RU2103253C1

RU2103253C1 - Method for production of 3,5-xyleneol

Info

Publication number: RU2103253C1
Application number: RU96117698A
Authority: RU
Inventors: Г.Н. Кириченко; В.И. Глазунова; Г.А. Кириченко
Original assignee: Институт нефтехимии и катализа с опытным заводом АН РБ
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 1998-01-27

Abstract

FIELD: organic synthesis. SUBSTANCE: 3,5-xyleneol is prepared by contact of isophorone with heterogenic catalyst. Silicium oxide being treated by vapor at 200-220 C and at pressure 18-21 atm and supported by 0.1-5 mass % of ferrum oxide is used as mentioned above catalyst. EFFECT: improved efficiency of the method. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области основного органического синтеза, в частности к способу получения 3,5-ксиленола. The invention relates to the field of basic organic synthesis, in particular to a method for producing 3,5-xylenol.

3,5-Ксиленол используют для синтеза негорючих стойких к радиации теплоносителей и масел, высокоэффективных антиоксидантов, лекарственных препаратов, душистых веществ, красителей и т.д. 3,5-Xylenol is used for the synthesis of non-combustible radiation-resistant fluids and oils, highly effective antioxidants, drugs, fragrances, dyes, etc.

Известен способ получения 3,5-ксиленола перегруппировкой изофорона в газовой фазе при 450 - 600^oC, объемной скорости подачи сырья 0,042 ч^-1, атмосферном давлении в присутствии катализатора хромоникелевой легированной стали X12Cr18Ni8. При этом конверсия изофорона составляет 83 - 84%, селективность процесса по 3,5-ксиленолу 79 - 80%. Недостатком данного способа является низкий съем 3,5-ксиленола с 1 л катализатора в час (0,026 - 0,027 кг/1 л катализатора), недостаточно высокая селективность процесса по целевому продукту реакции (патент ФРГ 1768875, 1972).A known method of producing 3,5-xylenol by rearrangement of isophorone in the gas phase at 450 - 600 ^o C, a volumetric feed rate of 0.042 h ^-1 , atmospheric pressure in the presence of a catalyst of chromium-nickel alloy steel X12Cr18Ni8. The conversion of isophorone is 83 - 84%, the selectivity of the process for 3,5-xylenol 79 - 80%. The disadvantage of this method is the low removal of 3,5-xylenol with 1 liter of catalyst per hour (0.026-0.027 kg / 1 liter of catalyst), insufficiently high selectivity of the process according to the target reaction product (German patent 1768875, 1972).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения 3,5-ксиленола из изофорона путем контактирования изофорона в паровой фазе при 525 - 625^oC с гетерогенным катализатором, содержащим α-оксид алюминия, на который нанесен один или более редкоземельных металлов в сочетании с металлом переменной валентности и щелочным, либо щелочно-земельным металлом. При этом конверстия изофорона составляет 90 - 100 мол.%, селективность процесса по 3,5-ксиленолу 80 - 85 мол.%. Максимальная производительность процесса достигается на катализаторе, содержащем редкоземельные элементы из группы лантана неодим и празеодим, а также кобальт и калий при 600^oC, давлении 1 бар (10^-1 МПа), объемной скорости подачи сырья 1,00 кг/л катализатора в час. Съем 3-5-ксиленола с 1 кг катализатора составляет 0,537 кг в час (патент США 4453025, 1984).Closest to the invention in technical essence is a method for producing 3,5-xylenol from isophorone by contacting isophorone in the vapor phase at 525 - 625 ^o C with a heterogeneous catalyst containing α-alumina, on which one or more rare earth metals in combination with a metal of variable valency and an alkaline or alkaline earth metal. The conversion of isophorone is 90 - 100 mol.%, The selectivity of the process for 3,5-xylenol 80 - 85 mol.%. The maximum productivity of the process is achieved on a catalyst containing rare earth elements from the lanthanum group neodymium and praseodymium, as well as cobalt and potassium at 600 ^o C, a pressure of 1 bar (10 ^-1 MPa), a volumetric feed rate of 1.00 kg / l of catalyst per hour . The removal of 3-5-xylenol with 1 kg of catalyst is 0.537 kg per hour (US patent 4453025, 1984).

