Способ получения ангидрида янтарной кислоты Советский патент 1980 года по МПК C07C55/10 C07C51/36 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНГИДРИДА ЯНТАРНОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к органическому синтезу, конкретно к способу получения ангидрида янтарной кислоты который используют в производстве про дуктов химизации сельского хозяйства . Известен способ получения ангидрида янтарной кислоты путем гидрирования непредельных соединений с использованием порошкообразного катали затора - соединений палладия, платины и рутения. Процесс проводят в отсутствии рас творителей, в периодически работающем автоклаве, при высокой температуре, что усложняет технологию производства 1 . Наиболее близким к изобретению по тех нической сущности и достигаемым результатам является непрерывный ctioco6 получения ангидрида янтар ной кислоты путем гидрирования малеи нового ангидрида в растворе диоксана в проточном реакторе над слоем катализатора, в качестве которого приме.н ют молибдаты, вольфраматы, хроматы или ванадаты меди или кобальта или никеля при 20-150°С и давлении водорода 100-250 атм. Производительность способа составляет 84 г/ч-л 2. Недостатками способа являются низкая производительность и ппименение сравнительно высокого давления. Цель изобретения заключается в упрощении процесса и повмиениипроизводительности . Поставленная цель достигается описываемым непрерывным способом получения ангидрида янтарной кислоты путем гидрирования малеинового ангидрида в растворе диоксана при концентрации 30-35% в проточном реакторе на катализаторе, палладий на угле, обччно при температуре 88-95 С, давлении водорода 40-60 атм, который циркулирует через слой катализатора со скоростью 40-50 Лэф/ч-л(эффективные литры в час на литр катализатора). После окончания реакции гидрогени.зат охлаждают. Выкристаллизовавшийся янтарный ангидрид отфильтровыBcUOT, а маточник направляют на приготовление нового исходного раствора малеинового ангидрида. Проигэводительность процесса составляет 410-550 г/ч-л. Отличительными признаками ппоцесса является использование паствора малеинового ангидрида в лиоксане

.30-55%-ной концентрации и проведении процесса при катализаторе, палладий на угле, под давлением водорода 4060 атм, который циркулирует через слой катализатора со скоростью 4050 , с последующей .рециркуляцией в процесс отработанного диоксан После выделения из него кристаллизацией янтарного ангидрида, что позвляет упростить процесс и повысить производительность,

Особенностью предлагаемого способа является сочетание признаков. Применение промьшленного катализатора КДФ (палладий на угле и принудительная циркуляция водорода через стационарный слой катализатора позволяет работать при оптимальной температуре 90°С и низком давлении - 60 атм ( в известных способах 100250 атм), а также повышает производительЬость в 5 раз по сравнению с прототипом. Благодаря рециркуляции растворителя диоксана выход -от теоретически возможного составляет 93%.

Принудительная циркуляция водорода увеличивает турбулентность потока в каталитическом слое и, вследствие этого, скорость массообмена на поверности катализатора .(интенсивный перенос водорода из газовой фазы на поверхность катализатора) . Циркуляцияводорода осуществляется газо-циркуляционным насосом, который перемешает водород по замкнутому, контуру: .насос-каталитический слой реакторасепаратор-насос.

Кристаллизация янтарного ангидрида .и возврат диоксана (маточника кристаллизации) для растворения свежего малеинового ангидрида осуществляется периодически в емкости для приготовления раствора. Рециркуляция . диоксана повышает выход целевого продукта на 1-2%, так как маточник после фильтрации содержит небольшие количества непрореагировавшего малеинового ангидрида и янтарного ангидрида. Благодаря рециркуляции диоксана содержание ангидридов в нем остается на постоянном уровне после каждой операции, В процессе кроме янтарного ангидрида образуются неболььаие количества побочных продуктов (У-буктиролактон, тетрагидрофуран), которые накапливаются в диоксане и вызывают необходимость частичной регенерации диоксана.

