RU2352393C1 - Catalyst, method of its preparation and process of methanol hydrochlorating - Google Patents
Catalyst, method of its preparation and process of methanol hydrochlorating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2352393C1 RU2352393C1 RU2007144242/04A RU2007144242A RU2352393C1 RU 2352393 C1 RU2352393 C1 RU 2352393C1 RU 2007144242/04 A RU2007144242/04 A RU 2007144242/04A RU 2007144242 A RU2007144242 A RU 2007144242A RU 2352393 C1 RU2352393 C1 RU 2352393C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- catalyst
- methanol
- zinc chloride
- chloride
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области органического синтеза, а именно к получению метилхлорида каталитическим гидрохлорированием метанола.The invention relates to the field of organic synthesis, namely to the production of methyl chloride by catalytic hydrochlorination of methanol.
Известны жидкофазные и парофазные каталитические методы получения метилхлорида взаимодействием метанола с хлористым водородом.Known liquid-phase and vapor-phase catalytic methods for producing methyl chloride by the interaction of methanol with hydrogen chloride.
Известен способ получения метилхлорида в жидкой фазе, который включает обработку метанола хлористым водородом при мольном соотношении хлористый водород: метанол (1,8-2,2):1 в жидкой фазе при повышенной температуре. Хлористый водород подают в виде водного раствора с концентрацией 35-45 мас.% (РФ 2152920, С07С 19/03, 2000.07.20).A known method of producing methyl chloride in the liquid phase, which includes the treatment of methanol with hydrogen chloride at a molar ratio of hydrogen chloride: methanol (1.8-2.2): 1 in the liquid phase at elevated temperature. Hydrogen chloride is supplied in the form of an aqueous solution with a concentration of 35-45 wt.% (RF 2152920, С07С 19/03, 2000.07.20).
Известен способ получения метилхлорида, где с целью увеличения выхода хлорметила и подавления реакции образования побочного продукта - диметилового эфира - синтез ведут в два этапа в большом (2 и более молей) избытке хлористого водорода в присутствии катализатора аминного типа (например, анилина). На первом этапе при комнатной температуре получают насыщенный раствор хлористого водорода в водно-метанольной смеси, а затем, нагревая полученный раствор до 106-110°С, выделяют газообразный хлористый метил (РФ 2070188, С07С 19/03, 1996.12.10).A known method of producing methyl chloride, where in order to increase the yield of chloromethyl and suppress the reaction of the formation of a by-product - dimethyl ether, the synthesis is carried out in two stages in a large (2 or more moles) excess of hydrogen chloride in the presence of an amine type catalyst (for example, aniline). At the first stage, a saturated solution of hydrogen chloride in a water-methanol mixture is obtained at room temperature, and then, heating the resulting solution to 106-110 ° C, gaseous methyl chloride is isolated (RF 2070188, С07С 19/03, 1996.12.10).
Известен жидкофазный способ получения метилхлорида, где в качестве катализатора используется раствор хлорида цинка (US 4922043, С07С 17/16, 1990.05.01).A known liquid-phase method for producing methyl chloride, where a solution of zinc chloride is used as a catalyst (US 4922043, C07C 17/16, 1990.05.01).
Недостатками перечисленных способов являются необходимость выделения метилхлорида из жидкой фазы и образование диметилового эфира в качестве побочного продукта.The disadvantages of these methods are the need for separation of methyl chloride from the liquid phase and the formation of dimethyl ether as a by-product.
Известен способ парофазного гидрохлорирования спиртов (в том числе метанола) для получения алкилхлоридов с использованием в качестве катализатора нанесенного хлорида цинка (ЕР 1421992, B01J 21/18; B01J 27/138, 26.05.2004). При этом катализатор получают смешением твердого носителя с оксидом цинка с последующей обработкой полученного материала хлористым водородом или смесью хлористого водорода с водяным паром, при которой оксид цинка превращается в хлорид цинка.A known method of vapor-phase hydrochlorination of alcohols (including methanol) to produce alkyl chlorides using supported zinc chloride as a catalyst (EP 1421992, B01J 21/18; B01J 27/138, 05.26.2004). In this case, the catalyst is obtained by mixing a solid support with zinc oxide, followed by treating the resulting material with hydrogen chloride or a mixture of hydrogen chloride with water vapor, in which zinc oxide is converted into zinc chloride.
