RU2688226C1 - Способ получения циклогексанола и/или циклогексанона - Google Patents

Способ получения циклогексанола и/или циклогексанона Download PDF

Info

Publication number
RU2688226C1
RU2688226C1 RU2018111824A RU2018111824A RU2688226C1 RU 2688226 C1 RU2688226 C1 RU 2688226C1 RU 2018111824 A RU2018111824 A RU 2018111824A RU 2018111824 A RU2018111824 A RU 2018111824A RU 2688226 C1 RU2688226 C1 RU 2688226C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cyclohexane
cyclohexanone
catalyst
temperature
minutes
Prior art date
Application number
RU2018111824A
Other languages
English (en)
Inventor
Екатерина Анатольевна Курганова
Георгий Николаевич Кошель
Александр Сергеевич Фролов
Александра Сергеевна Каленова
Нина Валентиновна Лебедева
Валентин Николаевич Сапунов
Эльдар Мусаевич Дахнави
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ"
Priority to RU2018111824A priority Critical patent/RU2688226C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2688226C1 publication Critical patent/RU2688226C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C27/00Processes involving the simultaneous production of more than one class of oxygen-containing compounds
    • C07C27/10Processes involving the simultaneous production of more than one class of oxygen-containing compounds by oxidation of hydrocarbons
    • C07C27/12Processes involving the simultaneous production of more than one class of oxygen-containing compounds by oxidation of hydrocarbons with oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/48Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by oxidation reactions with formation of hydroxy groups
    • C07C29/50Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by oxidation reactions with formation of hydroxy groups with molecular oxygen only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • C07C45/32Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
    • C07C45/33Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of CHx-moieties

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу получения циклогексанола и/или циклогексанона, заключающемуся в окислении циклогексана кислородсодержащим газом в присутствии имидного катализатора, при повышенной температуре и давлении. При этом первоначально производят нагрев смеси исходного циклогексана с катализатором до температуры 155-170°С, затем подают воздух, смесь выдерживают 0,5-5 минут, после чего температуру снижают до 115-150°С, при которой процесс ведут в течение 30-90 минут, причем в качестве катализатора используется соединение следующей формулы (1), где R, R, R, R- одинаковые или различные заместители, например водород, галоген, алкильная, гидроксильная, циклоалкильная, фенильная группа(1),R, R, R, R=H (a); R, R, R=H, R=CH(b); R, R, R=H, R=CH(c); R, R, R=H, R=CH(d); R, R, R=H, R=СН(e); R, R, R=H, R=Cl (f); R, R, R=H, R=Cl (g); R, R, R=H, R=Br (h); R, R, R=H, R=Br (i); R, R, R, R, R, R=Cl (k); R, R, R, R=Br (I); R, R, R=H, R=NO(n). Предлагаемый способ позволяет повысить скорость и селективность процесса. 2 з.п. ф-лы, 7 пр.

