Способ получения трет-бутилового спирта

 

Использование: нефтехимия. Сущность: изобутан подвергают жидкофазному окислению кислородсодержащим газом при температуре 50-200°С, давлении 1,0-10,0 МПа в присутствии катализатора - олигомерного комплекса фталоцианина кобальта или железа и фталоцианина меди общей формулы (M₁ Pc M₂ Pc)_i, где M₁ - кобальт или железо; М₂ - медь; Pc - фталоцианин; i = 8-20, в количестве 0,001-0,1 мас. % от изобутана. Технический результат - увеличение скорости процесса окисления. 1табл.

Изобретение относится к способу получения трет-бутилового спирта, который может использоваться как растворитель, как высокооктановый компонент бензина, как сырье для получения МТБЭ и концентрированного изобутилена.

Термическое окисление изопарафиновых углеводородов, например изобутана, в жидкой фазе воздухом или кислородом с получением в качестве продуктов трет-бутилового спирта и трет-бутиловой гидроперекиси имеет широкое промышленное применение.

Известно, что применение в качестве катализаторов солей металлов переменной валентности, таких как нафтенат или октоат кобальта, может быть использовано для увеличения скорости окисления изобутана в трет-бутиловый спирт. Недостатком этого способа является достаточно низкая скорость окисления изобутана в трет-бутиловый спирт.

Использование полифталоцианина меди в качестве катализатора окисления алканов, например изобутана, дает хороший выход гидроперекиси трет-бутила [Пат. США N 4028423 от 07.06.77].

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения трет-бутилового спирта окислением изобутана в присутствии полимерного фталоцианина кобальта при температуре 130^o и давлении 50 бар [Евр. пат. заявка N 0336480 от 24.03.89]. При этом за 6 часов реакции была достигнута конверсия изобутана 46% при селективности в трет-бутиловый спирт 77%.

Цель данного изобретения - увеличение скорости процесса окисления изобутана в трет-бутиловый спирт.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения трет-бутилового спирта при повышенной температуре и повышенном давлении окисление проводят кислородсодержащим газом в жидкой фазе в присутствии в качестве катализатора олигомерного комплекса фталоционинов металлов VIII и I групп периодической системы элементов общей формулы.

(M₁ P_c M₂ P_c)_i, где M₁ - металл VIII группы (кобальт или железо); M₂ - металл I группы (медь); P_c - лиганд-фталоцианин; i = 8 - 20.

При этом получается реакционная смесь, содержащая, в основном, трет-бутиловый спирт, гидроперекись трет-бутила и ацетон.

Применяемый катализатор может использоваться в широких пределах 0,001-0,1% отн. от загружаемого изобутана, предпочтительно 0,01-0,1%.

Для окисления может быть использован кислород или кислородсодержащий газ, например воздух.

При необходимости возможно использование органического растворителя, например трет-бутилового спирта.

В качестве инициаторов процесса окисления могут применяться соединения, образующие свободные радикалы, например гидроперекись трет-бутила, в количестве 0,5-10,0 мас.% от загружаемого изобутана.

Температура реакции окисления 50-200^oC, предпочтительно 120-150^oC, давление 1,0-10,0 МПа, предпочтительно 3,0-7,0 МПа.

Процесс может быть осуществлен как в периодическом, так и в непрерывном оформлении.

Реакционная масса окисления содержит наряду с трет-бутиловым спиртом некоторое количество гидроперекиси трет-бутила.

Разложение остаточной гидроперекиси трет-бутила может осуществляться как в специальной зоне выдержки, так и при дистилляционном разложении в процессе выделения трет-бутилового спирта из реакционной зоны окисления.

Катализатор может использоваться как в диспергированном состоянии, так и на подходящих носителях, инертных к реакционной среде.

Применяемые в данном изобретении олигомерные комплексы фталоцианинов металлов получали реакцией пиромелитового ангидрида с мочевиной и хлоридами металлов в присутствии молибдена аммония, например, как описано в работе [Березин Б.Д., Шорманова Л.П., Высокомолекулярные соединения, серия A, т.10, N 2, 1968, с.384-389].

Изобутан загружается в реактор в соответствующем количестве, туда же загружается катализатор и, если необходимо, инициатор и растворитель. Кислородсодержащий газ пропускают постоянно через реакционную смесь. Давление и температура поддерживается на нужном уровне.

Изобретение иллюстрируется примерами 1-9. Результаты представлены в таблице.

В приведенных примерах в реактор периодического действия объемом 0,2 л загружали изобутан в количестве 36 г инициатор-гидроперекись трет-бутила (ГПТБ) в количестве 1,8 г, растворитель - трет-бутиловый спирт (ТБС) в количестве 7,2 г и катализатор. Воздух в реактор подавался со скоростью 15 л/час.

Формула изобретения

Способ получения трет-бутилового спирта жидкофазным окислением изобутана кислородсодержащим газом при температуре 50 - 200^oC и давлении 1,0 - 10,0 МПа в присутствии катализатора на основе полимера фталоцианина переходного металла, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют олигомерный комплекс фталоцианина кобальта или железа и фталоцианина меди общей формулы (М₁ Рс М₂ Рс)_i, где М₁ - кобальт или железо; М₂ - медь; Рс - фталоцианин; i = 8 - 20, в количестве 0,001 - 0,1 мас.% от изобутана.

РИСУНКИ

Рисунок 1