Способ каталитического получения ненасыщенных нитрилов Советский патент 1974 года по МПК C07C121/30 C07C121/32 

1

Изобретение относится к усовершенствованию способа получения ненасыщенных нитрилов из олефииов, аммиака и кислорода.

Известен способ получения ненасыщенных нитрилов пропусканием олефинов, аммиака и кислорода над катализатором. В процессе используют катализаторы на основе сурьмы в виде пар сурьма-олово,, сурьма-уран, сурьма-церий, сурьма-марганец, сурьма-торий и т. п., которые могут содержать также другие элементы в качестве промоторов, выбранных по одному нли несколько сразу среди следующих металлов: вольфрам, ванадий, теллур, церий, мышьяк, медь, серебро, висмут, марганец, молибден и т. п.

Цель изобретения - увеличение степени конверсии и селективности процесса. Для этого в реакционную зону вместе с реагентами вводят насыщенный углеводород, содержащий 1-5 атомов углерода. Желательно насыщенного углеводорода в питательную смесь вводить в количестве 1-50 молей на 1 моль олефина, предпочтительно 3-30 молей; в качестве насыщенного углеводорода применять метан, использовать сурьмяный катализатор, содержащий окиси сурьмы и железа. Катализатор должен содержать в качестве промоторов один или несколько следующих металлов: медь, кремний, теллур, висмут ниобий, церий, марганец, вольфрам, молибден, ванадий,

желательно, а также окислы олова и сурьмы. Реакцию необходимо проводить при 400- 500С. Количество кислорода в питающей смеси как такового или в виде воздуха должно составлять 1-5 молей на 1 моль олефина; в качестве олефина используется пропилен. Аммиак подают в количестве 0,8-1,5 моля на 1 моль олефина. Метан особенно выгоден в реакциях синтеза акрилонитрила, исходя из

пропилена, аммиака и кислорода, или газов, содержащих его, ;когда используют катализаторы на основе сурьмы и олова, которые также могут содержать промоторы, выбранные из группы, состоящей из следующих металлов:

меди, серебра, теллура, висмута, ииобия, церия, марганца, вольфрама, молибдена, кобальта, никеля, цинка, кадмия, урана, тория и других известных металлов, взятых отдельно или в комбинации друг с другом.

Испытания по синтезу акрилонитрила были проведены как в микрореакторе, представляющем собой цилиндрическую трубку из нержавеющей стали длиной 150 мм и диаметром 10 мм, обогреваемом электричеством, так и в

реакторе длиной 1 м и диаметром , обогреваемом баней из солевого расплава.

Ир и мер 1. 1250 г нитрата железа Ре(ЫОз)з-9Н2О были расплавлены при 70°С. При перемешивании малыми дозами прибавляют 455 г ЗЬгОз. Полученную массу сушат и

прокаливают при 2бО°С. Порошок смешивают с 20 вес. % бикарбоната аммония и 5 вес. % стеарина. Alaccy увлажняют 3% воды и экструдируют для получения маленьких цилиндриков, имеюших диаметр 3 мм и длину 4- 5 мм.

Катализатор активируют: его нагревают в муфеле при 100°С в течение 4 час, затем температуру поднимают до 300°С на 12 час, до 650°С за 4 часа и по крайней мере до 800°С за 1 час и выдерживают при этой температуре в течение 2 час. Полученный катализатор измельчают до требуемого размера и используют для синтеза акрилонитрила.

Результаты испытаний и условия их проведения Приведены в табл. 1.

Таблица 1

) Конверсия-отношение (в мол.%) прореагировавшего пропилена к вводимому в реакцию.

) Селективность-отношение (в мол.%) полученного акрилонитрила к вводимому в реакцию пропилену.

Пример 2. 684 г треххлористой сурьмы растворяют в .2000 мл воды, отдельно растворяют 540 г треххлористого железа (РеСЬ6Н20) в 1000 мл воды. Первый раствор смешивают со вторым ;при перемешивании в горячем состоянии, полученный раствор нейтрализуют концентрированным 32%-ным раствором NH4OH, получая таким образом осадок оксисоединений сурьмы и железа. Осадок отфильтровывают и трижды промывают слабой аммиачной водой.

