Изобретение относится к химической промышленности, в частности к технологии получения N-алкильных производных ароматических диаминов, используемых в качестве термостабилизаторов при получении и переработке различных классов высокомолекулярных соединений и смазочных материалов.
Известны способы получения указанных соединений алкилированием ароматических аминов спиртами в присутствии катализатора «Никель-Ренея». Основным недостатком данного способа является высокая пожароопасность данного процесса (1-8), а следовательно, недостаточная технологичность.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ по (9), предусматривающий использование в качестве катализатора гидроокиси калия и алифатических спиртов C5-С10 и обогреваемого дефлегматора с теплоносителем с температурой 115-125°С, через которую отгоняют азеотропную смесь «спирт-вода», с возвращением сконденсировавшихся паров спирта в зону реакции, а в качестве нейтрализующего агента используют кристаллическую щавелевую кислоту.
Описанный способ имеет ряд недостатков:
- использование обогреваемого дефлегматора не позволяет максимально удалить реакционную воду из зоны реакции, что приводит к увеличению продолжительности реакции в 20-30 раз при переходе от лабораторной установки к промышленной;
- увеличение продолжительности реакции и повышение температуры до 240-260°С приводит к образованию значительного количества побочно образующихся из спиртов кислот (валериановая, капроновая, каприловая, 2-этилгексановая и др.) и, как следствие, к нарушению молярного соотношения амин: спирт: катализатор и дополнительному замедлению процесса;
- для компенсации указанных потерь и доведения реакции до конца требуется дополнительное введение в реакционную массу как спиртов, так и катализатора;
- использование при выделении целевых продуктов в качестве нейтрализующего агента кристаллической щавелевой кислоты приводит к выделению в реакционной массе свободных органических кислот, близко кипящих со спиртами, вследствие чего обратные спирты содержат значительное количество кислот и не могут быть использованы в процессе без дополнительной очистки.
Задачей настоящего изобретения является разработка усовершенствованного способа получения N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиаминов, позволяющего интенсифицировать процесс алкилирования п-аминодифениламина спиртами, обеспечивающего высокое качество целевых продуктов и легкость осуществления процесса в промышленных условиях.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что алкилирование п-фенилендиамина осуществляют взаимодействием алифатических спиртов и аминодифениламина в присутствии катализатора - гидроокиси калия - в интервале температур 170-235°С. В процессе синтеза отгоняется реакционная вода. При отгонке гетероазеотропа «спирты-вода» с возвратом спиртов в реакционную массу поступает растворенная при температуре конденсации спиртов вода. Это приводит к снижению скорости реакции и увеличению количества образующихся побочных продуктов. Для предотвращения попадания воды в реакционную массу и использования загружаемых спиртов в полном объеме предлагается использовать трубчатый пленочный испаритель, обогреваемый теплоносителем с температурой не ниже 175°С
Технический результат от реализации предлагаемого способа:
- сокращение времени реакции в 3-4 раза по сравнению с известным способом;
- сокращение потерь спирта на образование кислоты;
- снижение максимальной температуры процесса до 235°С, что снижает энергоемкость процесса и повышает его технологичность.
Пример 1. Получение N-2-этилгексил-N'-фенил-п-фенилендиамина.
В реактор вместимостью 1 м3, снабженный мешалкой, теплообменником и водоотделителем типа насадки Дина-Старка, загружают 266,7 кг (1,4 кг-мол) 96,7% п-аминодифениламина, 364,6 кг (2,8 кг-мол) 99% 2-этилгексанола и 27,4 кг (0,46 кг-мол) 94,1% едкого кали.
Реактор нагревают до температуры 80-90°С, включают мешалку, в теплообменник подают холодную воду и продолжают нагрев реактора до температуры 228-230°С. При температуре реакционной массы 183-190°С начинается взаимодействие п-аминодифениламина с 2-этилгексанолом, при котором выделяется вода. Пары воды и 2-этилгексанола поступают в теплообменник, где конденсируются и сливаются в водоотделитель. В водоотделителе происходит разделение 2-этилгексанола и воды. Верхний слой - 2-этилгексанол - с температурой 120-140°С постоянно возвращается в реактор. Реакцию ведут в течение 36-40 часов до прекращения отгонки воды и массовой доли исходного п-аминодифениламина не более 2,5%.
