RU2658839C2 - Применение углеродных нанотрубок для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана - Google Patents

Применение углеродных нанотрубок для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана Download PDF

Info

Publication number
RU2658839C2
RU2658839C2 RU2016136618A RU2016136618A RU2658839C2 RU 2658839 C2 RU2658839 C2 RU 2658839C2 RU 2016136618 A RU2016136618 A RU 2016136618A RU 2016136618 A RU2016136618 A RU 2016136618A RU 2658839 C2 RU2658839 C2 RU 2658839C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dmd
dioxane
dimethyl
formaldehyde
isobutylene
Prior art date
Application number
RU2016136618A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016136618A3 (ru
RU2016136618A (ru
Inventor
Рифкат Фаатович Талипов
Иван Валентинович Вакулин
Вадим Салаватович Тухватшин
Григорий Андреевич Овчинников
Ильдус Шайхитдинович Насыров
Гумер Юсупович Ишмуратов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет"
Priority to RU2016136618A priority Critical patent/RU2658839C2/ru
Publication of RU2016136618A3 publication Critical patent/RU2016136618A3/ru
Publication of RU2016136618A publication Critical patent/RU2016136618A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2658839C2 publication Critical patent/RU2658839C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D319/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D319/041,3-Dioxanes; Hydrogenated 1,3-dioxanes
    • C07D319/061,3-Dioxanes; Hydrogenated 1,3-dioxanes not condensed with other rings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/18Carbon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/16Phosphorus; Compounds thereof containing oxygen, i.e. acids, anhydrides and their derivates with N, S, B or halogens without carriers or on carriers based on C, Si, Al or Zr; also salts of Si, Al and Zr
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/86Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области основного органического и нефтехимического синтеза и может быть использовано в производстве 4,4-диметил-1,3-Диоксана путем конденсации изобутилена и формальдегида. Предложены углеродные нанотрубоки с диаметром пор

