RU2668276C2 - Применение синтетических цеолитов для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты) - Google Patents

Применение синтетических цеолитов для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2668276C2
RU2668276C2 RU2016136622A RU2016136622A RU2668276C2 RU 2668276 C2 RU2668276 C2 RU 2668276C2 RU 2016136622 A RU2016136622 A RU 2016136622A RU 2016136622 A RU2016136622 A RU 2016136622A RU 2668276 C2 RU2668276 C2 RU 2668276C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dmd
dimethyl
dioxane
formaldehyde
isobutylene
Prior art date
Application number
RU2016136622A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016136622A (ru
RU2016136622A3 (ru
Inventor
Рифкат Фаатович Талипов
Иван Валентинович Вакулин
Вадим Салаватович Тухватшин
Григорий Андреевич Овчинников
Ильдус Шайхитдинович Насыров
Гумер Юсупович Ишмуратов
Валентина Андреевна Горских
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 RU2016136622A priority Critical patent/RU2668276C2/ru
Publication of RU2016136622A publication Critical patent/RU2016136622A/ru
Publication of RU2016136622A3 publication Critical patent/RU2016136622A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2668276C2 publication Critical patent/RU2668276C2/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
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/7003A-type

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относиться 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 синтетические цеолиты общей формулы Na[(AlO)(SiO)]xHO марки NaA с диаметром пор 4или CaNa[(AlO)(SiO)]xHO марки СаА с диаметром пор 5в качестве гетерогенных сокатализаторов. При этом синтез ДМД проводят в присутствии фосфорной кислоты, взятой в качестве базового кислотного катализатора. Технический результат: увеличение селективности образования 4,4-диметил-1,3-диоксана. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

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 синтетического цеолита общей формулы Na12[(AlO2)12(SiO2)12]xH2O марки NaA с диаметром пор 4
Figure 00000001
, а также синтетического цеолита общей формулы Ca4,5Na3[(AlO2)12(SiO2)12]xH2O марки СаА с диаметром пор 5
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 синтетические цеолиты в качестве гетерогенного сокатализатора при синтезе ДМД в присутствии фосфорной кислоты, взятой в качестве базового катализатора. Использование синтетических цеолитов общей формулы Na12[(AlO2)12(SiO2)12]xH2O марки NaA с дидметром пор 4
Figure 00000001
или общей формулы Ca4,5Na3[(AlO2)12(SiO2)12]xH2O марки СаА с диаметром пор 5
Figure 00000001
обеспечивает более высокую степень превращения исходных реагентов - изобутилена и формальдегида - величению 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 пористых сокатализаторов с определенным диаметром пор. Введение в реакционную массу пористых сокатализаторов с определенным диаметром пор обеспечивает более интенсивное протекание реакции конденсации изобутилена с формальдегидом, способствует увеличению выхода ДМД и снижению образования ГП.
В настоящее время синтетические цеолиты применяются 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 синтетический цеолит общей формулы Na12[(A1O2)12(SiO2)12]xH2O марки NaA по ТУ 2163-003-05766557-97 с диаметром пор 4
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 41,0% от теоретического возможного количества. Высококипящие побочные продукты, в том числе гидрированные пираны в реакционной массе отсутствуют.
Пример 3. В реактор вносят фосфорную кислоту концентрацией 81% Н3РО4 в количестве 5,0-5,5% от массы реакционной смеси и синтетический цеолит общей формулы Ca4,5Na3[(AlO2)12(SiO2)12]xH2O марки СаА по ТУ 2163-004-05766557-97 с диаметром пор 5
Figure 00000001
в количестве 3,5-5,0% массы от 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 44,0% от теоретического возможного количества. Высококипящие побочные продукты, в том числе гидрированные пираны в реакционной массе отсутствуют.
Эффективны синтетические цеолиты общей формулы Na12[(A1O2)12(SiO2)12]xH2O марки NaA с диаметром пор 4
Figure 00000001
или общей формулы Ca4,5Na3[(AlO2)12(SiO2)12]xH2O марки СаА с диаметром пор 5
Figure 00000001
как сокатализаторы для селективного образования ДМД. Оптимальным является содержание пористого сокатализатора в количестве 3,5-5,0 мас. % от реакционной массы.
Целесообразность выбранных пределов показателей технологического процесса конденсации представлена в таблице 1. 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.
Использование синтетического цеолита марки КА общей формулы K12[(AlO2)12(SiO2)12]xH2O с диаметром пор 3
Figure 00000001
, а также марки NaX общей формулы Na86[(AlO2)86(SiO2)106]xH2O с диаметром пор 9
Figure 00000001
ведет к уменьшению выхода и селективности образования целевого ДМД.
Figure 00000002
Использование синтетических цеолитов общей формулы Na12[(AlO2)12(SiO2)12]xH2O марки NaA с диаметром пор 4
Figure 00000001
или общей формулы Ca4,5Na3[(A1O2)12(SiO2)12]xH2O марки СаА с диаметром пор 5
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. Применение для процесса синтетических цеолитов с диаметрами пор 4 или 5
Figure 00000001
в количестве меньше, чем 3,5% масс, приводит к значительному снижению выхода ДМД, а более чем 5,0% мас. - не приводит к увеличению выхода ДМД, но обуславливает дополнительный расход реагента.