Затем реакционную массу охлаждают, в реактор загружают 420 л воды и выдерживают при перемешивании при температуре 98-102°С 3 часа. По окончании выдержки реакционную массу отстаивают 1 час и разделяют. Нижний слой, представляющий собой водный раствор едкого кали и калиевой соли 2-этилгексановой кислоты, направляют на выделение 2-этилгексановой кислоты. Из органического слоя, представляющего собой раствор N-2-этилгексил-N'-фенил-п-фенилендиамина в 2-этилгексаноле, при температуре 220-230°С и вакууме 0,09 МПа отгоняют избыточный 2-этилгексанол, который без дополнительной очистки используют в последующих синтезах N-2-этилгексил-N'-фенил-п-фенилендиамина.
Получают 429,5 кг технического N-2-этилгексил-N'-фенил-п-фенилендиамина в виде подвижной маслянистой жидкости темно-коричневого цвета с массовой долей п-аминодифениламина 1,0%. Выход в пересчете на 100% продукт составляет 99,0% от теории, считая на п-аминодифениламин.
Пример 2. Получение N-2-этилгексил-N'-фенил-п-фенилендиамина.
В реактор вместимостью 1 м3, снабженный мешалкой, теплообменником, водоотделителем типа насадки Дина-Старка и трубчатым пленочньм испарителем, загружают 266,7 кг (1,4 кг-мол) 96,7% п-аминодифениламина, 364,6 кг (2,8 кг-мол) 99% 2-этилгексанола и 27,4 кг (0,46 кг-мол) 94,1% едкого кали.
Реактор нагревают до температуры 80-90°С, включают мешалку, в теплообменник подают холодную воду, в трубчатый пленочный испаритель теплоноситель с температурой не ниже 175°С и продолжают нагрев реактора до температуры 228-230°С. При температуре реакционной массы 183-190°С начинается взаимодействие п-аминодифениламина с 2-этилгексанолом, при котором выделяется вода. Пары воды и 2-этилгексанола поступают в теплообменник, где конденсируются и сливаются в водоотделитель. В водоотделителе происходит разделение 2-этилгексанола и воды. Воду сливают, а отстоявшийся 2-этилгексанол пропускают через трубчатый пленочный испаритель, где он подогревается до температуры 170-180°С, и постоянно возвращается в реактор.
Реакцию ведут 20-23 часа до прекращения отгонки воды и массовой доли исходного п-аминодифениламина не более 2,5%.
Далее выделение, как в примере 1.
Получают 434,7 кг технического продукта N-2-этилгексил-N'-фенил-п-фенилендиамина в виде подвижной маслянистой жидкости темно-коричневого цвета с массовой долей п-аминодифениламина 0,6%. Выход в пересчете на 100%-ный продукт составляет 99,5% от теории, считая на п-аминодифениламин.
Пример 3.
В условиях примера 2 из 266,7 кг (1,4 кг-мол) 96,7% п-аминодифениламина, 370,1 кг (2,8 кг-мол) 98,5% обратного 2-этилгексанола и 27,7 кг (0,46 кг-мол) 94,1% едкого кали получают 433,9 кг технического N-2-этилгексил-N'-фенил-п-фенилендиамина в виде подвижной маслянистой жидкости темно-коричневого цвета с массовой долей п-аминодифениламина 0,9%. Выход в пересчете на 100%-ный продукт составляет 98,8% от теории, считая на п-аминодифениламин.
Пример 4. Получение N-(C7-С9)-алкил-N'-фенил-п-фенилендиамина.
В условиях примера 2 из 266,7 кг (1,4 кг-мол) 96,7% п-аминодифениламина, 364,6 кг (2,8 кг-мол) смеси жирных спиртов фракции С7-С9, 27,4 кг (0,46 кг-мол) 94,1% едкого кали получают 482,9 кг технического N-(C7-С9)-алкил-N'-фенил-п-фенилендиамина в виде вязкой маслянистой жидкости темно-коричневого цвета, кристаллизующейся при старении, с массовой долей п-аминодифениламина 0,62%. Выход в пересчете на 100%-ный продукт составляет 99,1% от теории, считая на п-аминодифениламин.
Пример 5. Получение N-(C8-С10)-алкил-N'-фенил-п-фенилендиамина.
В условиях примера 2 из 266,7 кг (1,4 кг-мол) 96,7% п-аминодифениламина, 412,0 кг (2,8 кг-мол) 98% смеси жирных спиртов фракции С8-С10, 27,4 кг (0,46 кг-мол) 94,1% едкого кали получают 451,4 кг технического N-(С8-С10)-алкил-N'-фенил-п-фенилендиамина в виде вязкой маслянистой жидкости темно-коричневого цвета, кристаллизующейся при старении, с массовой долей п-аминодифениламина 0,5%. Выход в пересчете на 100%-ный продукт составляет 99,3% от теории, считая на п-аминодифениламин.
