PL164923B1

PL164923B1 - Sposób wytwarzania aniliny PL

Info

Publication number: PL164923B1
Application number: PL28722590A
Authority: PL
Inventors: Wiktor Kazmierowicz; Grzegorz Smolka; Janina Ilmurzynska; Jadwiga Skupinska; Stanislaw Wasilewski; Tadeusz Wilusz
Original assignee: Inst Chemii Przemyslowej
Priority date: 1990-10-08
Filing date: 1990-10-08
Publication date: 1994-10-31
Also published as: WO1992006067A1; PL287225A1

Abstract

1. Sposób wytwarzania aniliny metoda katalitycznej redukcji nitrobenzenu przy uzyciu tlenku wegla w obecnosci wody w srodowisku alkoholu metylowego i/lub etylowe- go w podwyzszonej temperaturze i pod zwiekszonym cisnieniem, znamienny tym, ze proces prowadzi sie w homogennej mieszaninie zawierajacej na 10 czesci wagowych nitrobenzenu 5-100 czesci wagowych alkoholu oraz 1,5-10 czesci wagowych wody w temperaturze 120-300°C pod cisnieniem 0,5-50 MPa w obecnosci ukladu katalitycznego zawierajacego 0,0001-0,1% palladu elementarnego i/lub jego halogenków oraz kokataliza- tora zawierajacego 0,1-10% wagowych tlenków i halogenków zelaza, albo 0,2-20% wago- wych tlenohalogenków zelaza albo 0,1-10% zelaza elementarnego i 0,1-3% wagowych jodu elementarnego. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania aniliny w fazie ciekłej na drodze katalitycznej redukcji nitrobenzenu w rozpuszczalniku alkoholowym.

Znany jest powszechnie sposób otrzymywania aniliny poprzez redukcję nitrobenzenu metalicznym żelazem w środowisku kwasu solnego (proces Bechamp). Oprócz aniliny proces ten dostarcza dużych ilości tlenku żelazowego, który może być wykorzystany jako pigment do farb lub po starannym odmyciu związków azotowych, jako wsad hutniczy przy wytopie żelaza.

Ponadto znane są sposoby wytwarzania aniliny oparte na katalitycznym uwodornianiu nitrobenzenu w fazie ciekłej z zastosowaniem katalizatora rozproszonego w środowisku reakcji. Ponieważ woda, stanowiąca produkt uboczny reakcji uwodorniania, powoduje niekorzystne rozwarstwienie mieszaniny reakcyjnej, dlatego często stosuje się jako rozpuszczalniki alkohol metylowy lub etylowy zapewniając homogeniczność procesu. W celu wyeliminowania alkoholi jako rozpuszczalników w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 2 292 879, a także w patencie francuskim nr 1 415 105 zaproponowano prowadzenie procesu w samej anilinie będącej produktem reakcji, do której stopniowo dodawany jest nitrobenzen, natomiast woda usuwana jest bądź to przez obieg gazu, bądź odparowywana z szybkością dostosowaną do szybkości reakcji uwodorniania. Procesy te prowadzi się przy zastosowaniu katalizatora niklowego osadzonego na nośniku przy ciśnieniach od 0,5 do 3,0 MPa i temperaturach 100-160°C.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 944 615 znany jest sposób otrzymywania aniliny przez redukcję nitrobenzenu za pomocą tlenku węgla i wody. Proces prowadzony jest w obecności katalitycznej ilości związku rodu w środowisku zasadowego związku zawierającego azot. Z kolei w europejskim opisie patentowym m 97 592 podano sposób katalitycznej redukcji związków nitroaromatycznych za pomocą tlenku węgla i wody lub gazu syntezowego z zastosowaniem katalitycznego kompleksu zawierającego takie pierwiastki jak rod, ruten, iryd lub osm. Proces prowadzi się w temperaturze 25-250°C pod ciśnieniem tlenku węgla 0,1-15 MPa.

Nieoczekiwanie okazało się, że można uzyskać anilinę z wysoką wydajnością jeżeli poprowadzi się redukcję nitrobenzenu w roztworze alkoholowym za pomocą tlenku węgla i wody z zastosowaniem układu katalitycznego według wynalazku. W procesie ciśnieniowego karbonylowania, według wynalazku, stosuje się homogenną mieszaninę nitrobenzenu, alkoholu metylowego i/lub etylowego oraz wody, przy czym na 10 części wagowych nitrobenzenu przypada od 5 do 100 części wagowych alkoholu oraz 1,5 do 10 części wagowych wody. W postaci układu katalitycznego stosuje się katalizator palladowy, którym jest pallad elementarny

164 923 i/lub jego halogenki oraz jako kokatalizatory stosuje się tlenki i halogenki żelaza albo tlenohalogenki żelaza albo żelazo elementarne w połączeniu z elementarnym jodem oraz ewentualnie pirydynę i/lub trzeciorzędową aminę alifatyczną o ciężarze cząsteczkowym od 59 do 300. Pallad i jego sole stosuje się w ilościach od 0,0001 do 0,1% wagowych w przeliczeniu na czysty metal i w odniesieniu do mieszaniny reakcyjnej. Udział tlenków i halogenków żelaza winien wynosić od 01 do 10% wagowych, natomiast w przypadku stosowania wyłącznie tienohalogenków żelaza ich zawartość winna mieścić się w przedziale od 0,2 do 20% wagowych w przeliczeniu na mieszaninę reakcyjną. W przypadku kombinacji elementarnego żelaza i jodu należy stosować od 0,1 do 10% żelaza oraz od 0,01 do 3% jodu. Stężenia trzeciorzędowej aminy winny się zawierać w przedziale od 0,01 do 10% wagowych. Reakcję karbonylowania prowadzi się pod ciśnieniem 0,5-50 MPa w temperaturze nie mniejszej niż 120°C i nie większej niż 300°C.

