SU1699998A1

SU1699998A1 - Способ получени фталимида

Info

Publication number: SU1699998A1
Application number: SU894702722A
Authority: SU
Inventors: Даурен Хамитович Сембаев; Фаина Алексеевна Ивановская; Борис Викторович Суворов; Николай Иванович Чухно; Александр Алексеевич Нарожный
Original assignee: Институт химических наук АН КазССР
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1991-12-23

Abstract

Изобретение касаетс амидов кислот и,в частности, получени фтал- имида - сырь дл синтеза фталоциани- новых пигментов и лаков, а также других веществ. Цель изобретени - повышение выхода целевого продукта и производительности процесса. Его ведут парофазным окислением о-ксило- ла кислородом, а воздух в присутствии аммиака, паров воды и катализатора - оксидов ванади и циркони , вз тых в мол рном соотношении 1:(2- 16), Температура процесса 340-380&deg;С, мол рное соотношение о ксилола, кислорода воздуха и воды 1:(16-36):(24- 38)j. мол рное соотношение с-ксилола и аммиака 1;IJ-D), Эти услови повышают выход целевого фталнмида с 35 до сЗ,5% при достижении конверсии 50% при 340&deg;С против 400&deg;С в известном случае (ланадий-титановом окисном катализаторе), 3 табл. и (Л

Description

Изобретение относитс к органической химии, а именно к способу получени фталимида, используемого в качестве основного сырь дл получени фталоцианиновых пигментов и лаков, в синтезе индиго и антра- ниловой кислоты, вл ющейс основным полупродуктом дл многих красителей.

Известен способ получени фталимида парофазным окислительным аммоно- лизом о-ксилола на ванадатах олсва и титана. На ванадате олова при 375°С получают 72% фталимида. На ванадате титана оптимальна температура реакции 400°С, выход фталимида 75%, т.пл. 234-235°С, Улавливание продуктов реакции производитс в системе, орошаемой водой, котора подкислена серной кислотой дл нейтрализации непрор.згирзчс шего аммиаКР Л.

Недостатком укаплнч. Го способа синтеза фгалимкда згпмегс невысокий вы од фталимида, причем имид требу- ет очистки, поскольку содержит о-то лунитршг и фталодинитрил.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ получени фталимида парофазным окислением о-ксилола в присутствии аммиака на ванадий-олов нном или ванадий-титановом катализаторах. Исходный о-ксилол в смеси с парами воды, воздухом и аммиаком пропускают через слой катализатора при 360- 2, Выход фталимида 80-85%,

0

со со

со со сю

234-235

.-О,

Нагрузка по о-ксилолу при этом не превышает 27,3 г на 1 л катализатора в 1 ч .

Недостатком способа вл етс низкий выход продукта и низка производительность процесса.

Цель изобретени - повышение выхода целевого продукта и увеличение производительности процесса.

Поставленна цель достигаетс предлагаемым способом получени фта- лимида путем парофазного окислени о-ксилола кислородом воздуха в присуствии аммиака, паров воды при их мол рном соотношении 1:(18-36):(24- 38) и оксидного ванадийсодержащего катализатора при нагревании, отличительна особенность которого состоит в томэ что в качестве катализатора используют смесь пентоксида ванади и диоксида циркони , вз тых в мол рном соотношении, равном 1:(2-16), причем процесс ведут при мол рном ,соотношении о-ксилол:аммиак, равном |1:(3-6), и температуре 340 380°С,

Это отличие позвол ет получать фталимид с выходом 86-90% в одну стадию при нагрузке до 72,0 г на 1 л катализатора в 1 ч. Предлагаемый способ отличаетс от известного тем, что процесс провод т на катализаторе, содержащем оксид ванади и оксид циркони при соотношении 1:(2-1б), Уменьшение содержани диоксида циркони в ва- чадий-циркониевом катализаторе до соотношени оксидов -1:1 или увеличение его до 1:18 соответственно приводит к падению выхода фталимида. Катализатор такого состава дл синтеза фталнмида не известен.

