DK156387B - Fremgangsmaade til katalytisk fremstilling af nitroalkaner - Google Patents

Fremgangsmaade til katalytisk fremstilling af nitroalkaner Download PDF

Info

Publication number
DK156387B
DK156387B DK362583A DK362583A DK156387B DK 156387 B DK156387 B DK 156387B DK 362583 A DK362583 A DK 362583A DK 362583 A DK362583 A DK 362583A DK 156387 B DK156387 B DK 156387B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
catalyst
nitric acid
reaction
process according
preparation
Prior art date
Application number
DK362583A
Other languages
English (en)
Other versions
DK362583A (da
DK362583D0 (da
DK156387C (da
Inventor
William Verne Hayes
Original Assignee
Dow Chemical Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dow Chemical Co filed Critical Dow Chemical Co
Priority to DK362583A priority Critical patent/DK156387C/da
Publication of DK362583D0 publication Critical patent/DK362583D0/da
Publication of DK362583A publication Critical patent/DK362583A/da
Publication of DK156387B publication Critical patent/DK156387B/da
Application granted granted Critical
Publication of DK156387C publication Critical patent/DK156387C/da

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

DK 156387 B
Opfindelsen angàr en fremgangsmâde til fremstilling af nitroalkaner med 1-6 carbonatomer ved omsætning i dampfase af en C^-galkan med salpetersyre.
5 Nitroalkaner er en vigtig stabi1iserende bestanddel, som an-vendes i 1,1,1-trichlorethan, nàr det anvendes ved dampaffedt-ning og kemisk rensning. Aile fabrikanter i hele verden til-sætter nitromethan og/eller nitpoethan til deres kommercielle 1,1,1-trichlopethanbaserede oplosningsmidler. Nitroalkaner fremstilles normalt ved dampfasenitrering af alkanen med enten salpetersyre eller NO2· Der dannes en blanding af produkter pà grund af overskæring af en C-C-binding. Nàr f.eks. propan ni-treres, omfatter produkterne 1-nitropropan, 2-nitropropan, ni-troethan og nitromethan. Pâ grund af de oxidative betingelser dannes der ogsâ andre oxygenholdige forbindelser, f.eks. alde-hyder, syrer og carbonoxider. Patentskrifter, som beskriver en sàdan fremgangsmâde, er US 2.844.634 og 2.905.724.
Forbedringer af disse dampfasenitreringer angives opnâet ved anvendelse af salpetersyren eller nitrogenoxider sammen med 20 oxygenerede svovlforbindelser, f.eks. SO2» H2SO4 (US-PS 3.272. 874). og ved gennemforelse af nitreringen i nærværelse af ozon (US-PS 3.113.975).
Andre fremgangsmâder omfatter nitrering af alkaner ved hjælp 25 af nitrogenperoxid (NÛ2>2 i n®rv*relse af oxygen (luft) under-tryk ved 150-330°C (US-PS 3.780.115), omsætning af en alkan med salpetersyre i nærværelse af et lavere alifatisk monocar-boxylsyreanhydrid til dannelse af en nitroester, efterfolgende reduktion heraf med et alkaliborhydrid til dannelse af nitro-30 alkanen (US-PS 3.706.808) og omsætning af organiske aminer med ozon (US-PS 3.377.387).
Det har nu vist sig, at det er muligt at gennemfere den kendte nitreringsreaktion ved omsætning i dampfase af en Cj-galkan med salpetersyre ved lavere temperaturer, med bedre omdannel- 3 5 se, med bedre selektivitet og i hejere udbytter, end man hid-til har kunnet, dersom man gennemforer omsætningen ved 300-4300C i nærværelse af en katalysator i form af et sait eller 2
DK 156387 B
oxid af et métal af gruppe II i det periodiske System og i nærværelse af mindst 50 volumenprocent af et gasfortyndings-middel, idet salpetersyren tilfores som væske.
