. Ako katalyzátor sa používáHgCl2, připadne iné Friedel-Craftsove katalyzátory.Nevýhodné sú však z ekologickéhohťadiska, nakoťko obsahuju chlór.

Postupom pódia Stroh R. a kol.:'Angew. Chem. 69 /4/ 144 /1957/ sa pripravujúanilidy hliníka diskontinuálnym eposobom z příslušného aromatického aminu a kovovéhohliníka za zvýšeného tlaku a teploty, za přítomnosti chloridu ortutnatého podťanásledovněj rovnice:

,NH

AI + 3H R = H, alkyl.

Například reakciou 2-metylanilínu /o-toluidínu/ 3 hliníkom vzniká tritoluidida-lumínium. Tento sa obvykle používá ako katalyzátor selektívnej alkylácie o-toluidínuetylénom, pričom vzniká 2-etyl-6-metylanilín:

+ CH2 ch2---> kat. CH, nh2 Ávch2ch3 2,6-dialkylanilťny sa obvykle používájú na výrobu syntetických živíc, dezodo-rantov, antioxidantov a už takmer výlučné ako intermediáty herbicídov anilidovéhotypu.

Doterajšie sposoby priemyselnej výroby trianilidalumíniových zlúčenín sú diskonti-nuálne procesy, ktoré využívajú rožne formy kovového hliníka /například triesky,prášok a granule/ /USA pat.2 762 845» Brit. pat. 756 538/.

Kontinuálny sposob přípravy trianilidalumíniových zlúčenín z příslušného aro-matického aminu a kovového hliníka Je značným technickým problémom a doteraz nebolv literatúre popísaný.

Podía tohto vynálezu sa sposob výroby trianilidalumíniových derivátov všeobec-ného vzorca

^NH - (g— RAI — NH - _ R

X NH - R 2 CS 269867 B1 kde R ~ vodík, metyl, etyl, z příslušného aromatického aminu a kovového hllníka prizvýšenej teplote uskutočňuje tak, že reakcla příslušného aromatického aminu s kovovýmhllníkom prebieha kontinuálně za miešania při zdržnej dot>e 0,25 až 6,0 h, s výhodou0,3 až 3,0 h, pri teplote 220 až 330 °C, s výhodou 280 až 300 °C, tlaku 0,6 až 5,0MPa, s výhodou 1,0 až 2,0 MPa, pričom hliník sa do reaktora dávkuje vo formě odpaduz jeho mechanického opracovania, popřípadě vo formě prášku dvojkomorovým systéraomalebo vo formě hliníkového drotu poadvaného do reaktora.

Podstatou zarladenia podl'a vynálezu, np uskutočňovanie výroby trianilidalumír.io-vých derivátov, pozostávajúceho z predohrievača, reaktora, kondenzátora, zásobníkov,přepojovacích potrubí a obvykle regulačných a meracích prvkov je skutočnosť, že napredohrievač aromatického aminu je připojené odvodné potrubie vyúsťujúce do spodnejčasti reaktora opatřeného vyhrievacím plášťom a miešadlom, pričom vrchná část reak-tora je opatřená zariadením na kontinuálně dávkovanie hllníka a odvodom odchádzajú-cich plynov cez odlučovač a kondenzátor do regulátora tlaku a na spodu je reaktorpřepojený odvodným potrubím cez chladič na zásobník reakčnej zmesl. Výhoda sposobu a zarladenia je hlavně v tom, že umožňuje kontinuálnym sposobomvyrábať trianilidy alumínia z příslušného aromatického aminu a kovového hllníka. Ďalšou výhodou okrem kontinualizácie je aj nepřítomnost zldčenín obsahujdcich najmachlór, ktorá sa používájd ako katalyzátory alebo prlamo ako zdroje hllníka.

Nový sposob výroby trianilidalumíniových zldčenín sa uskutočňuje na zariadení,ktoré bližšie objasňuje přiložený výkres, kde aromatický amin je dávkovaný cezpredohrev 2. potrubím 2. do spodnej časti dobré miešaného reaktora. Reaktor je vybave-ný ohrevným plášťom £5 a miešadlom 10. Dávkovacím zariadením 2 3® do reaktora dávkova-ný hliník. Reakciou uvolněný vodík odchádza cez odlučovač 12 a kondenzátor do re-gulačnej sdstavy tlaku Reakčná zmes odchádza z reaktora prepadom alebo jé jejodběr regulovaný regulátorom hladiny cez chladič 13 do zásobníka 6^.