Недостатком данного способа является применение катализатора сложного химического состава, содержащего малодоступные и дорогостоящие редкоземельные элементы, невысокая производительность по целевому 3,5-ксиленолу. Изобретение позволяет проводить процесс на доступном катализаторе без применения дорогостоящих и дефицитных металлов переменной валентности, либо редкоземельных элементов с высокой производительностью процесса по 3,5-ксиленолу. The disadvantage of this method is the use of a catalyst of complex chemical composition containing inaccessible and expensive rare earth elements, low productivity for the target 3,5-xylenol. The invention allows the process to be carried out on an affordable catalyst without the use of expensive and scarce metals of variable valency or rare earth elements with a high productivity of the process for 3,5-xylenol.

Это достигается предлагаемым способом получения 3,5-ксиленола путем контактирования изофорона с гетерогенным катализатором, который представляет собой оксид кремния, обработанный водяным паром при 200 - 220^oC и давлении 18 - 21 атм, на которой нанесен оксид железа в количестве от 0,1 до 5 мас.%.This is achieved by the proposed method for producing 3,5-xylenol by contacting isophorone with a heterogeneous catalyst, which is silicon oxide treated with water vapor at 200 - 220 ^o C and a pressure of 18 - 21 atm, on which iron oxide is deposited in an amount of from 0.1 up to 5 wt.%.

Отличительным признаком способа является использование в качестве катализатора оксида кремния специальной обработки с нанесением оксида железа в предлагаемом интервале. Добавка к оксиду кремния оксида железа в пределах от 0,1 до 5% приводит к увеличению селективности процесса по 3,5-ксиленолу как за счет уменьшения образования смол и кокса, так и вследствие подавления реакции полного разложения изофорона. Такое направленное повышение активности катализатора способствует увеличению производительности процесса по 3,5-ксиленолу (пример 2) за счет повышения селективности процесс по целевому продукту и увеличения цикла работы катализатора цикла работы катализатора до момента накопления кокса, ограниченное технологическими условиями процесса. A distinctive feature of the method is the use as a catalyst of silicon oxide special treatment with the deposition of iron oxide in the proposed interval. The addition of iron oxide to silicon oxide in the range from 0.1 to 5% leads to an increase in the selectivity of the process for 3,5-xylenol both by reducing the formation of resins and coke, and by suppressing the reaction of complete decomposition of isophorone. Such a directed increase in catalyst activity helps to increase the productivity of the process for 3,5-xylenol (example 2) by increasing the selectivity of the process for the target product and increasing the catalyst cycle cycle of the catalyst cycle until coke accumulation, limited by the process conditions.

При нанесении на катализатор оксида железа менее 0,1 мас.% наблюдается снижение селективности процесса по 3,5-ксиленолу за счет увеличения накопления на поверхности катализатора смол и кокса. When applying less than 0.1 wt.% Of iron oxide to the catalyst, a decrease in the selectivity of the process for 3,5-xylenol is observed due to an increase in the accumulation of resins and coke on the surface of the catalyst.

Повышение содержания оксида железа на поверхности катализатора более 5 мас.% приводит к нарастанию реакции полного разложения изофорона за счет чего снижается выход 3,5-ксиленола. An increase in the content of iron oxide on the catalyst surface by more than 5 wt.% Leads to an increase in the reaction of complete decomposition of isophorone, thereby reducing the yield of 3,5-xylenol.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Термокаталитическое превращение изофорона в 3,5-ксиленол проводят непрерывным способ на проточной установке. Используют в работе термообработанный оксид кремния, на которой нанесен оксид железа. Сырье (изофорон) непрерывно подают в реактор, заполненный катализатором (размер шарика 2,5 - 3 мм) при 550^oC, атмосферном давлении, объемной скорости подачи сырья 0,5 ч^-1. На выходе из реактора катализат анализировали методом ГЖХ на хроматографе с пламенно-ионизационным детектором и программированием температуры термостата колонок тира ЛХМ-8МД. Колонка стальная длиной 100 см, с внутренним диаметром 3 мм. Твердый носитель хроматон N-AW-ГМДС фракция 0,2-0,25 мм, жидкая фаза ПЭГ-2000.The thermocatalytic conversion of isophorone to 3,5-xylenol is carried out by a continuous process in a flow unit. Heat-treated silicon oxide, on which iron oxide is deposited, is used in the work. Raw materials (isophorone) are continuously fed into a reactor filled with a catalyst (ball size 2.5 - 3 mm) at 550 ^o C, atmospheric pressure, feed space velocity of 0.5 h ^-1 . At the outlet of the reactor, the catalysis was analyzed by GLC on a chromatograph with a flame ionization detector and programming the temperature of the thermostat of the LXM-8MD columns. Steel column 100 cm long, with an inner diameter of 3 mm. Solid carrier chromaton N-AW-GMDS fraction 0.2-0.25 mm, liquid phase PEG-2000.

