Способ совместного получения 3-метил-1,3-бутандиола и 3- метил-3-метокси-1-бутанола

Способ совместного получения 3-метил-1,3-бутандиола и 3- метил-3-метокси-1-бутанола

Реферат

 

Изобретение относится к области эфиров, в частности к совместному получению 3-метил-1,3-бутадиола и 3-метил-3-метокси-1-бутанола метанолизом 4,4-диметил-1,3-диоксана, которые используются в качестве промежуточных продуктов в синтезе диметилвинилкарбинола. Цель - увеличение выхода целевых продуктов. Получение их ведут метанолизом 4,4-диметил-1,3-диоксана в реакционно-ректификационной колонне в присутствии катализатора - катионита КУ-2 с отгонкой в виде дистиллята азеотропной смеси метилаля и метанола. Процесс ведут при непрерывной подаче сырья в среднюю часть колонки выше зоны, заполненной катионитом, взятого в количестве 2,0 - 20,0 г на 1 г/ч исходного продукта, и при температуре каталитического слоя 45 -55°С при изменении температуры по высоте каталитического слоя от 50 - 55°С в нижней части до 45 - 50°С в верхней части. Целевой продукт выводят непрерывно в кубе колонны. Предпочтительно целевые продукты перед поступлением в куб пропускают через слой анионита. Способ обеспечивает ведение процесса в непрерывном режиме с выходом целевых продуктов 71 - 85%, тогда как в известном способе процесс ведут в периодическом режиме с выходом целевых продуктов 54,6 - 63,7%. 1 з. п.ф-лы.

