RU2694829C2 - Способ каталитического окисления н-гексана - Google Patents

Способ каталитического окисления н-гексана Download PDF

Info

Publication number
RU2694829C2
RU2694829C2 RU2016135921A RU2016135921A RU2694829C2 RU 2694829 C2 RU2694829 C2 RU 2694829C2 RU 2016135921 A RU2016135921 A RU 2016135921A RU 2016135921 A RU2016135921 A RU 2016135921A RU 2694829 C2 RU2694829 C2 RU 2694829C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hexane
oxidation
catalyst
coapo
substrate
Prior art date
Application number
RU2016135921A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016135921A3 (ru
RU2016135921A (ru
Inventor
Ирина Игоревна Иванова
Людмила Игоревна Родионова
Игорь Александрович Тябликов
Александр Игоревич Никифоров
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью ОКСО
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 Общество с ограниченной ответственностью ОКСО filed Critical Общество с ограниченной ответственностью ОКСО
Priority to RU2016135921A priority Critical patent/RU2694829C2/ru
Publication of RU2016135921A publication Critical patent/RU2016135921A/ru
Publication of RU2016135921A3 publication Critical patent/RU2016135921A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2694829C2 publication Critical patent/RU2694829C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C27/00Processes involving the simultaneous production of more than one class of oxygen-containing compounds
    • C07C27/10Processes involving the simultaneous production of more than one class of oxygen-containing compounds by oxidation of hydrocarbons
    • C07C27/12Processes involving the simultaneous production of more than one class of oxygen-containing compounds by oxidation of hydrocarbons with oxygen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/32Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/34Manganese
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74Iron group metals
    • B01J23/75Cobalt
    • 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C49/00Ketones; Ketenes; Dimeric ketenes; Ketonic chelates
    • C07C49/04Saturated compounds containing keto groups bound to acyclic carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C53/00Saturated compounds having only one carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or hydrogen
    • C07C53/08Acetic acid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C53/00Saturated compounds having only one carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or hydrogen
    • C07C53/122Propionic acid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C53/00Saturated compounds having only one carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or hydrogen
    • C07C53/124Acids containing four carbon atoms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

Предложен способ окисления н-гексана кислородом воздуха в оксопроизводные гексана и органические кислоты фракции С1-С4 в присутствии твердофазного катализатора. В качестве катализатора используют один из металлозамещенных алюмофосфатов МnАРО-5, СоАРО-5, МnАРО-18, СоАРО-18 или в качестве катализатора используют один из смешанных оксидов кобальта и марганца CoMn2O4 или Co2MnO4, нанесенных на подложку силикагеля SiO2 или на подложку мезопористого молекулярного сита SBA-15, при этом окисление проводят в течение 24 часов при температуре 150°С, давлении 70 атм и потоке воздуха 60 мл/мин. Технический результат – разработка каталитического способа окисления н-гексана кислородом воздуха, которая обеспечивает высокую селективность по кислотам при мольном выходе продуктов окисления гексана 20%. 14 пр., 1 табл.