Недостатком способа является сложный метод получения катализатора.The disadvantage of this method is a complex method for producing a catalyst.
Известен катализатор гидрохлорирования, который включает η-оксид алюминия, легированный хлоридом цезия. Также заявлен способ гидрохлорирования метанола в паровой фазе с использованием вышеописанного катализатора.A hydrochlorination catalyst is known which includes η-alumina doped with cesium chloride. Also claimed is a method of hydrochlorinating methanol in the vapor phase using the above catalyst.
Недостатками катализатора и способа получения метилхлорида является образование диметилового эфира и зауглероживание катализатора.The disadvantages of the catalyst and the method of producing methyl chloride is the formation of dimethyl ether and carbonization of the catalyst.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения метилхлорида каталитическим парофазным взаимодействием метанола и хлористого водорода в полочном реакторе, содержащем два слоя катализатора при температуре на входе и выходе каждого слоя катализатора соответственно 140-160 и 330-350°С, характеризующийся тем, что с целью повышения производительности процесса подачу метанола осуществляют одновременно в два слоя катализатора в количестве 50-95 мас.% в первый слой катализатора и 5-50 мас.% во второй слой катализатора. Процесс ведут в присутствии катализатора, представляющего собой хлористый цинк на носителе - окись алюминия или активированный уголь, или активную окись алюминия, или хлористый кадмий, нанесенный на окись алюминия (РФ 1039150, С07С 17/06, 2000.06.27).Closest to the proposed invention is a method of producing methyl chloride by catalytic vapor-phase interaction of methanol and hydrogen chloride in a shelf reactor containing two catalyst layers at the inlet and outlet temperatures of each catalyst layer, respectively, 140-160 and 330-350 ° C, characterized in that with the aim To increase the productivity of the process, methanol is fed simultaneously into two catalyst layers in an amount of 50-95 wt.% in the first catalyst layer and 5-50 wt.% in the second catalyst layer. The process is conducted in the presence of a catalyst, which is zinc chloride on a support — alumina or activated carbon, or active alumina, or cadmium chloride deposited on alumina (RF 1039150, С07С 17/06, 2000.06.27).
Недостатками катализатора и способа получения метилхлорида является образование диметилового эфира, зауглероживание катализатора и низкая механическая прочность катализатора, содержащего в качестве носителя - активированный уголь.The disadvantages of the catalyst and the method of producing methyl chloride are the formation of dimethyl ether, carbonization of the catalyst and low mechanical strength of the catalyst containing activated carbon as a carrier.
Задачей данного изобретения является разработка катализатора для получения метилхлорида каталитическим парафазным гидрохлорированием метанола, обладающего высокой механической прочностью и способного обеспечивать высокую каталитическую активность и селективность по метилхлориду при пониженных температурах.The objective of the invention is to develop a catalyst for the production of methyl chloride by catalytic paraphase hydrochlorination of methanol with high mechanical strength and capable of providing high catalytic activity and selectivity for methyl chloride at low temperatures.
Задача решается составом катализатора, который содержит в качестве активного компонента хлорид цинка, нанесенный на пористый гранулированный углерод-углеродный композиционный материал на основе пироуглерода и нанодисперсного углерода с удельной поверхностью по БЭТ 350-650 м2/г и суммарным объемом пор по воде 0,55-0,85 см3/г.The problem is solved by the composition of the catalyst, which contains zinc chloride as an active component, deposited on a porous granular carbon-carbon composite material based on pyrocarbon and nanosized carbon with a BET specific surface area of 350-650 m 2 / g and a total water pore volume of 0.55 -0.85 cm 3 / g.