Description

Настоящее изобретение относится к способу окисления циклогексана в циклогексанол и/или циклогексанон кислородсодержащим газом в присутствии фталимидных катализаторов.
Циклогексанон является крупнотоннажным продуктом основного органического синтеза и находит свое применение в производстве капролактама, различных полимерных материалов, а также в других важных отраслях химической промышленности. Циклогексанол применяется в органическом синтезе, в производстве пластификаторов, как реагент при флотации сильвинитовой руды, при получении адипиновой кислоты, как растворитель. Смесь циклогексанола с циклогексаноном (КА-масло) применяется и без разделения, в частности, в производстве адипиновой кислоты.
Для интенсификации процессов окисления и повышения их селективности используют катализаторы. Чаще всего в качестве катализаторов процессов окисления используют соли (оксиды, галлиды, комплексы, соли гетерополикислот) металлов переменной валентности. Промышленный процесс характеризуется малой скоростью и низким выходом целевых продуктов: максимальная суммарная селективность процесса не превышает 80-85%, при конверсии циклогексана не превышающей 3-4%. Процесс проводится с использованием нафтената кобальта в достаточно жестких условиях: 160-180°С, давлении воздуха 0,9-1,3 МПа. [Фурман М.С. Производство циклогексанона и адипиновой кислоты окислением циклогексана. М.: Химия, 1967. - 240 с.].
В настоящее время продолжается поиск систем, обеспечивающих регулируемое окисление циклогексана до кетона или спирта с высокой селективностью.
Наиболее близким к предлагаемому способу получения циклогексанола и/или циклогексанона является окисление циклогексана кислородсодержащим газом при постоянной температуре 90-160°С, давлении 0,1-3 МПа, в течение 0,1 -4 часов, в присутствии каталитической системы, состоящей из циклического го N-гидроксиимида, солей металлов переменной валентности, циклогексанона или смеси циклогексанона и циклогексанола. Циклогексанон или смесь циклогексанола и циклогексанона добавляется в исходную смесь вместе с циклогексаном, а также в ходе реакции, с целью повышения производительности, кроме этого он выступает в качестве растворителя для катализатора. При этом конверсия циклогексана составляет 5-9% за 1 час реакции, а селективность образования циклогексанола и циклогексанона не превышает 75% [ЕР 1209143 A1, ShuzoMurata, NobuhiroTani.Processforpreparingcyclohexanone, cyclohexanolandcyclohexylhydroperoxide].
Задача изобретения - повышение скорости и увеличение селективности процесса.
Данная задача решается путем использования способа окисления циклогексана кислородсодержащими газами (с содержанием кислорода от 10 до 30%), при повышенном давлении (2-5 МПа), температуре 115-150°С, в присутствии в качестве катализатора соединений следующей формулы (1), где R1, R2, R3, R4 - одинаковые или различные заместители, например водород, галоген, алкильная, гидроксильная, циклоалкильная, фенильная группа, предпочтительно соединения а-n и особенно N-гидроксифталимид (а), в количестве 0,01-3% масс (предпочтительно 0,05-1% масс.). Совместно с катализаторами допускается использование инициатора азодиизобутиронитрила в количестве не более 0,01 моль/л.
Figure 00000001
R1, R2, R3, R4=Н (a); R2, R3, R4=Н, R1=CH3 (b); R1, R3, R4=H, R2=CH3 (с); R2, R3, R4=Н, R16Н5 (d); R1, R3, R4=H, R26Н5 (e); R2, R3, R4=H, R1=Cl (f); R1, R3, R4=H, R2=Cl (g); R2, R3, R4=H, R1=Br (h); R1, R3, R4=H, R2=Br (i); R2, R3, R1, R2, R3, R4=Cl (k); R1, R2, R3, R4=Br (I); R1, R3, R4=H, R2=NO2 (n).
С целью интенсификации процесса первоначально производится нагрев смеси циклогексана и катализатора до температуры 155-170°С, после чего подается кислородсодержащий газ, смесь выдерживается в течение 0,5-5 минут, после чего температура снижается до 115-150°С, при которой процесс ведется в течение 30-90 минут.
