Способ получения алюминиево-галоидного комплекса

Способ получения алюминиево-галоидного комплекса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

описание

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 25.05.73 (21) 1 934652/23-04 (23) П ркоритет - (32) 26.05.72

Сотоз Советских

Социаэтистических ресттублик.

< >953985

3 (51) М. Кл.

С 07 Р 5/06

B 01 J 31/22

Гоеудоротеенкый комитет

СССР (3! ) 52759 (33) Япония

Опубликовано 23.08. 82.Бюллетень М 31

Дата опубликования описания 25.08.82 (53) УДК66. .097.3 (088.8) ло делам еэооретеннй и открытий

Иностранцы

Хироси Еситаке, Кендзи Тани1!кото и Но (Япония) (72) Авторы изобретения

1 ! ! !

Иностранная фирма

Сумитомо Кеьтикал Компани Лимитед (Япония) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОГАЛОИДН ОГО КОМПЛЕКСА

Изобретение относится к получению алтоминиевых-галоидных комплексов, используемых в качестве катализатора алкилирования и изомеризации.

Известны безводные гапоидные соеди- 5 нения алюминия, в частности безводный хлористый алюминий, используемые в качестве катализаторов реакций алкилирования, трансалкилирования, изомеризации и апилирования (1)

1О

Однако эти катализаторы обычно испопьзуют в виде кусочков или гранул, или порошков, что затрудняет их использсвание в произвоДстве, поскольку порошок хлористого алюминия затвердевает ts на подающем патрубке реактора или на пути к этому патрубку, засоряя его и нарушая нормальную работу реактора.

Наиболее близким к изобретеникэ техническим решением является способ по- 20 лучения алюминиево-галоидного комппекса„ eìîãî в качестве катализатора алкилирования и изомеризацни, путем контактирования алюминия, галоидводорода и алкилбенэола. Известный способ заключается в пропусканин газообразного галоидводорода, например хлористого водорода, бромистого водорода ипи иодистого водорода, через слой кусочков алюминия размером от 0,1 до

1,0 мм, погруженных в аиизол или ксилоп, и в отводе комплектна из зоны контактирования (21

Недостатком известного способа является недостаточно высокий выход целевого продукта, что связано с протеканием побочной реакции гидрирования бензольного ядра алкилбензола.

Цель изобретения - повышение выхода целевого продукта — апюминиево-галоидного комплекса.

Указанная цель достигается тем, что получение алюм шиево-галоидного комппекса, используемого в качестве ката» лизатора апкилирования и изомеризации, осуществляют путем контактирования алюминия, галоидводорода и алкилбензола, прн этом газообразный галоидводород непрерывно падают в нижтпою часть реакпионной зоны, содержащую алюминий

5 4 и добавтапот туда 2000 r толуола. Осушенный хпористый водород продувают через слой апюминия с стороны дна со скоростью примерно 250 г/ч. Реакция протекает при 105-107 С при противоо токе. Полученный алюминиево -хлорттцный комппекс. отбирают с дна и накапливают в накопителе. После 4 ч реакции было израсходовано 123 г алюминия и получено 3670 г коричневого алюмнниевохпоридного комплекса. Комплекс содержит 26% хлорида алюминия и 3% хлористого водорода, остальное - органические компоненты. Комплекс хранят в закрытом сосуде.

Пример 2. Стеклянную реакционную колонку диаметром 40 мм и длиной 700 мм с водяной рубашкой заполняют алюминиевыми кусочками диаметром и толщиной соответственно 10 мм и 3 мм до уровня .500 мм от дна, а затем заполттяют смесью 10 вес. % бензола и 90 вес. % вторичного бутил-бензола. После подогрева колонии до 90 С через нее пропускают осушенный газообразный хлот.истый водород со скоростью 22,4 н. л в час, а затем колонку охлаждают пропусканием холодной воды через рубашку охлаждения.

При протекании реакции пртт 90 С в течение 4 ч средняя скорость образования комплекса — 113 r в час, а средняя скорость расхода алюминия 7,25 г/ч.

Хлористый водород в отходящих газах отсужтвовал. Полученный комплекс эффективен в качестве катализатора для получения моно- и ди-вторичного бутилбензола из бензола и н-бутена.

Пример 3. В реактор синтеза комплет са помещают насадку, выполненную в виде колец Рашига диаметром

7 мм (материал - фарфор)- и отстоящую на 20 см от перфорированной пластины, на которую помещают алюминиевые капли диаметром 2,5 см (чистота алюминия

99,7%). Алюминий уложен до высоты

67 см над предыдущим слоем. Топуол подают до уровня 100 см выше пластт ны, а воздух, ударя;ют ттз колонки прокачиватптем газообразного азота, после чего подают хпористый водород с скоростью

2,4 см/ с. Противоток топуола осуществлятот llpH 1 10 — 1 1 3 . Полученный щтюминиевО-хлоридный комплекс падает в накопитель H собирается под слоем толуола. Алюмнниево-хпоридный комплекс отбирают из накопителя и для поддержания верхней поверхности на определенном уровне подают толуол. После 24 ч реакциц уровень. алюм шиевого слоя умень3 М398 и алкилбензол, и непрерывно удаляют полученный алтомиттиево-галоидный комплекс из нижней части реакционной зоны, а образутощийся побочный продукт реакции - газообразный водород удаляют из S верхней части реакционной боны, поддерживают температуру в реакционной зоне от 40 до 200 С с использованием впоминия в виде кусочков с диаметром от

3 до 100 мм и непрерывной или периодической подачей алюминия и алкилбензола в реакпионную зону.