Катализатор содержит 15-25 мас.% хлорида цинка, остальное - пористый гранулированный углерод-углеродный композиционный материал на основе пироуглерода и нанодисперсного углеродаThe catalyst contains 15-25 wt.% Zinc chloride, the rest is a porous granular carbon-carbon composite material based on pyrocarbon and nanosized carbon
Задача решается также способом приготовления катализатора для получения метилхлорида каталитическим парафазным гидрохлорированием метанола метанола. Катализатор готовят пропиткой углеродного носителя - пористого гранулированного углерод-углеродного композиционного материала на основе пироуглерода и нанодисперсного углерода с удельной поверхностью по БЭТ 350-650 м2/г и суммарным объемом пор по воде 0,55-0,85 см3/г водным или соляно-кислым раствором хлорида цинка в две стадии: сорбция хлорида цинка углеродным носителем из водного раствора при температуре 15-25°С и упаривание оставшейся части раствора при температуре 80-100°С, при этом получают катализатор, содержащий 15-25 мас.% хлорида цинка, остальное - носитель.The problem is also solved by the method of preparation of the catalyst for producing methyl chloride by catalytic paraphase hydrochlorination of methanol methanol. The catalyst is prepared by impregnating a carbon support — a porous granular carbon-carbon composite material based on pyrocarbon and nanosized carbon with a BET specific surface area of 350-650 m 2 / g and a total pore volume in water of 0.55-0.85 cm 3 / g aqueous or hydrochloric acid solution of zinc chloride in two stages: sorption of zinc chloride by a carbon carrier from an aqueous solution at a temperature of 15-25 ° C and evaporation of the remainder of the solution at a temperature of 80-100 ° C, while receiving a catalyst containing 15-25 wt.% zinc chloride, ost The other is the carrier.
Концентрация хлорида цинка в пропиточном растворе составляет 50-150 г/л.The concentration of zinc chloride in the impregnating solution is 50-150 g / L.
Концентрация соляной кислоты в пропиточном растворе составляет 0,5-1,5 М.The concentration of hydrochloric acid in the impregnating solution is 0.5-1.5 M.
Задача решается также способом получению метилхлорида каталитическим гидрохлорированием метанола, который проводят в проточном реакторе при температуре 140-200°С и времени контакта 0,6-1,11 с в присутствие катализатора, который содержит в качестве активного компонента хлорид цинка в количестве 15-25 мас.%, нанесенный на пористый гранулированный углерод-углеродный композиционный материал на основе пироуглерода и нанодисперсного углерода с удельной поверхностью по БЭТ 350-650 м2/г и суммарным объемом пор по воде 0,55-0,85 см3/г.The problem is also solved by the method of producing methyl chloride by catalytic hydrochlorination of methanol, which is carried out in a flow reactor at a temperature of 140-200 ° C and a contact time of 0.6-1.11 s in the presence of a catalyst that contains zinc chloride in the amount of 15-25 as an active component wt.% deposited on a porous granular carbon-carbon composite material based on pyrocarbon and nanodispersed carbon with a BET specific surface area of 350-650 m 2 / g and a total water pore volume of 0.55-0.85 cm 3 / g.
Характеристики используемых носителей приведены в таблице 1.The characteristics of the media used are shown in table 1.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1.Example 1
5 г хлорида цинка растворяют в 50 мл дистиллированной воды, полученный раствор приливают к 20 г носителя-1. Пропитку носителя осуществляют в две стадии: на первой стадии проводят сорбцию хлорида цинка носителем из водного раствора при температуре 15-25°С до достижения равновесной степени сорбции 60-65%, на второй - проводят упаривание избытка пропиточного раствора при перемешивании при температуре 80-100°С до воздушно-сухого состояния. Высушенный образец испытывают в реакции гидрохлорирования метанола в проточном реакторе в температурном интервале от 60 до 200°С. Во избежание температурных градиентов и конденсации продуктов из газовой фазы реакционную смесь разбавляют гелием. Анализ продуктов реакции проводят методом газовой хроматографии на хроматографе «Цвет-100» с детектором по теплопроводности с использованием насадочной колонки: фаза 5% SE-30, нанесенная на хроматон N-AW, фр. 0,125-0,160 мм.5 g of zinc chloride is dissolved in 50 ml of distilled water, the resulting solution is poured into 20 g of carrier-1. The carrier is impregnated in two stages: at the first stage, zinc chloride is sorbed by the carrier from an aqueous solution at a temperature of 15-25 ° C until an equilibrium degree of sorption of 60-65% is reached, and at the second stage, an excess of the impregnation solution is evaporated with stirring at a temperature of 80-100 ° C until air-dry. The dried sample is tested in the reaction of methanol hydrochlorination in a flow reactor in the temperature range from 60 to 200 ° C. In order to avoid temperature gradients and condensation of products from the gas phase, the reaction mixture is diluted with helium. Analysis of the reaction products is carried out by gas chromatography on a Tsvet-100 chromatograph with a thermal conductivity detector using a packed column: 5% SE-30 phase deposited on N-AW chromaton, fr. 0.125-0.160 mm.