Охлаждение смеси циклогексана и катализатора может быть произведено, к примеру, путем временного отключения подогрева реактора; с использованием встроенных или выносных холодильников окислительного реактора; путем проведения процесса в каскаде реакторов с различной температурой. Выбор технологической схемы, а также времени, за которое осуществляется описанное снижение температуры (предпочтительно наименьшее), осуществляется из экономических или иных соображений.
В роли кислородсодержащих газов может выступать воздух или кислород, в том числе разведенные инертными газами (азот, гелий и др.). С целью обеспечения экономической эффективности и безопасности процесса скорость подачи кислородсодержащего газа регулируется таким образом, чтобы концентрация кислорода в отходящих газах не превышала 8% (об.).
Данное изобретение не предусматривает использование катализаторов на основе солей металлов переменной валентности, которые, как известно, повышая скорость окисления циклогексана, одновременно снижают селективность процесса.
По завершении процесса, при необходимости, продукты окисления (оксидат) промывается водой и кислотами и/или щелочами. Разделение продуктов реакции может быть произведено, к примеру, методами фильтрования и ректификации. После выделения, катализатор и непрореагировавший циклогексан может быть возвращен в рецикл.
Техническим результатом является значительное повышение скорости окисления циклогексана: конверсия исходного вещества составляет 7-12% за 30-90 минут реакции при повышении суммарной селективности образования циклогексанона и циклогексанола до 90-97%.
Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1
В титановый реактор емкостью 100 см3 загружали 50 см3 циклогексана и 0,1% масс. N-гидроксифталимида. Исходную смесь нагревали до температуры 165°С под давлением воздуха 2 Мпа. При достижении 165°С пропускали воздух в таком количестве, чтобы содержание кислорода в отходящих газах составляло 4-6%. Спустя 1 минуту в течение 5 минут путем снятия обогрева реактора температуру снижали до 150°С, при которой процесс вели далее в течение 54 минут. Суммарное время реакции - 1 час.
Оксидат анализировали на содержание исходных веществ и продуктов реакции, фильтровали и разделяли методом вакуумной ректификации.
Конверсия циклогексана составила 9,3%, содержание циклогексанола в оксидате - 3,2%, а циклогексанона - 5,7%, при селективности их образования 95,1%.
Пример 2
Окисление циклогексана проводят по примеру 1, но при концентрации N-гидроксифталимида 0,25% масс, под давлением 3,5 МПа при температуре 155°С в течение 2 минут и далее 135°С. Суммарное время реакции - 1 час.
Конверсия циклогексана составила 9,5%, содержание циклогексанола в оксидате-2,5%, а циклогексанона - 6,3% при селективности их образования 92,6%.
Пример 3
Окисление циклогексана проводят по примеру 1, но под давлением 5 МПа, при температуре 160°С в течение 1 минуты и далее 150°С.Суммарное время реакции - 1 час.
Конверсия циклогексана составила 11,5%, содержание циклогексанола в оксидате - 4,3%, а циклогексанона - 7,1% при селективности их образования 91,2%.
Пример 4
Окисление циклогексана проводят по примеру 1, нопод давлением 5 МПа, при температуре 170°С в течение 1 минуты и далее 150°С. Суммарное время реакции - 30 минут.
Конверсия циклогексана составила 7,2%, содержание циклогексанола в оксидате - 2,3%, а циклогексанона - 4,4% при селективности их образования 93.1%.
Пример 5
Окисление циклогексана проводят по примеру 1, но в качестве катализатора используется 4-метил-N-гидроксифталимид (с).
Конверсия циклогексана составила 10,5%, содержание циклогексанола в оксидате - 3,8%, а циклогексанона - 6,0%, при селективности их образования 93,7%.
Пример 6
Окисление циклогексана проводят по примеру 1, но в качестве катализатора используется 4-нитро-N-гидроксифталимид (п).
Конверсия циклогексана составила 7,4%, содержание циклогексанола в оксидате - 2,3%, а циклогексанона - 4,7%, при селективности их образования 95.2%.
Пример 7
Окисление циклогексана проводят по примеру 1, но с добавлением азо-диизобутиронитрила в количестве 4,7⋅10-4 моль/л.
Конверсия циклогексана составила 10,3%, содержание циклогексанола в оксидате - 3,5%, а циклогексанона - 5,4% при селективности их образования 86,5%.