5 Fremgangsmàden ifolge opfindelsen er sâledes ejendoMalig ved det i krav l's kendetegnende de! angivne.
Den forbedrede fremgangsmâde til nitrering af Cj-galkaner, specielt methan og ethan i dampfasen, omfatter sàledes anven-delsen af en inaktiv fortyndende gas, f.eks. nitrogen, og en katalysator, som er et sait eller et oxid af et métal fra gruppe II i det periodiske system, f.eks. CaCl2 eller Sr(N03)2· Katalysatoren kan understettes pâ et inaktivt stet-telag, f.eks. aluminiumoxid med et lavt overfladeareal. Salpetersyren tilfores som en væske og fordampes pâ katalysatoren.
15
Fremgangsmàden gennemfores under anvendelse af Ci_galkaner-, specielt methan og ethan. Disse alkaner i gasform blandes med et inaktivt fortyndingsmiddel, sâsom nitrogen, argon, carbon-monooxid eller carbondioxid, og ledes over katalysatoren sam-20 men med en flydende salpetersyre, som derpâ fordampes.
Gasserne, men ikke salpetersyren, opvarmes fortrinsvis forud til en temperatur fra 200-400°C afhængigt af den anvendte al-kan. Katalysatorlejet hoIdes fortrinsvis pâ en temperatur fra 25 325-390°C, nâr det drejer sig om ethan, og 380-425°C, nàr det_ drejer sig om methan. Det molære forhold af anvendt alkan er onskeligt fra 0,2 til 2 mol pr. mol salpetersyre. Det fore-trukne forhold er ca. 1:1.
Katalysatoren er fortrinsvis salte af metaller fra gruppe II i 30 det periodiske system, nemlig magnésium, calcium, strontium og barium. Salte af disse metaller inklusive chloriderne, sulfa-terne og nitraterne kan anvendes. Oxiderne af de samme metaller er ogsâ anvendelige.
35 Enten oxiderne eller saltene kan ogsâ blive anbragt pâ et inaktivt stettelag og anvendt pâ samme mâde. Fremgangsmâder til fremstilling af understettede eller bârne katalysatorer er velkendt teknik. Stettematerialet kan f.eks. imprægneres ved
DK 156387 B
3 neddypning heraf i en saltoplesning eller ved at sprejte op-lesningen eller i tilfældet med oxider eller uoploselige salte opslæmningen pâ stcttematerialet.
5 Ved fremgangsmàden anvendes der hensigtsmæssigt tryk fra 6,9 til 207 kPa gauge og fortrinsvis fra 41,4 til 68,9 kPa gauge.
Pâ grund af denne reaktions eksoterme karakter og brandfarlig-heden heraf er det vigtigt at anvende et fortyndingsmiddel. Der anvendes mindst 50% fortyndingsmiddel for at komme uden 10 for antændelighedsomràdet.
Et eksempel pâ én fremgangsmâde til fremstilling af katalysa- toren er som folger: jg Fremst il 1i nq 300 g af en kommerciel kvalitet af aluminiumoxid (4,7 mm kug-ler med et overfladeareal pà 0,02-0,2 m2/g) blev neddyppet i en oplssning af 100 g Sr(N03>2 i 250 ni 1 vand. Overskud af op-losningsmiddel blev afdampet, og det vâde stettematerialer op-2Q varmet med omrering i en pande ved 100°C i 1 time og derefter opvarmet i en ovn ved 140®C i 2 timer for at terre katalysato-ren. Den færdige katalysator indeholdt 22,2 vægt% Sr(N03)2·
Anvendelse af katalysatoren Eksempler 1-4 150 cm3 af den ovenfor fremstillede katalysator blev anbragt i et 45,7 x 25,4 mm rar- (316 rustfri stâl) reaktor. Reret blev opvarmet i et fluidiseret sandleje til en temperatur pâ 425°C, og en blanding af methan og nitrogen i et forhold pà 1/2 blev forud opvarmet til ca. 250°C og ledt gennem roret ved et tryk 30 pâ 48,3 kPa gauge. Koncentreret flydende salpetersyre, der ik- ke var forud opvarmet, blev ledt ind i gasstrommen umiddelbart over katalysatorlejet. Stromningshastigheder var 3200 ml/min.
