Разработка технологии получения метилбензилкетона гетерогенным ацидолизом смеси уксусной и фенилуксусной кислот

• Автор: Желонкин, Александр Валентинович
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Оглавление
Введение.

Г лава 1. Литературный обзор.

1.1. Способы получения метил бензил кетона.

1.2. Гетерогенно каталитические методы получения кетонов

1.3. О механизме реакции образования ацетона с использованием гетерогенного катализа.

1.4. Заключение.

Глава 2. Экспериментальное исследование получения МБК каталитическим ацидолизом смеси ФУК и УК на лабораторной установке.

2.1. Свойства исходных веществ и продуктов реакции.

2.2. Методика эксперимента.

2.2.1. Описание установки.

2.2.2. Порядок проведения экспериментов.
2.3. Методика анализов.
2.4. Обработка результатов анализа.
2.5. Применяемые катализаторы.
2.6. Дериватографические исследования.
Глава 3. Обсуждение результатов.
3.1. Влияние температуры и мольного соотношения исходных веществ на процесс каталитического ацидолиза смеси УК и ФУК.
3.1.1. Влияние температуры процесса на выход конечного продукта
3.1.2. Влияние реакции декарбоксилирования ФУК на процесс каталитического ацидолиза смеси УК и ФУК.
3.1.3. Влияние мольного соотношения УК и ФУК на выход МБК
3.2. Влияние времени контактирования исходных реагентов с катализатором на выход МБК.
3.3. Определение области протекания процесса гетерогенного ацндолиза
смеси ФУК и УК.
3.3.1. Влияние внешнедиффузионных факторов на процесс.
3.3.2. Влияние внутридиффузионных Факторов на процесс.
3.4. Кинетическое описание процесса каталитического ацидолиза смеси
ФУК и УК.
3.5. Активность различных катализаторов в процессе каталитического
ацидолиза смеси ФУК и УК.
3.6. Схема реакции каталитического ацидолиза смеси ФУК и УК.
Глава 4. Технологическая часть.
4.1. Стендовая установка.
4.1.1. Описание установки.
4.1.2. Результаты экспериментов на стендовой установке.
4.2. Опытнопромышленная установка получения МБК каталитическим
ацидолизом смеси ФУК и УК.
4.2.. Описание установки
4.2.2. Результаты работы опытнопромышленной установки.
Глава 5. Сравнительная экономическая оценка метода получения МБК
каталитическим ацидолизом смеси ФУК и УК.
5.1. Затраты на синтез и утилизацию отходов на одну тонну 0
конечного продукта по методу получения МБК из цианистого бензила .
5.2. Затраты на синтез и утилизацию отходов на одну тонну 0
конечного продукта по методу получения МБК каталитическим
ацидолизом смеси ФУК и УК.
Выводы.
Список использованной литературы


При применении же смеси солей двух различных кислот можно ожидать образование трех различных кетонов: двух симметричных, являющихся в этих случаях нежелательными побочными продуктами, и одного несимметричного, который и представляет собой основной продукт реакции. Разложение этих трех возможных при реакции кетонов проходит тем легче, чем больше разница в молекулярных весах, взятых для реакции карбоновых кислот [5]. При применении избытка дешевых кальциевых или бариевых солей уксусной кислоты получается, правда, больше ацетона, чем при работе с равномолекулярными количествами, но с другой стороны, образуется также гораздо меньше и нежелательного высокомолекулярного симметричного кетона. Лучших результатов »можно добиться, если заранее получать щелочноземельные соли кислот и перед перегонкой хорошо их высушивать. Выход МБК в этих случаях составлял -%. МБК, полученный по этому способу, трудно очищался. Данная методика являлась преддверием способа получения МБК, основанным на гетерогенном катализе, о котором речь пойдет ниже. МБК получали путем взаимодействия фенилацетилхлорида, растворенного в равном объеме толуола с готовым раствором метилцинкйодида в этилацетате [6]. Выход составлял % от теории, но данный метод широкого практического применения не получил. Исследования проводились лишь для дальнейшей конденсации МБК с этиловым эфиром уксусной кислоты. Этими же авторами изучались свойства 3-фенилпропилацетона, который при гидролизе с % раствором КОН образует смесь этилбензилкетона и МБК. МБК не представлял для них особого интереса, а был описан как результат гидролиза 3 - фенилпропилацетона. Большой вклад в изучение химии МБК внесли работы Данилова и Ве-нус-Даниловой [7], [8]. Метод получения МБК, основанный на кислом гидролизе фенилацето-ацетонитрила [9], находил широкое применение в промышленности. В данном методе использовалась концентрированная серная кислота, которая должна была охлаждаться до - °С. Необходимый фенилацетоацетонитрил предварительно получали по реакции из цианистого бензила []. Эта стадия шла при - °С через образование промежуточного продукта Ыа-соли фе-нилацетоацетонитрила. Температурный режим гидролиза фен и л ацетоацетонитрила поддерживался в пределах - °С. Процесс протекал с образованием фенилацетоуксусной кислоты, которая при повышении температуры превращалась в МБК. Технологию этого метода разработал Олайнахим в году. Схема 1. Химизм процесса получения МБК из цианистого бензила. Взаимодействие хлорацетона в присутствии безводного хлористого алюминия с бензолом приводило к образованию МБК []. Выход составлял %. Получение МБК нагреванием фенилуксусной кислоты и уксусного ан гидрида в присутствии ацетата натрия [] было внедрено в году на за воде Фармакон. Также в литературе описаны методы получения МБК путем обработки СбН5СН2СН=СН2 метил нитратом в присутствии воды или спирта на пала-диевом катализаторе []; взаимодействия фенилуксусной кислоты с кетеном []. Вышеописанные методы имеют значительные недостатки для использования их в промышленности. Недостатки заключаются в редкости и дороговизне исходных веществ, недостаточно высоком выходе МБК, большом количестве отходов (как в случае получения МБК из цианистого бензила, где количество отходов достигает т на тонну готового продукта), которое обременяет производство сложными и дорогими системами их утилизации. Метод получения МБК из бензола и хлорацетона с использованием хлористого алюминия отличает то, что хлористого алюминия необходимо 1 моль на 1 моль конечного кетона (в отличии от каталитических количествах хлористого алюминия, необходимого в реакциях по Фриделю Крафтсу), что также является минусом. Также методы, которые использовали в последнее время в промышленности отличались достаточно сложным аппаратурным оформлением. Избежать подобные недостатки позволяют процессы, представляющие собой отдельный блок способов получения МБК, основанные на гетерогенном катализе. Данные технологии относительно просты и более эффективны, чем вышеописанные и являются перспективным направлением в промышленности. Гетерогенно-каталитический процесс - один из эффективных способов получения кетонов. В промышленных гетерогенно-каталитических процессах используются почти исключительно твердые катализатор.