Способ получения надуксусной кислоты

 

::1 @вате„.„., и к " -=--I

Союз Соеетскик

Соцнапнстическкн

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Ва) Дополнительное и авт. свид-ву— (Ж) 3вввлеио 1202.74 (ЯЗ) 1994972/04 с присое)аииеиием ээаавки ¹(23) Приоритет— (43) Опубликовано 251277,Бтоллетень № 47 (45) Двтв опублииоввиии описаиитт 2712,77 (Ы) N. Кл.

С 07 С 179/12

Гваунаратаанный нввитат

Сваата аанннвтраа СССР нв делам навбратаннй н втнрытна (53) УДК

661.73.07 (088,8) (72) Автори

ИЗОбрЕТЕИИЯ В.У. Шевчук, В.A. Брюховецкий, С.С. Левуш и И.П. Федурца (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАДУКСУСНОИ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к органическому синтезу, т.е. к процессу получения надуксусной кислоты, которая находит разнообразное применение в химической промышленности, например, в качестве" эпоксидирующего агента при получении эпоксидных смол и окисей олефинов.

Известно получение надуксусной кислоты (НУК) окислением ацетальдегида кислородом при 80-200 С в газовой фазе 1 . Для уменьшения опасности взрыва альдегид берут в большом избытке (не менее 8 молей на моль кислорода) .

Далее была выяснена зависимость селективности реакции образования

НУК от материала реактора и при этом было установлено, что наиболее пригодными конструкционными материалами для изготовления реактора или покрытия его внутренних стенок являются: алюминий, тефлон, магний, олово (1), (2 (31 . Однако и для этих материалов характерно отрицательное влияние поверхности на выход НУК. Поэтому стремятся поддерживать отношение поверхности 3 реактора к его объему V меньше чем 1 см ", т.к. только в этом случае гетерогенное действие стенки для укаэанных материалов незначительно и селективность реакции образования НУК составляет 85-95Ъ, а конверсия ацетальдегида не превышает 20Ъ.

Кроме того, данный процесс является высокоэкэотермичным (тепловой эффект образования НУК иэ ацетальдегида 30 ккал/моль) и поэтому возни10 кает необходимость эффективного теплоотвода. Последнее достигается за счет использовайия трубок малого диаметра (. 38 мм) в условиях, близких к изотермическим, т.е. при тем)5 пературе 80-200 С; давлении не более 2 ати и высоких линейных скоростях потока в реакторе возможна 28Ъная конверсия ацетальдегида, производительность 100-110 кг/м Ч 90Ъ20 ная селективность образования НУКf4).

Таким образом, промышленное осуществление процесса получения НУК и наращивание его производительности лимнтируется с одной стороны отрица25 тельным влиянием материала реактора, в связи с чем требуется минимальное соотношение поверхности к объему, с другой — из-за высокой экэотермичности, необходимостью использования ж) реакторов с развитой поверхностью

585162 для обеспечения хорошего теплоотвода. Последнее возможно за счет только таких аппаратов, в которых предусмотрены холодильники для отвода тепла и вентиляторы для гомогенизации реакционной смеси.

Однако и в этом случае невозможно общее увеличение производительности увеличением диаметра реакционной трубки или применением давления иэ-за ухудшения условий теплопередачи и вэрывобезопасности.

С целью увеличения производительности, упрощения в части взрывобезопасности, улучшения селективности по надуксусной кислоте и увеличения конверсии альдегида в способе, согласно изобретению,получение НУК ведут ступенчатым окислением альдегида в последовательно расположенных зонах в адиабатических условиях.

Последнее достигается тем, что. исходные ацетальдегид и кислород подогревают до 110-180 С (лучше 150170©), смешивают преимущественно в мольном соотношении 16-50:1 соответственно (концентрация кислорода в смеси 0,5-5 об.%, лучше 2-4 об.%.и подают в первую реакционную зону реактора. (Реактором может служить любая емкость, изготовленная из инертного к реакции материала — алюминия, тефлона или,покрытая защитными покрытиями, в которой можно избежать образованив застойных эон). В реакторе по мере протекания реакции в адиабатичваких условиях. температура реакционной смеси повышается примерно на 20 С на каждый моль прореагировавшвго кислорода в расчете на

100 молей смеси). На выходе иэ первой ступени реакционные газы охлаждаются до начальной температуры ввода, к ним добавляют свежий кислород, в количестве 0,5-5% на реакционную смесь (с таким расчетом, чтобы его концентрация в реакционном газе была постоянной в пределах 0,5-5 об.%, лучше 2-4 об.%) и подают во вторую ступень. Далее цикл повторяется в нескольких (2-25, луаре 5-15) реакционных зонах.

I

Осуществление процесса предлагаемым способом позволяет достичь конверсии альдегида за проход реактора до 6

75% при селективности по надуксусной кислоте выше 90%.

Существенным преимуществом предлагаемого способа является повышение общей производительности реактора за счет простого увеличения реакционногс Е) объема или давления, так как зти параметры не лимитируются теплоотводом из эоны реакции.

Осуществление способа показано на следующих примерах.

