Предлагаемое изобретение относится к способу получения триэтилендиамина
продукта основного органического синтеза, применяемого в качестве катализатора полимеризации уретанов.
Известны способы получения триэтилендиамина путем каталитического синтеза из гидроксиэтил- или аминоэтилпиперазина в присутствии окисных или фосфатных катализаторов (1-4). Недостатком указанных методов являются низкий выход целевого продукта, а также использование дорогостоящего сырья, применение которого значительно увеличивает стоимость конечного продукта.
В настоящее время в процессе получения триэтилендиамина ставится целью использование более дешевого и доступного сырья при сохранении высокого выхода по целевому продукту.
Известен способ получения триэтилендиамина (5) путем контактирования пиперазина с гетерогенным катализатором в среде растворителя и/или разбавителя при температуре 50-600oC и давлении 0,01-50 бар. Согласно данному способу при превращении водного раствора пиперазина (10%) при 400oC и скорости подачи сырья 3 час-1 получают катализат, содержащий 53,7% пиперазина, 18,4% триэтилендиамина, 4,3% N-метилпиперазина и 1,3% N-этилпиперазина.
Известен способ (6) получения триэтилендиамина из водного раствора пиперазина с примесью триэтилендиамина на апюмосиликате со структурой ZSM-5 при температуре реакции 340o и давлении 3 бар. Конверсия пиперазина при этом составляет 45% а селективность по целевому продукту 91%
Недостатком указанных способов является низкий выход по целевому продукту на пропущенное сырье, а также высокая стоимость исходного сырья пиперазина. Кроме того, недостатком всех этих способов является использование в качестве исходного вещества производных пиперазина, которые первоначально должны быть получены из пиперазина и/или моноэтаноламина или других низко-молекулярных соединений, а пиперазин в свою очередь должен быть получен из моноэтаноламина.
Наиболее близким к заявляемому является способ получения триэтилендиамина из моноэтаноламина путем каталитического превращения на кристаллических силикатах металлов пентасильной структуры или на цеолитах типа ZSM-5 (7). Согласно этому способу процесс проводят при температурах реакции 250-450oC, контактной нагрузке 0,5-20 час-1, в качестве разбавителя используют газообразный водород, азот, водяной пар или углеводороды и др. В качестве катализатора используют кристаллический цеолит типа ZSM-5 в Н-форме, полученный из натриевой формы ZSM-5 путем обработки последнего I-нормальным раствором нитрата аммония. В ссылке на данный способ получения триэтилендиамина из моноэтаноламина указывается селективность по триэтилендиамину среди органических продуктов реакции 63,5% при конверсии моноэтаноламина 88,7% что в пересчете на концентрацию триэтилендиамина в катализаторе с учетом воды соответствует 11,3 мас.
Таким образом, недостатком указанного способа получения триэтилендиамина из моноэтаноламина является малое содержание целевого продукта в образуемом катализаторе.
Изобретение решает задачу по созданию процесса получения триэтилендиамина с высоким выходом целевого продукта.
Задача решается тем, что процесс получения триэтилендиамина проводят путем каталитического превращения моноэтаноламина в присутствии катализатора на основе цеолита типа "пентасил" с молярным отношением SiO2/Al2O3 40-300, обработанного водным раствором комплексообразующего агента (например, раствором натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, раствором сульфосалициловой кислоты или раствором четвертичного алкиламмонийного основания).
Процесс проводят путем каталитического превращения моноэтаноламина в атмосфере газообразного аммиака или паров воды при 380-450oC, объемной скорости подачи жидкого сырья 0,1-5 час-1 и молярном соотношении моноэтаноламин: разбавитель 1/(1:10).
Перед проведением процесса катализатор активируют потоком воздуха при 480-520oC в течение 2-х ч, а в случае использования в качестве разбавителя паров воды дополнительно обрабатывают потоком аммиака при 360-420oC не менее 2-х ч с объемной скоростью 0,1-3,0 час-1.
