SK318792A3 - Method of continual preparing of n-(1,3-dimethyl-butyl)-n- phenyl-p-phenylendiamine - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu kontinuitnej výroby N-(l,3-dimetyl butyl)-N’—Fenyl-p—Fenyléndiamínu, ktorý sa používa ako antiosonant pre mechanicky namáhanú gumu.

e • DoteraJSí stav techniky

N-(1,3-Dimetylbutyl)-N’—Fenyl-p-fenyléndiamín sa vyrába reduktívnou alkyláciou 4-aminodiPenyIamínu 4-metyl-2-pentanónom podľa reakCnej schémy:

Celkovú rýchlosť alkylácie ovplyvňujú obidva reakčné stupne syntézy. Prvý stupeň, t.j. tvorba ketimínu, sa urýchľuje kyslými katalyzátormi, či už heterogénnymi (CS 179 110) alebo homogénnymi (CS 23S B33). Druhý stupeň, t.j. hydrogenácia imínu na amín, sa katalyzuje kovmi, najčastejšie meďou, platinou alebo paládiom. Obidva stupne sa obvykle realizujú v jednej technologickej operácii.

Výroba N-(l,3-dimetylbutyl)-N’-fenyl-p—Fenyléndiamínu zo 4-aminodifenylamínu sa realizuje v násadových autoklávoch pri tlaku 1 až 10 MPa. Do autoklávu sa predloží roztok 4-aminod i-Fény Iamínu v 4-metyl-2-pentanóne a katalyzátory, napríklad medený katalyzátor a alumosilikát. Zmes sa pod tlakom vodíka za intenzívneho mieSania udržuje pri vhodnej reakčnej teplote až do úplného zreagovania 4-aminodiFénylamínu. Reakčná voda pôsobí prevažne negatívne, pretože kondenzácia ketónu s amínom je vratná reakcia s málo priaznivou rovnováhou.

Reduktívnu alkyláciu je možné, najmä vo väčších výrobných kapacitách, uskutočňovať aj kontinuitne v kaskáde niekoľkých vežových reaktorov, v ktorých sa kvapalná reakčná zmes prebubláva vodíkom. Vodík a kvapalná reakčná zmes sa vedú spoločne z jedného vežového reaktora do druhého. Takýto systém troch vežových reaktorov v sérii, určený pre alkyláciu 4-aminodifenylamínu ketónmi v prítomnosti uvedených katalyzátorov pri teplote 120 až 180 °C a tlaku 2 až 10 MPa je opísaný v CS 254 739. Za týchto reakčných podmienok sa do prúdu vodíka, ktorý systémom cirkuluje, odparujú prchavé látky, t.j. ketón, alkohol vznikajúci paralelnou hydrogenáciou ketónu a reakčná voda. Podľa CS 254 739 sa vodík vystupujúci z posledného reaktora chladí a vykondenzovaná zmes sa vracia do prvého, prípadne do druhého reaktora. Tento kontinuitný spôsob reduktívnej alkylácie 4-aminod i-Fenylamínu ketónmi je vhodný pre systém 4-aminodifenylamín-acetón, využívaný pri výrobe antiozonantu N—Fenyl-N’-izopropyl-p—Fenyléndiamínu, zatiaľčo jeho uplatnenie pri výrobe N-(1,3-dimetylbutyl>-N'~Fény 1-p—·Fenyléndiamínu je spojené so značnými komplikáciami. Hoci je z chemického hľadiska alkylácia 4-aminodifenylamínu acetónom a 4-metyl-2-pentanónom zhodná, príprava N-(l,3-dimetylbutyl >-N’—Fenyl-p—Fenyléndiamínu si vyžaduje vyššiu reakčnú teplotu 180 až 210 *C, pretože tvorba ketimínu je v tomto prípade výrazne pomalšia. Pri použití násadového reaktora sa príprava obidvoch látok ináč nelíši. Podstatný rozdiel sa však pozoruje pri kontinuitnom prevedení reduktívnej alkylácie v kaskáde vodíkom prebublávaných reaktorov. Ak sa postupuje podľa CS 254 739, potom je možné dosiahnuť požadovanú reakčnú teplotu iba pri značnom rozdiele medzi teplotou ohrevnej pary a reakčnou teplotou. Avšak aj pri rovnakej teplote prebieha reduktívna alkylácia relatívne pomalšie ako v násadovom autokláve.