Изобретение относится к усовершенствованному способу совместного получения 3-метил-1,3-бутандиола и 3-метил-3-метокси-1-бутанола, которые находят применение в качестве промежуточных продуктов в синтезе диметилвинилкарбинола. Целью изобретения является увеличение выхода целевых продуктов. П р и м е р 1 (сравнительный). Процесс метанолиза осуществляют в реакторе, снабженном ректификационной колонной. В реактор загружают 18,47 г 4,4-диметил-1,3-диоксана (ДМД), 26,26 г метанола и 1,80 г катионита КУ-2. В процессе метанолиза температура в реакторе составляет 64-74^oC. Метилаль выводят из колонны дистиллятом по мере его образования. Для контроля за конверсией ДМД периодически отбирают пробы из реактора для анализа. Через 9 ч конверсия ДМД достигает 96,1% и процесс заканчивают. В таких условиях процесса метанолиза на 1 г ДМД приходится 0,1 г катионита. Из реактора выгружают смесь, содержащую, %: ДМД 0,65 (2,16) 3-Метил-1,3-бу- тандиол (МБД) 3,95 (13,14) 3-Метил-3-метокси- 1-бутанол (ММБ) 7,17 (23,86) Изобутенилкар- бинол (ИБК) 1,21 (4,03) Метанол 13,46 (44,79) Вода и прочие 3,61 (12,02) Всего: 30,05 (100,00) Селективность процесса по МБД и ММБ 64,3 мол.%, выход целевых продуктов на загруженный ДМД 61,8 мол.%. П р и м е р 2 (сравнительный). Процесс метанолиза осуществляют аналогично примеру 1 с тем отличием, что катионит - загружают в количестве 36,0 г, что соответствует 2 г, на 1 г ДМД. Из реактора выгружают смесь, содержащую, г (%): ДМД 0,54 (1,88) МБД 3,23 (11,26) ММБ 4,80 (16,73) ИБК 2,65 (9,24) Метанол 12,92 (45,03) Вода и прочие 4,55 (15,86) Всего: 28,69 (100,00) Конверсия ДМД 97,1% , селективность процесса по МБД и ММБ 46,4 мол.%, выход целевых продуктов на загруженный ДМД 45,0 мол.%. П р и м е р 3. Процесс метанолиза проводят при атмосферном давлении в ректификационной колонне, в среднюю часть которой непрерывно подают 30,78 г/ч смеси, содержащей, г/ч (%): ДМД 18,47 (60,01) Метанол 12,31 (39,99) Всего: 30,78 (100,00) Ниже места ввода питания колонна заполнена катионитом в количестве 184,7 г, что составляет 10 г катионита на 1 г/ч ДМД, и слоем анионита. Выше места ввода питания колонна заполнена разделительной насадкой или тарелками. Реакция метанолиза идет в слое катионита в верхней части при 45-50^oC, в нижней части при 50-55^oC. Дистиллятом из колонны выводят 11,52 г/ч метилаль - метанольной фракции, состава, г/ч (%): Метилаль 11,01 (95,60) Метанол 0,51 (4,40) Всего: 11,52 (100,00) Из куба колонны выводят 19,28 г/ч смеси состава, г/ч (%): ДМД 1,66 (8,61) МБД 8,42 (43,67) ММБ 6,36 (32,99) Изоамиленовые спирты 0,84 (4,36) Метанол 0,81 (4,20) Вода и прочие 1,19 (6,17) Всего: 19,28 (100,00) Конверсия ДМД 91,0% , селективность процесса по МБД и ММБ 93,1 мол.%, выход целевых продуктов 84,7 мол.%. П р и м е р 4. Процесс метанолиза осуществляют аналогично примеру 3, но в колонну загружают 36,94 г катионита, что составляет 2,0 г катионита на 1 г/ч ДМД. Дистиллятом из колонны выводят 9,49 г/ч метилаль-метанольной фракции. Из куба выводят 21,29 г/ч смеси, содержащей, г/ч (%): ДМД 4,62 (21,71) МБД 7,09 (33,30) ММБ 5,37 (25,22) Изоамиленовые спирты 0,43 (2,02) Метанол 2,79 (13,10) Вода и прочие 0,99 (4,65) Всего: 21,29 (100,00) Конверсия ДМД 75,0% , селективность процесса по МБД и ММБ 95,2 мол.%, выход целевых продуктов на загруженный ДМД 71,4 мол.%. П р и м е р 5. Процесс метанолиза осуществляют аналогично примеру 3, но в колонну загружают 369,4 г катионита, что составляет 20,0 г катионита на 1 г/ч ДМД. Дистиллятом из колонны выводят 12,18 г/ч метилаль-метанольной фракции. Из куба колонны выводят 18,60 г/ч смеси, содержащей, г/ч (%): ДМД 0,70 (3,76) МБД 8,25 (44,35) ММБ 6,57 (35,32) Изоамиленовые спирты 1,06 (5,71) Метанол 0,19 (1,02) Вода и прочие 1,83 (9,84) Всего: 18,60 (100,00) Конверсия ДМД 96,2% , селективность процесса по МБД и ММБ 88,1 мол.%, выход целевых продуктов на загруженный ДМД 84,8 мол.%. П р и м е р 6 (сравнительный). Процесс метанолиза осуществляется аналогично примеру 3, но в колонну загружают 18,47 г катионита, что составляет 1 г катионита на 1 г/ч ДМД. Дистиллятом из колонны выводят 7,10 г/ч метилаль-метанольной фракции. Из куба колонны выводят 23,68 г/ч смеси, содержащей, г/ч (%): ДМД 8,11 (34,25) МБД 5,40 (22,80) ММБ 3,96 (16,72) Изоамиленовые спирты 0,12 (0,51) Метанол 5,21 (22,00) Вода и прочие 0,88 (3,72) Всего: 23,68 (100,00) Конверсия ДМД 56,1% , селективность процесса по МБД и ММБ 95,1 мол.%, выход целевых продуктов на загруженный ДМД 53,7 мол.%. Сравнение показателей процессов метанолиза в условиях примера 6 и примера 3 показывает, что уменьшение количества катионита ниже 2,0 г на 1 г/ч ДМД приводит к существенному снижению конверсии ДМД и выхода целевых продуктов. П р и м е р 7 (сравнительный). Процесс метанолиза осуществляют аналогично примеру 3, но в колонну загружают 443,28 г катионита, что соответствует 24,0 г катионита на 1 г/ч ДМД. Дистиллятом из колонны выводят 12,42 г/ч метилаль - метанольной фракции. Из куба непрерывно выводят 18,36 г/ч смеси, содержащей, г/ч (% ): ДМД 0,35 (1,91) МБД 6,25 (34,04) ММБ 3,85 (20,97) Изоамиленовые спирты 3,45 (18,79) Метанол 0,72 (3,92) Вода и прочие 3,74 (20,37) Всего: 18,36 (100,00) Конверсия ДМД 98,1% , селективность процесса по МБД и ММБ 59,4 мол.