RU2024476C1

RU2024476C1 - Method of hexylene glycol synthesis

Info

Publication number: RU2024476C1
Authority: RU
Inventors: Н.С. Имянитов; А.А. Прицкер; А.Л. Шапиро; В.Д. Колосницын; Г.П. Гришанов; В.Г. Обухов; У.А. Мамедов; В.П. Яскин
Original assignee: Санкт-Петербургский филиал Совместного предприятия "Синион"
Priority date: 1992-08-10
Filing date: 1992-08-10
Publication date: 1994-12-15

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: product: hexylene glycol, empirical formula C₆H₁₄O₂, conversion is 70-96%, selectivity is 90-99.7%. Reagent 1: diacetone alcohol. Reaction conditions: hydrogenation under hydrogen pressure 3-30 MPa in the presence of Raney nickel catalyst modified with titanium prepared from the alloy of the following composition, wt.-%: Al 34.9-52.6; Ni 44.6-65.0; Ti 0.01-2.8, and impurities - the rest. Process is carried out preferably at 100-120 C, time contact of reaction mixture is 1.5-4 h. Product is used as component of aqueous-emulsion dyes. EFFECT: improved method of synthesis. 3 cl, 4 tbl

Description

Изобретение относится к области органического синтеза, в частности к усовершенствованию получения гексиленгликоля (2-метилпентадиола-2,4) гидрированием диацетонового спирта. The invention relates to the field of organic synthesis, in particular to the improvement of the production of hexylene glycol (2-methylpentadiol-2,4) by hydrogenation of diacetone alcohol.

Гексиленгликоль применяется в качестве компонента водоэмульсионных красок, для снижения вязкости сиккативов и полимерных паст, в качестве антиобледенительной добавки к жидким топливам. Hexylene glycol is used as a component of water-based paints, to reduce the viscosity of desiccants and polymer pastes, as an anti-icing additive to liquid fuels.

Гидрирование диацетонового спирта представляет собой технически сложную задачу. Исходное сырье нестойко и легко распадается до ацетона. Нестоек и конечный продукт - гексиленгликоль, третичная спиртовая группа которого склонна отщепляться в виде воды. Далее, нестойкость сырья и продукта приводит к необходимости применения невысоких температур, в этих условиях и диацетоновый спирт (т. кип. 168^о), и гексиленгликоль (т. кип. 196^о) представляют собой жидкости. Присутствие жидкой фазы приводит к потере катализатором прочности, размыванию катализатора.The hydrogenation of diacetone alcohol is a technically challenging task. The feedstock is unstable and easily decomposes to acetone. Unstable and the final product is hexylene glycol, the tertiary alcohol group of which tends to split off in the form of water. Further, the instability of the feedstock and the product necessitates the use of low temperatures; under these conditions, both diacetone alcohol (mp. 168 ^o ) and hexylene glycol (mp. 196 ^o ) are liquids. The presence of a liquid phase leads to a loss of strength by the catalyst, erosion of the catalyst.

Известные попытки применить доступные промышленные катализаторы гидрирования диацетонового спирта в гексиленгликоль не дали удовлетворительных результатов. Known attempts to apply available industrial catalysts for the hydrogenation of diacetone alcohol to hexylene glycol have not yielded satisfactory results.

Медно-хромовый катализатор фирмы "Лейна-Верке" (ГДР) не катализирует гидрирование. The Leyna-Werke copper-chromium catalyst (GDR) does not catalyze hydrogenation.

Медно-хром-марганцевый катализатор фирмы "Никки" (Япония) оказался неселективным: содержание гексиленгликоля в продукте не превышает 60%, остальное составляют побочно образовавшиеся ацетон, изопропиловый спирт, 4-метилпентанон. The Nikki copper-chromium-manganese catalyst (Japan) turned out to be non-selective: the content of hexylene glycol in the product does not exceed 60%, the rest is formed by the side-formed acetone, isopropyl alcohol, 4-methylpentanone.

В наших работах происходило разрушение катализатора. Например, продукт, полученный в опытах с никельхромовым катализатором, представлял собой мутную жидкость темного цвета, в которой суспендирован частично превратившийся в мелкие частицы катализатор. Взвесь проходила через фильтр Шотта N 3 и осветлялась только при отстаивании в течение 2 недель. In our work, the destruction of the catalyst. For example, the product obtained in experiments with a nickel-chromium catalyst was a dark turbid liquid in which the catalyst partially suspended into small particles was suspended. The suspension passed through a Schott filter No. 3 and clarified only after settling for 2 weeks.

Таким образом, промышленные катализаторы гидрирования оказались непригодными для получения гексиленгликоля. Намного лучший результат получен при применении катализатора, специально приготовленного для осуществления этой реакции. Thus, industrial hydrogenation catalysts were unsuitable for the production of hexylene glycol. A much better result was obtained using a catalyst specially prepared for this reaction.