Методика приготовления катализатора в соответствии с настоящим изобретением следующая: смесь 30%-золя SiO2, сульфата алюминия, гидроксила натрия и тетребутиламмонийбромида загружают в автоклав в соотношении в пересчете на окислы 3-15 Na2O: Al2O3:30-100SiO2:10R2O. Кристаллизацию ведут при 175oC в течение 3 суток. Полученный осадок отфильтровывают и промывают дистиллированной водой. Полученный высококремнеземный цеолит с мольным соотношением SiO2/Al2O3 40-300 обрабатывают потоком воздуха 2-4 ч при 480-560oC, после охлаждения проводят ионный обмен с 0,1-молярным раствором хлорида аммония, затем фильтруют, промывают дистиллированной водой от ионов хлора, сушат и прокалывают при 450-500oC. Часть исходного образца нагревают с водным раствором комплексообразующего агента до 70-90oC и выдерживают при перемешивании в течение 1-3 ч. Полученные образцы таблетируют и отбирают фракцию 0,25-0,5 мм для проведения процесса получения триэтилендиамина.
Общая методика проведения процесса получения триэтилендиамина следующая: навеску катализатора загружают в реактор проточной каталитической установки, активируют потоком воздуха 2-3 ч при 480-520oC, охлаждают до 360-450oC и выдерживают в потоке аммиака 2-4 ч с объемной скоростью 0,1-3,0 час-1. Реакционную смесь, состоящую из моноэтаноламина и аммиака или паров воды пропускают над катализатором при заданной температуре с определенной объемной скоростью. Полученный катализат анализируют на газовом хроматографе. При этом на обработанном комплексообразующим агентом образце концентрация целевого продукта в полученном катализаторе достигает 31,5 мас. а не 11,3 мас. как в прототипе. Таким образом, предлагаемый способ позволяет в тех же самых условиях, что и для прототипа, повысить выход триэтилендиамина.
Отличительным признаком предлагаемого способа получения триэтилендиамина из моноэтаноламина является использование в качестве катализатора высококремнеземного цеолита типа "пентасил", обработанного для повышения выхода триэтилендиамина раствором комплексообразующего агента, а также обработка катализатора в течение не менее 2 часов газообразным аммиаком.
Пример 1. Навеску цеолитного порошка, полученного кристаллизацией смеси сульфата алюминия, гидроксида натрия, 30%-золя SiO2 и тетрабутиламмонийбромида в соотношении в пересчете на окислы 12Na2O:Al2O3:100SiO2:10R2O, прокаливают при 520oC, обрабатывают 10-кратным количеством 0,1-молярного раствора хлорида аммония, фильтруют, сушат и прокаливают при 450oC, затем обрабатывают 5-кратным количеством 1%-раствора натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты при нагревании до 80oC и перемешивают в течение 3 ч, фильтруют, промывают дистиллированной водой, сушат при 120oC, таблетируют и загружают в реактор проточной каталитической установки. Затем активируют потоком воздуха 2 часа при 480oC, охлаждают до 400oC и выдерживают в потоке аммиака, подаваемого с объемной скоростью 0,1 час-1 в течение 2 ч. Реакционную смесь состава моноэтаноламин/аммиак 1/5 пропускают над катализатором с объемной скоростью 1 час-1 при 450oC. Конверсия моноэтаноламина - 96,7% селективность при триэтилендиамину 65,3% концентрация триэтилендиамина в катализаторе 27,9 мас.
Пример 2. Навеску исходного цеолитного порошка, полученного как в примере 1. обрабатывают 5-кратным количеством 10%-раствора сульфосалициловой кислоты при нагревании до 80oC и перемешивании в течение 1 ч, затем фильтруют, промывают дистиллированной водой, сушат при 120oC, таблетируют и загружают в реактор проточной каталитической установки. Условия активации образца как в примере 1, только аммиак подается при 360oC с объемной скоростью 1 час-1. Реакционная смесь состава моноэтаноламин/аммиак 1/1 пропускалась над катализатором при 380oC с объемной скоростью 0,1 час-1. Конверсия моноэтаноламина 87,9% селективность по триэтилендиамину 70,1% концентрация триэтилендиамина в катализаторе 28,4 мас.