Отдельно раст1воряют 18,2 г теллуровой кислоты (НбТеОб) в 200 мл воды.

Пример 3. 900 г раствора 45 вес. % нитрата железа нагревают до 80°С и понемногу прибавляют 322 г ЗЬгОз, поддерживая температуру около 100°С. Отдельно растворяют 4,7 г вольфрамата аммония

Осадок пропитывают указанным раствором и массу сушат три нагревании.

Порошок смешивают с 30 вес. i% бикарбоната и 5 вес. % графита и таблетируют для получения таблеток, имеюш,их высоту 6 ММ и диаметр 5 мм.

Приготовление катализатора было продолжено, как в примере 1.

Условия проведения аммоокислительной реакции пропилена и ее результаты приведены в табл. 2.

Таблица 2

5(NH4)2O-12WO3-5H201

и 7 г теллуровой кислоты (Н2Те04) в 100 мл

воды и 50 мл 120 объемной 1перекиси водорода.

Указанный раСтвор прибавляют к предварительно приготовленной суспензии, всю массу сушат при нагревании до 250°С При непрерывном перемешивании. Порошкообразную массу смешивают с 10 вес. % мочевины, увлажняют и экструдируют для Получения маленьких цилиндров длиной 5 мм и диаметром 3 мм. ПриПример 4. 56 1Г металлического железа в виде порошка прибавляют к раствору 500 мл 65%-ной горячей азотной кислоты. Нагревают при перемешивании до тех нор, пока не перестанут выделяться пары окислов азота и все железо в растворе не перейдет в нитрат. Отдельно обрабатывают 342 г металлической сурьмы в виде порошка 1000 мл концентрированной и горячей азотной кислоты. Суспензию окислов сурьмы медленно прибавляют к раствору нитрата железа при непрерывном перемешивании. Затем прибавляют 670 см золя окиси кремния Ludox. Массу сушат при нагревании до 300°С.

Пример 5. К горячему раствору 200 г 65%-ной HNOs в 800 мл воды прибавляют 47,5 т металлического олова в виде тонкого порошка.

Смесь перемешивают до прекращения выделения паров окислов азота. Отдельно 200 г металлической сурьмы в виде порошка припродолжают, как

готовление катализатора описано в примере 1.

Условия испытаний для реакции аммоокисления пропилена и полученные результаты представлены в табл. 3.

Таблица 3

7,8 г вольфрамата аммония 5(МП4)2012WO3-51 20 и 11,4 г теллуровой кислоты (ПбТеОб) растворяют в 100 мл воды и 50 мл 120 объемной перекиси водорода.

Предварительно высушенную массу И1мпрегнируют указанным раствором и снова сушат.

Приготовление катализатора

15

продолжают, как описано в примере 1.

В табл. 4 приведены условия реакции аммоокисления пропилена и результаты испытаний.

20

Таблица 4

бавляют к 1500 г 65%-ной ПМОз; суспензию перемешивают до прекрашения выделения паров окислов азота. Горячую суспензию при бавляют при перемешивании .к предваритель по приготовленной смеси и всю массу выдерживают при 80°С в течение 1 часа. Осаждает ся твердый осадок, верхний слой жидкости декантируют, а осадок трижды промывают

водой. Осадок отфильтровывают, сушат при 200°С в течение 2 час, смешивают с 20 вес. % бикарбоната аммония и 4% стеарина и таблетируют.

Приготовленный таким образом катализатор активируют при 800°С в течение 4 час.

Предмет изобретения

Образца катализатора достаточно для получения 6 см порошка 50-100 меш ASTM, его испытывают в микрореакторе для аммоокисления пропилена; оставшийся катализатор испытывают в реакторе с фиксированным слоем. Условия экспер-имента и результаты приведены в табл. 5.

Таблица 5

тем, что используют сурьмяный катализатор, содержащий окиси сурьмы и железа.

9.Способ по ПП. 1-8, отличающийся тем, что в качестве олефина используют пропилен.