Podstata vynálezu

V rámci podrobného experimentálneho štúdia podmienok kontinuitnej výroby N-Fenyl-N’-izopropyl-p-fenyléndiamínu a N-(l,3-dimetylbutyl)-N’ —Fenyl-p-fenyléndiamínu sa teraz s prekvapením zistilo, že nedostatky známeho spôsobu kontinuitnej výroby N-<l,3-dimetylbutyl)-N’—Fenyl-p—Fenyléndiamínu reduktívnou alkyláciou 4-aminodifenylamínu 4-metyl-2-pentanónom v prítomnosti medeného katalyzátora v kaskáde dvoch až štyroch v sérii zapojených reakčných priestorov prebublávaných cirkulujúcim a doplňovaným vodíkom je možné odstrániť bez nákladnejších dodatočných zásahov do technológie spôsobom podľa vynálezu.

Podstata vynálezu spočíva v tom, že reduktívna alkylácia 4-aminodifenylamínu 4-metyl-2-pentanónom sa uskutočňuje pri teplote 180 až 210 ”C a tlaku 4 až 10 MPa a ochladením cirkulujúceho vodíka vylúčená kvapalina sa rozdelí na vodnú a organickú Fázu, pričom vodná Fáza sa zo . systému vypúšťa a organická Fáza sa recykluje do procesu. Opiera sa o zistenie, že významný rozdiel medzi kontinuitnou výrobou N-fenyl-N’-izopropyl-p-fenyléndiaminu a N-(1,3-dimetylbutyl)-N’-fenyl-p-·Fény1éndiamínu v sérii vodíkom prebublávaných vežových reaktorov a z neho plynúce nedostatky spôsobu podľa CS 254 739, vyplývajú z rôznej relatívnej prchavosti zložiek reakčnej zmesi v daných reakčných podmienkach. V prípade reduktívnej alkylácie 4-aminodifenyIamínu acetónom sa do prúdu nadbytočného vodíka odparuje najmä acetón a 2-propanol, zatiaľčo v prípade reduktívnej alkylácie 4-aminodifenyIamínu 4-mety1-2-pentanónom je najprchavejšou zložkou reakčnej zmesi voda. Pokiaľ sa pri reduktívnej alkylácii 4-aminodifenylamínu . 4-metyl-2-pentanónom postupuje spôsobom opísaným v CS 254 739 tak sa v závislosti od reakčných podmienok recykluje späť do • reaktorov 300 až 1000 kg vody vo forme kondenzátu vylúčeného L ochladením prebytočného cirkulujúceho vodíka na 1 tonu spracovaného 4-aminodifenylamínu.

Separácia vody z heterogénneho kondenzátu pri spôsobe podľa vynálezu prináša významné pozitívne efekty. Vzhľadom na vysokú hodnotu výparného tepla vody sa jej recykláž do reaktorov podľa CS 254 739 prejaví intenzívnym chladením reakčnej zmesi. Tým sa jednak zvyšuje spotreba tepla na temperáciu reaktorov a okrem toho si to vynucuje vyšší tlak ohrevnej pary, čo v prípade už existujúcich reaktorov nemusí byť vôbec možné. Ak sa postupuje spôsobom podľa vynálezu, spotreba tepla sa zníži a reakčné teplo exotermickej reduktívnej alkylácie potom temer pokryje celú spotrebu tepla na odparovanie prchavých látok do prúdu vodíka. Pri spôsobe podľa vynálezu sa do reaktorov recykluje iba asi 10 až 20 X vody v porovnaní so spôsobom podľa CS 254 739.

Ďalšou výhodou spôsobu podľa vynálezu je priaznivé ovplyvnenie rovnováhy a rýchlosti kondenzácie ketónu s aminom odstraňovaním reakčnej vody. To sa prejavuje nielen vo zvýšení reakčnej rýchlosti, ale aj v znížení tvorby nežiadúceho 4-mety1-2-pentanolu.

