RU2228326C2 - Способ получения дигидроксибензолов - Google Patents
Способ получения дигидроксибензолов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2228326C2 RU2228326C2 RU2002113615/04A RU2002113615A RU2228326C2 RU 2228326 C2 RU2228326 C2 RU 2228326C2 RU 2002113615/04 A RU2002113615/04 A RU 2002113615/04A RU 2002113615 A RU2002113615 A RU 2002113615A RU 2228326 C2 RU2228326 C2 RU 2228326C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phenol
- catalyst
- benzene
- dihydroxybenzenes
- reaction
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C37/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
- C07C37/60—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring by oxidation reactions introducing directly hydroxy groups on a =CH-group belonging to a six-membered aromatic ring with the aid of other oxidants than molecular oxygen or their mixtures with molecular oxygen
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к органическому синтезу, в частности к способу получения дигидроксибензолов каталитическим окислением фенола закисью азота в присутствии бензола. В качестве катализаторов используют цеолиты ZSM-5, ZSM-11 со связующим оксидом алюминия, оксидом кремния или их смесью. Катализатор предварительно активируют обработкой водяным паром при 500 –1000°С. Процесс ведут в проточном реакторе при температуре 250-600°С и продолжительности контакта 0,1-10 с. Предпочтительно использовать инертный газ-разбавитель. Технический результат - повышение стабильности катализатора и увеличение селективности превращения закиси азота в дигидроксибензолы и в фенол. 7 з.п. ф-лы, 3 табл.
Description
Изобретение относится к области органического синтеза, более конкретно к способу получения дигидроксибензолов (ДГБ) путем каталитического окисления фенолбензольных смесей закисью азота N2О.
Дигидроксибензолы (пирокатехин, резорцин и гидрохинон) относятся к числу важнейших полупродуктов органического синтеза. Существующие методы их получения далеко несовершенны. Они нередко связаны с применением агрессивных реагентов и образованием экологически вредных отходов. Пирокатехин и гидрохинон в настоящее время получают в основном путем окисления фенола пероксидом водорода. В разных вариантах процесса используют различные катализаторы: сильные кислоты (НСlO4, Н3РO4), реагент Фентона либо титаноносиликалиты TS-1. Процесс с использованием TS-1, разработанный фирмой Enichem, обладает рядом преимуществ по сравнению с кислотным и радикальным процессами, он обеспечивает лучшую селективность, большее отношение гидрохинон : пирокатехин и меньшее количество смол [В.Notari. "Synthesis and catalytic properties of titanium containing zeolites". Stud. Surf. Sci. Catal. 1988, 37, 413-425]. Однако и в этом случае остаются такие недостатки, как наличие растворителя, дезактивация катализатора и необходимость его периодической регенерации, что в случае жидкофазного процесса представляет собой непростую задачу. Кроме того, пероксид водорода - весьма дорогой окислитель, а его термическая нестабильность накладывает значительные ограничения на выбор реакционных условий.
Значительный интерес представляло бы создание газофазного процесса окисления фенола в дигидроксибензолы, где в качестве перспективного окислителя могла бы служить закись азота. В последние годы закись азота привлекает значительное внимание исследователей как моноатомный донор кислорода, который оказался особенно эффективным в реакции прямого окисления бензола в фенол [U.S. Patent №5110995, С 07 С 37/60, 1992]. Лучшими катализаторами этой реакции являются Fe-содержащие цеолиты типа пентасил, на которых окисление бензола протекает с селективностью, близкой к 100%.
Попытки распространить этот подход на окисление производных бензола, таких как толуол, хлор- и фторбензолы, фенол и др. [А.С. Харитонов, Г.И. Панов, В.И. Соболев. "Гидроксилирование ароматических соединений закисью азота. Новые возможности окислительного катализа на цеолитах". Успехи химии. 1992, т.61, №11, с.2062-2077], оказались менее успешными. В этих случаях значительно интенсифицируются процессы образования кокса, приводящие к сильной дезактивации катализатора.