Катализатор получают спеканием при 640°С предварительно отформованной в виде таблеток смеси оксидов ванади (V) и циркони (VI).

В реактор загружают зерна размером 3-5 мм. Оптимальна температура процесса 340-380°С, Снижение температуры ниже 340°С приводит к уменьшению выхода целевого продукта и загр знению его непрореагировавшими с-ксилолом и о-толунитрилом, а увеличение температуры выше 380°С приводи к снижению выхода фталимида и росту количества продуктов глубокого окислени .

Синтез фталимида провод т следующим образом.

0

5

0

5

0

5

0

3

Газообразную смесь о-ксилола, воздуха , аммиака и воды, вз тую с определенным соотношением компонентов и предварительно нагретую до 250-290 С, ввод т в зону катализа. Продукт реакции представл ет собой твердое вещество с температурой плавлени 234- 235°С (лит. 233-235°С). Выход фталимида составл ет 85-90% от теоретически возможного в расчете на вз тый дл реакции о-ксилол.

Элементный анализ вещества.

Вычислено, %: С 65,30, Н 3,42; К 9,52.

Найдено, %: С 65S23; 63,91, Н 3,46, 3,39, N 9,45, 9,25.

Предлагаемый способ получени фталимида проверен на установке проточного типа с реакционной трубкой, выполненной из стали Х18Н10Т, с внутренним диаметром 20 мм и длиной 1100 мм, представл ющей собой элемент многотрубчатого промышленного аппарата,

Пример 1 (дл сравнени ). Катализатор с массовым соотношением оксидов ванади и циркони 60:40 соответственно в количестве 120 мл загружают в реакционную трубку. При 340°С через слой катализатора пропускают газообразную смесь о-ксилола, .кислорода воздуха, аммиака и воды, вз тых в соотношении 1:18:5:24, Скорость подачи о-ксилола 72 г, воздуха 1290 л, аммиака 56,9 г, воды 291,6 г на 1 л катализатора в 1 ч, В течение О ч подано 86 г о-ксилола, получено 7155 г фталимида, что соответствует выходу 60% от теории.

Пример 2, Способ осуществл ют по примеру 1. Состав оксидного ванадий-циркониевого катализатора 42:58 мас,%. При 340°С пропускают смесь о-ксилола. кислорода воздуха, аммиака и воды с соотношением 1:20: :3:38 . Скорость подачи о-ксилола 55 г, воздуха 1100 л, аммиака 26,5 г, воды 354 г на 1 л катализатора в 1 ч. За 10 ч подано 66 г о-ксилола, получено 79,2 г фталимида, что соответствует выходу 86,5%,

Пример 3, Способ осуществл ют по примеру 1. Используют ванадий-циркониевый катализатор с соотношением компонентов 27:73 мас.%. Температура 360 G, Соотношение о-ксилола , кислорода воздуха, аммиака

и воды равно 1:18:4:24. Скорость подачи о-ксилола 72 г, воздуха 1290 л, аммиака 42,4 г, воды 296 г на 1 л катализатора в 1 ч. За 10 ч подано 86 г о-ксилола, получено

105.5г фталимида, что соответствует выходу 88,5% от теории.

Пример 4. Способ осуществл ют по примеру 1. Соотношение ком- понентов оксидного ванадий-циркониевого катализатора 27:73 мас.%. Соотношение о-ксилола, кислорода воздуха , аммиака и воды равно 1:18:2:24 Скорость подачи о-ксилола 72 г, воз- духа 1290 л, аммиака 22,8 г, воды

291.6г на 1 л катализатора в 1 ч. Продолжительность опыта 10 ч, за это врем при 380°С подано 86 г о-ксилол получено 107,3 г фталимида, выход 90%.

Пример 5 (дл сравнени ) . Способ осуществл ют по примеру 1. Соотношение компонентов ванадий-циркониевого катализатора 27:73 мас.%. Те пература процесса 400°С. Соотношение о-ксилола, кислорода воздуха, воды и аммиака равно 1:40:40:7. Скорость подачи о-ксилола 55 г, воздуха 2200 г аммиака 60,7 г воды 380 г на 1 л катализатора в 1 ч. За 1C ч подано 66 г о-ксилола, получено 68,9 г фталимида . Выход 75,3%.

