Способ получения 2,5-диметилфурана
Патент 1113380
Авторы
Способ получения 2,5-диметилфурана
Иллюстрации
Реферат
1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2,5ДИМЕТИЛФУРАНА гидрированием 5-метилфурфурола на катализаторе при повышенной температуре в паровой фазе при скорости подачи 5-метилфурфуро ла 0,25-1 ч7 отличающийся тем, что, с целью увеличения глубины конверсии исходного сырья и повышения выхода целевого продукта, в качестве катализатора используют медьсодержащий катализатор следующего состава, мас.%: 75-85 Окись меди 10-20 Окись хрома 2-4 Графит Не более 3 Примеси rf, и процесс проводят при 200-260 0 и молярном соотношении водорода и 5-метилфурфурола 5:1-30:1. 2. Способ по п. 1, отличаю щ и и с я тем, чТо каталитическое гидрирование 5-метилфурфурола осуществляют водородсодержащим газом. С
СОЮЗ СО8ЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) А
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3595195/23-04 (22) 28.03.83 (46) 15.09.84. Бюл. N - 34 (72) M.Ñ.Áîðö, В.М.Игнатьев, Г.С.Гуревич, Н.Д.Гильченок, А.Н.Карпов, С.А.Федотова и А.А.Либзон (71) Научно-производственное гидролизное объединение (53) 547.722.071 (088.8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР
Ф 427004, кл. С 07 D 307/36, 1971.
2. Авторское свидетельство СССР
У 844617, кл. С 07 2 307/36, 1981 (прототип) ° (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2,5ДИИЕТИЛФУРАНА гидрир ованием 5-метилфурфурола на катализаторе при повышенной температуре в паровой фазе
g 1) С 07 П 307/36, В 01 J 23/86 при скорости подачи 5 — метилфурфуро-1
".ла025-1ч,отличающийся тем, что, с целью увеличения глубины конверсии исходного сырья и повышения выхода целевого продукта, в качестве катализатора используют медьсодержащий катализатор следующего состава, мас.Х:
Окись меди 75-85
Окись хрома 10-20
Графит 2-4
Примеси Не более 3 и процесс проводят при 200-260 С и о молярном соотношении водорода и
5-метилфурфурола 5: 1-30: 1.
2, Способпоп. 1, отличаю-I шийся тем, что каталитическое гидрирование 5-метилфурфурола осуществляют водородсодержащим газом. Сю
111338
Изобретение относится к усовер-шенствованному способу получения
2,5-диметилфурана, который используется в качестве растворителя как исходный продукт при получении
5 ацетонилацетона и в различных реакциях органического синтеза.
Известен способ получения 2,5-диметилфурана циклизацией гексен-3-ин-5-ола-2 при 60 С в присутст- 1п о вии катализаторов — солей или комплексных соединений металлов побочных подгрупп 4 и И групп периодической системы, например хлорида меди (1) .
Недостатками этого способа являются применение труднодоступного исходного сырья, низкая производительность процесса, а также трудности регулирования течения реакции вследствие высокой ее экзотермич: ности.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения 2,5-диметилфурана гидрированием 5-метилфурфурола при 110-200 С и молярном соотношении водорода и
5-метйлфурфурола 12: 1-47-1, и скорости подачи 5-метилфурфурола О, 25—
-1 30
1,00 ч, в паровой фазере реагентов на промотированном Na<003и К С03 палладиевом катализаторе, нанесенном на инертный носитель (21.
Однако данный способ характеризуется сравнительно невысокой конверсией 5-метилфурфурола, составляющей 70-95Х, а также низким выходом 2,5-диметилфурана (56-84Х).
Низкая селективность процесса затрудняет выделение конечного продукта.
Кроме того, для приготовления используемого катализатора требуются дефицитные и дорогостоящие палладийсодержащие реактивы.
Цель изобретения - увеличение
45 степени конверсии 5-метилфурфурола и повышение выхода целевого продукта.
Поставленная цель достигается тем, что 5-метилфурфурол подвергают гидрированию в паровой фазе при
1 скорости подачи его 0,25-1 ч на медьсодержащем катализаторе следующего состава, мас,Х:
Окись меди 75-85
Окись хрома 10-20
Графит 2-4
Примеси Не более 3 о 2 при 200-260"С и молярном соотношении водорода и 5-метилфурфурола 5: 1
30: 1.
Кроме того, каталитическое гидрирование 5-метилфурфурола осуществляют водородсодержащим газом.
Медьсодержапр и катализатор легко приготовляется, при этом используется легкодоступное и дешевое сырье.