Description

Настоящее изобретение относится к каталитическому способу окисления н-гексана кислородом воздуха до кислородосодержащих производных н-гексана и органических кислот фракции С1-С4.
Н-гексан является компонентом широкой фракции легких углеводородов образующейся при нефтедобыче. В последнее время возрастает интерес к окислению дешевых алканов в оксопроизводные, которые в дальнейшем могут использоваться, в процессах нефтехимии и нефтепереработки.
Например, реализован в промышленности процесс окисления бутана в уксусную кислоту в присутствии ионов кобальта, который описан в патентах (US 4,032,570 28.06.1977, US 4,337,356 29.06.1982, US 6,057,475 02.05.2000, US 3,923,882 02.12.1975) Окисление н-бутана проводят воздухом в растворе уксусной кислоты при 160-190°С и 6 МПа без катализатора, либо в присутствии солей кобальта или марганца.
В патенте (US 4,332,743 01.06.1982) описывают жидкофазное окисление С48 парафинов кислородом в C13 кислоты. Для увеличения селективности по уксусной кислоте к катализатору (ацетат марганца или другая соль переходного металла) добавляют фосфорную кислоту или фосфаты металлов I и II групп в количестве 0,1-1000 ppm в расчете на элементарный фосфор. Реакцию проводят при 160-200°С и 3,0-7,0 МПа.
Однако использование гомогенных катализаторов приводит к трудностям отделения их из реакционной смеси.
Известен способ окисления С6-С28 алканов до соответствующих спиртов в присутствии микроорганизмов (US 4,473,643, 25.09.1984.)
Однако ферментативный катализ характеризуется невозобновляемостью используемых катализаторов и многоступенчатостью процесса синтеза.
Известны некаталитические способы окисления алканов кислородом воздуха с участием уксусной кислоты (US 3,993,676 23.11.1976). В качестве алканов предпочтительно использование С14-С20 фракции, продуктами окисления являются кислоты с меньшим количеством С-атомов.
Известен способ окисления алканов пероксидом водорода, катализируемого комплексами марганца, нанесенными на различные подложки, в температурном интервале -10-50°С (US 9,024,076 05.05.2015). В качестве продуктов образуются спирты, кетоны и алкилгидроперикиси.
Однако данный способ не предусматривает возможности использования воздуха в качестве окислителя.
Описан способ окисления гексана до гексановой кислоты с использованием в качестве катализаторов металлозамещенных алюмофосфатов (J.M. Thomas. On the nature of isolated active sites in open-structure catalysts for the aerial oxidation of alkanes // Topics in Catalysis., 2001, v. 15 (2-4), p. 85-91). Процесс проводят при 100°C и 30 атм О2, однако конверсия гексана не превышает 8%.
Задачей настоящего изобретения является разработка каталитического способа окисления н-гексана кислородом воздуха, обеспечивающего высокую селективность по кислотам при мольном выходе продуктов окисления гексана от 20%.
Поставленная задача решается описываемым способом окисления н-гексана. Способ заключается в том, что осуществляют каталитическое окисление н-гексана, в качестве катализатора в процессе используют твердофазные катализаторы из ряда: кристаллические металлозамещенные алюмофосфаты со структурой цеолитов AEI и AFI, смешанные оксиды d-элементов VII-IX групп IV периода, нанесенные на подложку силикагеля или мезопористого молекулярного сита SBA-15. Окисление проводят в при 120-150°С, давлении 35-75 атм, потоке воздуха 30-60 мл/мин.
Способ предусматривает, что используемые катализаторы могут содержать кремнеоксидное или алюмооксидное связующее.
Согласно способу, окисление осуществляют в реакторе автоклавного типа при перемешивании с постоянной подачей воздуха.
Техническим результатом осуществления способа в объеме независимого пункта формулы является высокая селективность по кислотам при высоком мольном выходе продуктов от 20%.
В качестве гетерогенных катализаторов в заявленном процессе были опробованы кристаллические металлозамещенные алюмофосфаты со структурой цеолитов AEI и AFI, смешанные оксиды d-элементов VII-IX групп IV периода, нанесенные на подложку силикагеля или мезопористого молекулярного сита SBA-15.
При всех вышеуказанных катализаторах достигался заявленный технический результат.
Преимуществом предложенного способа является также возможность регулирования состава продуктов синтеза за счет выбора того или иного катализатора из ряда заявленных.
Возможность осуществления способа с достижением заявленного технического результата подтверждена данными, приведенными в таблице 1. В таблицу включены наиболее перспективные из опробованных катализаторов.
Предлагаемый способ окисления гексана кислородом воздуха в общем виде осуществляют следующим образом.
Н-гексан и гетерогенный катализатор загружают в реактор автоклавного типа с постоянным перемешиванием и с постоянной подачей воздуха. После проведения окисления в реактор заливают растворитель для смешения двух фаз продуктов. Компонентный состав веществ определяют хроматографическим методом.
Нижеследующие примеры иллюстрируют осуществление изобретения и демонстрируют достижение технического результата.
Пример 1.
В качестве катализатора используют металлозамещенный алюмофосфат MnАРО-5. Навеску катализатора 2 мг и 20 г н-гексана помещают в автоклавный реактор с постоянным перемешиванием и постоянной подачей воздуха. В реактор подают воздух со скоростью 30 мл/мин до давления 35 атм и нагревают до 150°С. Реакцию проводят в течение 24-х часов. После завершения эксперимента реактор охлаждают до комнатной температуры, вскрывают, добавляют н-бутанол в качестве растворителя, чтобы смешать полярный и неполярный слой, и н-нонан в качестве внешнего стандарта. Хроматографический анализ реакционной смеси показал образование уксусной, пропановой, бутановой кислот, а также гексанона. Мольный выход продуктов реакции составляет 24%. Результаты представлены в таблице 1.
Пример 2.
Процесс ведут как в примере 1, отличие состоит в том, что температура эксперимента составляет 140°С. Показатели процесса представлены в таблице 1.
Пример 3 (сравнительный).
Процесс в условиях примера 1, отличие состоит в том, что температура эксперимента составляет 120°С. Показатели процесса представлены в таблице 1. Для данного примера характерно меньшая степень конверсии за счет большего индукционного периода реакции.
Пример 4.
Процесс ведут в условиях примера 1, отличие состоит в том, что навеска катализатора составляет 10 мг. Показатели процесса представлены в таблице 1.
Пример 5.
Процесс ведут как в примере 4, отличие состоит в том, что давление в системе составляет 70 атм, а скорость потока воздуха составляет 60 мл/мин. Показатели процесса представлены в таблице 1.
Пример 6.
Процесс ведут как в примере 5, отличие состоит в том, что время эксперимента составляет 48 часов. Показатели процесса представлены в таблице 1.
Анализ результатов, полученных в примерах 1-6, показывает возможность достижения требований технического задания в широком диапазоне условий, при этом основными параметрами, оказывающими влияние на показатели процесса, являются температура, поток воздуха и время проведения эксперимента.
Пример 7.
Процесс ведут как в примере 3, отличие состоит в том, что в реакционную смесь добавляют инициатор - третбутилгидропероксид (ТБГП) (0.2 г). Показатели процесса представлены в таблице 1.
Анализ результатов полученных в примерах 3 (сравнительный) и 7 демонстрирует влияние инициирующей добавки на показатели процесса: введение инициирующей добавки приводит к увеличению мольного выхода продуктов на 7%.
Далее, в примерах, показана возможность осуществления процесса с некоторыми катализаторами из ряда заявленных при оптимальных условиях проведения процесса.
Пример 8.
Процесс ведут как в примере 5, отличие состоит в том, что в качестве катализатора используют металлозамещенный алюмофосфат СоАРО-5, навеска катализатора составляет 10 мг. Показатели процесса представлены в таблице 1.
Пример 9.
Процесс ведут как в примере 5, отличие состоит в том, что в качестве катализатора используют металлозамещенный алюмофосфат МпАРО-18, навеска катализатора составляет 10 мг. Показатели процесса представлены в таблице 1.
Пример 10.
Процесс ведут как в примере 5, отличие состоит в том, что в качестве катализатора используют металлозамещенный алюмофосфат СоАРО-18, навеска катализатора составляет 10 мг. Показатели процесса представлены в таблице 1.
Пример 11.
Процесс ведут как в примере 5, отличие состоит в том, что в качестве катализатора используют нанесенный на подложку смешанный оксид кобальта и марганца CoMn2O4/SiO2, навеска катализатора составляет 10 мг. Показатели процесса представлены в таблице 1.
Пример 12.
Процесс ведут как в примере 5, отличие состоит в том, что в качестве катализатора используют нанесенный на подложку смешанный оксид кобальта и марганца Co2MnO4/SiO2, навеска катализатора составляет 10 мг. Показатели процесса представлены в таблице 1.
Пример 13.
Процесс ведут как в примере 5, отличие состоит в том, что в качестве катализатора используют нанесенный на подложку смешанный оксид кобальта и марганца CoMn2O4/SBA-15, навеска катализатора составляет 10 мг. Показатели процесса представлены в таблице 1.
Пример 14.
Процесс ведут как в примере 5, отличие состоит в том, что в качестве катализатора используют нанесенный на подложку смешанный оксид кобальта и марганца Co2MnO4/SBA-15, навеска катализатора составляет 10 мг. Показатели процесса представлены в таблице 1.
Таким образом, примеры 8-14 иллюстрируют возможность окисления н-гексана кислородом воздуха на заявленных катализаторах с высокой селективностью в кислоты при мольном выходе продуктов выше 20%.
Таким образом, все представленные примеры указывают на то, что осуществление способа в присутствии заявленных твердофазных катализаторов, позволяет достигнуть высоких селективностей образования кислот фракции С1-С4 при мольном выходе продуктов окисления н-гексана кислородом воздуха более 20%.
Figure 00000001

