Способ получения уксусной или фенилуксусной кислоты

Способ получения уксусной или фенилуксусной кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УКСУСНОЙ ИЛИ ФЁНЦЛУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ путем карбонилирования соответствующего спирта моноокисью углерода в присутствии йодистого метила или иода и никеля в жидкой фазе при 180-200 С и общем давлении атм, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и его упрощения, карбонилирование ведут в среде уксусной кислоты , составляющей 30-90% от объема исходной реакционной массы, в присутствии бисацетилацетоната ванадила или пятиокиси ванадия, атомное отношение которого к никелю составляет 0,25-5, а концентрация на литр реакционной СО массы никеля и модистого метила или иода г 160-800 мг-атомов и 0, ,0 моль соответственно.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) ql

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕН ГУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3277447/23-04 (22) 04.05.81 (31) 80 10 540 (32) 06.05.80 (33) Франция (46) 15.09.83. Бюл. < 34 (72) Жан Готье-Лафайе и Робер Перрон (Франция) (71) Рон-Пуленк Эндюстри (Франция) (53) 547.292:586.2.06(088.8) (56) 1. Патент США N 2729651, кл. 260-3435, опублик. 1956.

2. Патент ФРГ 11 933148, кл. 120 11, опублик. 1955.

3. Патент Франции и 370023

:кл. С 07 С 53/00, опублик. 1978 (прототип). @и С 07 С 53/08; С 07 С 57/32 (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УКСУСНОЙ

ИЛИ ФЕНЦЛУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ путем карбонилирования соответствующего спирта моноокисью углерода в присутствии иодистого метила или иода и никеля в жидкой фазе при 180-200 С и общем давлении 35-150 атм, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и его упрощения, карбонилирование ведут в среде уксусной кисло" ты, составляющей 30-903 от объема исходной реакционной массы, в присутствии бисацетилацетоната ванадила или пятиокиси ванадия, атомное отношение которого к никелю составляет 0,25-5, I а концентрация на литр реакционной массы никеля и модистого метила или иода ". 160-800 мг-атомов и 0,84,0 моль соответственно.

F Ф %

10426

Изобоетение относится к способам получения карбоновых кислот, т, е, уксусной или фенилуксусной, которые находят разнообразное применение в различных областях химического прсизводства.

Известен способ получения уксусной кислоты путем карбонилирования метанола при давлении 700 ат в присутствии комплексов никеля, получен- 1О ных в результате взаимодействия галоидных соединений никеля с галоидными соединениями четырехзамещенногс аммония (или фосфония) jib . Комплексы имеют общую формулу l5

А1И NiX > где Х - атом брома или йода;

И " атом фосфата или азота

А - низший алкильный радикал.

Эти комплексы являются товарными продуктами, хотя при необходимости они могут быть получены предварительно перед процессом. Так как в реакции карбонилирования используется повышенное давление (порядка 700 атм) 2; то производительность каталитической системы, низкая, Производительность может быть значительно увеличена, если использовать в упомянутой реакции, с одной стороны, галоидное соединение никеля, а с другой - галоидное соединение четырехзамещенного аммония или фосфония в количестве, превышающем необходимое для образования комплексов приведенной формулы

35 в соответствии со стехиометрией 21.

Однако и в этом случае используются высокие давления, усложняющие технологическое осуществление процесса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения, например, уксусной кислоты путем карбонилирования метанола при менее жестких условиях. т.е. при давлении 35- t50 атм и температуре

180"2ООоС в присутствии каталитической системы: ни келя, свободно го фос фина и/или в комплексе с никелем, и не менее 10 моль йодистого метила на l00 моль метанол- 13).

5О

Однако производительность такой системы не является высокой (см. сравнительный пример), Цель изобретения — повышение производительности процесса и его упрощен ние.

Поставленная цель достигается тем, .то согласно способу получения уксус"

10 2 ной или фенилуксусной кислоты путем карбонилирования соответствующего спирта моноокисью углерода в присутствии иодистого метила или иода и никеля s жидкой фазе при температуре 180200 С и общем давлении 35- 150 атм, карбонилирование ведут в среде уксусной ки =лоты, составляющей 30-903 от объема исходной реакционной массы, в присутствии бисацетилацетоната ванадила или пятиокиси ванадия, атомное отношение которого к никелю составляет 0,25-5 а концентрация на литр реакционной массы никеля и иодистого метила или иода - 160-800 мг-атомов и 0,8"4,0 моль соответственно.

Используемый в процессе никель моЬет быть в разной форме, например

Ф в виде никеля Ренея или в виде соединения, например, ацетата, карбонила и т.п.

Указанные режимы карбонилирования позволяют использовать не только чистую окись углерода, но и окись углерода содержащую водород.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет упростить процесс за счет исключения фосфинов, а с помощью соединений ванадия повысить эффективность процесса в части увеличения конверсии и производительности, В примерах приняты следующие oboзначения

AcUH - уксусная кислота;

АсОме - метидацетат;

АсОН + АсОИе - АсОН определяемое кол-во первоначальное кол-во

R R —----500H H+ +ЮЗ первоначальное кол-во т.е, RR - молярное отношение образовавшейся уксусной кислоты к первоначальному количеству; время абсорбции окиси углерода при температуре опыта;

P - производительность, в r/÷, уксусной кислоты на л исходной реакционной смеси, П р и и е р 1. В автоклав из материала хастеллой В 2 емкостbe 125 мл загружают 407 ммоль метанола (17 мл), 394 ммоль уксусной кислоты (23 мл), 131 ммоль йодида метила (8 мл), l0 мг-атомов ванадия в форме бисацетилацетоната ванадила (2,65 г), Таблица 1

Ме0Н, МЛ ч

АсОН, мл

Общее давление, атм

Никель Ванамг-ато- дий, СН 1, Вид соединения ммоль

ТемпеОпыт ратура, С мг-ато1 17 23 131

Ni(ОАс)2 4Н О

Nip 8Н20

10 200

lI

II

20 190 150

129 н ll

10 180 70

Ni(0 )ä 4Н О

15 20 202

23

40 200

25 180

0 180

39,5 200

249

20 20

19 26

12 30

15 20

«Ф

Н МСО)„ 4Н О й1 (Одс )2 4Н20

45

В опыте используют 40 мг-атомов. ванадия в вире V<0g, общая продолжительность 2 ч 35 мин.