Кроме того, такой катализатор позволяет проводить гидрирование 5-метилфурфурола с высокой степенью конверсии и с высоким выходом 2,5-диметилфурана.
Предпочтительно гидрирование
5-метилфурфурола проводят водородсодержащим газом. В качестве второго компонента в водородсодержащем газе могут быть использованы азот или метан. Наличие инертного компонента в водородсодержащем газе позволяет выравнить градиент температуры по слою катализатора, в значительной мере сократить местные перегревы, что сказывается на увеличении выхода конечного продукта, облегчает регулирование процесса гидрирования и увеличивает срок работы катализатора. Кроме этого, инертный компонент водородсодержащего газа позволяет снижать расход водорода беэ ухудшения гидродинамических показателей процесса, что позволяет экономить относительно дорогостоящий водород, не ухудшая конечных показателей гидрирования 5-метилфурфурола в 2,5-диметилфуран.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Загруженный в реактор катализатор перед использованием активируется азото-водородной смесьюлибо чистым водородом при 150-200 С. Жидкие продукты реакции конденсируют при низкой температуре и определяют с помощью газожидкостной хроматографии. 2,5-Диметилфуран выделяют из реакционной смеси известными методами, например ректификацией.
В качестве исходного реагента использован 5-метилфурфурол, содержащий 99,5-99,8Х основного вещества.
Пример 1. 100 г 5-метилфурфурола (в пересчете на 100Х основного вещества) гидрируют водородом при температуре 200 С, давлении 0,03 ати, 0 молярном соотношении водорода и
5-метилфурфурола 20:1 и объемной
Пример 2. 100 r 5-метилфурфурола (в пересчете на 100Х основного вещества) гидрируют смесью водородсодержащего газа, содержащего
80Х водорода и 20Х азота, при температуре 260 С, давлении 4 ати, моляро ном соотношении водорода и 5-метилфурфурола 8:1 и объемной скорости подачи 0,8 ч1(считая по жидкому
5-метилфурфуролу) в присутствии
40 мл катализатора следующего состава, мас.Х:
Окись меди 75
Окись хрома 20
Графит 4
Влага и примеси 1
После проведения реакции гидрирования 5-метилфурфурола получают смесь, содержащую, г: 2,5-диметилфурана 40
83, 1; воды 15, 19; 5 †метилфурфурилового спирта 0,46; 5-метилфурфурола
1,80, неидентифицированных примесей 2,45. Конверсия 5-метилфурфурола
98,2Х. 45
Выход 2, 5-диметилфурана, считая на пропущенный 5-метилфурфурол 95,3Х; считая на прореагировавший —. 97X., Производительность по 2,5-диметилфурану 739 г/л кат.ч. 50
Пример 3. 100 r 5-метилфурфурола (в пересчете на 100Х основного вещества) гидрируют водородом при температуре 230 С, давлении
0,05 ати, молярном соотношении водо- 55 рода и 5-метилфурфурола 30: 1 и объемной скорости подачи 0,5 ч 1(считая по жидкому 5-метилфурфуролу) в при35
3 1113
-Ф скоростью подачи альдегида 0,25 ч (считая по жидкому 5-метилфурфуролу) в присутствии 40 мл катализатора следующего состава, мас ° Х:
Окись меди 85 5
Окись хрома 10
Графит 2
Влага и примеси 3
После проведения реакции гидриро,вания 5-метилфурфурола получают смесь,10 содержащую, г: 2,5-диметилфуран 82,65, воды 15, 50, 5-метилфурфурилового спирта 1,32, 5-метилфурфурола 3,9, неидентифицированных примесей 0,10.
Конверсия 5-метилфурфурола 96, 1Х.
Выход 2,5-диметилфурана, считая на пропущенный 5-метилфурфурол
-94,7Х, считая на прореагировавший (от теоретического) 98,5Х. Производительность по 2,5-диметилфурану 20
229 г/л кат.ч.
380 4 сутствии 40 мл катализатора следующего состава, мас.Х:
Окись меди 80
Окись хрома 15
Графит 4
Влага и примеси 1
После проведения реакции гидрирования 5-метилфурфурола получают смесь, содержащую, г: 2,5-диметилфурана 84, 13, воды 15,77, 5-метилфурфурилового спирта 0,54; 5-метил— фурфурола 2,80, неидентифицированных примесей 0,27. Конверсия 5-метилфурфурола 97,2Х. Выход 2,5-диметилфурана, считая на пропущенный
5-метилфурфурол 96,4Х считая на прореагировавший — 99,2Х. Производительность по 2,5-диметилфурану
467 г/л кат.ч.