Claims (1)

  1. Способ окисления н-гексана кислородом воздуха в оксопроизводные гексана и органические кислоты фракции С1-С4 в присутствии твердофазного катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют один из металлозамещенных алюмофосфатов МnАРО-5, СоАРО-5, МnАРО-18, СоАРО-18 или в качестве катализатора используют один из смешанных оксидов кобальта и марганца CoMn2O4 или Co2MnO4, нанесенных на подложку силикагеля SiO2 или на подложку мезопористого молекулярного сита SBA-15, при этом окисление проводят в течение 24 часов при температуре 150°С, давлении 70 атм и потоке воздуха 60 мл/мин.
RU2016135921A 2016-09-06 2016-09-06 Способ каталитического окисления н-гексана RU2694829C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016135921A RU2694829C2 (ru) 2016-09-06 2016-09-06 Способ каталитического окисления н-гексана

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016135921A RU2694829C2 (ru) 2016-09-06 2016-09-06 Способ каталитического окисления н-гексана

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016135921A RU2016135921A (ru) 2018-03-14
RU2016135921A3 RU2016135921A3 (ru) 2018-03-16
RU2694829C2 true RU2694829C2 (ru) 2019-07-17

Family

ID=61627364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016135921A RU2694829C2 (ru) 2016-09-06 2016-09-06 Способ каталитического окисления н-гексана