Пример 6 (дл сравнени ). Способ осуществл ют по примеру 1, Соотношение компонентов-оксидов ванади и циркони равно 20:80 мас.% Температура процесса 320°С. Соотношение o-Kcnnorfa, кислорода воздуха, аммиака к воды равно 1:15:5:30. Ско- рость подачи о-ксилола 72 г, воздуха 1100 л, аммиака 56,9 г, воды 364,2 г на 1 л катализатора в 1 ч. За 10 ч подано 86 г о-ксилола, получено 85,3 г фталимида, что соответствует выходу 71,5%.

Пример 7. Способ осуществл ют по примеру 1. Катализатор с сооношением оксидов ванади и циркони 20:80 мас,%. Соотношение о-ксилола, кислорода воздуха, аммиака и воды равно 1:20:5:30, Скорость подачи о-ксилола 72 г, воздуха 1440 л, аммиака 56,9 г, воды 364,2 г на 1 л катализатора в 1 ч. Продолжительност опыта 10 ч, за это врем при 380°С подл но 86 г о-ксилола и получено 104,3 г фталимида (чькод 87,5%).

Пример 8. Способ осуществл ют по примеру 1, Соотношение компонентов ванадий-циркониевого катализатора 8,5:91,5 мас.%. Соотношение о-ксилола, кислорода воздуха, аммиака и воды равно 1:36:6:24. Скорость подачи о-ксилола 72 г, воздуха 2600 л, аммиака 69,6 г, воды 291,6 г на 1 л катализатора в 1 ч. Температура опыта 380°С. Продолжительность 10 ч, за это врем подано 86 г о-ксилола, полу чено 101,9 г фталимида (выход 85,5%).

Пример 9 (дл сравнени ) . Способ осуществл ют по примеру 1. Соотношение компонентов ванадий-циркониевого катализатора 7,6:92,4 мас.% Температура процесса 360°С. Скорость подачи о-коилола 55 г, воздуха 2100 л аммиака 43,6 г, воды 185,8 г на 1 л катализатора в f ч. Соотношение компонентов о-ксилол, кислород воздуха, аммиака, вода равно 1:38:5:20. Продолжительность опыта 10 ч, за это врем подано 66 г о-ксилола, получено 72,5 г фталимида (выход 79,2%).

Данные примеров 1-9 сведены в табл. 1,

В предлагаемых услови х приготовлени катализатора в оксидной системе Vo05 и Zr02 формируетс химическое соединение - диванадат циркони (Zr V207). В этом случае каталитическое действие контакта определ етс данным химическим соединением. Таким образом, химический состав (предлагаемого катализатора кардинально отличаетс от состава известного ванадий-титанового катализатора, хот титан и цирконий и относ тс к одной группе периодической системы,

В табл, 2 представлены мол рные соотношени пентаоксида ванади и диоксида циркони в катализаторах, приведенных в примерах.

В табл. 3 приведены сравнительные данные о каталитическом действии ванадий-циркониевых и ванадий-титановых катализаторов в окислительном аммонолизе о-ксилола. Ванадий-циркониевый катализатор про вл ет бо ;ее высокую активность по сравнению с ванадий-титановым катализатором. В одинаковых услови х конверси о-ксилола на ванадий-циркониевых контактах полна , в то врем , как на ванадий-титановых она находитс в пределах от 35 до 50% (400°Г) . При нагрузке 72 г на 1 л катализатора в

1 ч на ванадий-титановом катализаторе максимальна конверси при 400°С достигает лишь 50%. На ванадий-циркониевом катализаторе конверси становитс полной уже при ЗДО°С.