Результаты испытания каталитических характеристик приведены в таблице 2.The test results of the catalytic characteristics are shown in table 2.
Пример 2.Example 2
Катализатор готовят аналогично примеру 1, отличие состоит в том, что пропитку носителя проводят соляно-кислым раствором (1М HCl) хлорида цинка.The catalyst is prepared analogously to example 1, the difference is that the carrier is impregnated with hydrochloric acid solution (1M HCl) of zinc chloride.
Пример 3.Example 3
Катализатор готовят аналогично примеру 2, отличие состоит в том, что в качестве носителя используют носитель-2.The catalyst is prepared analogously to example 2, the difference is that media-2 is used as a carrier.
Результаты испытания каталитической активности для примеров 2 и 3 приведены на Фиг.1-4. Время контакта 1,11 с, СН3ОН:HCl:Не=1:1,6:8,4.The results of the catalytic activity test for examples 2 and 3 are shown in Fig.1-4. Contact time 1.11 s, CH 3 OH: HCl: He = 1: 1.6: 8.4.
Видно, что степень превращения метанола для образца, приготовленного в примере 2 возрастает с ростом температуры от 48 до 88% (Фиг.1), при одновременном увеличении селективности по метилхлориду от 72 до 98% мол (Фиг.2). Для образца, приготовленного в примере 3, степень превращения увеличивается от 65 до 100% (Фиг.3) при росте селективности от 85 до 100% мол (Фиг.4).It is seen that the degree of conversion of methanol for the sample prepared in example 2 increases with increasing temperature from 48 to 88% (Figure 1), while increasing the selectivity for methyl chloride from 72 to 98 mol% (Figure 2). For the sample prepared in example 3, the degree of conversion increases from 65 to 100% (Figure 3) with an increase in selectivity from 85 to 100 mol% (Figure 4).
Пример 4.Example 4
Катализатор, приготовленный по примеру 3, испытывают при 160°С в течение 300 ч. Катализатор полностью сохранил каталитическую активность и селективность. Постоянство каталитической активности во времени свидетельствует о резком снижением коксообразования.The catalyst prepared in Example 3 was tested at 160 ° C. for 300 hours. The catalyst retained its catalytic activity and selectivity completely. The constancy of catalytic activity over time indicates a sharp decrease in coke formation.
Пример 5.Example 5
Катализатор готовят аналогично примеру 2. Отличие состоит в том, что навеску хлорида цинка берут в количестве, необходимом для получения катализатора состава 15 мас.% ZnCl2/носитель-1. Каталитические испытания, проведенные в аналогичных примерам 2-3 условиях, показывают, что при 160°С степень превращения метанола составляет 99% при селективности по метилхлориду 98 мол.%.The catalyst is prepared analogously to example 2. The difference is that a portion of zinc chloride is taken in the amount necessary to obtain a catalyst with a composition of 15 wt.% ZnCl 2 / carrier-1. Catalytic tests carried out under similar conditions as examples 2-3 show that at 160 ° C the degree of conversion of methanol is 99% with a selectivity for methyl chloride of 98 mol.%.
Пример 6.Example 6
Сравнительный по прототипу (РФ 1039150, С07С 17/06, 2000.06.27). Хлорид цинка нанесен на активированный уголь марки АР-3. Время контакта 6,2 с.Comparative prototype (RF 1039150, С07С 17/06, 2000.06.27). Zinc chloride is deposited on activated carbon grade AP-3. Contact time 6.2 s.