Алюминий, применяемый в предлагаемом способе, не обязательно должен быть высокой степени чистоты. В качест- 15 ве алкилбензолов наиболее пригодны толуоп, этипбензоп, диэгилбензол, триэтилбензол, этилтолуоп, диэтилтолуол, ксилолы, триметилбензолы, этилксилолы, изопропилбензолы, диизопропилбензольт, 20 триизопроцнлбензолы, изопропилтопуолы, динзопрспилтопуолы, изопропилксилолы, изопроттилэтилбензолы, вторичный бутилбензол, ди-вторичный бут;илбензол, BTOричные бутилтолуопы, ди-вторичные бу- 2s жнтолуопы, вторичные бутипксилолы, вторичные бутилэтилбензолы, гексипбензопьт, циклогексилбензолы и их смеси.

Галоидводороды используют при содержании в них влаги в общей сложности меньше, чем 0,1 %. В них могут содержаться свободный водород, а также в некоторой степени и галогены. Предпочтительными являтотся хлористый водород и бромистый водород. Скорость подачи галоидводорода в зону peaKam составляет от 1 до 500 мм/с при движении газа в обычнои колонке. Молярное отношение подаваемого галоидводорода к алюминию выбирают между 1/100 и 10 мол/ч.

Температуры реакции изменяют соогветственно типу алкилбензолов и галондных соединений водорода и величине отношения плошади поверхности аптоминиевого слоя: темттературу ттроцесса поддерживают в тптапазоне 20-200 С. Слишком

0 низкие температуры уменьшают скорость реакции, а слишком высокие вызывают образование побочных продуктов и ухудшение каталитической активности полученных комплексов. Проводимая реакция

50 очещ экзотерми тна и тепло реакции может удалячься из реакционного устройства либо испарением алкилбензопов, либо охлаждением реакционной зоны.

Пример 1. Стеклянную реакционную колонку диаметром 70 мм запсаняют 540 г алюминия в виде тонких,помтиков, имеющих в длину от.15. до 25 мм

5 95398 шается до 23 см. После этого прекра цают подачу хлористого водорода и добавляют алюминиевые гранулы в таком количестве, чтобы восста новить первоначальную высоту 67 см. Количество ре, генерированного хлористого водорода (поглощенного разбавленной соляной кислотой) составляет около 9 вес.% от количества хлористого водорода, подаваемого в реактор. Выделяющийся в процессе 10 газообразный водород промывают раствором щелочи и используют как топливо.

Полученный таким ст особом комплекс хлорида алюминия весит приблизительно в 19 раз больше количества израсходо- 15 ванного алюминия. Комплекс используют при получении изопропилтопуопа из тспуола и пропилена, а также при получении изопропнлтолуола из топуопа и диизопро. пилтолуопа. ло

Пример 4. В примере 1 хлористый водород заменяют бромистым водородом, расход которого составляет 555,г/ч

К 656 r подученного таким образом комплекса (267 г составляет бромнд 25 алюминия) добавлено 80 r ацетнлхлори« да при 25-30 С, а затем температуру о повышают до 70 С и поддерживают в течение 1 ч. После этого раствор обрабатывают разбавленной соляной кислотой, зо затем водой, а затем раствором каустической соды. Толуол удаляют ректификацией.

Пример 5. Повторяют пример 1 зю исключением того что вместо толуО спользуют смесь 5% бензола H 95% кумопа, хлористы и водород барботирует прн 85 С и реакция продолжается 2 ч, в результате чего получают около

1800 г комплекса, содержащего 20% хлористого алюминия и 4% хлористого водорода. Смесь 43,4 г бензопа и 148 г при 100 С в течение 1 ч в присутствии о

2,7 г (0,8 г хлорида алюминия) получен-45 ного комплекса, в. результате чего попучают смесь, содевжашмю 2.5 % бензела.

25,0% кумола, 58% Ц и и -диизопропнлбензола и 1 4%: 1,3,5грийзопроиилбензопа.

Пример 6. (По известному способу) 30 г порошкообразного алюминия и 1 л топуопа загружают в двухлитровую четырехгорпую склянку, оборудованную, мешалкой, трубкой дпя введения газа, 55 холодильником и термометром, и газообразный хлористый водород барботируют в смесь pо скоростью 100 г/ч в час при 110 С в течение 3 ч при температуре кипения с обратным холодильником. При этом получают 560 г красноватотемнокоричневого комплексного соединения хлористого алюминия, содержащее 0,45 r непрореагировавшего алюминия, 26% хлорида алюминия и 3% хлористого водорода. Остаток приходится на долю органических компонентов, содержицих 5, 6% соединений, гидрированных в ядре.