nitrogen, 0,0625 gmol/min. methan og 0,0600 gmol/min. HNO3, og kontakttiden (C.T.) var 0,7 sek. De udstrommende gasser blev 3 5 fodt til en afkolet vandskrubber (10°C). Methanomdannelse (conv.) var 8,2% og selektivitet .(sel. ) overfor nitromethan (NM) 41,8%. Produktiviteten (prod.) af katalysatoren blev be-regnet til at være 1280 kg/dag/m3.
4
DK 156387 B
Under anvendelse af den samme katalysatorreaktor med den samme reaktor og forvarmningstemperatur blev der anvendt forskellige fodehastigheder og kontakttider. Disse resultater er 5 10 15 20 25 30 35
DK 156387 B
5 . N.
Ό bO Ο Π) S-. Ό (X "v. | ο T- v- hûn co co ο ό S ^ S 1 N CO CO r- £h f
• H ÎN ^ H
!—! k k. ** K
S (D <A° ,—| t'- LO CO
13 en —' ^ η co co ^*> CM rH ‘tf σι wa— _ - - ^
|_j CJOoY5 CO CO CO
J
w
CQ
< _
Eh ~ • · r^. CO O co
Eh .. * * >- • <D o O >-h o U en d v^irTÎ^ 'î h in ^ *30 O o r- O r-i w £ λ ~ ^ ° U ffi M rH ο rH ri m ον-) · ο o to o O O G O co CM (X) 3 S -H CO CO H* en m & Ë ® ° ° «3 "" O O O o
MM · LD VD LO CD
te O G CN «tf C0
U Ê-H S ·ί ·=Γ S
&6 ° ° °
' 1 ο O o CD
M
a • iH CM n ^ en w
DK 156387B
6
Eksempler 5-8
Et katalysatorstottemateriale af det samme aluminiumoxid, som blev anvendt i de foregâende eksempler, blev forsynet med 5 25,8% SrC^ pâ samme mâde som beskrevet ovenfor. Ethan blev anvendt i fodestrommen i stedet for methan, og fodesstrommen blev forvarmet til 195°C og omsat ved 335°C. Bâde nitromethan (NM) og nitroethan (NE) blev opnâet som produkter. Stromnings-hastigheder, kontakttid (C.T.) og resultater er vist i tabel II.
TABEL II
C2H5 HNO3 15 (gmol/ (gmol/ C2H5/HNO3 C.T. C2H5 Sel.
Eks. nr. min. ) min. ) forhold (sek. ) Conv. (%) (%) 5 0,0178 0,0123 1,45/1 1,93 7,9 23,1 (NM) 63,5 (NE) 6 0,0178 0,0178 1/1 2,06 8,1 22,8 (NM) 63.9 (NE) 20 7 0,0178 0,0178 1/1 2,41 13,5 18,7 (NM) 51,4 (NE) 8 0,0245 0,0167 1,47/1 1,89 9,9 16,9 (NM) 56.9 (NE)
Eksempler 9-11 2 5 Pâ samme mâde som beskrevet ovenfor blev en katalysator af —
CaCl0 pâ et sfærisk aluminiumoxidstottemateriale (6,3 mm i ^ 2 diameter og med et overfladeareal pâ 0,03 m /g) anbragt i en 1219 mm x 19. mm rorformet rustfri stâlreaktor. Forvarm-ningstemperaturen i eksemplerne 9 og 10 var 200°C, og reak-33 tortemperturerne var henholdsvis 355°C og 348°C. Eksempel 11 blev forvarmet til 230°C og omsat ved 360°C. Ethan blev tilfort i eksemplerne 9 og 10, medens methan blev tilfort i eksempel 11. Fodehastigheder, kontakttider og opnâede resultater er angivet i tabel III.
35 7
DK 156387 B
TABEL III
c2h6 hno3 5 (gmol/ (gmol/ C2H6/ENO3 C.T. C2H6 Sel»
Eks. nr. min. ) min. ) forhold (sek. ) Conv. (%) (%) 9 0,0178 0,0117 1,5/1 1,9 14,7 13,7 (NM; 43,6 (NE; 10 0,0178 0,00117 1,5/1 1,9 9,9 14,7 (Mi.
10 48,9 (NE) 11 0,0134 0,0117 1,14/1 2,28 10,9 17,2 (NM)
Eksempler 12-14 I disse eksempler (hvor der blev anvendt samme reaktor soin 15 i eksemplerne 9-11) blev der anvendt forskellige forhold af ethan/salpetersyre. En forvarmningstemperatur pâ 280°C blev anvendt i hvert eksempel, og reaktortemperaturen var henholds-vis 385°C, 390°C og 393°C i eksemplerne 12, 13 og 14. Den anvendte katalysator var 150 ml af nr. 5 mesh vandfrit CaC^» 20 Paramétré og resultater er vist i tabel IV.
TABEL IV
c2h6 HNO3 (gmol/ (gmol/ C2H6/HN03 C.T. C2H6 Sel.
25 Eks. nr. min. ) min. ) forhold (sek. ) Conv. (%) (%) 12 0,0178 0,013 1,37/1 1,2 11,9 8,2 (NM) 19,5 (NE) 13 0,0178 0,019 0,94/1 1,14 14,8 9,6 (NM) 21,8 (NE) 30 14 0,013 0,0228 0,59/1 1,11 18,9 11,0 (NM) 24,2 (NE) 35