В таблице 3 приведены температуры достижения 99%-ной конверсии и селективность для катализаторов по примерам 1-6.Table 3 shows the temperatures of achieving 99% conversion and selectivity for the catalysts in examples 1-6.
• ** - время контакта 1,1 с
• *** - время контакта 6,2 с• - contact time 0.6 s
• ** - contact time 1.1 s
• *** - contact time 6.2 s
Результаты испытаний катализаторов указывают на достижение задач изобретения. Новые катализаторы позволяют снизить температуру процесса с 330 до 160-180°С и увеличить производительность процесса за счет уменьшения времени контакта. При этом достигаются 100%-ная конверсия метанола и 100%-ная селективность по метилхлориду.The test results of the catalysts indicate the achievement of the objectives of the invention. New catalysts can reduce the process temperature from 330 to 160-180 ° C and increase the productivity of the process by reducing contact time. In this case, 100% methanol conversion and 100% methyl chloride selectivity are achieved.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007144242/04A RU2352393C1 (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Catalyst, method of its preparation and process of methanol hydrochlorating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007144242/04A RU2352393C1 (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Catalyst, method of its preparation and process of methanol hydrochlorating |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2352393C1 true RU2352393C1 (en) | 2009-04-20 |
Family
ID=41017643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007144242/04A RU2352393C1 (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Catalyst, method of its preparation and process of methanol hydrochlorating |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2352393C1 (en) |
-
2007
- 2007-11-28 RU RU2007144242/04A patent/RU2352393C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Eta et al. | Synthesis of dimethyl carbonate from methanol and carbon dioxide: circumventing thermodynamic limitations | |
KR101249632B1 (en) | Process for dehydrating glycerol to acrolein | |
KR101248262B1 (en) | Process for dehydrating glycerol to acrolein | |
Liu et al. | Dimethyl ether carbonylation to methyl acetate over HZSM-35 | |
Yuan et al. | A highly active heterogeneous palladium catalyst for the Suzuki–Miyaura and Ullmann coupling reactions of aryl chlorides in aqueous media | |
Atia et al. | Influence of alkaline metal on performance of supported silicotungstic acid catalysts in glycerol dehydration towards acrolein | |
Gunter et al. | Catalysts and supports for conversion of lactic acid to acrylic acid and 2, 3-pentanedione | |
WO2011021232A1 (en) | Catalyst and alcohol synthesis method | |
Lili et al. | Glycerol dehydration to acrolein over activated carbon-supported silicotungstic acids | |
Stoian et al. | Boosted CO 2 reaction with methanol to yield dimethyl carbonate over Mg–Al hydrotalcite-silica lyogels | |
JP5849259B2 (en) | Catalyst and alcohol synthesis | |
WO2007058221A1 (en) | Process for dehydration of polyhydric alcohols | |
Xu et al. | Palladium catalyst immobilized on functionalized microporous organic polymers for C–C coupling reactions | |
Klinthongchai et al. | Synthesis, characteristics and application of mesocellular foam carbon (MCF-C) as catalyst for dehydrogenation of ethanol to acetaldehyde | |
CN104193572A (en) | Cineole | |
JP2014221453A (en) | Solid phosphoric acid catalyst, and method for producing trioxane by using the same | |
KR960008109B1 (en) | Preparation of 4-pentenenitrile by isomerization of 3-pentenenenitrile | |
Wang et al. | Catalytic depolymerization of alkali lignin in ionic liquids on Pt-supported La 2 O 3–SO 4 2−/ZrO 2 catalysts | |
de la Cruz et al. | Catalytic activity of niobium phosphate in the Friedel–Crafts reaction of anisole with alcohols | |
JP6229721B2 (en) | Method for producing butadiene | |
KR890001299B1 (en) | Preparation of isophorone and mesityl oxide from acetone | |
JP6091310B2 (en) | Method for producing butadiene | |
RU2352393C1 (en) | Catalyst, method of its preparation and process of methanol hydrochlorating | |
Yusupova et al. | Development of technology for the production of acetylene diols and their vinyl ethers | |
Li et al. | Effects of support modification on Nb2O5/α-Al2O3 catalyst for ethylene oxide hydration |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121129 |