%, выход целевых продуктов на загруженный ДМД 58,3 мол.%. Сопоставление результатов процесса метанолиза в условиях примера 7 и примера 3 показывает, что при увеличении количества катионита выше 20,0 г на 1 г/ч ДМД существенно снижается выход целевых продуктов за счет уменьшения селективности процесса. П р и м е р 8 (сравнительный). Процесс метанолиза проводят аналогично примеру 3 с тем отличием, что в слое катионита поддерживают температуру 30-40^oC, для этого давление в колонне снижают до 500 мм рт.ст. Дистиллятом из колонны выводят 7,49 г/ч метилаль - метанольной фракции. Из куба колонны выводят 23,29 г/ч смеси, содержащей, г/ч (%): ДМД 7,54 (32,37) МБД 5,27 (22,63) ММБ 4,29 (18,42) Изоамиленовые спирты 0,20 (0,86) Метанол 4,79 (20,57) Вода и прочие 1,20 (5,15) Всего: 23,29 (100,00) Конверсия ДМД 59,2% . Селективность процесса по МБД и ММБ 92,4 мол.%, выход целевых продуктов на загруженный ДМД 54,7 мол.%. Сравнение результатов процесса метанолиза в условиях примера 8 и примера 3 свидетельствует о снижении выхода целевых продуктов при снижении температуры процессе метанолиза за счет снижения конверсии сырья. П р и м е р 9 (сравнительный). Процесс метанолиза осуществляют аналогично примеру 3 с тем отличием, что температуру в слое катионита поддерживают 65-75^oC, для чего создают в колонне давление до 2 атм. Дистиллятом из колонны выводят 11,8 г/ч метилаль - метанольной фракции. Из куба колонны выводят 18,98 г/ч смеси, содержащей, г/ч (%): ДМД 1,26 (6,64) МБД 6,96 (36,67) ММБ 4,04 (21,29) Изоамиленовые спирты 1,68 (8,85) Метанол 1,20 (6,32) Вода и прочие 3,84 (20,23) Всего: 18,98 (100,00) Конверсия ДМД 93,2% , селективность процесса по МБД и ММБ 68,2 мол.%, выход целевых продуктов на загруженный ДМД 63,4 мол.%. Сравнение результатов процесса метанолиза в условиях примера 9 и примера 3 показывает, что повышение температуры процесса метанолиза приводит к снижению выхода целевых продуктов за счет снижения селективности процесса. П р и м е р 10. Процесс метанолиза осуществляется аналогично примеру 2 с тем отличием, что слой анионита в колонне отсутствует. Дистиллятом из колонны выводят 11,52 г/ч метилаль - метанольной фракции. Из куба колонны выводят 19,26 г/ч смеси, содержащей, г/ч (%): ДМД 1,66 (8,62) МБД 8,17 (42,42) ММБ 6,22 (32,29) Изоамиленовые спирты 0,99 (5,14) Метанол 0,89 (4,62) Вода и прочие 1,33 (6,91) Всего: 19,26 (100,00) Конверсия ДМД 91,0%, селективность по МБД и ММБ 90,6 мол.%, выход целевых продуктов на загруженный ДМД 82,6 мол.%. Сравнение результатов процесса метанолиза в условиях примера 10 и примера 3 показывает, что при отсутствии анионита выход целевых продуктов снижается за счет уменьшения селективности процесса. П р и м е р 11 (сравнительный). Процесс метанолиза проводят аналогично примеру 3 с тем отличием, что в качестве сырья в колонну подают, г/ч (%): ДМД 18,47 (41,29) Метанол 26,26 (58,71) Всего: 44,73 (100) Дистиллятом из колонны выводят 11,52 г/ч метилаль - метанольной фракции. Из куба колонны выводят 33,21 г/ч смеси состава, г/ч (%): ДМД 1,66 (5,01) МБД 8,42 (25,35) ММБ 6,36 (19,15) Изоамиленовые спирты 0,84 2,53) Метанол 14,74 (44,38) Вода и прочие 1,19 (3,58) Всего: 33,21 (100) Конверсия ДМД 91,0% , селективность процесса по МБД и ММБ 93,1 мол.%, выход целевых продуктов 84,7 мол.%. Таким образом, при увеличении концентрации метанола в сырье до уровня, использованного в прототипе, показатели процесса метанолиза не изменяются, а затраты метанола увеличиваются в 2 раза и концентрация метанола в смеси целевых продуктов возрастает с 4,2 до 44,38%. Таким образом, предложенный способ позволяет вести процесс в непрерывном режиме с выходом целевых продуктов 71-85%, тогда как в известном способе процесс ведут в периодическом режиме с выходом целевых продуктов 54,6-63,7% .

Формула изобретения

1. СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ПОЛУЧЕНИЯ 3-МЕТИЛ-1,3-БУТАНДИОЛА И 3-МЕТИЛ-3-МЕТОКСИ-1-БУТАНОЛА метанолизом 4,4-диметил-1,3-диоксана в реакционно-ректификационной колонне в присутствии катализатора - катионита КУ-2 при повышенной температуре с отгонкой в виде дистиллата азеотропной смеси метилаля и метанола и получением целевого продукта в кубе колонны, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевых продуктов, процесс ведут при непрерывной подаче сырья в среднюю часть колонны выше зоны, заполненной катионитом, взятого в количестве 2,0 - 20,0 г на 1 г/ч исходного 4,4-диметил-1,3-диоксана, и процесс ведут при температуре каталитического слоя 45 - 55^oС при изменении температуры по высоте каталитического слоя от 50 - 55^oС в нижней части до 45 - 50^oС в верхней части при непрерывном выводе целевого продукта. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что целевые продукты перед поступлением в куб колонны пропускают через слой анионита.