Description

Изобретение относится к области основного органического и нефтехимического синтеза, а именно к гетерогенным пористым сокатализаторам конденсации изобутилена и формальдегида, которые могут быть использованы для синтеза 4,4-диметил-1,3-диоксана.
Одним из наиболее распространенных промышленных способов получения изопрена является диоксановый метод через промежуточный синтез 4,4-диметил-1,3-диоксана (ДМД). ДМД получают жидкофазной конденсацией изобутилена, содержащегося во фракциях С4 углеводородов, с формальдегидом, используемым в виде 20-40% водного раствора, с последующим выделением диметилдиоксана из реакционной массы [Огородников С.К., Идлис Г.С. Производство изопрена. Л: Химия, 1973, стр. 48-58]. Принципиальным недостатком данного способа является низкая селективность процесса. Выход высококипящих побочных продуктов (ВПП) составляет 440-460 кг на 1 тонну изопрена, более 90% которых составляют ВПП со стадии синтеза диметилдиоксана [там же, стр. 72].
Известен способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана из изобутилена и формальдегида при температуре 100-110°С в присутствии серной кислоты. Недостатком данного способа является высокая коррозионная агрессивность реакционной среды и необходимость дополнительной обработки масляного слоя раствором щелочи [Авторское свидетельство СССР №361174, МПК C07D 319/06, опубл. 07.12.1972].
Известны способы получения ДМД в водной среде из изобутилена и формальдегида с использованием в качестве катализатора карбоновой кислоты [Патент Франции №2490642, МПК C07D 319/06, опубл. 26.03.1982], соли полисульфокислоты и металла I или II группы [Патент Франции №2490643, C07D 319/06, опубл. 26.03.1982], щавелевой кислоты [Авторское свидетельство СССР №991715, МПК C07D 319/06, опубл. 27.12.1999; Патент РФ№2255936, МПК C07D 319/06, опубл. 10.07.2005].
Известен способ получения ДМД из формальдегида и изобутилена при весовом соотношении 1,1-1,2 в водном растворе при 90-110°С и давлении 17-25 атм. в присутствии щавелевой кислоты. Для повышения селективности по ДМД и триметилкарбинолу (ТМК) за счет снижения образования побочных продуктов и потерь изобутилена, в зону реакции возвращают 3-6% ТМК в расчете на ДМД и 5-20% ДМД от получаемого количества. По мнению авторов, возврат ТМК в зону реакции позволяет уменьшить образование эфиров ТМК с компонентами ВПП и одновременно замедлить протекание реакции гидролиза ДМД с образованием ВПП [Патент РФ №2062270, МПК C07D 319/06, С07С 31/12, опубл. 20.06.1996].
Недостатком перечисленных способов получения ДМД является недостаточная селективность по целевому ДМД из-за образования ВПП вследствие плохой взаимной растворимости углеводородов и водного слоя, содержащего катализатор и формальдегид.
Известен способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана (ДМД) [Патент РФ №2330848, МПК C07D 319/06, опубл. 10.08.2008] конденсацией водного раствора формальдегида при мольном соотношении формальдегид/изобутилен, равном (1,5-1,6):1 при температуре 80-110°С в присутствии фосфорной кислоты, взятой в качестве катализатора и поверхностно-активных веществ (ПАВ) как сокатализаторов. Снижение селективности образования целевого ДМД, значительный расход ПАВ из-за постоянного уноса ПАВ с реакционной смесью являются основными недостатками указанного способа.
Известен способ получения изопрена, формальдегида и изобутилена [Авторское свидетельство СССР №460720, МПК С07С 11/18, С07С 47/04, С07С 11/09, С07С 1/20, опубл. 30.01.1983] расщеплением высококипящих побочных продуктов синтеза диметилдиоксана над окисью алюминия при повышенной температуре, при этом пары продуктов расщепления дополнительно контактируют с кальцийфосфатным катализатором при 300-400°С в присутствии водяного пара.
Известно использование гетерогенного катализатора для синтеза 4,4-диметил-1,3-диоксана из изобутилена и формальдегида [Авторское свидетельство СССР №1163902, МПК B01J 23/78, С07С 11/18, опубл. 30.01.1983], включающий алюмосиликат, дополнительно содержащий оксиды железа, магния, кальция и титана. Известный катализатор обеспечивает расщепление высококипящих побочных продуктов синтеза ДМД. Небольшой срок службы катализатора и низкий выход ДМД являются основными недостатками двух ранее представленных способов.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение селективности при получении ДМД.