Pri sposobe výroby podlá vynálezu sa hliník aplikuje vo formě hoblin, naseka-ných triesok alebo špón odpadajúcich při mechanickom opracovaní hllníka, alebos použitím nasekaného hliníkového drotu o priemere 2 až 10 mm. Rozměr odpadr.ého ma-teriálu z mechanického opracovania hllníka je přibližné 10x10x1 mm, dížka vslčekovpři sekaní drotu je 1 až 20 mm s výhodou 4 až 8 mm.

Takto mechanicky spracovaný hliník sa dávkuje do reaktora v požadovanom pomerek aromatickému aminu dvojkomorovým systémem napr. gulových ventilov vačšieho prieme-ru (40 - 60 mm), fiefinované množstvo častíc hllníka sa z násypky přepustí do hornejkomory pri uzavřetej spodnej. Potom sa uzavrie vrchná komora a otvorí sa spodná,pričom hliník vypadne do vyhriatej reakčnej zmesi. Otváranle a zatváranie oboch ko-mor je ovládané ručně alebo automatickým mechanickým zariadením. V případe využitia hliníkového drotu o priemere 2 - 5 mm je na vrchné vekoreaktora namontované podávacie zariadenle, ktoré odvíja požadovanou rychlostóu hli-níkový drot z elevky, posúva ho otvorom cez prírubu (veko) reaktora, kde sa pod ve-kom reaktora (vnátri) otáča sekačka, odsekávájúca valčeky požadovanéj dížky do reakč-nej zmesi. VzhTadom na tlak vodíka v reaktore je podávacie zariadenle na vonkajčejčasti veka reaktora hermeticky uzavretá v tlakovom plášti. Podávanie drotu a jehosekante je vzájomne synchronizovaná. Nároky na vlastný reaktor z hlediska geometrického tvaru nle sú příliš vysoké. Má charakter rúrového reaktora, miešaného buá vrtul'ovým alebo turbínovým miešadlom,připadne miešadlom s vertlkálnym pohybom. Přívod predohriatej suroviny sa uskutočňujedo spodnej časti reaktora, odvod produktu je regulovaný regulátorom hladiny, aleboprepadom. Reaktorem može byt tiež běžná miešaná tlaková nádoba, vybavená účinným mle-šadlom. Vyhrlevanie je najvýhodnejšie uskutočnit plášťom, v ktorom prúdi ohrevné médium CS 269657 B1

Veíkosť reaktora je volená v závislosti od množstva nástreku aromatického aminutak, aby zdržná doba bola 0,25 - 6 hod. s výhodou 0,5-3 hod.

Surovinou može byť anilín, připadne 2-alkylanilíny, ako například 2-metyl'anilínktoré sa po predohriatí na 140 - 200 °C dávkujú do reaktora v množstve, aby bola za-chovaná uvedená zdržná doba.

Teplotu v reaktore je vhodné volit v rozsahu 220 až 330 °C, s výhodou 270 až295 °C.

Tlak v reaktore sa při spúSťaní reakcie upraví inertom na 1,0 až 2,0 MPa. Počasreakcie sa vyvíja vodík, ktorý sa kontinuálně odpúSťa a tlak sa udržuje v rozsahu0,6 až 5,0 MPa, s výhodou na 1,0 až 2,0 MPa.

Poměr dávkovaných surovin, hliníka a aromatického aminu je vhodné voliť tak,aby výsledná koncentrácia trianilidalumínia v aromatickom amine sa pohybovala v po-žadovanom rozsahu koncentrácií alumíniovéj zlúčeniny v aromatickom amine.

Roztok odchádzajdci z reaktora cez chladič do zásobníka je třeba udržovat bezpřístupu vzduSnej vlhkosti, ktorá sposobuje rozklad trianilidalumínia na povodný aro-matický amin a hydroxid hlinitý.

Zariadenie podía vynálezu sa može prevádzkovat' i diskontinuálne. Ďadej uvedené příklady podstatu vynálezu bližSie objasňujú, ale v ničom neobmed-zujú. Příklad 1

Do rdrkováho reaktora o objeme V = 5 dcP (priemer 200 mm) sa kontinuálně dávku-je 1 kg/h o-toluidínu, predohriateho na 150 °C. Systémem dvoch guíových ventilovo priemere 40 mm, ktoré sd umiestnené na hornéj přírubě, sa do reaktora dávkuje hli-ník vo formě hliníkových hoblin (odpad z mechanického opracovania hliníka o rozmerecca 10 x 20 mm) v množstve 12 g/h. Na hornéj přírubě reaktora je zabudované mieSadlo,ktorého turbína premieSava reakčnd zmes a odvod uvolněného vodíka, ktorý cez odlučo-vač, chladič a redukčný ventil odchádza do odplynu. Přívod predohriateho o-toluióínuje umiestnený v dolněj přírubě reaktora. Tlak vodíka v reaktore je udržovaný na 1,0MPa a teplota na hodnotě 290 °C. Reaktor je vyhrlevaný elektrickým ohrevom. Odvodreakčnej zmesl je cez chladič do tlakového zásobníka. RozpdSťanie hliníka v o-tolui-díne je rýchle á kvantitativné. Viskozia katalytického roztoku urobená podlá HOfferabolaví - 10,1 mPa.s, čo představuje 5 % mol. tritoludidalumťnia v o-toluidíne. Příklad 2

