Способ получения -бутироактона и тетрагидрофурана Советский патент 1976 года по МПК C07C69/82 

1

Известный способ получения g -бутиропактона и тетрагидрофурана заключается в том, что малеиновый ангидрид подвергают взаимодействию с избытком водорода в присутствии в качестве 1сатализатора никеля и рения, причем процесс ведут сначала при 30-150 С и давлении 30-100 ат а затем при 18О-350 С и давлении 1ОО- -300 ат. Этот способ характеризуется необходимостью проведения процесса в две стадии и образованием нежелательных побочных продуктов реакдии, например бутакола, пропанола.

Предлагаемый способ заключается в том что малеиновый ангидрид подвергают взаимодействию с избытком водорода при 180-280 С и давлении 70-200 ат в присутствии в качестве 1 атаяизатора никеля и рения, причем исходные компоненты непрерывно вводят в жидкую смесь, состоящую из малеиноБОго ангидрида и продуктов его гидрирования с одновременным удалением из реакционной массы целевых продуктов в паровой фазе.

Пример 1. Давление в процессе

реакции подцержип-ают приблизительна 120 кг/см. В реактор загружают cv.ecb, состоящую из 60 вес.°о -бутиролактона и 40 Бес.% сукцинового ангидрида, на-гретую до 235 С, и суспендируют в ЕТОЙ смеси 32 кг никельрэниевого катализатора имеющего атомное отношение рения к ни-келю порядка О,05, нанесенного на кизепьГУРЗатем Б реактор направляют газообразный водород, предварительно подогретый в теплообменнике до 16О С, по трубопроводу со скоростью 1800 нм /час. Кроме того, в реактор начинают непрерывно подавать по трубопроводу малеиновый ангидрид и -бутиролактон, предварительно нагретые до 160 С, со скоростью 98 кг/час и 86 кг/час соотватственно. В это время температура в реакторе около235 С.

Паровой эффлюент, отводимый из реактора, охлаждают и ко1вденспруют в конденса-торе-теплообмекнике, после чего непрореагировавщий водород отделяют в газо-жндкостном сепараторе, из которого эффлюент отбирается со скоростью 204 кг/час.

Анализ жидкости в трубопроводе показывает, что в ее состав входят,мол.% бутиролактон 25, тетрагидрофуран 21,9, пропанол 1,2, бутанод 1,1, пропионовая кисO,S и вода 50. Таким образом, выхо тетрагидрофурана в расчете на исходный малви-говый ангидрид составляет 37,6 мол.% Ио реактора отбирают пробы жидкой реaKUHaiiHofl смеси для анализа, который, пок.13Ь(вонТ; что Б состав смеси входят, мон.%: (( -5ути|:;олактон 54,7, тетрагидрофуран4,0, иролапол 0,2, бутанол 0,3, пропионовая .ккслога 0,2, сукциповая кислота 8,4 и кпляэфкр 21,5. П р н м ер 2 Реаклрпо т/розодят с кп;олл)ооьаннсм тех же технологических сх ;i эборуаозапяя. что -л в примера 1- ДавленнЕ 5 процессе поддар/кавают 120 В реактор вБидят 340 кг смаси, состоя щий Р13 60 вес.%; f. - буткролакто}1а 40 вес.% оук11;иноБого аиг -дрйда; н суспен дкруют li этой смесь 34 ,К1 нйке;1Ьрониево го катализатора, имеющег-о атомное отноже ние ооаия к никелк; 0,05, нацесе1тно/ о на кизельгур. в реактор начинают непрерыБно liOAnfiaTb по трзбупроводу газообразный воjiDpo/;u Г1редварйте-/;ьнп подогретый в тепяоС(;;-шнянлело 1 ЭОТ: сос1юростью 2600 нг -дча С/;аКОБрСМОНКО В pRiiKTOpO ПО Трубо-:1(,0:-од аэчапают нопперьгагю подводг ть ма леинооый ангидрид н g -бутиролактон, пре уровые 235 С. Паро-газовый тюток, выходящий иепрерь UO из розкт&ра, охлаждают и конденсируют в теялообменнике-кокденсаторе, после чего в е пр ojiear Ир ог ави1кй газ о образный в од ор од отделяют D газо жидкостйом cenaijaTOpe. Iio-iOK жидкостк, вытекаюшой из сепаратора }{епрер;з й:1о отбирают со скоростью 237 кг/ча л- До,о. тетрагидрэфуран 20,2 цро3,82, бутаяол 0,3, пропиоиовая: кис;4 Ti вода . образом., татра;-г:;-5юфу1;аяй в расчете на мблаиMcsbbiK йнги. составляет в этом случае 91 мо,п.%. Из реактора в процессе реакции отбирают . реакционной смеск для анализа. ij результате установлено, что Б состав хофазной реакционной смеси входят, мол.%: бутиролактон 64,1, те-трагидрофуран у 2,7, аропанол 0,1, пропионовая кислотаО,2 сукаинозая кислота 7Д. полиэфир и вода 7,2.