Пример 7. (По известному спосо бу), Повторяют пример 6 с использованием вместо толуола псевдокумола (1,2,4гриметилбензола) с регулированием реакционной температуры в интервале 105110 С. При этом получают 505 r красновато-темно-коричневого комплексного соединения хлористого алюминия, - содержащего 0,4 г непрореагировавшего amoминия, 29% хлорида алюминия и 4% хлористюго водорода. Остаток приходится на допю органических компонентов, содермших 6, 1% соединения, гидрнрованного в ядре.

Пример 8. (Сравнительный). В

1000 MKIIlGQIHTpol3 колбу, оборудован

IPÓIo мешалкой трубкой для введения газа, вводными отверстиями для подачи толуола и диизопропилтолуола и сливкой трубкой, подают 133 г/ч топуопа, 27 r/÷ днизопропилтолуопа, 35 г/ч пропнлена и 6,0 r/÷ комплексного соединения хлористого алюминия, полученного по примеру 1 и 7, с регулированием реакционной температуры на уровне 100 в водяной бане (время выдержки 4 ч).

Состав полученных продуктов приведен в таблице.

Пример 9. В стеклянную реакционную кслонну по примеру 1 загружают 1,2,3,5гетраметнлбензол вместо толуопа. при том же самом количестве алюминиевого напопнителя, при тех же самых параметрах продувки хлористым водородом. Реакционная система достигает точки кипения примерно через 70 мин

IIIocne продувки сухим газом — хлористым водородом и реакцию продолжают при

195 — 200 С в режиме дефпегмации.

После 4. ч реакции израсходовано 215 г щпж13щы r. получено ЗФ5-1Å г хлористоалюминиевого комплекса коричневого цвета. Полученный таким образом комтятекс содержит 30,3 % хлористого алюминия и 3,5 % хлористого водорода, причем остальное копичество до 100% составляют органйческие компоненты. 1 r полученного комплекса добавляют к 100 г орто-ксилола и смесь поддерживают при о

130 С в течение 2 ч, в результате чего

Комплексное соединение

ЛЕСЕ (n

irp epy 1) 28,5 55,5

65 31,5 3,5

Комплексное соединение (по примеру 7) 26,4

37,6 35,9

43 33

ВНИИПИ Заказ 6300/83 Тираж 388 Подписное

Филиал ППП .Натент", . Ужгороц, ул. Проектная, 4

7 МЗ получают сМесь, ссщерниющю 63% метаznmana и 18,5% параксялола.

П р и м е .р 10. Стежлянную реакционную каланну диаметром 40 мм и длиной

700 мм, нагрев и охлаждение которой s производят с помошью водяной рубашки, заполняют таблетками из алюмщяя с чистотой 99,7 %, размер которых составляет .5 мм в диаметре и 3 мм в толщине, до урсеня 500 мм от днища колонны, а затем кспонну заполняют толуолом. K нижней часта реакционной колонны непосредственно присоединен отстойник, zoторый заполняют толуолом.

Реакционную колонну нагревают до 1З

40 С и через нее пропускают сухой хлористый водород при расходе 50 r/÷, пос ле чего колонну немедленно охлаждают

Формула изобретения

Способ получения алюминиево-галоид- ного комплекса, используемого в качест40 ве катализатора алки, пирования и изомеризации, путем контактирования алюминия, галаидводорода и алкилбензола, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, газо45 образный галсидводород непрерывно подают в нижнюю часть реакционной зоны, содержащую алюминий и алкилбензоц, и непрерывно удаляют полученный алюминиево-галоидный комплекс Ra нижней части реакпионной зоны, а образукяпийся побочный продукт реакции - газообраэ985: 8 пропусканием через рубашку воды, так что внутреннкпо температуру реакционной колонны поддерживают щжмерно на уро не 40 С. В холодильнике наблюдают небо п шую дефлегмацию. Реакция протекает при 40 С в течение 4 ч. В результате

Р расходуют 44 г алюминия и получают

837 г хлористоалюминиевого комплекса слабо желто-коричневого цвета. Полученный такнм образом комплекс содержит

26% хлористого алюминия и 3% хлористс го водорода, причем остальное до 100% составляют органические компоненты.

Органические компоненты содержат примерно 0,1% гидрированных в ядре соедиНеННО. Полученный хлористоалюмнниевы и комплекс используют в реакции по примеру 9 и получают те же результаты. ный водород atI810T из верхней части реакционной зоны, при этом поддерживают температуру в реакционной зоне

or.40 до 200 С используют алюминий в виде кусочков с диаметром от 3 до

100 мм и осуществляют непрерывную или периодическую подачу алюминия и алкнлбензола в реакционную зону.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Томас Ч. Безводный хлористый алюминий в органической химии. 1 94 1, с. 846-847.

2. Патент США И 3000919, щп. 260-448, опублик. 1962 (прототип).