СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАГИДРОТИОФЕНА Российский патент 2002 года по МПК C07D333/10 B01J27/47 

Описание патента на изобретение RU2189981C1

Изобретение относится к способам получения серосодержащих гетероциклических соединений, конкретно к тетрагидротиофену, который используется в качестве одоранта газов и исходного сырья для синтеза различных ценных органических веществ.

Известен способ получения тетрагидротиофена гидрированием тиофена в жидкой фазе в присутствии металлического палладия, нанесенного на активированный уголь или сульфат бария, при температуре 20oС и давлении 0.1-0.2 МПа с выходом тетрагидротиофена, близким к 100% [Mozingo R., Harris S.A., Wolf D. E. , Hoffhine C.E., Easton N.R., Folkers K.J. Hydrogenation of Compounds Containing Divalent Sulfur// J. Am. Chem. Soc. 1954. V.67. P.2092-2095].

Недостатком способа является низкая производительность процесса (менее 0.1 ммоль тетрагидротиофена в час в расчете на 1 г катализатора) и неустойчивость в процессе - полная дезактивация катализатора наступает после образования 0.5 ммоль тетрагидротиофена в расчете на 1 г катализатора.

Более сероустойчивыми катализаторами являются сульфиды переходных металлов, в частности применяемые в процессах гидрообессеривания нефтепродуктов - нанесенные на оксид алюминия сульфиды молибдена, вольфрама, никеля, кобальта. Но в их присутствии при температуре 220-350oС тиофен в основном разлагается с выделением сероводорода и углеводородов, а тетрагидротиофен образуется с выходом, не превышающим 12% (см., например, [Zdrazil M., Kraus M. Studies in Surface Science and Catalysis. Catalytic Hydrogenation. V. 27. 1986. Amsterdam. P. 257-275]).

Известен способ получения тетрагидротиофена газофазным гидрированием тиофена в присутствии катализатора карбид вольфрама, нанесенного на цеолит в форме Y, содержащий 20% А13O3, при температуре 200-500oС, давлении 0.1-10 МПа, при конверсии тиофена 22-94% [Patent U. S. 5330944, В 01 J 27/22, 19.07.94].

Недостатком способа является низкая производительность процесса, равная 0.1-0.5 ммоль тетрагидротиофена в час в расчете на 1 г катализатора.

Наиболее близким по технической сущности изобретения является способ газофазного гидрирования тиофена в тетрагидротиофен в присутствии дисульфида вольфрама, нанесенного на оксид алюминия, уголь, силикагель, при Т=300oС, давлении 0.5 МПА, при конверсии тиофена 20% [Manuilova L.V., Fedin V.P., Mironov Y. V. , Moroz E.M., Pasynkova T.V., Zaikovskii V.J., Sukhareva T.S. Formation of W and Mo disulfide structures in supported catalysts for thiophene hydrogenation to tetrahydrothiophene // React. Kinet. Catal. Lett. 1995. V.54. 2. P.281-286].

Недостатком прототипа является низкая производительность, которая составляет 0.01-0.15 ммоль тетрагидротиофена в час в расчете на 1 г катализатора. Устойчивость катализаторов в этой работе не определялась.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего получать тетрагидротиофен с высокой производительностью путем газофазного каталитического восстановления тиофена молекулярным водородом.

Поставленная задача решается тем, что получение тетрагидротиофена гидрированием тиофена проводят при Т=240-260oС, Р=0.5-2.0 МПа, скорости подачи 1.7 - 14.0 ммоль тиофена в час в расчете на 1 г катализатора в присутствии катализатора, в качестве которого используют дисульфид вольфрама формулы WS2.

Катализатор готовят пропусканием сероводорода через нагретый водный раствор вольфрамата аммония, отделением от раствора выделившихся кристаллов тиовольфрамата аммония, их сушкой и термообработкой в среде водорода.