Основным преимуществом предлагаемого способа является повышение производительности от 84 г/ч-л известным способом, до 410-500 г/ч-л Предлагаемым способом, т,е. в 5-6 ра что очень важно ,в производстве (л - литр катализатора), Кроме того, процесс . протекает при невысоком давлении (40-70 атм, в известных способах 100-250 атм) , благодаря рециркуляции

водорода.и растворителя, расход их невелик.. Процесс является непрерывным и легко поддается автоматизации, что соответствует требованиям химической промьЕнленности.

Пример, В реакционную трубку трубчатого реактора внутреннего диаметра 25 мм загружают 200 мл (112,5 г) катализатора КДФ (палладия на угле), Включают обогрев реактора и циркуляцию водорода со скоростью 10 л эф/ч, чему соответствует 50л эф/л-л ( - литр сжатого газа) По достижении 88°С в реакторе начинают -дозирующим насосом подавать в вернюю часть реактора 30%-ный раствор малеинового ангидрида в 1,4-диоксане Плотность раствора 1,14 г/мл. Скорость подачи раствора 250 мл/ч. По мере израсходования водорода (о чем судят по снижению давления) его дополняют из баллона до давления бОатм в реакторе. Гидрогенизат из нижней части реактора непрерывно стекает в сепаратор,где отделяется от водорода и периодически выпускается в сборник находящийся под атмосферным давлением, В связи с низкой растворимостью янтарного ангидрида (5-6%) в диоксане при комнатной температуре сепаратор и выпускной вентиль нагревают до 40-50°С. Янтарный ангидрид из гидрогенизата выделяют охлаждением его до 10-13с и фильтрованием. Около 10% от общего объема маточника передается на регенерацию перегонкой, остальной маточник исползуется для приготовления нового исходного раствора малеинового ангидрида -(с добавлением свежего диоксана В течение 8 ч подают 2,0 л раствора (2,28 кг) т,е, 684 г малеинового ангидрида, 1596 г диоксана и 20 г водорода (весовое соотношение 1:2, 33:0,03). После кристаллизации и сушки получают 659 г сухого янтарного ангидрида (т.пл, 119,) ,. что составляет 94,5%-ный выход от теоретчески возможного, производительность (также скорость накопления янтарного ангидрида) 412 г/ч-л,

Пример2. В каталитический реактор как в примере 1 (емкость катализатора 200 мл) при начальном давлении водорода 40 атм и его циркуляции со скоростью 8 подают 35%-ный раствор: 682 г малеинового ангидрида в 1266 г диоксана - маточнка от предыдущих операций (весовое соотношение мал.ангидрид:диоксан:водород 1:1,86:0,03), Подача раствора со скоростью 280 мл/ч прод олжается 6ч,

После кристаллизации и сушки получают 649 г сухого янтарного ангидрида (т.пл. 119,0°С) , что составляет 93 , 3%-ный выход целевого продукта, производительность 540 г/ч-л. Примерз. Все условия экспери мента как в примере 2 за исключением того,что 682 г малеинового ангидрида растворяют в 1266 г чистого диоксана Подача раствора со скоростью 280 мл/ч продолжается также 6 ч. После кристал лизации и сушки получают 640 г сухого янтарного ангидрида (т.пл. 119,), что составляет 92,0%-ный выход целевого продукта, производител ность 533 г/ЧЛи. Формула изобретения Способ получения ангидрида янтарной кислоты путем гидрирования малеинового ангидрида в растворе диоксана в проточном реакторе непрерывным методом при повышенных температуре и давлении на катализаторе, о т л и чаюшийся тем, что, с целью упрощения процесса и повышения производительности, используют раствор малеинового ангидрида в диоксане 3035%-ной концентрации, а в качестве катализатора - палладий на угле под давлением водорода 40-60 атм, которлй циркулирует через слой катализатора со скоростью 40-50 Лдф/ч-л с последующей рециркуляцией в процесс отработанного диоксана после выделения из него кристаллизацией янтарного ангидрида. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии № 48-7609, кл. 2(2)-15(67), опублик. 1973. 2,Патент Великобритании № 987326 кл, 2 С 2, опублик. 1965 (прототип).