Один из эффективных приемов, который позволил значительно уменьшить коксообразование при окислении бензола в фенол, - это проведение реакции в большом избытке окисляемого вещества [U.S. Patent №5756861, С 07 С 37/00, 1998]. В этом случае бензол играет роль не только исходного реагента, но одновременно и компонента, который позволяет в несколько раз увеличить теплоемкость реакционной смеси. Это уменьшает возможность неконтролируемых перегревов, подавляет побочные реакции и увеличивает стабильность катализатора. Однако использование этого подхода в случае фенола является затруднительным, так как большой избыток фенола в реакционной смеси предполагает его многократную рециркуляцию, осуществление которой несравненно труднее, чем рециркуляция бензола.
Настоящий патент раскрывает способ получения дигидроксибензолов, в котором окисление фенола закисью азота проводят не в избытке фенола, а в бензоле. Такой способ окисления приводит к значительному повышению стабильности катализатора и увеличению селективности превращения закиси азота в продукты парциального окисления [фенол и дигидроксибензолы].
Согласно изобретению исходная смесь содержит как фенол, так и бензол, поэтому наряду с окислением фенола в ДГБ будет протекать и реакция окисления бензола в фенол:
Хотя реакция (2) не дает целевого продукта, она не может рассматриваться как нежелательный побочный процесс, так как образующийся фенол является исходным веществом для реакции (1).
Процесс может быть организован либо с целью целевого получения дигидроксибензолов, либо с целью совместного получения дигидроксибензолов и фенола. Путем изменения условий проведения процесса и катализатора можно также варьировать соотношение образующихся дигидроксибензолов с целью целевого получения либо гидрохинона, либо пирокатехина.
Возврат непрореагировавших бензола и фенола и выделение целевых продуктов (гидрохинона и пирокатехина) осуществляются известными методами [G.Centi, F.Cavani, F.Trifiro. "Selective oxidation by heterogeneous catalysis". Kluwer Academic/Plenum Publishers, c.115-120, 2001; Г.Д. Харлампович, Ю.В. Чуркин. "Фенолы", М., 1974, с.89-105].
В соответствии с данным изобретением процесс проводят в проточном реакторе при температуре 250-600°С и времени контакта 0.1-10 с. Состав исходной реакционной смеси можно варьировать в широких пределах: концентрация фенола - 0.1-99 мол.%, концентрация бензола - 1-99 мол.% и концентрация закиси азота - 1-70 мол.%. Кроме того, реакционная смесь может содержать газ-разбавитель, такой как гелий, аргон, азот, СО2.
В качестве катализатора можно использовать цеолиты, а также цеолиты со связующим, в качестве которого применяют Аl2О3, SiO2 или их смесь. Предпочтительно, чтобы катализатор представлял собой цеолит со структурой ZSM-5 и ZSM-11, содержащий в своем составе железо, которое либо изначально присутствует в цеолите в виде примеси, либо специально вводится на стадии синтеза или в ходе последующих обработок цеолита [G.I. Panov, A.S. Kharitonov, V.I. Sobolev. "Oxidative hydroxylation using dinitrogen monoxide: a possible route for organic synthesis over zeolites". Appl. Catal. A: General, 1993, v.98, p.1-20]. Катализатор может быть активирован путем обработки цеолита водяным паром при температурах 500-1000°С согласно [US Patent №5672777, С 07 С 37/60, 1997].
Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Примеры 1-4
Результаты этих примеров приведены в табл.1 и показывают зависимость селективности превращения закиси азота в продукты парциального окисления и стабильности катализатора от введения бензола в исходную смесь, а также зависимость производительности катализатора по ДГБ и фенолу от концентрации фенола в исходной смеси.
Пример 1
Порошок цеолита H-ZSM-5, содержащего 0.02 мас.% примесного железа и имеющего модуль по алюминию SiO2/Al2O3=80, предварительно подвергают гидротермальной обработке (50% Н2О) при 700°С в течение 2 часов. Фракцию цеолита 0.5-1.0 мм в объеме 2 см3 (~1.1 г) помещают в кварцевый реактор с внутренним диаметром 7 мм. Перед испытанием катализатор обрабатывают 2 часа в токе воздуха при 550°С. После этого температуру реактора опускают до 450°С, воздух заменяют на смесь, в состав которой входят 2.5 мол.% фенола, 50 мол.% бензола, 5 мол.% закиси азота, остальное гелий. Общая скорость потока реакционной смеси составляет 120 см3/мин, что соответствует времени контакта 1 с. Каждые 19 минут методом газовой хроматографии анализируют состав продуктов реакции. Общая продолжительность эксперимента составляет 12 часов. Для простоты описания результатов экспериментов в состав дигидроксибензолов, помимо пирокатехина, резорцина и гидрохинона, включают также продукт окисления гидрохинона - бензохинон. В таблице 1 представлены основные характеристики реакции, усредненные за 12 часов. Активность катализатора характеризуется производительностью по ДГБ и фенолу. Стабильность - отношением производительности по ДГБ после 12 часов проведения реакции к производительности после 2 часов.