На поверхности дисульфида вольфрама содержится значительное количество сульфгидрильных групп, с участием которых происходит протонирование тиофена, что увеличивает его реакционную способность при взаимодействии с водородом с образованием тетрагидротиофена. Поэтому в присутствии данного катализатора достигается высокая производительность процесса образования тетрагидротиофена. Увеличение скорости подачи тиофена более 14.0 ммоль в час в расчете на 1 г катализатора приводит к снижению конверсии тиофена до 18%, а при снижении скорости подачи тиофена менее 1.7 ммоль в час в расчете на 1 г катализатора наблюдается низкая производительность процесса.

Гидрирование тиофена в тетрагидротиофен проводят в проточной установке. Смесь тиофена и водорода при определенных температуре и давлении поступает в заполненный катализатором реактор, обогреваемый безинерционной печью. Реактор соединен через шестиходовые краны с хроматографом "ЦВЕТ-500". Периодически (через 30 мин) с помощью двухпозиционных кранов отбирают пробу газообразных продуктов для проведения хроматографического анализа. Время опыта не менее одного часа, с целью определения устойчивости катализатора опыт проводится более продолжительно. Жидкие продукты накапливают в охлаждаемом приемнике, а несконденсировавшиеся газы (сероводород, бутилен, бутан) сбрасывают в тягу.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Катализатор дисульфид вольфрама в количестве 2.5 г помещают в реактор и пропускают через него водород и тиофен (скорость подачи тиофена равна 14 ммоль в час в расчете на 1 г катализатора) при температуре 260oС, давлении водорода 2 МПа. Через 1 ч проведения опыта взята проба выходящих из реактора газообразных веществ для проведения хроматографического анализа. Найдено: 1.384 г тиофена (6.58 ммоль в час на 1 г катализатора) и 0.833 г тетрагидротиофена (3.78 ммоль в час в расчете на 1 г катализатора). Конверсия тиофена составляет 53%, выход тетрагидротиофена равен 27 мол.%, газов 26 мол. %, селективность образования тетрагидротиофена составляет 51%. Производительность процесса равна 3.8 ммоль тетрагидротиофена в час в расчете на 1 г катализатора. Опыт продолжен, через 6 ч непрерывной работы конверсия тиофена составляет 54%, выход тетрагидротиофена 28 мол.%, селективность по тетрагидротиофену равна 52%. Вес продукта, накопившегося в охлаждаемом приемнике, равен 12.6 г, по данным ГЖХ (проба введена шприцом) в нем содержится 7.9 г тиофена и 4.7 г тетрагидротиофена. Тетрагидротиофен выделяют из смеси комплексообразованием с азотнокислым серебром. Для этого жидкий продукт разбавляют 30 мл додекана и при температуре минус (5-10)oС по каплям добавляют 5 М водный раствор азотнокислого серебра. Выделившиеся кристаллы отмывают гексаном, разлагают 20%-ным водным раствором аммиака, промывают водой, органический слой отделяют, высушивают хлористым кальцием и перегоняют. Получено 4.0 г тетрагидротиофена, который по данным ГЖХ не содержит примеси. Потери тетрагидротиофена составляют 0.7 г (15 отн. %).

Пример 2. Катализатор дисульфид вольфрама помещают в реактор, обогреваемый электропечью, и пропускают через него смесь тиофена с водородом при температуре 240oС, давлении водорода 0.5 МПа, скорости подачи тиофена 2.1 ммоль в час на 1 г катализатора. Конверсия тиофена составляет 66%, выход тетрагидротиофена 57.4 мол.%, селективность по тетрагидротиофену 87%, производительность процесса равна 1.2 ммоль тетрагидротиофена в час в расчете на 1 г катализатора.

Пример 3. Катализатор дисульфид вольфрама помещают в реактор, обогреваемый электропечью, и пропускают через него смесь тиофена с водородом при температуре 260oС, давлении водорода 2 МПа, скорости подачи тиофена 8.0 ммоль в час на 1 г катализатора. Конверсия тиофена составляет 42%, выход тетрагидротиофена 23.5 мол.%, селективность по тетрагидротиофену 56%, производительность процесса равна 1.9 ммоль тетрагидротиофена в час в расчете на 1 г катализатора.