Významnou prednosťou spôsobu podľa vynálezu je napokon aj značné zníženie negatívneho vplyvu rekčnej vody na použitý hydrogenačný katalyzátor, ktorý sa uplatňuje pri vyššej koncentrácii vody, najmä nad hranicou rozpustnosti v reakčnej zmesi. Voda • môže priaznivo ovplyvniť priebeh alkylácie iba v prípade málo selektívnych katalytických systémov s veľkou tendenciou k hydroi genácii ketónu na alkohol.

» Priaznivé efekty súvisiace s oddeľovaním vody z kondenzátu vylúčeného ochladením vodíka vystupujúceho z posledného reaktora sú úzko viazané na reakčné podmienky, t.j. na reakčnú teplotu ISO až 210 ”C a tlak 4 až 10 MPa. Prietok vodíka reaktormi je definovaný rovnako ako pri spôsobe podľa CS 254 739.

Príklad uskutočnenia vynálezu

Uskutočnenie spôsobu podľa vynálezu ilustruje zjednodušená technologická schéma znázornená na obrázku.

Reduktívna alkylácie 4-aminodifenylamínu 4-metyl-2-pentanônom sa realizuje kontinuitne v sérii troch vežových reaktorov, vyhrievaných parou 1,2 MPa na teplotu 180 až 190 °. Do spodnej na 1 tonu reaktora sa

Časti prvého reaktora (vstup A) sa nastrekuje zmes 4-aminodifenylamínu so 4-metyl-2-pentanónom v molovom pomere 1 s 3, obsahujúca 8 kg zmesi zloženej z 80 X meďanatochromitého katalyzátora a z 20 X alumosilikátového kokatalyzátora. Do spodnej Časti reaktora (vstup g) sa kompresorom 2 vháňa cirkulujúci vodík spolu s Čerstvým vodíkom. Kvapalná reakCná zmes prepadáva spolu s vodíkom z vrchu prvého reaktora do druhého a následne do tretieho reaktora. Doba zdržania zmesi v reaktoroch je 7 hodin. Reaktormi cirkuluje 3500 až 4000 Nm³ vodíka

4-aminodifénylamínu. Vodík vystupujúci z tretieho chladí 4 a kompresorom 2 vracia do prvého reaktora. Kvapalina skondenzovaná v chladiCi vodíka 4 sa delí v separátore fáz 5, priCom vodná fáza sa vypúšťa (výstup D) a organická fáza nasýtená vodou sa Čerpá pomocou Čerpadla 6 do druhého reaktora. Z vrchu tretieho reaktora sa vypúšťa reakCná zmes so stupňom zreagovania 4-aminodifenylamínu nad 99 X (výstup C). ReakCná zmes sa na filtri zbaví katalyzátora a destiláciou sa spracuje na finálny N-(l,3-dimetylbutyl)-N’-fenyl-p-fenyléndiamín.

Ak sa pracuje spôsobom opísaným v CS 254 739 s parou 1,2 MPa, reakCná teplota dosiahne len 175 C, výkon reaktora sa zníži o 30 X a tvorba nežiadúceho vedľajšieho produktu 4-metyl-2-pentanolu sa zvýši o 20 X.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   Spôsob kontinuítnej výroby N-(l,3-dimetylbutyl)-N’-fenyl-p-fenyléndiamínu reduktívnou alkyláciou 4-aminodifenylamínu 4-metyl-2-pentanônom v prítomnosti medeného katalyzátora a prípadne kyslého kokatalyzátora v kaskáde dvoch až štyroch v sérii zapojených reakčných priestorov prebublávaných cirkulujúcim a doplhovaným vodíkom, vyznačujúci sa tým, Se alkylácia sa uskutočňuje pri teplote 180 aS 210 ’C a tlaku 4 aS 10 MPa a ochladením cirkulujúceho vodíka vylúčená kvapalina sa rozdelí na vodnú a organickú fázu, pričom vodná fáza sa zo systému vypúšťa a or— ganická fáza sa recykluje do procesu.