Do rdrkového reaktora popí sáného v příklade 1 sa kontinuálně dávkuje 1 kg/h o-toluidínu, predohriateho na 170 °C. systémom dvoch guťových ventilov o priemere 40 mm sa do reaktora dávkuje hliník vo formě sekaného hliníkového drotu o priemere 4 mm a dížke 5-7 mm (podťa přesnosti nastavenia sekačky drStu) v množstve 24 g/h.

Tlak vodíka sa udržuje na 2,0 MPa pri teplote v reaktore 290 °C. Pri dodržaní20 postupu popísaného v příklade 1 sa získá katalytický roztok o viskozite^ = 46 m?n.čo reprezentuje obsah tritoluididalumínia 11,4 % molových. Vysoký obsah sJuxínicvejzlúčeniny sa okrem vysokej viskozity prejavuje vo velmi silnej hydroskopičnosti roz-toku, ktorý sa po čiastočnej hydrolýze stává ťažko manipulovatelným. 4 CS 269657 B1

Príklsd 3

Do rúrového reaktora popísáného v příklade 1 sa kontinuálně dávkuje 2 kg/ho-toluidínu, predohriateho na 190 °C. Systémom dvoch guťových ventilov o priemere40 mni sa do reaktora dávkuje každých 30 minút 12 g hliníka vo formě sekaného drotuo priemere 4 mm (dížka valčekov 5 až 7 mm) celkem 24 g Al/h. Tlak vodíka sa udržujena 1,0 MPa, teplota v reaktore na 290 °C. Pri dodržení postupu uvedeného v příklade1 sa získá roztok tritoluldidalumínia v o-toluidíne o koncentrácii 5 % mol. o vis-kositě ? 20 = 11,1 mPa.s. Příklad 4

Do reaktora popísáného v příklade 1 sa kontinuálně dávkuje 2 kg/h anilínu, pre-dohriateho na teplotu 190 °C. Systémom dvoch guťových ventilov o priemere 40 mm sado reaktora dávkuje každých 30 minút 15 g hliníka vo formě sekaného drotu o prieme-re 4 mm, celkora 24 g Al/h. Tlak vodíka sa udržuje na 1,0 MPa, teplota v reaktore na290 °C. Při dodržení postupu uvedenom v příklade 1 sa získá roztok trianilidalumí-nia v anilíne o koncentrácii 5,5 % molových o viskozite/^ » 14,1 mPa.s. Příklad 5

Do rúrového reaktora popísaného v příklade 1 sa kontinuálně dávkuje 3,0 kg/ho-toluidínu'predohriateho na 190 °C. Systémom dvoch guťových ventilov o priemere40 mm sa do reaktora dávkuje každých 30 minút 25 g hliníka vo formě sekaného drotu,ako je popísáné v příklade 3, celkom 51 g Al/h. Tlak vodíka v reaktore sa udržuje na1,5 MPa, teplota na 290 °C. Z reaktora odchádza reakčná zmes tritoluidalumíniav o-toluidíne o koncentrácii 7,5 % mol. a viskositě^ 2θ = 18,5 mPa.s. Příklad 6

Do tlakového kontinuálneho reaktora o objeme 25 1 sa dávkuje 15 kg/h o-toluidí-nu, predohriateho na 170 °C. Reaktor je vybavený mieSadlom, v spodnej časti regulač-ným ventilom, ovládaným regulátorom hladiny, ktorý je nastavený tak, aby v reaktorebol udržovaný objem kvapaliny 15 1· Zádrž reaktora može byt1 regulovaná prepadom.Vyhrievanie je realizované pláSťom, v ktorom cirkuluje vyhrievacie médium. Vrchnápříruba reaktora (veko) obsahuje okrem pohonnej jednotky mleSadla Speciálně podávaciezariadenie na hliník, odvod pár o-toluidínu a uvolněného vodíka do odlučovače a kor.-denzátora. Za kondenzátorom je reaktor tlakovo přepojený so zásobníkem produktu a od-plyňovaný cez sústavu regulačných ventilov do odplynu.