Claims (3)

1. Применение синтетического цеолита общей формулы Na12[(AlO2)12(SiO2)12]xH2O марки NaA с диаметром пор 4
Figure 00000003
в качестве гетерогенного сокатализатора для увеличения селективности образования 4,4-диметил-1,3-диоксана при конденсации изобутилена и формальдегида.
2. Применение синтетического цеолита общей формулы Ca4,5Na3[(AlO2)12(SiO2)12]xH2O марки СаА с диаметром пор 5
Figure 00000003
в качестве гетерогенного сокатализатора для увеличения селективности образования 4,4-диметил-1,3-диоксана при конденсации изобутилена и формальдегида.
3. Применение синтетического цеолита по п. 1 и 2, отличающееся тем, что синтез 4,4-диметил-1,3-диоксана проводят в присутствии фосфорной кислоты, взятой в качестве базового кислотного катализатора.
RU2016136622A 2016-09-12 2016-09-12 Применение синтетических цеолитов для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты) RU2668276C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016136622A RU2668276C2 (ru) 2016-09-12 2016-09-12 Применение синтетических цеолитов для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016136622A RU2668276C2 (ru) 2016-09-12 2016-09-12 Применение синтетических цеолитов для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты)

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016136622A RU2016136622A (ru) 2018-03-15
RU2016136622A3 RU2016136622A3 (ru) 2018-06-28
RU2668276C2 true RU2668276C2 (ru) 2018-09-28

Family

ID=61627232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016136622A RU2668276C2 (ru) 2016-09-12 2016-09-12 Применение синтетических цеолитов для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2668276C2 (ru)

Cited By (2)

* 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
RU2774757C1 (ru) * 2021-03-16 2022-06-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" Применение синтетических цеолитов для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001122872A (ja) * 1999-10-26 2001-05-08 Mitsui Chemicals Inc アルキル−1,3−ジオキサンの製造方法
CN103130767A (zh) * 2011-11-24 2013-06-05 中国科学院大连化学物理研究所 一种1,3-二噁烷的制备方法
CN103130768A (zh) * 2011-11-30 2013-06-05 中国科学院大连化学物理研究所 一种具有1,3-二氧六环结构化合物的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001122872A (ja) * 1999-10-26 2001-05-08 Mitsui Chemicals Inc アルキル−1,3−ジオキサンの製造方法
CN103130767A (zh) * 2011-11-24 2013-06-05 中国科学院大连化学物理研究所 一种1,3-二噁烷的制备方法
CN103130768A (zh) * 2011-11-30 2013-06-05 中国科学院大连化学物理研究所 一种具有1,3-二氧六环结构化合物的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Валулин И.В. и др. Теоретические аспекты каталитического эффекта цеолитов и углеродных нанотрубок в реакции Принса. Вестник Башкирского университета, 2014, том 19, номер 4, стр.1164-1167. *

Cited By (2)

* 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
RU2774757C1 (ru) * 2021-03-16 2022-06-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" Применение синтетических цеолитов для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016136622A (ru) 2018-03-15
RU2016136622A3 (ru) 2018-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2631429C1 (ru) Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты)
KR101227221B1 (ko) 에탄올로부터의 올레핀의 제조 방법
DK2238094T3 (en) DEHYDRATION OF ALCOHOLS ON CRYSTALLINIC SILICATES
US20130046122A1 (en) Debottlenecking of a steam cracker unit to enhance propylene production
US9783465B1 (en) Process for forming ethylene and propylene by hydrocracking
RU2624678C1 (ru) Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана
CN101939275A (zh) 醇在惰性组分存在下的脱水
CA2040129C (en) Catalysts for the conversion of propane and butane
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
RU2278105C1 (ru) Способ переработки метилдигидропирана и/или высококипящих продуктов синтеза изопрена из изобутилена и формальдегида
RU2668276C2 (ru) Применение синтетических цеолитов для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты)
RU2721772C1 (ru) Способ получения стирола
RU2658839C2 (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)
US2251835A (en) Production of tetrahydrofurane from 1,4-butylene glycol
RU2764519C1 (ru) Применение углеродных нанотрубок для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана
RU2219156C2 (ru) Способ гидратации олефинов
RU2768818C1 (ru) Применение пористого полиариленфталида для увеличения селективности при получении 4,4-диметил-1,3-диоксана
RU2764520C1 (ru) Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты)
EP2108634A1 (en) Dehydration of alcohols on crystalline silicates
RU2764517C1 (ru) Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана с использованием углеродных нанотрубок
RU2446138C1 (ru) Способ получения изопрена
RU2764518C1 (ru) Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана с использованием полиариленфталида
RU2604881C1 (ru) Способ переработки фракции высококипящих продуктов и пирановой фракции

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: 20190617