Условия анализа: температура термостата колонок от 50 до 200^oC, скорость программирования 6^oC/мин; температура испарителя 25^oC, расход газа-носителя 40 мл/мин; объем вводимой пробы 0,4 мкл.Analysis conditions: column thermostat temperature from 50 to 200 ^o C, programming speed 6 ^o C / min; evaporator temperature 25 ^o C, carrier gas flow rate 40 ml / min; sample volume 0.4 μl.

Пример 1. В проточный реактор, представляющий собой трубку из кварцевого стекла, длинною 500 мм с внутренним диаметром 18 мм загружают 40 мл инертной насадки и 50 мл оксида кремния, обработанного водяным паром при 210^oC и давлении 19 атм, на который нанесен оксид железа в количестве 0,1 мас.%. В течение 20 ч подают 461,4 г изофорона при 550^oC, атмосферном давлении и с объемной скоростью 0,5 ч^-1. Получают 408,4 г реакционной массы состава, мас.%:
о-Ксилол - 0,29
м-, п-Ксилолы - 3,08
Мезитилен - 3,57
β-Изофорон - 0,10
м-, п-Крезолы - 2,28
α-Изофорон - 0,70
3,5-Ксиленол - 88,00
3,4-Ксиленол - 0,19
Смолы - 0,99
Кокс - 1,00
Конверсия изофорона - 99,2 мас.%.Example 1. In a flow reactor, which is a quartz glass tube 500 mm long with an inner diameter of 18 mm, 40 ml of inert packing and 50 ml of silicon oxide are treated, treated with water vapor at 210 ^° C and a pressure of 19 atm, on which iron oxide is deposited in an amount of 0.1 wt.%. 461.4 g of isophorone are fed at 20 ^° C. at atmospheric pressure and at a space velocity of 0.5 h ⁻¹ for 20 hours. Get 408.4 g of the reaction mass of the composition, wt.%:
o-Xylene - 0.29
m-, p-Xylenes - 3.08
Mezitylene - 3.57
β-Isophorone - 0.10
m-, p-Cresols - 2.28
α-Isophorone - 0.70
3,5-Xylenol - 88.00
3,4-Xylenol - 0.19
Resins - 0.99
Coke - 1.00
The conversion of isophorone is 99.2 wt.%.

Селективность процесса по 3,5-ксиленолу 88,7 мас.%. The selectivity of the process for 3,5-xylenol 88.7 wt.%.

Съем 3,5-ксиленола - 0,951 кг с 1 кг катализатора, ч. Removal of 3,5-xylenol - 0.951 kg per 1 kg of catalyst, hours

Продолжительность работы катализатора до потери его активности составляет 320 ч. The duration of the catalyst until the loss of its activity is 320 hours

Примеры 2 и 3 проводят аналогично примеру 1. Examples 2 and 3 are carried out analogously to example 1.

Условия и результаты примеров представлены в таблице. The conditions and results of the examples are presented in the table.

Таким образом, проведение процесса синтеза 3,5-ксиленола в присутствии катализатора оксида кремния, обработанного водяным паром при 200-220^oC и давлении 18-21 атм, с нанесением на его поверхность оксида железа в количестве с 0,1 - 5 мас.% позволяет увеличить съем целевого продукта с 1 кг катализатора от 0,911 до 0,951 кг в час; по прототипу максимальный съем 3,5-ксиленола с 1 кг катализатора в час не превышает 0,537 кг.Thus, the synthesis process of 3,5-xylenol in the presence of a silicon oxide catalyst treated with water vapor at 200-220 ^o C and a pressure of 18-21 atm, with the application of iron oxide in the amount of from 0.1 to 5 wt. % allows to increase the removal of the target product from 1 kg of catalyst from 0.911 to 0.951 kg per hour; according to the prototype, the maximum removal of 3,5-xylene from 1 kg of catalyst per hour does not exceed 0.537 kg.

Claims

A method of producing 3,5-xylenol by contacting isophorone at an elevated temperature with a heterogeneous catalyst, characterized in that the catalyst used is silica treated with water vapor at 200 220 ^° C and 18 21 atm with an amount of iron oxide deposited on its surface in an amount of 0 , 1 5.0% by weight of the catalyst.