Пример 4. Катализатор дисульфид вольфрама помещают в реактор, обогреваемый электропечью, и пропускают через него смесь тиофена с водородом при температуре 240oС, давлении водорода 2 МПа, скорости подачи тиофена 7.9 ммоль в час на 1 г катализатора. Конверсия тиофена составляет 27%, выход тетрагидротиофена 22.7 мол.%, селективность по тетрагидротиофену 84%, производительность процесса равна 1.8 ммоль тетрагидротиофена в час в расчете на 1 г катализатора.

Пример 5. Катализатор дисульфид вольфрама помещают в реактор, обогреваемый электропечью, и пропускают через него смесь тиофена с водородом при температуре 260oС, давлении водорода 2 МПа, скорости подачи тиофена 6.9 ммоль в час на 1 г катализатора. Конверсия тиофена составляет 65%, выход тетрагидротиофена 37.7 мол.%, селективность по тетрагидротиофену 58%, производительность процесса равна 2.6 ммоль тетрагидротиофена в час в расчете на 1 г катализатора.

Пример 6. Катализатор дисульфид вольфрама помещают в реактор, обогреваемый электропечью, и пропускают через него смесь тиофена с водородом при температуре 240oС, давлении водорода 2 МПа, скорости подачи тиофена 3.3 ммоль в час на 1 г катализатора. Конверсия тиофена составляет 58%, выход тетрагидротиофена равен 42.3%, селективность по тетрагидротиофену 73%, производительность процесса равна 1.4 ммоль тетрагидротиофена в час в расчете на 1 г катализатора.

Пример 7. Катализатор дисульфид вольфрама помещают в реактор, обогреваемый электропечью, и пропускают через него смесь тиофена с водородом при температуре 260oС, давлении водорода 2 МПа, скорости подачи тиофена 2.8 ммоль в час на 1 г катализатора. Конверсия тиофена составляет 79%, выход тетрагидротиофена равен 39.5 мол.%, селективность по тетрагидротиофену 50%, производительность процесса равна 1.1 ммоль тетрагидротиофена в час в расчете на 1 г катализатора.

Пример 8. Катализатор дисульфид вольфрама помещают в реактор, обогреваемый электропечью, и пропускают через него смесь тиофена с водородом при температуре 260oС, давлении водорода 2 МПа, скорости подачи тиофена 1.7 ммоль в час на 1 г катализатора. Конверсия тиофена составляет 94%, выход тетрагидротиофена 47 мол. %, селективность по тетрагидротиофену 50% производительность процесса равна 0.8 ммоль тетрагидротиофена в час в расчете на 1 г катализатора.

Пример 9. Катализатор дисульфид вольфрама помещают в реактор, обогреваемый электропечью, и пропускают через него смесь тиофена с водородом при температуре 260oС, давлении водорода 2 МПа, скорости подачи тиофена 21.6 ммоль в час на 1 г катализатора. Конверсия тиофена составляет 18%, выход тетрагидротиофена равен 11.2 мол.%, селективность по тетрагидротиофену 62%, производительность процесса равна 2.4 ммоль тетрагидротиофена в час в расчете на 1 г катализатора.

Пример 10. Катализатор дисульфид вольфрама помещают в реактор, обогреваемый электропечью, и пропускают через него смесь тиофена с водородом при температуре 240oС, давлении водорода 0.5 МПа, скорости подачи тиофена 0.3 ммоль в час на 1 г катализатора. Конверсия тиофена составляет 94%, выход тетрагидротиофена равен 90.2 мол.%, селективность по тетрагидротиофену 96%, производительность процесса равна 0.27 ммоль тетрагидротиофена в час в расчете на 1 г катализатора.

Пример 9 иллюстрирует, что при скорости подачи тиофена более 14.0 ммоль в час в расчете на 1 г катализатора наблюдается низкая конверсия тиофена, а пример 10 показывает, что при скорости подачи ниже 1.7 ммоль тиофена в час на 1 г катализатора не достигается поставленная цель существенного повышения производительности процесса по тетрагидротиофену.

Результаты, полученные в примерах, а также указанные в прототипе, приведены в таблице.

Таким образом, по сравнению с лучшими результатами прототипа предлагаемый способ позволяет увеличить в 5-25 раз производительность процесса получения тетрагидротиофена гидрированием тиофена за счет применения в качестве катализатора дисульфида вольфрама.