Решение поставленной задачи достигается путем применения углеродных нанотрубок с диаметром пор
Figure 00000001
в качестве гетерогенных сокатализаторов для увеличения селективности образования 4,4-диметил-1,3-диоксана при конденсации изобутилена и формальдегида. При этом синтез ДМД проводят в присутствии фосфорной кислоты, взятой в качестве базового кислотного катализатора.
Сутью изобретения является то, что для увеличения селективности образования ДМД в реакционную смесь дополнительно вводят углеродные нанотрубоки с диаметром пор
Figure 00000001
в качестве гетерогенного сокатализатора при синтезе ДМД в присутствии фосфорной кислоты, взятой в качестве базового катализатора. Использование углеродных нанотрубок с диаметром пор
Figure 00000001
обеспечивает более высокую степень превращения исходных реагентов - изобутилена и формальдегида - увеличению селективности образования ДМД из-за снижения образования высококипящих побочных продуктов в виде гидрированных пиранов (ГП).
Рассматриваемый процесс конденсации изобутилена и формальдегида с образованием ДМД относится к числу гетерогенных жидкофазных каталитических реакций. Раздел фаз в реакторе, обусловленный взаимной нерастворимостью водного слоя, содержащего формальдегид и катализатор, и углеводородного, содержащего изобутилен, является основной проблемой процесса конденсации изобутилена с формальдегидом. Для решения этой проблемы и увеличения химического сродства компонентов гетерогенной смеси предлагается использование углеродных нанотрубок с диаметром пор
Figure 00000001
. Введение в реакционную массу углеродных нанотрубок с диаметром пор
Figure 00000001
обеспечивает более интенсивное протекание реакции конденсации изобутилена с формальдегидом, способствует увеличению выхода ДМД и снижению образования ГП.
В настоящее время синтетические пористые материалы применяются для очистки газов, разделения многокомпонентных смесей, в процессах крекинга и реформинга и выпускаемые промышленностью путем, путем термической обработки водно-щелочных алюмосиликатных смесей.
Осуществление предлагаемого способа получения ДМД иллюстрируют приведенные ниже примеры.
Пример 1 (для сравнения, без сокатализатора)
В реактор вносят фосфорную кислоту концентрацией 81% Н3РО4 в количестве 5,0-5,5% от массы реакционной смеси и проводят процесс конденсации формальдегида и изобутилена, взятых в мольном отношении формальдегид: изобутилен, равном 1,55:1 в течение 1 часа. Температура процесса 82°С, давление 6 атм. Затем масляный и водный слои отдельно подвергают дальнейшей переработке. Из масляного слоя ДМД выделяют экстракцией. Получают ДМД с выходом 36% от теоретического возможного количества, молярное отношение ДМД/ВПП составляет 2:1.
Пример 2. В реактор вносят фосфорную кислоту концентрацией 81% Н3РО4 в количестве 5,0-5,5% от массы реакционной смеси и углеродных нанотрубок с диаметром пор
Figure 00000001
в количестве 3,5-5,0% от массы реакционной смеси, проводят процесс конденсации формальдегида и изобутилена, взятых в мольном отношении формальдегид: изобутилен, равном 1,55:1 в течение 1 часа. Температура процесса 82°С, давление 6 атм. Затем масляный и водный слои отдельно подвергают дальнейшей переработке. Из масляного слоя ДМД выделяют экстракцией. Получают ДМД с выходом 67,0% от теоретического возможного количества. Высококипящие побочные продукты, в том числе гидрированные пираны в реакционной массе отсутствуют.
Figure 00000002
Условия синтеза ДМД: содержание фосфорной кислоты в количестве 5,0-5,5% от массы реакционной смеси, мольное соотношение формальдегид : изобутилен = 1,55:1, температура 82°С, давление 6 атм, продолжительность синтеза 1 час.
Эффективены углеродные нанотрубоки с диаметром пор
Figure 00000001
как сокатализатор для селективного образования ДМД. Оптимальным является содержание пористого сокатализатора в количестве 3,5-5,0 мас. % от реакционной массы. Применение для процесса углеродных нанотрубок с диаметром пор
Figure 00000001
в количестве меньше, чем 3,5% маc. приводит к снижению выхода ДМД, а более чем 5,0% маc. - не приводит к значительному увеличению выхода ДМД, но обуславливает дополнительный расход реагента.
Использование углеродных нанотрубок с диаметром пор
Figure 00000001
в качестве пористого сокатализатора позволяет повысить селективность процесса образования ДМД за счет уменьшения количества образующихся высококипящих побочных продуктов, в том числе гидрированных пиранов.