Пример 3. Гидрирование проводят с использованием котщексадии -бутиролактона в обратном холодильнике-конденсаторе, которым снабжают реактор для гид- рирования, в результате чего сконденсированный X -бутиролактон возвращается в реактор в виде флегмы. Этот реактор имеет внутренний диаметр 110 мм и высоту 23О мм, перемешивания реакционной смеси в кем достигают с помощью индуктивного врапшотя реадстора относительно продольной оси. Обратный холодилышк-кош-денсатор, связанный с реaicTopoM, имеет внутренний диаметр 30 мм и длищ 550 мм. Б реактор сначала загружают 1000 г смесИ: состоящей из 40 мол.% су1 :цннового ан.гидрида и 60 мол.% -буткполактона, и 30 г никельрегшевого катализатора, имэющргО атомног; отношение реш1я к никелю О,Об, нанесенного на кизельгур (носитель с развитой позерхностью). Посла этого начинакл реакццгО при и давления 120 s.г/c. Через кажды9 10 лослэ качала реакции измеряют количество жидкости, собранной в гззо-жкдхостно л сепараторо. и Б реактор непрерывно вводят расллазлонный майЭйоноЕьгй ангидрид в калкчестЕВ, соответствуюксь. ко;шчестЕу жкцкостк, со:;ранной в сепара-юре. Температуру обратного холодильанка-конденсатора к скорость газообразного водорода, в)-.од Г1-лого в реактор, регулируют таким образом, чтобы количество сконденскроЕанной жидкости в га.зо-жидкостном сепараторе составляло 345 г/час, что соответствует времени пребывания 2,9 час, В результате непрерывного проведения реакции в течение 8 час об}шружиБают, что при установившемся состоянии проиесса ковденсйруемая жидкость, ия которой рагидрсфуранз и 5 мол„% X -бути на, тогда как остаз;1;йеся 1 мол чают Н -пропйиол, М -бутаиол новую кисг.лоту. Пример 4, Пк тунакус .аналогично примеру 3, но при загрузке реактора ;Спользуют смесь, состой.шую из 70 мол.% мале- инового акгкдрнда и 30 MOJ;.% v бути-ролактона. В реактор загружают также и суспекдирую-т s этой смеси ЗО г никельрениевого катализатора, имеющего атомное отношение рения к никелю 0,03. Непрерывная эксплуатация установки для гидрирования продолжается в течеш е 8 час (,к.ак и в примгзре 3), причем температуру обратного холоди-,лЬ)Никл- коЕщенсатора поддерживают О54оло 200С, а скорость подачи водорода в реактор 400 л /час.

Время пребывания в условиях установившегося состояния 5,5 час, концентрации 2 -бутиролактона в сконденсированной жидкости, отдаленной в газо-жидкостном сепараторе, составляет 1 мол.%. Селективность тетрагидрофурана, т.е. содержание тетрагидрофурана в жидкости, отводимой из газо-жидкэстйого сепаратора, равна в этом случае 92 мол.о.

П р и м е р 5. Реакцию гидрирования проводят с использованием оборудования, описакнэго в примере 3, при таких же загрузке реактор-э, температуре к цавлекии реакции. Как а в зтох: примере в реактор загружают 30 г иикельрояноЕого катализао.--оляг ное огнишенас

но, что время пребывания в условиях установившегося режима составляет в этом случае 5,5 час. Концентрация g -бутиролактопа в сконденсированной жидкости, собранной в газо-жидкостном сепараторе, равняется 1,6 мол.%, а селективность тетрагидрофурана, т.е. содержание его в сконденсированной жидкости, равняется Q2, мол.%. Таким образом, результаты этого примера совершено идентичны результатам, полученным в примере 4.