Наиболее близким техническим решением является способ получения гексилен-гликоля гидрированием диацетонового спирта при температуре 70-170^оС и давлении 0,4-0,6 МПа с использованием в качестве катализатора никеля Ренея, промотированного молибденом, с выходом гексилен-гликоля 99,5%.The closest technical solution is a method for producing hexylene glycol by hydrogenating diacetone alcohol at a temperature of 70-170 ^C and a pressure of 0.4-0.6 MPa, using as catalyst Raney nickel promoted with molybdenum, yield hexylene glycol 99.5% .

Однако нужно отметить, что изготовление катализатора специально для данного процесса сопряжено с техническими и экономическими трудностями. Так, необходимо при температуре 1100-1300^оС приготовить соответствующий трехкомпонентный сплав, раздробить его, просеять, активировать, причем, все это делается в малом масштабе, чтобы обеспечить потребность сравнительно небольшого производства. Применение высоких температур делают процесс энергоемким и пожароопасным.However, it should be noted that the manufacture of the catalyst specifically for this process is associated with technical and economic difficulties. So, it is necessary at a temperature of 1100-1300 ^о С to prepare the corresponding three-component alloy, crush it, sift, activate, and all this is done on a small scale to ensure the need for a relatively small production. The use of high temperatures makes the process energy-intensive and fire hazard.

Целью предложенного способа является упрощение технологии получения гексиленгликоля путем исключения стадии приготовления катализатора. Цель достигается путем применения особых условий гидрирования, позволяющих применять производящийся в промышленности катализатор. The aim of the proposed method is to simplify the technology of obtaining hexylene glycol by eliminating the stage of preparation of the catalyst. The goal is achieved by applying special hydrogenation conditions that allow the use of a catalyst produced in industry.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения гексиленгликоля гидрированием диацетонового спирта с использованием никелевого скелетного катализатора, промотированного титаном при температуре 100-120^оС, давлении 3-30 МПа и времени контакта реакционной массы 1,5-4 ч.The goal is achieved by the proposed method obtaining hexylene diacetone alcohol by hydrogenation using a Raney nickel catalyst promoted with titanium at a temperature of 100-120 ^C, a pressure of 3-30 MPa and a contact time of 1.5-4 h the reaction mass.

Отличительными признаками способа является проведение гидрирования на скелетном никелевом катализаторе при 100-120^оС и давлении 3-30 МПа и времени контакта реакционной массы 1,5-4 ч.The distinctive features of the method is to carry out the hydrogenation on Raney nickel catalyst at 100-120 ^{° C} and a pressure of 3-30 MPa and a contact time of 1.5-4 h the reaction mass.

Авторами обнаружено, что в качестве катализатора гидрирования диацетонового спирта может быть применен промышленный скелетный никелевый катализатор. The authors found that an industrial skeletal nickel catalyst can be used as a catalyst for the hydrogenation of diacetone alcohol.

Полученный результат является неожиданным, так как скелетные катализаторы очень активны и обычно применяются для гидрирования кетонной группы при атмосферном или немного повышенном (0,2-3 МПа) давлении. При высоких давлениях происходят побочные реакции разложения. Учитывая нестабильность сырья (диацетонового спирта) и продукта (гексиленгликоля), применение высоких давлений на основе имеющегося уровня знаний представлялось бесперспективным и даже вредным. The result obtained is unexpected, since skeletal catalysts are very active and are usually used for hydrogenation of the ketone group at atmospheric or slightly elevated (0.2-3 MPa) pressure. At high pressures, side decomposition reactions occur. Given the instability of the raw material (diacetone alcohol) and the product (hexylene glycol), the use of high pressures based on the existing level of knowledge seemed unpromising and even harmful.

Так, при гидрировании кетонной группы в пропиофеноне на скелетном катализаторе повышение давления с 3 (табл. 1, опыт 5) до 8 МПа (табл. 1, опыт 6) приводит к снижению выхода целевого спирта со 100 до 93,5%. So, when hydrogenating a ketone group in propiophenone on a skeletal catalyst, an increase in pressure from 3 (table 1, experiment 5) to 8 MPa (table 1, experiment 6) leads to a decrease in the yield of the target alcohol from 100 to 93.5%.

Предлагаемый способ позволяет использовать промышленный катализатор, что избавляет от необходимости изготавливать катализатор специально для данного процесса, и проводить процесс с высокой конверсией и селективностью и высоким выходом гексиленгликоля. The proposed method allows the use of an industrial catalyst, which eliminates the need to produce a catalyst specifically for this process, and to carry out the process with high conversion and selectivity and high yield of hexylene glycol.

Изобретение предполагается внедрить по линии конверсии установки получения ракетного топлива. The invention is intended to be introduced through the conversion line of a rocket fuel production plant.

Возможность осуществления изобретения подтверждается примерами. The possibility of carrying out the invention is confirmed by examples.

