RU2223258C1

RU2223258C1 - Method for preparing n-methylaniline

Info

Publication number: RU2223258C1
Application number: RU2003100842/04A
Authority: RU
Inventors: Ю.Д. Батрин; М.К. Старовойтов; Ю.В. Попов; И.А. Новаков; С.Е. Латышова; Е.К. Белоусов; Е.В. Шишкин
Original assignee: Батрин Юрий Дмитриевич; Старовойтов Михаил Карпович; Попов Юрий Васильевич; Новаков Иван Александрович
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2004-02-10

Abstract

FIELD: organic chemistry, chemical technology. SUBSTANCE: method relates to method for preparing N-methylaniline by catalytic hydrogenation of nitrobenzene with hydrogen in the presence of methanol on copper- -chrome- aluminum catalyst. Process is carried out successively in two reaction zones at 160-200 C in the first zone up to the complete conversion of nitrobenzene and at 210-240 C in the second zone up to degree of aniline conversion 93%, not less, in the mole ratio nitrobenzene : methanol : hydrogen = 1 : (2-4) : (4-10), respectively. Method provides preparing the end product with yield above 92% that can be used as a commercial product without additional purification (rectification) for preparing complex additions to gasoline to elevate the octane number. EFFECT: improved preparing method. 1 tbl, 14 ex

Description

Изобретение относится к прямому способу получения N-метиланилина из нитробензола, метанола и водорода в газовой фазе при атмосферном давлении на гетерогенном медьхромалюминиевом катализаторе. The invention relates to a direct method for producing N-methylaniline from nitrobenzene, methanol and hydrogen in the gas phase at atmospheric pressure on a heterogeneous copper-aluminum catalyst.

Известен способ получения N-метиланилина из анилина и метанола в присутствии водорода на промышленных катализаторах низкотемпературной конверсии оксида углерода (патент РФ 2066679, кл. С 07 С 211/48, B 01 J 23/86, опубл. Бюл. 26, 1996). A known method of producing N-methylaniline from aniline and methanol in the presence of hydrogen on industrial catalysts for the low-temperature conversion of carbon monoxide (RF patent 2066679, class C 07 C 211/48, B 01 J 23/86, publ. Bull. 26, 1996).

Выход N-метиланилина составляет 86-89%. The yield of N-methylaniline is 86-89%.

Наиболее близким является способ совместного получения анилина и N-метиланилина по которому каталитическое гидрирование нитробензола проводят в присутствии метанола на медьхромовом катализаторе при 180-220^oС с последующим выделением продуктов ректификацией (патент РФ 2135460, кл. С 07 С 209/36, 209/16, 211/46, 211/48, опубл. Бюл. 24, 1999).The closest is a method for the joint production of aniline and N-methylaniline in which the catalytic hydrogenation of nitrobenzene is carried out in the presence of methanol on a copper-chromium catalyst at 180-220 ^o With the subsequent isolation of the products by rectification (RF patent 2135460, CL 07 07 209/36, 209 / 16, 211/46, 211/48, publ. Bull. 24, 1999).

Выход анилина составляет 98%, а суммарный выход анилина и N-метиланилина 95%. The yield of aniline is 98%, and the total yield of aniline and N-methylaniline is 95%.

Таким образом, ни в одном из описанных способов нельзя получить N-метиланилин из нитробензола прямым способом с высоким выходом без выделения продуктов ректификацией. Thus, in none of the described methods can N-methylaniline be obtained from nitrobenzene in a direct way with a high yield without distillation of the products.

Техническим результатом заявляемого способа является возможность прямого получения N-метиланилина из нитробензола с выходом более 92,0%, который можно использовать без дополнительной очистки (ректификации) как товарный продукт для приготовления комплексных добавок к бензинам для увеличения октанового числа. The technical result of the proposed method is the ability to directly obtain N-methylaniline from nitrobenzene with a yield of more than 92.0%, which can be used without additional purification (rectification) as a commercial product for the preparation of complex additives to gasolines to increase the octane number.