Пример 2 (сравнительный) аналогичен примеру 1 с тем отличием, что реакцию ведут без добавления бензола в реакционную смесь.
Пример 3 аналогичен примеру 1 с тем отличием, что концентрация фенола в исходной смеси составляет 1.3 мол.%.
Пример 4 аналогичен примеру 1 с тем отличием, что концентрация фенола в исходной смеси составляет 6.7 мол.%.
Примеры 5-16
Результаты этих примеров приведены в табл.2 и показывают зависимость основных характеристик реакции от температуры проведения реакции и времени контакта.
Пример 5 аналогичен примеру 1 с тем отличием, что исходная смесь состоит из 5 мол.% фенола, 20 мол.% бензола, 2.5 мол.% закиси азота, остальное гелий. Конденсат, полученный после охлаждения реакционной смеси, выходящей из реактора с цеолитным катализатором, подвергали простой дистилляции, в результате чего получали дистиллят, обогащенный бензолом, и кубовый остаток, состоящий из смеси фенола и ДГБ. Состав кубового остатка приведен в таблице 3.
Пример 6 аналогичен примеру 5 с тем отличием, что температура проведения реакции составляет 325°С.
Пример 7 аналогичен примеру 5 с тем отличием, что температура проведения реакции составляет 400°С.
Пример 8 аналогичен примеру 5 с тем отличием, что температура проведения реакции составляет 425°С.
Пример 9 аналогичен примеру 5 с тем отличием, что температура проведения реакции составляет 475°С.
Пример 10 аналогичен примеру 5 с тем отличием, что температура проведения реакции составляет 500°С.
Пример 11 аналогичен примеру 5 с тем отличием, что время контакта составляет 0,2 c.
Пример 12 аналогичен примеру 5 с тем отличием, что время контакта составляет 0,5 с. Конденсат, полученный после охлаждения реакционной смеси, выходящей из реактора с цеолитным катализатором, подвергали простой дистилляции, в результате чего получали дистиллят, обогащенный бензолом и кубовый остаток, состав которого приведен в таблице 3.
Пример 13 аналогичен примеру 5 с тем отличием, что время контакта составляет 2 c. Конденсат, полученный после охлаждения реакционной смеси, выходящей из реактора с цеолитным катализатором, подвергали простой дистилляции, в результате чего получали дистиллят, обогащенный бензолом, и кубовый остаток, состоящий из смеси фенола и ДГБ. Состав кубового остатка приведен в таблице 3.
Пример 14 аналогичен примеру 5 с тем отличием, что время контакта составляет 4 с.
Пример 15 аналогичен примеру 5 с тем отличием, что в качестве катализатора используют не порошок цеолита, а формованный катализатор, состоящий из 70 мас.% цеолита ZSM-5 и 30 мас.% Аl2О3. Конденсат, полученный после охлаждения реакционной смеси, выходящей из реактора с цеолитным катализатором, подвергали простой дистилляции, в результате чего получали дистиллят, обогащенный бензолом, и кубовый остаток, состоящий из смеси фенола и ДГБ. Состав кубового остатка приведен в таблице 3.
Предлагаемый способ приводит к значительному повышению стабильности катализатора и увеличению селективности превращения закиси азота в продукты парциального окисления и может найти применение для поучения дигидроксибензолов, важных полупродуктов органического синтеза.
Claims (7)
1. Способ получения дигидроксибензолов путем каталитического окисления фенола закисью азота в присутствии бензола при температуре 250-600°С и времени контакта 0,1-10 с.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сопутствующего продукта образуется фенол.
3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют цеолиты ZSM-5, ZSM-11.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что цеолит используют со связующим.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве связующего используют оксид алюминия, оксид кремния или их смесь.
6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что катализатор предварительно активируют путем обработки водяным паром при температурах 500-1000°С.