Пример 4. 100 г 5-метилфурфурола (в пересчете на 100Х основного вещества) гидрируют водородом при температуре 240 С, давлении 2 ати, молярном соотношении водорода и
5-метилфурфурола 10:1 и объемной скорости подачи 0,6 ч (считая по
-1 жидкому 5-метилфурфуролу) в присутствии 40 мп катализатора следующего состава, мас.X:
Окись меди 79
Окись хрома 16
Графит 3
Влага и примеси 2
После проведения реакции гидрирования 5-метилфурфурола получают смес ь, содержащую, r: 2, 5-диметилфурана 84,48; воды 15,84, 5-метилфурфурилового спирта 0,48, 5-метилфурфурола 2,40, неидентифицированных примесей 0,33.
Конверсия 5-метилфурфурола 97,6Х.
Выход 2,5-диметилфурана, считая на пропущенный 5-метилфурфурол 96,8Х; считая на прореагировавший 99,2Х.
Производительность по 2,5-диметилфурану 563 г/л кат ч.
Пример 5. 100 г. 5-метилфурфурола (в пересчете на 100Х основного вещества) гидрируют смесью водородсодержащего газа, содержащего
60Х водорода и 40Х метана при температуре 210 С, давлении 0,20 ати, о моляр ном соотношении водор ода и
5-метилфурфурола 5: 1 и объемной ско" рости подачи 1,0 ч (считая по жидкому 5-метилфурфуролу) в присутствии 40 мл катализатора следующего состава, мас.Х:
1113380
Составитель И.Дьяченко
Редактор Е.Копча Техред М.Гергель Корректор А.Тяско
Заказ 6522/19 Тираж 409 Подписное
ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, }K-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Окись меди 77
Окись хрома 18
Графит 4
Влага, и примеси 1
После проведения реакции гидри- 5 рования 5-метилфурфурола получают смесь, содержащую, r: 2, 5-диметилфурана 79,85, воды 14,97 5-метилфурф урилового спирта 3,67, 5-метилфурфурола 3,8; неидентифицированных примесей 1,11.
Конверсия 5-метилфурфурола 96, 2%.
Выход 2, 5-диметилфурана, считая на пропущенный 5-метилфурфурол 95, 1% считая на прореагировавший — 98,9%.
Производительность по 2,5 — диметилфурану 921 г/л кат ° ч.
Таким образом, применение медьсодержащего катализатора предлагаемого состава и проведение процесса гидрирования 5-метилфурфурола водородом или водородсодержащнм газом при 200-260 }С и молярном соотношении водорода и 5-метилфурфурола 5: 1
30:1 позволяет увеличить глубину конверсии исходного сырья и повысить выход целевого продукта до
96%,считая на пропущенный 5-метилфурфур ол.е
В процессе экспериментальных иссле- 3о дований проводятся опыты по гидрированию 5-метилфурфурола при температуре, ниже 200 и выше 260 С и молярных
0 ! соотношениях водорода и 5-метилфурфурола меньше 5:1 и больше 30:1. 35
Однако при снижении температуры проЭ
О ведения процесса (менее 200 С) и, уменьшении молярного соотношения реагентов (менее 5: 1) наблюдается снижение глубины конверсии 5-метилфурфурола и уменьшение выхода 2,5-диметилфурана. Гидрирование 5-метилфурфурола при температуре выше
260 С приводит к снижению селективо ности процесса по 2,5-диметилфурану, увеличению образования побочных продуктов и уменьшению выхода це левого продукта. Увеличение моляр-! ного соотношения водорода и 5-метилфурфурола больше 30: 1 нецелесообразно, так как при этом не наблюдается увеличения выхода 2,5-диметилфурана, однако увеличивается расход в одор ода .
Изменение давления от 0,03 до 10,00 ати не влияет на конечные показатели процесса — конверсию
5-метилфурфурола и выход 2,5-диметилфурана.
Исследования показывают, что увеличение давления до 10,00 ати не влияет на конечные показатели процесса — конверсию 5-метилфурфурола и выход 2,5-диметилфурана. Значения давления, указанные в примерах, являются показателями не только диапазона исследований, но и возможными пределами избыточного давления, необходимого для преодоления сопротивления слоя катализатора.
Увеличение давления более 4,00 ати нецелесообразно, так как не приводит к увеличению конверсии исходного альдегида и увеличению выхода 2,5диметилфурана, однако при этом возрастает расход водорода и ухудшаются технико- экономические показатели процесса.