П р и м е р 1. 50 г алюмо-никель-титанового сплава состава, мас. %: Алюминий 52,6 Никель 44,6 Титан 2,8 Железо 0,6 помещают в реактор проточного типа и активируют обработкой 20%-ным раствором едкого натра. По окончании обработки катализатор промывают водой. Состав активированного катализатора, мас. %: Алюминий 42,3 Никель 54,0 Титан 3,0 Железо 0,7
Активированный катализатор загружают в автоклав, в катализаторную корзину, подают 250 см³ диацетонового спирта и проводят гидрирование при давлении водорода 30 МПа при 120^оС в течение 85 мин при интенсивном перемешивании пропеллерной мешалкой. Баланс опыта в табл. 1.PRI me R 1. 50 g of aluminum-Nickel-titanium alloy composition, wt. %: Aluminum 52.6 Nickel 44.6 Titanium 2.8 Iron 0.6 is placed in a flow-type reactor and activated by treatment with a 20% sodium hydroxide solution. At the end of the treatment, the catalyst is washed with water. The composition of the activated catalyst, wt. %: Aluminum 42.3 Nickel 54.0 Titanium 3.0 Iron 0.7
The activated catalyst is charged to an autoclave in the catalyst basket, fed 250 cm ³ of diacetone alcohol and hydrogenation was carried out under a hydrogen pressure of 30 MPa at ¹²⁰ ° C for 85 min under vigorous stirring with a propeller stirrer. The balance of experience in the table. 1.

Конверсия диацетонового спирта 96%; селективность 99,7%. Conversion of diacetone alcohol 96%; selectivity of 99.7%.

П р и м е р 2. Опыт проводят аналогично примеру 1, с тем отличием, что давление водорода 3 МПа. Баланс опыта в табл. 2. PRI me R 2. The experiment is carried out analogously to example 1, with the difference that the hydrogen pressure of 3 MPa. The balance of experience in the table. 2.

Конверсия диацетонового спирта 70,3%; селективность 90,1%. Conversion of diacetone alcohol 70.3%; selectivity of 90.1%.

П р и м е р 3. Гидрирование проводится в пилотной проточной установке, состоящей из двух реакторов колонного типа, соединенных последовательно. В каждый реактор загружают по 3,9 л промышленного скелетного никелевого катализатора. Диацетоновый спирт подают жидкостным насосом, циркуляция водорода осуществляется газовым компрессором. PRI me R 3. Hydrogenation is carried out in a pilot flow installation, consisting of two column type reactors connected in series. 3.9 L of industrial skeletal nickel catalyst is charged into each reactor. Diacetone alcohol is supplied by a liquid pump, hydrogen is circulated by a gas compressor.

При температуре 100^оС, давлении 10 МПа, скорости подачи 0,24 ч^-1 конверсия составляет 95,1%; селективность 99,1%.At a temperature of 100 ^about C, a pressure of 10 MPa, a feed rate of 0.24 h ^{-1 the} conversion is 95.1%; selectivity of 99.1%.

На этой установке в приведенном режиме на заводе НПО "Леннефтехим" проводится наработка гексиленгликоля в количестве 3 т/год. Баланс опыта в табл. 3. At this installation, in the reduced mode, the NPO Lenneftekhim plant produces 3 tons / year of hexylene glycol. The balance of experience in the table. 3.

П р и м е р 4. Опыт проводят аналогично примеру 1, с тем отличием, что гидрирование проводят при давлении водорода 2 МПа и температуре 140^оС. Баланс опыта в табл. 4. Конверсия диацетонового спирта 99,7; селективность 60,8%.PRI me R 4. The experiment is carried out analogously to example 1, with the difference that the hydrogenation is carried out at a hydrogen pressure of 2 MPa and a temperature of 140 ^about C. The balance of the experiment in table. 4. The conversion of diacetone alcohol 99.7; selectivity of 60.8%.

П р и м е р 5. Опыт проводят аналогично примеру 1, но с тем отличием, что берут алюмо-никелевый сплав состава, мас. %: Алюминий 34,9 Никель 65,0 Титан 0,01 Примеси Остальное и активируют обработкой 20%-ным раствором едкого натра. Состав активированного катализатора, мас. %: Алюминий 27,4 Никель 72,5 Титан 0,01 Примеси Остальное
Конверсия диацетонового спирта 97%; селективность 99,0%.PRI me R 5. The experiment is carried out analogously to example 1, but with the difference that they take aluminum-Nickel alloy composition, wt. %: Aluminum 34.9 Nickel 65.0 Titanium 0.01 Impurities Remaining and activated by treatment with 20% sodium hydroxide solution. The composition of the activated catalyst, wt. %: Aluminum 27.4 Nickel 72.5 Titanium 0.01 Impurities Else
Conversion of diacetone alcohol 97%; selectivity of 99.0%.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING HEXYLENE GLYCOL by hydrogenation of diacetone alcohol in the presence of a nickel-containing catalyst at elevated temperature and pressure, characterized in that the process is carried out at a hydrogen pressure of 3.0 - 30 MPa and a nickel skeleton catalyst modified with titanium obtained from an alloy of the following composition is used , wt.%:
Aluminum 34.9 - 52.6
Nickel 44.6 - 65.0
Titanium 0.01 - 2.8
Mix the rest
2. The method according to p. 1, characterized in that the process is carried out at 100 - 120 ^o C.

3. The method according to claim 1, characterized in that the contact time of the reaction mixture is 1.5 to 4 hours