Rozhodujúcu úlohu pre výrobu tritoluldidalumínia hrá podávacie (dávkovacle) zs-riadenle, ktoré má nezávislý pohon a je celé hermeticky uzavreté v schránke, tlakovoprepojenej 3 reaktorom.

Zariadenie posúva cez hornú prírubu do reaktora hliníkový drot o priemere 4 mm,natočený na cievke. Drot je posúvaný do reaktora dvorná protisměrně sa otáčajúcimiválcaml. Pod přírubou sa otáča sekací list (segment), ktorý odsekává 6 až 7 mm válče-ky drotu do reaktora.

Posun podávačích valcov a rýchlosť otáčania sekcieho listu je synchronizovanáz jedného pohonu.

Velká výhoda tohto sposobu dávkovania hliníka je vo vytváření čerstvých hliníko-vých ploch, kde reakcia s o-toluidínom okamžité nabieha.

Claims (2)

1. CS 269657 31 Uvedeným sposobom sa do reaktora kontinuálně dávkuje 180 g/h hliníkového drotuo priemere 4 mm, čo představuje dížku 5,3 m. Reakclou uvol’nený vodík vytvára přetlak, ktorý sa udržuje na 1,0 MPa regulačnýmventilom. Uvoínený vodík odchádza cez odlučovač a kondenzátor do odplynu. Odlúčenýo-toluidín sa vracia do reaktora. Při zdržnej době v reaktorab = 1 h a dobrom miešaní dochádza ku kvantitativné-mu rozpúšťaniu hliníka v o-toluidíne. Regulátor hladiny ovládá výpustný ventil z reaktora, odkial’ roztok tritoluidi- dalumínia v o-toluidíne odchádza cez chladič do zásobníka. Uvedený roztok obsahuje * 205 % molových tritoluididalumínia a má viskozitu^ = 10,5 mPa.s. Příklad 7 Do zariadenia popísaného v příklade 6 sa dávkuje 7,5 kg/h o-toluidínu a 90 g/hhliníkového drotu. Při dodržaní pracovného postupu, popísaného v příklade 6, sazíská roztok tritoluididalumínia v o-toluidíne o koncentrácii 5 % molových s visko-zitou^7 = io,7 mPa.s. Příklad 8 Do zariadenia popísaného v příklade 6, sa dávkuje 7,5 kg/h anilínu predohria-téhc na 160 °C. Pomocou zariadenia popísaného v příklade 6 sa do reaktora dávkuje100 g/h sekaného hliníkového -drotu. Při dodržaní reakčných podmienok a pracovnéhopostupu, popísaných v příklade 6, dostaneme roztok trianilldalumínia v anilíneo koncentrácii 5,7 % mol. a viskozite^ - 14,5 mPa.s. PŘED MET VYNÁLEZU 1/ Sposob výroby trianilidalumíniových derivátov všeobecného vzorceNH - R / AI - NH - (q\. R NH - R kde R = vodík, metyl, etyl, z příslušného aromatického aminu a kovového hliníka prizvýšenej teplote, vyznačujúci sa tým, že reakcia příslušného aromatického aminu s ko-vovým hliníkom sa uskutočňuje kontinuálně za miešania pri zdržnej době 0,25 až 6,0 h,s výhodou 0,3 až 3,0 h, pri teplote 220 až 330 °C, s výhodou 280 až 300 °C, tlaku0,6 až 5,0 MPa, s výhodou 1,0 až 2,0 MPa, pričom hliník sa do reaktora dávkuje vo forme odpadu z jeho mechanického opracovania, popřípadě vo formě prášku dvojkomorovýmsystémom alebo vo formě hliníkového drotu posúvaného do reaktora.
2. 2/ Zariadenie k prevadzanlu sposobu podl'a bodu 1, pozostávajúce z predohrievaía, reaktora, kondenzátora, zásobníkov, přepojovacích potrubí, regulačných a meracích prvkov, vyznačujúce sa tým, že na predohrievač aromatického aminu'/2/ je připojené odvodné potrubie /7/ vyústujáce do spodnej časti reaktora /1/, opatřeného vyhrievacíc 6 CS 269657 B plááťom /8/ a mleSadlom /10/, pričom vrchná časť - příruba - reaktora je opatřená za-riadením na kontinuálně dávkovanle hliníka /5/ a odvodom /11/ odchádzajúcich plynovcez odlučovač /12/ a kondenzátor /3/ do regulátora tlaku /4/ a naspodu je reaktor /1/přepojený odvodným potrubím /9/ cez chladič /13/ na zásobník /6/ reakčnej zmesi. 1 výkres