В опыте используют 40 ммоль йода (вместо CH>3) и парциальное давление водорода в 30 атм (берут водородсодержащую окись углерода).

3 104 8 ммоль тетрагидратированного ацета» та никеля (2 г).

Далее реактор закрывают и в нем создают давление в 40 атм подачей окиси углерода, осуществляют перемешивание. Температура .в автоклаве примерно в течение 20 мин поддерживается на уровне 200 С при помощи кольцевой печи. Давление в этот момент подни- мается до 68 атм, .затем оно поддер" 10

4В живается на уровне 70 атм подачей, чистого СО.

После окончания через 75 мин абсорбции окиси углерода при 200 С продолжают нагревание еще в течение 15

45 мин, при этом поддерживают ту же температуру (200 С). После этого пе ремешивание и нагревание прекращают, реактор охлаждают и дегазируют, Полученную в результате реакцион 2О ную смесь после разбавления анализи"

2610 4 руют при помощи газовой хроматографии, она содержит 44,3 r уксусной кислоты (RR = 643), причем присутст" вие метилацетатг не обнаружено.

Производительность (Р ) реакции относительно уксусной кислоты

330 г/л ч.

Пример ы 2-9. Аналогичны примеру 1. Осуществляют серию экспериментов с реакционной смесью, содержащей метанол, уксусную кислоту, никель, бисацетилацетонат ванадила. Общая продолжительность эксперимента 2 ч.

Конкретные реакционные условия, а также полученные результаты приведены в табл. 1 и 2.

В контрольном опыте (а) процесс проводят без ванадия, (б) процесс проводят без загрузки уксусной кислоты.

1042610

Таблица 2

L»»

RR, Количество

АсОМе, r

Опыт t, мин Количество

АсОН, г

44,3

16,0

330

2 - 120

10,2

22

49

69

58

12

87

160

II

3,2

8,6

4,8

23,9

32,1

36,1

4» 4

40,0

155

50 2,9

16,3

120

17,9

45,8

150

10,50

Абсорбция моноокиси углерода не наблюдалась в опыте 8, поэтому остальные показатели не определялись.

Как видно из данных табл. 1 и 2, в отсутствии уксусной кислоты абсорбция моноокиси углерода не протекает.

Кроме того, на производительность процесса влияет содержание ванадия в используемой системе.

Пример 10. Аналогично примеру 1 осуществляют эксперимент со смесью, содержащей 25 мл (232 ммоль) бензилового спирта, 15 мл уксусной кислоты, 161 ммоль йодида метила, 8 мг-атомов никеля в виде тетрагидратированного ацетата никеля и 40 мг атомов ванадия в виде бисацетилацетоната ванадила. Температура реакции

180 С. Общее давление поддерживают на уровне 60 атм при помощи подачи

45 чистого СО, Спустя 1 ч 30 мин реакции при указанной температуре получают 15,8 r фенилуксусной кислоты (RR = 48Ф).

Пример 11. Процесс проводят аналогично примеру 1, но в смесь добавляют 40 ммоль йодида калия. Абсорбцию окиси углерода прекращают спустя 90 мин после начала реакции, которая протекает при 200 С. Затем нагревание при этой же температуре продолжают еще в течение 30 мин, Общая продолжительность эксперимента

2 ч ° Получают 45,6 r уксусной кислоты; метилацетат не образуется (RR

= 691 и P = 300 r/÷ л).

Пример 12. Сравнительный по способу (3).

В автоклав из хастеллоя В2 емкостью 125 мл загружают: 34 мл метанола (840 ммоль); 19 мл ацетата метила (240 ммоль); 17,5 мл иодистого метила (330 ммоль); 8 ммоль трифенилфосфина; 21 ммольЬцс/трифенилфосфина /дикарбонила никеля.

После закрытия автоклава устанавливают давление водорода 15 атм и приблизительно 25 атм моноокиси углерода, процесс ведут при перемешивании и определенной температуре в течение около 20 мин. Давление в автоклаве 60 атм и поддерживается на этом уровне посредством подачи моноокиси углерода. Через час реакции при указанной температуре прекращают перемешивание и нагревание, автоклав охлаждают и удаляют газ, проводят анализ реакционной смеси.

Результаты и частные условия приведены в табл. 3.

Таблица 3

1042610

Опыт Температура, С

RR,r Р г/л ч

150

2 180

3 210

Составитель Г, Андион

Редактор М. Бандура Техред А.Бабинец Корректор О. Билак

» «««

Заказ 7157/59 Тираж 4 18 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4

30 398,7

23 229,0

7,5 74,7

Как видно из этих данных, при температуре 180 С и давлении 60 атм RR о составляет 234, в то время, как в известном способе (см. табл. 2, опыт 6), 69, производительность

229 г/л ч против 590 г/л ч в предложенном способе.