Способ получения п-толунитрила

 

Способ получения п-толунитрила окислением п-ксилола кислородсодержащим газом при повышенной температуре в присутствии аммиака и окисного ванадийсурьмусодержащего катализатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта, в качестве окисного ванадийсурьмусодержащего катализатора используют катализатор, дополнительно содержащий трехокись вольфрама, следующего состава, моль: V₂O₅ : Sb₂O₅ : WO₃= 1:1-2:4-10, и процесс ведут при температуре 390 - 410^oС и молярном соотношении п-ксилол : кислород : аммиак, равном 1:40 - 65:10 - 15.

Предлагается усовершенствованный способ получения n-толунитрила, который является исходным веществом для синтеза ароматических производных триазина, применяемых для получения термостойких полимеров и физиологически активных веществ. Известен способ получения n-толунитрила окислением n-ксилола в присутствии аммиака, водяного пара, и смешанного окисного ванадийтитанового катализатора состава V₂O₅:TiO₂ 1:0,5 при подаче 25 г n-ксилола на литр катализатора в час, молярном соотношении компонентов n-ксилол:O₂:NH₃:H₂O=1:(25-30): (6-8):(30-40) и температуре 360-375^оС. Получают до 55% n-толунитрила. Известен также способ получения n-толунитрила окислением n-ксилола в присутствии аммиака и смешанного окисного катализатора формулы К_0,07 Ni_13,5 Со_4,5 Fe₃ BiP_0,5 Mo₁₂O_x на окиси кремния при соотношении компонентов n-ксилол:O₂:NH₃:H₂O=1:15:2:10, времени контакта 3,0 с и температуре 420^оС, получают 51,8% n-толунитрила. При увеличении времени контакта до 0,6 с выход n-толунитрила достигает 66,7% Недостатком указанных способов является невысокий выход целевого продукта, использование сложного многокомпонентного катализатора. Наиболее близким техническим решением данной задачи является способ получения n-толунитрила окислением n-ксилола кислородсодержащим газом в присутствии аммиака, водяного пара и катализатора, состоящего из 1,3% Sb₂O₃ и 8,1% V₂O₅. При пропускании над катализатором смеси из 2,5% n-ксилола, 82,5% О₂, 14,0% NH₃ и 1,3% Н₂О, разбавленной азотом, при температуре 454^оС получают 38,0% n-толунитрила. Недостатком указанного способа является низкий выход n-толунитрила. Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта. Поставленная цель достигается предложенным способом получения n-толунитрила окислением n-ксилола кислородсодержащим газом в присутствии аммика и окисного ванадийсурьмусодержащего катализатора, дополнительно содержащего трехокись вольфрама, следующего состава, моль: V₂O₅:Sb₂O₅:WO₃ 1:1-2:4-10, при температуре 390-410^оС и молярном соотношении n-ксилол:кислород:аммиак, равной 1:(40-65):(10-15). Отличительной особенностью предложенного способа является то, что в качестве окисного ванадийсурьмусодержащего катализатора используют катализатор, дополнительно содержащий трехокись вольфрама следующего состава, моль: V₂O₅: Sb₂O₅: WO₃ 1:(1-2):(4-10), и процесс ведут при температуре 390-410^оС и молярном соотношении n-ксилол:кислород:аммиак, равном 1:(40-65):(10-15). Более подробно способ осуществляют следующим образом. n-Ксилол в смеси с воздухом и аммиаком пропускают через слой катализатора при температуре 390-410^оС. Непрореагировавший n-ксилол и продукты реакции улавливают в скрубберах, орошаемых ацетоном. Раствор охлаждают до 15-20^оС и отфильтровывают затвердевший n-толунитрил. Предложенный способ позволяет увеличить выход целевого продукта до 74,8-78,0% против 38% в известном способе. П р и м е р 1. Смесь пятиокиси ванадия (60,6 г), пятиокиси сурьмы (107,8 г) и трехокиси вольфрама (309,2 г) перемешивают в шаровой мельнице в течение 2 ч, прессуют таблетки и спекают их в муфельной печи при температуре 720^оС в течение 3 ч в токе воздуха. Полученный катализатор с молярным соотношением окислов V₂O₅: Sb₂O₅: WO₃ 1:1:4 дробят, отбирают фракцию размером 3-5 мм и загружают в реактор в количестве 0,10 л. Смесь n-ксилола, воздуха и аммиака в соотношении 1:65:10 (мольное) пропускают через слой катализатора при температуре 410^оС. За 10 ч подают 78 г n-ксилола и получают 67,2 г n-толунитрила, что составляет 78,0% от теоретически возможного в расчете на поданный n-ксилол. Селективность образования n-толунитрила составляет 82,8% Полученный n-толунитрил имеет т.пл. 29^оС и т. кип.82^оС/11 мм рт.ст. Найдено, С 82,42; Н 5,87; N 11,91. С₈Н₇N. Вычислено, С 82,05; Н 5,98; N 11,97. П р и м е р 2. Катализатор с молярным соотношением окислов V₂O₅:Sb₂O₅: WO₃ 1: 1: 8 готовят из 30,0 г пятиокиси ванадия, 53,9 г пятиокиси сурьмы и 309,2 г трехокиси вольфрама по способу, описанному в примере 1. Загружают в реактор 0,1 л катализатора и пропускают над ним смесь n-ксилола, воздуха и аммиака в молярном соотношении n-ксилол: O₂: NH₃ 1:50:15 при температуре 400^оС. Скорость подачи n-ксилола 78 г, воздуха 4900 л и аммиака 244,5 л на литр катализатора в час. За 10 ч подают 78 г n-ксилола и получают 64,4 г n-толунитрила, что составляет 74,8% от теоретического в расчете на поданный n-ксилол. Селективность образования n-толунитрила 84,6% П р и м е р 3. Катализатор с молярным соотношением окислов V₂O₅Sb₂O₅: WO₃= 1: 2:10 готовят из 30,3 г пятиокиси ванадия, 107,8 г пятиокиси сурьмы и 386,5 г трехокиси вольфрама по способу, описанному в примере 1. Смесь n-ксилола, воздуха и аммиака в молярном соотношении 1:40:12 пропускают через катализатор при температуре 390^оС. Скорость подачи n-ксилола 80 г, воздуха 3260 л и аммиака 175 л на литр катализатора в час. За 10 ч получают 67,5 г n-толунитрила, что составляет 76,5% от теории в расчете на поданный n-ксилол. Селективность образования n-толунитрила 80,4%

Формула изобретения

Способ получения п-толунитрила окислением п-ксилола кислородсодержащим газом при повышенной температуре в присутствии аммиака и окисного ванадийсурьмусодержащего катализатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта, в качестве окисного ванадийсурьмусодержащего катализатора используют катализатор, дополнительно содержащий трехокись вольфрама, следующего состава, моль: V₂O₅ Sb₂O₅ WO₃= 1:1-2:4-10, и процесс ведут при температуре 390 410^oС и молярном соотношении п-ксилол кислород аммиак, равном 1:40 65:10 15.