Claims (5)

1. Fremgangsmàde til frerastilling af nitroalkaner med 1-6 car-5 bonatomer ved omsætning i dampfase af en Ci>6alkan med salpe- tersyre, kendetegnet ved, at omsætningen gennemfe-res ved 300-430°C i nærværelse af en katalysator i form af et sait eller oxid af et métal af gruppe II i det periodiske System og i nærværelse af mindst 50 volumenprocent af et gasfor-tyndingsmiddel, og at salpetersyren tilferes som væske.
2. Fremgangsmàde ifolge krav 1, kendetegnet ved, at metallet er calcium eller strontium.
3. Fremgangsmàde ifelge krav 1 eller 2, kendetegnet 15 ved, at katalysatoren er anbragt pâ et inaktivt stottemateri- ale med lavt overf1adeareal.
4. Fremgangsmàde ifelge krav 1-3, kendetegnet ved, at det molære forhold mellem Ci-6a^an °9 salpetersyre er 0,5- 20 2:1·
5. Fremgangsmàde ifelge krav 1, kendetegnet ved, at stremningshastigheden af Cj_6a^anen er s^ledes, at der tilve-jebringes en kontakttid fra 0,5 til 3 sek. 25 30 35
DK362583A 1983-08-09 1983-08-09 Fremgangsmaade til katalytisk fremstilling af nitroalkaner DK156387C (da)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK362583A DK156387C (da) 1983-08-09 1983-08-09 Fremgangsmaade til katalytisk fremstilling af nitroalkaner

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK362583A DK156387C (da) 1983-08-09 1983-08-09 Fremgangsmaade til katalytisk fremstilling af nitroalkaner
DK362583 1983-08-09

Publications (4)

Publication Number Publication Date
DK362583D0 DK362583D0 (da) 1983-08-09
DK362583A DK362583A (da) 1985-02-10
DK156387B true DK156387B (da) 1989-08-14
DK156387C DK156387C (da) 1990-01-08

Family

ID=8125010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK362583A DK156387C (da) 1983-08-09 1983-08-09 Fremgangsmaade til katalytisk fremstilling af nitroalkaner

Country Status (1)

Country Link
DK (1) DK156387C (da)

Also Published As

Publication number Publication date
DK362583A (da) 1985-02-10
DK362583D0 (da) 1983-08-09
DK156387C (da) 1990-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4481304A (en) Catalyst for producing phthalic anhydride
JPH09511518A (ja) フェノール及びその誘導体の製造法
US4260822A (en) Process for the production of unsaturated acids
JPH0641026A (ja) 3,5−ジフルオロアニリンの製造方法
KR100191187B1 (ko) 이소부탄의 촉매 산화에 의한 메타크릴산의 제조방법
DK156387B (da) Fremgangsmaade til katalytisk fremstilling af nitroalkaner
JPH0525550B2 (da)
JPS58131932A (ja) アントラキノンの製法
RU2043987C1 (ru) Способ получения уксусной кислоты окислением этилена и твердый металлокомплексный катализатор для осуществления способа
TWI605034B (zh) N-乙烯基羧酸醯胺之製造方法
CA1203815A (en) Preparation of nitroalkanes
JPH0410456B2 (da)
US4431842A (en) Catalytic preparation of nitroalkanes
JPH0533097B2 (da)
NO157651B (no) Fremgangsmÿte for katalytisk fremstilling av lavere nitroalkaner.
US4609756A (en) Process for the preparation of optionally substituted cinnamic acid in the presence of a catalyst
US2289036A (en) Preparation of benzoic acid
JP5228817B2 (ja) ピラゾール化合物の製造方法
JPH0253100B2 (da)
US3030415A (en) Separation of ortho-nitrotoluene from nitrotoluene mixtures
WO2019216163A1 (ja) 1,2,2,2-テトラフルオロエチルメチルエーテルの製造方法
JPS5879948A (ja) イソブチルアルデヒドからメタクリル酸を製造する方法
US1821324A (en) Method of producing acetone
SU251498A1 (da)
JPS6045615B2 (ja) パラ‐トルイル酸のメタ‐クレゾールヘの酸化法