Источники информации
1. АС СССР №150521, класс C 07 f; 12q, 5, з. 25.12.61, оп. БИ №8 за 1965 г.
2. АС СССР №157693, класс С 07 с; 12q, 1.02, з. 23.04.62, оп. БИ №19, 1963 г.
3. AC СССР №159854, класс С 07 с; 12q, 5, з. 04.07.62; оп. БИ №2, 1964 г.
4. AC СССР №159855, класс 12q, 5; С 07 с, з. 04.07.62; оп. БИ №2, 1964 г.
5. AC СССР №163625, класс 12q, 5; С 07 с, з. 13.07.62; оп. 27.07.64, БИ №13.
6. AC СССР №163626, класс 12q, 5; С 07 с, з. 28.07.62; оп. 27.07.64, БИ №13.
7. AC СССР №164294, класс 12q, 5; С 07 с, з. 02.06.62; оп. 13.08.64, БИ №15.
8. AC СССР №164295, класс 12q, 5; С 07 с, з. 13.08.62; оп. 13.08.64, БИ №15.
9. Патент РФ №2169137 «Способ получения N-алкил-N'-фенил-... и N,N'-диалкил-п-фенилендиаминов». МПК7. С 07 С 211/08, 211/09, 211/51.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-АЛКИЛ-N'-ФЕНИЛ- ИЛИ N,N'-ДИАЛКИЛ-П-ФЕНИЛЕНДИАМИНОВ | 2000 |
|
RU2169137C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-2-ЭТИЛГЕКСИЛ-N'-ФЕНИЛ-п-ФЕНИЛЕНДИАМИНА | 2007 |
|
RU2362767C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-2-ЭТИЛГЕКСИЛ-N'-ФЕНИЛ-п-ФЕНИЛЕНДИАМИНА И ВЫДЕЛЕНИЯ ТОВАРНОЙ 2-ЭТИЛГЕКСАНОВОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА N-2-ЭТИЛГЕКСИЛ-N'ФЕНИЛ-п-ФЕНИЛЕНДИАМИНА | 2007 |
|
RU2373190C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-2-ЭТИЛГЕКСИЛ-N'-ФЕНИЛ-п-ФЕНИЛЕНДИАМИНА | 2010 |
|
RU2417981C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-АЛКИЛ-N'-ФЕНИЛ- ИЛИ N, N'-ДИАЛКИЛ-П-ФЕНИЛЕНДИАМИНОВ (ВАРИАНТЫ) | 2005 |
|
RU2293077C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-2-ЭТИЛГЕКСИЛ-N'-ФЕНИЛ-п-ФЕНИЛЕНДИАМИНА | 2010 |
|
RU2463289C2 |
АМИННЫЕ АНТИОКСИДАНТЫ ДЛЯ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ И МОТОРНЫХ ТОПЛИВ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ | 2010 |
|
RU2446147C2 |
АМИННЫЙ АНТИОКСИДАНТ ДЛЯ КАУЧУКОВ И РЕЗИН И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 2013 |
|
RU2539693C1 |
Способ получения хинондииминового антиоксиданта для растворных каучуков | 2017 |
|
RU2656332C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2-ЭТИЛГЕКСАНОВОЙ КИСЛОТЫ | 2010 |
|
RU2426721C1 |
Изобретение относится к усовершенствованному способу получения N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиаминов взаимодействием аминодифениламина с алифатическими спиртами при температуре, равной 170-235°С, в присутствии гидроокиси калия с отгонкой азеотропа и последующей конденсацией образующихся паров воды и спирта в теплообменнике, отделением воды от спирта в водоотделителе, и возвращением отстоявшегося спирта в исходную реакционную массу через трубчатый пленочный испаритель, обогреваемый теплоносителем с температурой не ниже 175°С. Способ позволяет снизить время реакции и потери спирта, а также энергоемкость процесса за счет снижения температуры.
Способ получения N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиаминов взаимодействием аминодифениламина с алифатическими спиртами в присутствии гидроокиси калия при повышенной температуре с отгонкой азеотропа, отличающийся тем, что взаимодействие осуществляют при температуре 170-235°С с последующей конденсацией образующихся паров воды и спирта в теплообменнике, отделением воды от спирта в водоотделителе и возвращением отстоявшегося спирта в исходную реакционную массу через трубчатый пленочный испаритель, обогреваемый теплоносителем с температурой не ниже 175°С.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-АЛКИЛ-N'-ФЕНИЛ- ИЛИ N,N'-ДИАЛКИЛ-П-ФЕНИЛЕНДИАМИНОВ | 2000 |
|
RU2169137C1 |
Авторы
Даты
2006-01-27—Публикация
2004-01-29—Подача