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что в исходную смесь вводят инертный газ-разбавитель.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002113615/04A RU2228326C2 (ru) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | Способ получения дигидроксибензолов |
PCT/RU2003/000064 WO2003099750A1 (fr) | 2002-05-24 | 2003-02-26 | Procede de fabrication de dihydroxybenzenes |
AU2003235533A AU2003235533A1 (en) | 2002-05-24 | 2003-02-26 | Method for producing dihydroxybenzenes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002113615/04A RU2228326C2 (ru) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | Способ получения дигидроксибензолов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002113615A RU2002113615A (ru) | 2003-11-20 |
RU2228326C2 true RU2228326C2 (ru) | 2004-05-10 |
Family
ID=29580130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002113615/04A RU2228326C2 (ru) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | Способ получения дигидроксибензолов |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU2003235533A1 (ru) |
RU (1) | RU2228326C2 (ru) |
WO (1) | WO2003099750A1 (ru) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3203286A1 (de) * | 1981-03-20 | 1982-12-09 | The Agency of Industrial Science and Technology, Tokyo | Verfahren zur herstellung von zyklohexanon |
RU2028287C1 (ru) * | 1992-02-10 | 1995-02-09 | Акционерное общество закрытого типа "Промышленно-финансовая группа "Ассоциация внедрения" | Способ совместного получения пирокатехина и гидрохинона |
RU2058286C1 (ru) * | 1994-04-12 | 1996-04-20 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Способ получения фенола или его производных |
-
2002
- 2002-05-24 RU RU2002113615/04A patent/RU2228326C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-02-26 WO PCT/RU2003/000064 patent/WO2003099750A1/ru not_active Application Discontinuation
- 2003-02-26 AU AU2003235533A patent/AU2003235533A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2003099750A1 (fr) | 2003-12-04 |
AU2003235533A1 (en) | 2003-12-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5817061B2 (ja) | フェノールの製造方法 | |
EP0755371B1 (en) | Method for production of phenol and its derivatives | |
USRE36856E (en) | Catalysts for production of phenol and its derivatives | |
US5001280A (en) | Preparation of phenol by direct hydroxylation of benzene | |
US4982013A (en) | Preparation of polyhydroxybenzenes by direct hydroxylation of phenols | |
US20010044559A1 (en) | Process for catalytic hydroxylation of benzene | |
RU2228326C2 (ru) | Способ получения дигидроксибензолов | |
RU2298524C2 (ru) | Способ получения бензола, этилена и синтез-газа | |
Selvaraj et al. | Highly selective synthesis of trans-stilbene oxide over mesoporous Mn-MCM-41 and Zr–Mn-MCM-41 molecular sieves | |
Yoo et al. | Gas-phase oxygen oxidations of alkylaromatics over chemical vapor deposited Fe/Mo/borosilicate molecular sieve, Fe/Mo/DBH.: IV. Effect of supporting matrix onp-xylene oxidation | |
US5874647A (en) | Benzene hydroxylation catalyst stability by acid treatment | |
US6755979B2 (en) | Peroxide impurities removal | |
JP2008519782A (ja) | 固定床反応器内でのベンゼンからフェノールの連続製造方法 | |
US6573413B2 (en) | Process for activating catalyst for the hydroxylation of aromatics | |
JP3507500B2 (ja) | フェノールとその誘導体製造用の触媒 | |
Fukushi et al. | Catalytic hydroxylation of benzene on telluric acid dispersed on silica | |
KR100321518B1 (ko) | 페놀 제조공정 부산물로부터 페놀, 큐멘, α-메틸스티렌의 회수방법 및 그의 장치 | |
Tagawa et al. | Liquid phase oxidation of benzene to phenol over K 2 Cr 2 O 7/SiO 2 | |
JPH0985098A (ja) | 水和触媒の再生方法 | |
Centi et al. | Synthesis of 3-fluorobenzaldehyde by gas-phase selective oxidation on Fe–Mo oxide/boralite catalysts | |
Concepción et al. | Hydroxylation of Benzene to Phenol with N2O on Zeolitic Materials | |
MXPA96004787A (en) | Catalysts for the production of phenol and its deriva | |
MXPA96004822A (en) | Method for the production of phenol and its deriva | |
JPS60163835A (ja) | ジアセチルベンゼンの精製分離法 | |
KR19990083611A (ko) | 하이드록실함유방향족화합물의선택적산화및합성 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140525 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170704 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190525 |