Выход фталимида на V20 -Zr02 контакте в широком интервале условий ведени каталитического процесса и пол рного соотношени оксидов ванади и циркони составл ет 85,0 - 89,0%, В аналогичных услови х и соотношени х компонентов катализатора выход имида на ванадий-титановом катализаторе измен етс от 15 до 35%, Ф

воздуха в присутствии аммиака, паров воды и ванадийсодержащего катализатора при мол рном соотношении о-кси- лол:кислород воздуха:вода, равном Г: (18-36):(24-38), и при повышенной температуре, отличающийс тем, что, с целью повышени выхода целевого продукта и повышени производительности процесса, в качестве катализатора используют оксидный ванадий-циркониевый катализатор при мол рном соотношении компонентов, равном 1:(2-16), и процесс ведут при мол рном соотношении о-ксилол:аммиак, равном 1:(3-6), и температуре 340

Примеры дл сравнени .

Таблица 2

Таблица 3

1:16

OyiTiOj, 1:2 1:4 1:6 1:16

380

340 400 360 380

Продолжение табл.3

72

55 72 72 72

100

35 50 40

44

85,5

15,0 36,0 30,0 35,0

Claims

.Формула изобретения Способ получения фталимида парофазным окислением о-ксилола кислородом воздуха в присутствии аммиака, паров воды и ванадийсодержащего катализатора при молярном соотношении о-ксилол:кислород воздуха:вода, равном 1‘: (18-36) :(24-38), и при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и повышения производительности процесса, в качестве катализатора используют оксидный ванадий-циркониевый катализатор при молярном соотношении компонентов, равном 1:(2-16), и процесс ведут при молярном соотношении о-ксилол:аммиак, равном 1:(3-6), и температуре 340 380°С.

Таблица I

пример Соотношение компонентов катализатора Температура,°C |^0_г 1* ! 1 340 2 1 2 340 3 1 ь 360 4 ί 4 380 5* 1 4 400 6* 1 6 320 7 1 б 380 8 1 16 380 _х 9* 1 18 360

Соотношение компонентов

о-Ксилол Кислород воздуха Аммиак Вода ί 18 5 24 1 20 3 38 1 18 4 24 1 18 2 24 1 40 7 40 1 15 5 30 1 20 5 30 1 36 6 24 1 38 5 20

По известному способу

Объемная скорость воздуха, ч-¹ Нагрузка пс о-ксилолу, г на 1 л катализатора Выход фт мида, Ζ в 1 ч 1290 72 60,0 1100 55 86,5 1290 72 88,5 1290 ’ 72 90,0 2200 55 75,3 1400 72 71,5 1440 72 · 87,5 2600 72 85,5 2100 55 .79,2

82,0

84,0

10 I 0,5 (Sno,) 420 1 50 16 50 1620 27,3 1 1 1 0,5 (тю_г) 415 1 31 21 45 1040 24,7

Примеры для сравнения.

Таблица 2

Пример Соотношение, мйс.% Молярное соотношение V4 | ZrO_z ^V2°^ г ZrO_z 1 60 40 1 1 2 42 58 1 2 3 27 73 1 4 6 20 80 1 6 8 8,5 91,5 1 16 9 7,6 92,4 1 18

Таблица 3

Соотношение компонентов катализатора Температура, °C ' Соотношение компонентов о-Кс.:0_г: :ΝΗ₃:Η₂Ω Нагрузка ПО О-КС.Илолу, г/л катализатора в 1 ч Конверсия о-кс.илола, % Г ' Выход лимида V_?0^ :ZrO, 1:2 340 1:18:3:24 55 100 86,0 1 :4 400 1:24 : 3 : 30 72 WO 88,5 1 :6 360 1:20:5:38 72 100 86,0

9 1699998 - Ю

Продолжение табл.З

Соотношение компонентов катализатора Температура, °C Соотношение компонентов о-Кс.:0₂: :ЫНу.Н_еО Нагрузка по о-ксилолу, г/л катализатора в 1 ч Конверсия о-ксилола, % Выход фталимида, % 1:16 380 1:30:4:24* 72 100 85,5 V^O^TiOg 1 :2 340 1:18:3:24 55 35 15,0 1:4 400 1:24:3:30 72 50 36,0 1:6 360 1:20:5:38 72 40 30,0 1:16 380 1:30:4:24 72 44 35,0