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2694829C2 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU80927A1 (ru) * 1949-03-10 1949-11-30 Н.И. Волынкин Способ окислени углеводородов и их производных в парогазовой фазе
SU1720486A3 (ru) * 1987-06-26 1992-03-15 Сан Рифайнинг Энд Маркетинг Ко. (Фирма) Способ получени спиртов, кетонов или их смесей
RU2127717C1 (ru) * 1991-06-05 1999-03-20 Лионделл Петрокемикал Компани Способ структурной изомеризации c4-c10 линейного олефина до метилразветвленного изоолефина
JPH11263738A (ja) * 1998-03-13 1999-09-28 Agency Of Ind Science & Technol コバルト錯体触媒を用いるアルカンの酸化生成物の製造方法
EA004900B1 (ru) * 2001-03-22 2004-08-26 Юоп Ллк Металлоалюмофосфатное молекулярное сито с кубической морфологией кристаллов и способ превращения метанола в олефины с использованием этого сита
GB2427192A (en) * 2005-06-17 2006-12-20 Johnson Matthey Plc A process for the oxidation of an alkyl-group containing substrate in the presence of an ionic liquid
RU2293075C2 (ru) * 2004-12-03 2007-02-10 Институт химии нефти СО РАН (ИХН СО РАН) Способ окисления жидких углеводородов в барьерном разряде

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU80927A1 (ru) * 1949-03-10 1949-11-30 Н.И. Волынкин Способ окислени углеводородов и их производных в парогазовой фазе
SU1720486A3 (ru) * 1987-06-26 1992-03-15 Сан Рифайнинг Энд Маркетинг Ко. (Фирма) Способ получени спиртов, кетонов или их смесей
RU2127717C1 (ru) * 1991-06-05 1999-03-20 Лионделл Петрокемикал Компани Способ структурной изомеризации c4-c10 линейного олефина до метилразветвленного изоолефина
JPH11263738A (ja) * 1998-03-13 1999-09-28 Agency Of Ind Science & Technol コバルト錯体触媒を用いるアルカンの酸化生成物の製造方法
EA004900B1 (ru) * 2001-03-22 2004-08-26 Юоп Ллк Металлоалюмофосфатное молекулярное сито с кубической морфологией кристаллов и способ превращения метанола в олефины с использованием этого сита
RU2293075C2 (ru) * 2004-12-03 2007-02-10 Институт химии нефти СО РАН (ИХН СО РАН) Способ окисления жидких углеводородов в барьерном разряде
GB2427192A (en) * 2005-06-17 2006-12-20 Johnson Matthey Plc A process for the oxidation of an alkyl-group containing substrate in the presence of an ionic liquid

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016135921A3 (ru) 2018-03-16
RU2016135921A (ru) 2018-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2401248B1 (en) Process for producing phenol
US20190217277A1 (en) Olefin metathesis reaction catalyst and preparation method therefor
EP0651674B1 (en) Catalysts and their use in oxidation of satured hydrocarbons
EP0376453B1 (en) The oxidation of saturated hydrocarbon chains
TWI628146B (zh) Preparation method and application of titanium-containing cerium oxide material with high thermal stability
CN110234619B (zh) 用于提升用于费歇尔-托普希反应的混合催化剂活性的方法
EP1074548A1 (en) A method for continuous production of propylene oxide and other alkene oxides
RU2694829C2 (ru) Способ каталитического окисления н-гексана
JP2010518134A (ja) 第一級アリルアルコールとの新規な反応
CN105439916B (zh) 一种硫醚氧化方法
JP5738439B2 (ja) オレフィンの製造方法
RU2556002C1 (ru) Способ получения молибденового катализатора для эпоксидирования олефинов
EA018393B1 (ru) Способ получения гидропероксидов алкилбензолов в мягких условиях и в присутствии новых каталитических систем
CN100379715C (zh) 羧酸酯的合成方法
JPH01294646A (ja) シクロヘキサノール及びシクロヘキサノンの製造方法
Karakhanov et al. Use of ionic liquids in cyclohexene epoxidation with hydrogen peroxide
RU2768727C1 (ru) Способ получения высших жирных хлорированных кислот
CN107986292B (zh) 一种钛硅分子筛及其合成方法和应用
CN112368258B (zh) 在仲羟基及其催化剂的存在下选择性酰化伯羟基的方法
CZ274196A3 (en) Beta-zeolite process of its preparation and use
JP4041897B2 (ja) 脂肪族飽和カルボン酸の製造方法
CN109592694B (zh) 钛硅分子筛及其制备方法和应用以及苯酚羟基化方法
CN105439988B (zh) 一种氧化烯烃的方法
JPS6318580B2 (ru)
RU2659403C2 (ru) Способ получения гидропероксидов алкилароматических углеводородов

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20180702

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20190529

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200907