Поставленный технический результат достигается тем, что при получении N-метиланилина, включающем каталитическое гидрирование нитробензола водородом в присутствии метанола на медьхромалюминиевом катализаторе, процесс осуществляют последовательно в двух реакционных зонах при 160-200^oС в первой зоне до полного превращения нитробензола и 210-240^oС во второй зоне до степени превращения анилина не менее 93% при мольном соотношении нитробензол : метанол : водород 1:(2-4):(4-10).The technical result is achieved by the fact that upon receipt of N-methylaniline, including the catalytic hydrogenation of nitrobenzene with hydrogen in the presence of methanol on a copper-chromium catalyst, the process is carried out sequentially in two reaction zones at 160-200 ^° C in the first zone until nitrobenzene is completely converted and 210-240 ^o C in the second zone to aniline conversion of at least 93% with a molar ratio of nitrobenzene: methanol: hydrogen 1: (2-4) :( 4-10).

При этом N-метиланилин получается с выходом более 92%. In this case, N-methylaniline is obtained with a yield of more than 92%.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. The inventive method is as follows.

В реактор, состоящий из двух реакционных зон, помещают медьхромалюминиевый катализатор типа НТК - катализатор низкотемпературной конверсии оксида углерода, который при нагревании восстанавливают водородом до прекращения выделения влаги, контролируя повышение температуры по высоте слоя катализатора. Восстановление катализатора проводят только один раз после его замены. Затем в реактор подают при атмосферном давлении смесь, состоящую из нитробензола, метанола и водорода в мольном соотношении соответственно 1: (2-4):(4-10). При этих первоначальных условиях процесс ведут последовательно в двух реакционных зонах. В первой зоне при 160-200^oС и во второй при 210-240^oС. Реакционная масса, выходящая из второй зоны реактора, охлаждается в двух холодильниках и собирается в сборнике-разделителе. Органический слой не содержит нитробензола и после разделения является готовым продуктом. Выход N-метиланилина в пересчете на нитробензол составляет более 92%.An NTK-type copper-aluminum catalyst, a low-temperature carbon monoxide conversion catalyst, is placed in a reactor consisting of two reaction zones, which, when heated, is reduced with hydrogen until the moisture evolution ceases, controlling the temperature increase along the height of the catalyst layer. The recovery of the catalyst is carried out only once after its replacement. Then, a mixture consisting of nitrobenzene, methanol and hydrogen in a molar ratio of 1: (2-4) :( 4-10), respectively, is fed to the reactor at atmospheric pressure. Under these initial conditions, the process is carried out sequentially in two reaction zones. In the first zone at 160-200 ^o C and in the second at 210-240 ^o C. The reaction mass leaving the second zone of the reactor is cooled in two refrigerators and collected in a separator. The organic layer does not contain nitrobenzene and, after separation, is a finished product. The yield of N-methylaniline in terms of nitrobenzene is more than 92%.

Выбор указанных температурных интервалов в первой и второй реакционных зонах, а также выбор соотношения реагентов обусловлен следующим:
- уменьшение температуры в первой зоне ниже 160^oС приводит к резкому снижению конверсии нитробензола;
- увеличение температуры в первой реакционной зоне выше 200^oС приводит к снижению выхода N-метиланилина до уровня менее 92% за счет уменьшения селективности процесса;
- уменьшение температуры во второй реакционной зоне ниже 210^oС приводит к снижению выхода N-метиланилина ниже 92% за счет уменьшения конверсии процесса;
- увеличение температуры во второй реакционной зоне выше 240^oС приводит к снижению выхода N-метиланилина ниже 92% за счет уменьшения селективности процесса;
- уменьшение количества метанола и водорода ниже указанных интервалов приводит к снижению выхода N-метиланилина за счет снижения селективности процесса;
- повышение количества метанола и водорода выше указанных интервалов приводит к снижению селективности или неоправданному перерасходу этих реагентов.The choice of the indicated temperature ranges in the first and second reaction zones, as well as the choice of the ratio of the reactants, is due to the following:
- a decrease in temperature in the first zone below 160 ^o With leads to a sharp decrease in the conversion of nitrobenzene;
- an increase in temperature in the first reaction zone above 200 ^o C leads to a decrease in the yield of N-methylaniline to less than 92% due to a decrease in the selectivity of the process;
- a decrease in temperature in the second reaction zone below 210 ^o With leads to a decrease in the yield of N-methylaniline below 92% due to a decrease in the conversion of the process;
- an increase in temperature in the second reaction zone above 240 ^o With leads to a decrease in the yield of N-methylaniline below 92% due to a decrease in the selectivity of the process;
- a decrease in the amount of methanol and hydrogen below the indicated intervals leads to a decrease in the yield of N-methylaniline by reducing the selectivity of the process;
- an increase in the amount of methanol and hydrogen above the indicated intervals leads to a decrease in selectivity or an unjustified overspending of these reagents.