Пример 3. Навеску исходного цеолитного порошка, полученного как в примере 1, обрабатывают 10-кратным количеством 1%-водного раствора тетраметиламмоний гидроксида при 30oC и перемешивании в течение 2 ч. Условия активации катализатора: 2 ч в потоке воздуха при 520oC, 3 ч в потоке аммиака при 420oC и объемной скорости 3 час-1. Реакционная смесь состава моноэтаноламин/аммиак 1/10 (мольное отношение) подавалось с объемной скоростью 5 час-1 при 420oC. Конверсия моноэтаноламина 100% селективность по триэтаноламину 65,4% концентрация триэтилендиамина в катализаторе 31,5 мас.
Пример 4. Используют навеску катализатора, приготовленного как в примере 3. Условия активации катализатора как в примере 3. Реакционная смесь состава моноэтаноламин/вода 1/10 (мольное отношение) подавалось с объемной скоростью 5 час-1 при 420oC. Конверсия моноэтаноламина 100% селективность по триэтилендиамину 56,3% концентрация триэтилендиамина в катализаторе - 13,8 мас.
Пример 5. Используют навеску катализатора, приготовленного как в примере 2. Прокаливают в потоке воздуха 2 ч при 5200oC. Условия проведения процесса как в примере 4. Конверсия моноэтаноламина 78,0% селективность по триэтилендиамину 46,3% концентрация триэтилендиамина в катализаторе 8,9 мас.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИЭТИЛЕНДИАМИНА | 1996 |
|
RU2114849C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ | 1993 |
|
RU2082748C1 |
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА ПРОПИЛЕНОМ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ | 1995 |
|
RU2097129C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕНОЛА ИЛИ ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ | 1994 |
|
RU2074164C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ ИЗ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ | 1998 |
|
RU2143417C1 |
КАТАЛИЗАТОР СИНТЕЗА β - ПИКОЛИНА КОНДЕНСАЦИЕЙ АКРОЛЕИНА С АММИАКОМ И СПОСОБЫ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ | 1994 |
|
RU2079360C1 |
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАНА (ВАРИАНТЫ) | 1997 |
|
RU2135441C1 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ РЕАКЦИЙ, ИДУЩИХ ПО КИСЛОТНО-ОСНОВНОМУ МЕХАНИЗМУ | 2021 |
|
RU2773703C1 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ РЕАКЦИЙ, ИДУЩИХ ПО КИСЛОТНО-ОСНОВНОМУ МЕХАНИЗМУ | 2021 |
|
RU2773701C1 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ РЕАКЦИЙ, ИДУЩИХ ПО КИСЛОТНО-ОСНОВНОМУ МЕХАНИЗМУ | 2021 |
|
RU2773702C1 |
Способ получения триэтилендиамина. Использование: в основном органическом синтезе, в качестве катализатора полимеризации уретанов. Процесс осуществляют путем контактирования моноэтаноламина в смеси с разбавителем, в качестве которого используют аммиак или водяной пар с высококремнеземным цеолитным катализатором, в качестве которого используют цеолит типа "пентасил" с молярным отношением SiO2/Al2O3 = 40-300, обработанным водным раствором комплексообразующего агента типа натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, сульфосалициловой кислоты или четвертичного метиламмонийного основания и дополнительно активированный потоком воздуха при t 480-520oC в течение 2-х часов и потоком NH3 при t 360-420oC в течение не менее 2-х ч и объемной скорости 0,1+3,0 ч. Концентрация целевого продукта в катализаторе 31,5%.
Способ получения триэтилендиамина путем контактирования моноэтаноламина в смеси с разбавителем с высококремнеземным цеолитным катализатором при 380
450oС, отличающийся тем, что в качестве разбавителя используют аммиак или водяной пар, а в качестве катализатора цеолит типа "пентасил" с молярным отношением SiO2 к Al2O3 40 300, обработанный водным раствором комплексообразующего агента типа натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, сульфосалициловой кислоты или четвертичного метиламмонийного основания и дополнительно активированный потоком воздуха при 480 520oС в течение 2 ч и потоком аммиака при 360 420oС в течение не менее 2 ч и объемной скорости 0,1 3,0 ч- 1.
Авторы
Даты
1997-01-10—Публикация
1993-08-31—Подача