П р и м ер 7. В этом примере используют оборудование, описанное в примере 3. В реактор помещают 1000 г смеси, состоящей из 40 мол.% сукцинового анпщрнда и 6О мол.% 5 -бутиролактона, и ЗО г Нйкельренкевого катализатора, имеющего атзмкое OTHOiueitive к нкколю 0,()3. Реакция иач;;н:,отсй

120 я1-/см

;: паратор8. Время иеребывания в ycтaнэвйБшa icя состояияи 3, 5 час, кондентрадия J -оутирс;шктока Б сконденсированной м собое:-гк:)й о газо Жид5сост1ЮМ сепараторе жидкости cncTat лнат 1,6 моп.%, а селективность тетраг эдрО фура.йа равняется 92 моп.%, Результаты, полученные в этом примере, полностью ндек-тичкы результатам, пол ченкым в примере-. И, р и м. ер 6. Реакцию проводят непрерывно в течение 8 час в ус.-юаиях, аналогичных описанным в примере 4, с использованием смесн, состоящей из 70 мол.% сукцнковогс ангидрида и 30 мол.% „ бутиролактона. Ь результате проведения опыта установле

Реакшлю проводят при регулг скорости лоступлекия избытка и рэакииокг бь время наполз, с-;:;t-;j; ветстка-ию). г iiKUiii; ,1л лг);л Bbixo;-t- .:: р;-.; тбмагойт:.-.: i: ома, сукиивоьой Ж1тд1хоф/;з1ю реаккислоты и д1ОЛ ЦЯОТП1ОЙ смеси во чатыр&х опытах. провеяенньк в в табл. 1.

Пример 8. В это1л примере кслопьзуют реалтор с внутренним диаметром 240 мм и высотой 440 мм, оборудованный индуктивной вращающейся мешалкой, В ьерхней части реакторе, расположено выходное отверстие, через которое из реактора выводят паро-газовую смесь, состоящую из продуктов реакции, гидрирования и избытка водорода. Последйий вводят в реактор предварительно подогретым до 80 С. Благодаря введению в реактор избытка водорода создаются благоприятные условия; для удаления из реакционной системы парообразных про дуктов реахщии.

В реактор загружают 1 кг никельрениавого катализатора, имеющего атомное отношение реаия к никелю 0,06 и 10 кг g -бутиролактона. Катализатор суспендируют в бутиролактоне, после чего в реактор начинают вводить исходну. смесь.. состоящую из 50 мол.% малеинового агсгид- рида и 50 моп.% -бутиролаЕапэна.

Б табл. 3 представлены данные о количестве водьи X -бутиролактона, сукциноТ а

о л I и ц

Реакцию провадят при давлении 12 О хг/см

температуре 250 С, скорости вдЁ-Дения водорода в реакционную систему23 м /час. Температура паро-газовой смеси на выходе КЗ peaiiropa 21О С. Скорость введения воды в реакционную сис-тем-у в ряде опытов зтог-о примера равняется, О кг/час в опыте 1, 0,3 кг/час в опыте 2, 0,7 -кг/час в опыте 3. Скорость введения исходных вежеств в реакциоЕнуго систему регулируют такйм образом, чтобы по,.цдержать уровень жидкости в реакторе на. заранее заданном уровне.

Скорость загрузки исходных веществ в реахтор, скорости, с ::оторыми вода тетра- гидро4зуран, пропаноя, буталол, пропионовая кислота, масляная кислота и: g -бутиролакток отгоняются КЗ реакдионной смеси и вывод.дтся в паровой фазе из реактора, представлены в табл. 2.

Т а б л и д а 2

вой кислоты и полиэфира в жйдкофазной реакционной смеси.

526286 - с; р у л а и з о о р е т е н и я Способ получания -бутиролактона и :траги,цропурана гидрированием малеино1ГО акгидр1 да избытком водорода при темipaxypa 180-280°С и давлении 70-200 ат присутствии в качестве катализатора ни- ля и рокия, отличающийся

10 Таблица 3 тем, что, с целью повышения селективности процесса, исходные компоненты непрерывно вводят в жидкую c {ecfc, состоящую из малеинового ангидрида и продуктов его гидрирования, с одноврекшнным удалением из реакционной массы целевых: продуктов в паровой фазе.