Claims (1)

  1. Применение углеродных нанотрубок с диаметром пор 7-11
    Figure 00000003
    в качестве гетерогенного сокатализатора для увеличения селективности образования 4,4-диметил-1,3-Диоксана при конденсации изобутилена и формальдегида в присутствии 5,0-5,5 мас.% фосфорной кислоты от массы реакционной смеси.
RU2016136618A 2016-09-12 2016-09-12 Применение углеродных нанотрубок для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана RU2658839C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016136618A RU2658839C2 (ru) 2016-09-12 2016-09-12 Применение углеродных нанотрубок для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016136618A RU2658839C2 (ru) 2016-09-12 2016-09-12 Применение углеродных нанотрубок для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016136618A3 RU2016136618A3 (ru) 2018-03-15
RU2016136618A RU2016136618A (ru) 2018-03-15
RU2658839C2 true RU2658839C2 (ru) 2018-06-25

Family

ID=61627358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016136618A RU2658839C2 (ru) 2016-09-12 2016-09-12 Применение углеродных нанотрубок для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2658839C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2764519C1 (ru) * 2021-03-16 2022-01-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" Применение углеродных нанотрубок для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3839362A (en) * 1970-12-28 1974-10-01 Kurray Co Ltd Method of production of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane
SU460614A3 (ru) * 1970-09-09 1975-02-15 Байер Аг (Фирма) Способ получени изопрена
RU2255936C1 (ru) * 2004-02-25 2005-07-10 Воробьёв Олег Леонидович Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана
CN101220019A (zh) * 2008-01-04 2008-07-16 烟台万华华信合成革有限公司 一种二噁烷的制备方法
RU2330848C1 (ru) * 2007-05-10 2008-08-10 Открытое акционерное общество "Нижнекамскнефтехим" Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU460614A3 (ru) * 1970-09-09 1975-02-15 Байер Аг (Фирма) Способ получени изопрена
US3839362A (en) * 1970-12-28 1974-10-01 Kurray Co Ltd Method of production of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane
RU2255936C1 (ru) * 2004-02-25 2005-07-10 Воробьёв Олег Леонидович Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана
RU2330848C1 (ru) * 2007-05-10 2008-08-10 Открытое акционерное общество "Нижнекамскнефтехим" Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана
CN101220019A (zh) * 2008-01-04 2008-07-16 烟台万华华信合成革有限公司 一种二噁烷的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
И.В. Вакулин, О.Ю. Купова, Г.Р. Талипова, Э.Р. Латыпова, Р.Ф. Талипов, Теореритеские аспекты каталитического эффекта цеолитов и углеродных нанотрубок в реакции Принса, Вестник Башкирского университета, 2014, том 19, номер 4, с.1164-1167. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2764519C1 (ru) * 2021-03-16 2022-01-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" Применение углеродных нанотрубок для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016136618A3 (ru) 2018-03-15
RU2016136618A (ru) 2018-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2631429C1 (ru) Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты)
RU2624678C1 (ru) Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана
KR101227221B1 (ko) 에탄올로부터의 올레핀의 제조 방법
RU2330848C1 (ru) Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана
RU2663294C1 (ru) Применение пористого полифениленфталида для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана
RU2663292C1 (ru) Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана
RU2365574C1 (ru) Способ переработки побочных продуктов жидкофазного синтеза изопрена из изобутилена и формальдегида
JP2538778B2 (ja) タ−シャリ−オレフィンの製造
RU2278105C1 (ru) Способ переработки метилдигидропирана и/или высококипящих продуктов синтеза изопрена из изобутилена и формальдегида
RU2658839C2 (ru) Применение углеродных нанотрубок для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана
RU2721772C1 (ru) Способ получения стирола
RU2668276C2 (ru) Применение синтетических цеолитов для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты)
RU2764519C1 (ru) Применение углеродных нанотрубок для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана
RU2774757C1 (ru) Применение синтетических цеолитов для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты)
RU2768818C1 (ru) Применение пористого полиариленфталида для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана
RU2764517C1 (ru) Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана с использованием углеродных нанотрубок
RU2764520C1 (ru) Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты)
RU2764518C1 (ru) Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана с использованием полиариленфталида
RU2446138C1 (ru) Способ получения изопрена
CN100509748C (zh) 纯化乙酸(3-甲基-2-丁烯基)酯的方法
RU2330008C1 (ru) Способ переработки метилдигидропирана и/или побочных продуктов синтеза изопрена из изобутилена и формальдегида
RU2712964C1 (ru) Способ переработки побочных продуктов синтеза 4,4-диметил-1,3-диоксана
RU2459790C1 (ru) Способ получения изопрена
SU670218A3 (ru) Способ получени пиридина и 3-метилпиридина
RU2811258C1 (ru) Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180913

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190626