Zaletą sposobu wytwarzania aniliny na drodze redukcyjnego karbonylowania nitrobenzenu według wynalazku jest możliwość szybkiego prowadzenia procesu dc wysokich wydajności. Układ kataityczny działający według mechanizmu katalizy homogennej jest przy tym mniej podatny na zatrucie niż typowe katalizatory kontaktowe stosowane w procesach uwodorniania nitrobenzenu, a ponadto zarówno pallad jak i żelazo po przemyciu alkoholem mogą być ponownie zawracane do procesu.

Przykład I. Stalowy reaktor o pojemności 215 cm' przepłukano oczyszczonym azotem, a następnie wprowadzono do niego 20g etanolu, 10g nitrobenzenu, 5g wody, 0,0317g czerni palladowej 2g FeCl', 0,5g Fe₂O3 i 1g pirydyny. Przez otwór iglicowy do autoklawu wprowadzono tlenek węgla sprężając go do ciśnienia 4 MPa. Autoklaw zamknięto i ogrzewano przez 3 godziny w temperaturze 180°C, mieszając zawartość mieszadełkiem magnetycznym. Po około pół godziny temperatura wewnątrz autoklawu ustabilizowała się, a ciśnienie osiągnęło wartość

6,9 MPa i nie spadało przez czas trwania reakcji. Po zakończeniu reakcji zawartość reaktora schłodzono, odprężono ostrożnie jego zawartość, którą poddano następnie analizie metodą chromatografii gazowej. Osiągnięto 98% przereagowania nitrobenzenu przy prawie 100% selektywności w kierunku aniliny.

Przykład II. Postępowano jak w przykładzie I, stosując jednak w miejsce FeCl' i Fe₂O3 elementarne żelazo w ilości 0,5g oraz elementarny jod w ilości 0,2g. Stopień przereagowania nitrobenzenu wyniósł 96% przy 98% selektywności do aniliny.

Przykład III. Postępowano jak w przykładzie I, stosując w miejsce czerni palladowej 0,1g PdCl₂, natomiast w miejsce FeCl' i Fe2O3 elementarne żelazo w ilości 0,5g i elementarny jod w ilości 0,2g i nie stosując pirydyny. Osiągnięto 88% konwersji nitrobenzenu przy 98% selektywności w kierunku aniliny.

Przykład IV. Postępowano jak w przykładzie I, stosując w miejsce etanolu metanol. Po M2 godziny ciśnienie w autoklawie osiągnęło 7 MPa i utrzymao się do końca reakcji. Osiągnięto 84% przereagowania nitrobenzenu przy 98% selektywności w kierunku aniliny.

Przykład V. Stalowy autoklaw o pojemności 1,5 dcm' przepłukiwano azotem, a następnie wprowadzono do niego 170g etanolu, 70g nitrobenzenu, 25g wody, 0,22g czerni palladowej, 3,5g żelaza elementarnego, 1,4g jodu i 3,5g pirydyny. Mieszaninę reakcyjną ogrzano do temperatury 170°C. Do reaktora wtłoczono oczyszczony tlenek węgla do uzyskania ciśnienia 10 MPa. Proces prowadzono przez 2,5 godziny, utrzymując stałą temperaturę i ciśnienie w reaktorze. Następnie schłodzono reaktor i odprężono powoli nadmiar gazu. Mieszaninę reakcyjną analizowano metodą chromatografii gazowej. Osiągnięto 96% konwersji nitrobenzenu przy 100% selektywności w kierunku aniliny.

164 923

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz

Cena 10 000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania aniliny metodą katalitycznej redukcji nitrobenzenu przy użyciu tlenku węgla w obecności wody w środowisku alkoholu metylowego i/lub etylowego w podwyższonej temperaturze i pod zwiększonym ciśnieniem, znamienny tym, że proces prowadzi się w homogennej mieszaninie zawierającej na 10 części wagowych nitrobenzenu 5-100 części wagowych alkoholu oraz 1,5-10 części wagowych wody w temperaturze 120-300°C pod ciśnieniem 0,5-50 MPa w obecności układu katalitycznego zawierającego 0,0001-0,1% palladu elementarnego i/lub jego halogenków oraz kokatalizatora zawierającego 0,1-10% wagowych tlenków i halogenków żelaza, albo 0,2-20% wagowych tlenohalogenków żelaza albo 0,1-10% żelaza elementarnego i 0,1-3% wagowych jodu elementarnego.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do układu katalitycznego wprowadza się 0,01-10% wagowych pirydyny i/lub trzeciorzędowej aminy alifatycznej o ciężarze cząsteczkowym od 59 do 300.