Пример 1 (сравнительный) .

Процесс ведут в установке, состоя щей из пяти последовательно соединенных зон реактора диаметром 100 мм и длиной 200 мм, изготовленных иэ алюминия. Перед входом в каждую последующую ступень реактора реакционная смесь проходит через алюминиевый теплообменник с внутренним диаметром трубки 5 мм и струйчатый смеситель.

Температура реакционных газов после теплообменников измеряется термопарой и регулируется подачей воды на охлаждение. После теплообменников, в которых температура смеси снижается до

150вС, в реакционный газ добавляют свежий кислород и подают в следующую еону реактора.

Давление в системе поддерживают близким к атмосферному.

Начальная температура исходных газов 150 С. В установку подают

30 моль/ч (1320 r/÷) ацетальдегида.

В первую зону подают 12,1 моль/ч1

67 г/ч кислорода и 9,9 моль/ч (227г/ч) азота. На входе в каждую последующую зону подают 2,1 моль/ч (67 r/÷) кислорода.

Общее время реакции составляет

18 с, исходный кислород реагирует суммарно на 90%; ацетальдегид на 32%.

Получают 9,0 моль/ч (685 г/ч) надуксусной кислоты и 0,5 моль/ч уксусной (30 r/÷). Селективность реакции по надуксусной кислоте составляет 93%.

Удельная производительность реакционного объема по надуксусной кисло те составляет 86 кг/м8. т, Пример 2. Установку и температурный режим оставляют такие же, как и в примере 1.Давление повышают до 6 ати.Подают 720 моль (31,6 кг/ч) ацетальдегида. В первую секцию подают воздух 50 моль/ч (1,6 кг/ч) С и

191,0 моль/ч (5,3 кг/ч) Q . В осталь ные секции подают кислород по

55 моль/ч (1,76 кг/ч) в каждую.

За суммарное время реакции 5,5 сек реагирует 91% кислорода и 35% альдегида. Получают 230 моль/ч (17,5 кг/ч) надуксусной кислоты и 18 моль/ч (1,08 кг/ч) уксусной кислоты . Селективность по надуксусной кислоте составляет 91%.

Удельная производительность реакционного объема по надуксусной кисло,те составляет 2190 кг/м ч.

Пример 3. Условия опыта ана-. логичны примеру 2.

В реактор подают ацетальдегид

120 моль/ч (5,4 кг/ч), азот 264 моль/ч (7,4 кг/ч), кислород 19,2 моль/ч (616 г/ч) . В каждую последующую секцию добавляют по 19 моль/ч (610 r/÷) кислорода. За суммарное время реакции

12,5 с реагирует 90% кислорода и 72,5% ацетальдегида.

585162

Формула изобретения

Составитель М. Казанкова

Техред А.Богдан Корректор П.Макаревич

Редактор Н. Хлудова

Заказ 4958/16 Тираж 553 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Получают 80 моль/ч (6,05 кг/ч) надуксусной кислоты и 3,6 моль/ч (216г/ч) уксусной кислоты. Селективность составляет 93,5%. Удельная производительность составляет 760 кг/мо ° ч.

Пример 4. Опыт проводят с использованием реакторов диаметром

200 мм и длиной 300 мм. Условия опыта поддерживают аналогично примеру 2.

В первую зону подают 720 моль/ч (31,6 кг/ч) ацетальдегида, 1450 моль/ч (140,5 кг/ч) азота и 115 моль/ч (3,67 кг/ч)кислорода.

В каждую последующую секцию подают по 115 моль/ч (3,62 кг/ч) О .

За суммарное время реакцйи 14 с реагирует 89% кислорода и 69% ацеталъдегида. Селективность по надуксусной кислоте составляет 94%. Получают

465 моль/ч (35,4 кг/ч) надуксусной кислоты H 23 моль/ч (1,38 кг/ч) уксусной кислоты.

Удельная производительность реакционного объема составляет 740кг/м ч. о 25

1 ° Способ получения надуксусной кислоты парофазным окислением ацетальдегида кислородом или кислородсодержащими газами при температуре

120 200С,отличающийся тем, что, с целью повышения селективности и упрощения процесса, последний ведут ступенчато в последовательно размещенных реакционных зонах, в каждую из которых подают нагретую смесь ацетальдегиЬа и кислорода с постоянной концентрацией последнего

0,5-5 об.%, и одинаковой начальной температурой для каждой реакционной зоны.

2. Способ по и. 1, о т л н ч а юшийся тем, что процесс ведут при объемном соотношении ацетальдегнда и кислорода, равном 16-50:1.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что процесс ведут в 5-15 реакционных зонах.

4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч аю шийся тем, что процесс ведут с подачей в первую реакционную зону смеси ацетальдегида и кислорода, нагретой до 150-180оС

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Англии Р 547333, кл. С 2 с, 1957.

2. Патент ClllA Р 3192256, кл. 260-502, 1960.

3. Патент ФРГ Р 1226559, л. 12 о, 12, 1958.

4. Патент ФРГ 9 1948318, кл. 12 о 12, 1970.