Похожие патенты RU2189981C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИКЛОГЕКСАНОНА ИЗ БЕНЗОЛА 2002
  • Панов Г.И.
  • Дубков К.А.
  • Староконь Е.В.
  • Пармон В.Н.
RU2205819C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ (БИФОРМИНГ-1) 1999
  • Белый А.С.
  • Дуплякин В.К.
  • Лихолобов В.А.
  • Кильдяшев С.П.
  • Кирьянов Д.И.
  • Смоликов М.Д.
RU2144056C1
СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАНА 2001
  • Белый А.С.
  • Дуплякин В.К.
  • Лихолобов В.А.
  • Бальжинимаев Б.С.
  • Кильдяшев С.П.
  • Пармон В.Н.
RU2186755C1
КАТАЛИЗАТОР И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕНОЛА ИЗ БЕНЗОЛА 2002
  • Кузнецова Н.И.
  • Кузнецова Л.И.
  • Лихолобов В.А.
  • Пез Гвидо
RU2205688C1
СПОСОБ АКТИВАЦИИ ЦЕОЛИТНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ПРОЦЕССА ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ГИДРОКСИЛИРОВАНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 2001
  • Харитонов А.С.
  • Чернявский В.С.
  • Дубков К.А.
  • Панов Г.И.
RU2192308C1
КАТАЛИЗАТОР, СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТИЛМЕРКАПТАНА 2003
  • Машкина А.В.
  • Хайрулина Л.Н.
RU2243819C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ (ВАРИАНТЫ) 2001
  • Ечевский Г.В.
  • Кихтянин О.В.
  • Климов О.В.
  • Дударев С.В.
  • Токтарев А.В.
  • Коденев Е.Г.
  • Кильдяшев С.П.
  • Пармон В.Н.
RU2188225C1
КАТАЛИЗАТОР, СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИОФЕНА 2004
  • Машкина А.В.
RU2263537C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕРКАПТАНОВ, СОДЕРЖАЩИХ ФРАГМЕНТЫ ПРОСТРАНСТВЕННО ЗАТРУДНЕННОГО ФЕНОЛА 2000
  • Крысин А.П.
  • Машкина А.В.
  • Князев В.В.
RU2184727C2
КАТАЛИЗАТОР, СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИМЕТИЛСУЛЬФИДА 2008
  • Машкина Анна Васильевна
RU2368418C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 189 981 C1

Реферат патента 2002 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАГИДРОТИОФЕНА

Изобретение относится к способу получения тетрагидротиофена, который используется в качестве одоранта газов и исходного сырья для синтеза различных ценных органических веществ. Процесс осуществляют путем гидрирования тиофена при Т = 240-260oС, Р = 0,5-2,0 МПа, скорости подачи 1,7-14,0 ммоль тиофена в час в расчете на 1 г катализатора, в качестве которого используют дисульфид вольфрама формулы WS2. Настоящий способ позволяет увеличить производительность процесса в 5 раз. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 189 981 C1

Способ получения тетрагидротиофена гидрированием тиофена молекулярным водородом в присутствии вольфрамсодержащих катализаторов при температуре 200-500oС, давлении 0,1-10 МПа, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют дисульфид вольфрама и процесс проводят при скорости подачи 1,7-14 ммоль тиофена в час в расчете на 1 г катализатора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2189981C1

СПОСОГз ПОЛУЧЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ РЯДА ТИОФАИА 0
  • Вители Н. Курсанов, Н. Парнес, Г. И. Болестова Л. И. Беленький Ордена Ленина Институт Элементоорганических Соединений Ссср Институт Органической Химии Н. Д. Зелинского
SU408950A1
US 5330944 А1, 19.07.1994
React
Kinet, Cata, Lett, 1995, v
Видоизменение прибора для получения стереоскопических впечатлений от двух изображений различного масштаба 1919
  • Кауфман А.К.
SU54A1

RU 2 189 981 C1

Авторы

Машкина А.В.

Сахалтуева Л.Г.

Даты

2002-09-27Публикация

2001-11-16Подача