Следует отметить, что высокий выход N-метиланилина по заявляемому способу достигается при мольном соотношении нитробензол: водород 1:4-10, в то время как по известным способам оно равно 1:15. It should be noted that a high yield of N-methylaniline by the present method is achieved with a molar ratio of nitrobenzene: hydrogen of 1: 4-10, while by known methods it is 1:15.

Способ прямого получения N-метиланилина из нитробензола иллюстрируется следующими примерами. A method for the direct production of N-methylaniline from nitrobenzene is illustrated by the following examples.

Пример 1. 320 г медьхромалюминиевого катализатора загружают в лабораторный реактор, который представляет собой трубку длиной 0,56 м, диаметром 0,025 м, состоящую из двух реакционных зон. Example 1. 320 g of a copper-chromium-aluminum catalyst is loaded into a laboratory reactor, which is a tube 0.56 m long, 0.025 m in diameter, consisting of two reaction zones.

Катализатор в первой и во второй зоне нагревают до 160-180^oС и восстанавливают водородом, контролируя появление температурных скачков по всей высоте слоя катализатора (210-240^oС). После этого катализатор выдерживают в потоке водорода при температуре 160-180^oС еще 4-6 часов при скорости подачи водорода 18-29 л/час до окончания выделения воды. Затем в реактор при атмосферном давлении начинают подавать смесь, состоящую из нитробензола, метанола и водорода в мольном соотношении соответственно 1:3:10 при скорости подачи нитробензола 0,53 моля (54 мл) в час. При этих условиях процесс последовательно ведут в двух реакционных зонах. В первой зоне при 180^oС, а во второй при 220^oС. Реакционная масса, выходящая из второй реакционной зоны, охлаждается в двух холодильниках и собирается в сборнике-разделителе. Выход N-метиланилина в пересчете на нитробензол составляет 95,0%.The catalyst in the first and second zone is heated to 160-180 ^o C and reduced with hydrogen, controlling the appearance of temperature jumps over the entire height of the catalyst layer (210-240 ^o C). After that, the catalyst is kept in a stream of hydrogen at a temperature of 160-180 ^o With another 4-6 hours at a flow rate of hydrogen 18-29 l / h until the evolution of water. Then, a mixture consisting of nitrobenzene, methanol and hydrogen in a molar ratio of 1: 3: 10, respectively, at a nitrobenzene feed rate of 0.53 mol (54 ml) per hour, is started to be fed into the reactor at atmospheric pressure. Under these conditions, the process is sequentially conducted in two reaction zones. In the first zone at 180 ^o C, and in the second at 220 ^o C. The reaction mass leaving the second reaction zone is cooled in two refrigerators and collected in a separator. The yield of N-methylaniline in terms of nitrobenzene is 95.0%.

Примеры 2-14 выполнены аналогично примеру 1 с варьированием температур в реакционных зонах, соотношений нитробензол : метанол : водород и приведены в таблице. Examples 2-14 are performed analogously to example 1 with varying temperatures in the reaction zones, the ratios of nitrobenzene: methanol: hydrogen and are shown in the table.

Полученный N-метиланилин из нитробензола прямым способом с выходом более 92% можно использовать без дополнительной очистки (ректификации) как товарный продукт для приготовления комплексных добавок к бензинам для увеличения октанового числа. The obtained N-methylaniline from nitrobenzene in a direct way with a yield of more than 92% can be used without additional purification (rectification) as a commercial product for the preparation of complex additives to gasolines to increase the octane number.

Claims

The method of producing N-methylaniline by catalytic hydrogenation of nitrobenzene with hydrogen in the presence of methanol on a copper-chromium-aluminum catalyst, characterized in that the process is carried out sequentially in two reaction zones at 160-200 ° C in the first zone until nitrobenzene is completely converted and 210-240 ° C in the second zone to aniline conversion of at least 93% with a molar ratio of nitrobenzene: methanol: hydrogen 1: (2-4): (4-10).