Claims (5)

1. Способ получения циклогексанола и/или циклогексанона окислением циклогексана кислородсодержащим газом в присутствии имидного катализатора, при повышенной температуре и давлении, отличающийся тем, что первоначально производят нагрев смеси исходного циклогексана с катализатором до температуры 155-170°С, затем подают воздух, смесь выдерживают 0,5-5 минут, после чего температуру снижают до 115-150°С, при которой процесс ведут в течение 30-90 минут, причем в качестве катализатора используется соединение следующей формулы (1), где R1, R2, R3, R4 - одинаковые или различные заместители, например водород, галоген, алкильная, гидроксильная, циклоалкильная, фенильная группа.
Figure 00000002
(1)
R1, R2, R3, R4=H (a); R2, R3, R4=H, R1=CH3 (b); R1, R3, R4=H, R2=CH3 (c); R2, R3, R4=H, R1=C6H5 (d); R1, R3, R4=H, R26Н5 (e); R2, R3, R4=H, R1=Cl (f); R1, R3, R4=H, R2=Cl (g); R2, R3, R4=H, R1=Br (h); R1, R3, R4=H, R2=Br (i); R2, R3, R1, R2, R3, R4=Cl (k); R1, R2, R3, R4=Br (I); R1, R3, R4=H, R2=NO2 (n).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют N-гидроксифталимид (а).
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что совместно с имидным катализатором используют инициатор азодиизобутиронитрил в количестве не более 0,01 моль/л.
RU2018111824A 2018-04-02 2018-04-02 Способ получения циклогексанола и/или циклогексанона RU2688226C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018111824A RU2688226C1 (ru) 2018-04-02 2018-04-02 Способ получения циклогексанола и/или циклогексанона

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018111824A RU2688226C1 (ru) 2018-04-02 2018-04-02 Способ получения циклогексанола и/или циклогексанона

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2688226C1 true RU2688226C1 (ru) 2019-05-21

Family

ID=66636566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018111824A RU2688226C1 (ru) 2018-04-02 2018-04-02 Способ получения циклогексанола и/или циклогексанона

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2688226C1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1209143B1 (en) * 2000-11-24 2004-02-18 Sumitomo Chemical Company Limited Process for preparing cyclohexanone, cyclohexanol and cyclohexyl hydroperoxide
EP1862442A1 (en) * 2005-03-07 2007-12-05 Daicel Chemical Industries, Ltd. Process for oxidation of organic compounds
US20100228047A1 (en) * 2007-10-31 2010-09-09 Benitez Francisco M Oxidation of Hydrocarbons

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1209143B1 (en) * 2000-11-24 2004-02-18 Sumitomo Chemical Company Limited Process for preparing cyclohexanone, cyclohexanol and cyclohexyl hydroperoxide
EP1862442A1 (en) * 2005-03-07 2007-12-05 Daicel Chemical Industries, Ltd. Process for oxidation of organic compounds
US20100228047A1 (en) * 2007-10-31 2010-09-09 Benitez Francisco M Oxidation of Hydrocarbons

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Е.А. Курганова и др. Аэробное окисление циклогексанола в циклогексанон, катализируемое N-гидроксифталимидом. Вестник технологического университета, 2016, том 19, N 2, 53-56. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1862442B1 (en) Process for oxidation of organic compounds
EP0662943A1 (en) A recycling process for the production of adipic acid and other aliphatic dibasic acids
KR20080019626A (ko) 카르복실산의 제조 방법
JP4677402B2 (ja) 脂肪族ジカルボン酸化合物の製造方法
RU2210562C2 (ru) Способ окисления углеводородов
JP2006504781A (ja) カルボン酸の製造方法
RU2688226C1 (ru) Способ получения циклогексанола и/или циклогексанона
JP2001233809A (ja) 炭化水素類の酸化方法
RU2208605C1 (ru) Способ окисления углеводородов, спиртов и/или кетонов
US2831024A (en) Process for producing dibasic carboxylic acids
US3483210A (en) Catalyzed oxidative conversion of amine methyl groups to amine formyl groups
WO2001000555A1 (en) A process for preparation of adipic acid
KR100675054B1 (ko) 탄화수소의 산으로의 산화방법
US4058565A (en) Process for oxidizing hydrocarbons
TW201247527A (en) Method for preparing hydroxylamine
US3564018A (en) Production of lactones having from six to thirteen ring members and isobutyric acid
JPH05271143A (ja) シクロヘキサノンの製造方法
US3658898A (en) Process for producing adipic acid
US3719706A (en) Process for obtaining 6-hexanaloic acid
JP6150294B2 (ja) 脂肪族ジカルボン酸化合物の製造方法
US3125600A (en) figures i
US3462481A (en) Method of production of unsaturated acids
US6235932B1 (en) Process for preparation of adipic acid
JP4238348B2 (ja) ラクタム製造法
JP2013014535A (ja) シクロヘキサノンの製造方法