Научные основы синтеза N-метиланилина на катализаторе НТК-4

• Автор: Батрин, Юрий Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 140 с.

Содержание

Введение
1. Методы синтеза Ы-алкил(арил)аминов и их применение
(обзор литературы)
1.1. №-алкилирование аминов галогеналкилами
1.2. Ы-алкилирование аминов альдегидами и кетонами
1.3. Ы-алкилирование аминов алкилкарбонатами
и диметилсульфатом
1.4. М-алкилирование аминов спиртами и олефинами
1.5.Прочие методы синтеза Ы-алкил(арил)аминов
2. Термодинамический анализ равновесия реакций, протекающих
при аминировании метанола анилином
3. Разработка парофазного процесса получения синтеза И-метиланилина
с использованием новых каталитических систем
3.1. Поиск новых катализаторов для синтеза М-метиланилина
3.2. Кинетика синтеза И-метиланилина на катализаторе НТК
3.2.1. Определение кинетической области процесса 14-метилирования анилина метанолом
3.2.2. Механизм и уравнение кинетики реакции
аминирования метанола анилином на катализаторе НТК
3.3. Особенности процесса синтеза Ы-метиланилина
на промышленном катализаторе НТК
4. Разработка рецептуры антидетонационных добавок с использованием М-метил анилина
5. Экспериментальная часть
5.1. Расчет термодинамических функций аминирования
метанола анилином

5.1.1. Подготовка исходной информации
5.1.2. Расчет теплового эффекта и термодинамических функций
5.1.3. Расчет состава равновесной смеси реакции аминирования метанола анилином
5.2. Характеристика реагентов и продуктов реакции
5.3. Физико-химические методы анализа реакционной массы синтеза N-метиланилина
5.4. Описание лабораторной установки для синтеза N-метиланилина
и проведенных на ней исследований
5.4.1. Поиск новых каталитических систем
для парофазного синтеза N-метиланилина
5.4.2. Исследование кинетики синтеза N-метиланилина
5.5. Методика испытаний антидетонационныхдобавок
Выводы
Список литературных источников
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Повышение качества нефтепродуктов, особенно моторных топлив, позволяющее снизить их расход при эксплуатации с одновременным решением экологических и экономических проблем, представляется весьма перспективным направлением в химии и химической технологии.
Один из методов улучшения физико-химических и эксплуатационных характеристик топлив, как известно, связан с разработкой и применением присадок и добавок, существенно улучшающих качественные и количественные характеристики топлива.
Первым антидетонатором. был тетраэтилсвинец (ТЭС), высокая эффективность антидетонационного действия которого открыта в 1921 г. Позднее, в связи с увеличением производства бензинов с высоким содержанием углеводородов, наряду с ТЭС за рубежом начали применять тетраметилсвинец (ТМС).
» Основным недостатком ТЭС и ТМС является чрезвычайно высокая ядовитость самих антидетонаторов и продуктов их сгорания, приводящая к загрязнению окружающей среды, а также их негативное влияние на работу двигателей.
Детонационная стойкость бензинов также может быть повышена при введении в них спиртов и эфиров. Низкомолекулярные спирты и эфиры легче смешиваются с бензином и могут быть получены из различного сырья. При их сгорании выделяется значительно меньше вредных примесей, чем при сгорании бензина, они имеют высокие октановые числа и достаточно эффективно повышают октановые числа топлив.
Так, в США вырабатывается высооктановая добавка «Оксинол», содержащая до 4,75 % метанола и трет.-бутанола. Фирмой «1лщр» (ФРГ) производится «топливный метанол», в состав которого входят: метанол ~ 53,5 %; высшие спирты и другие кислородсодержащие продукты - 41,9%; углеводороды-
4,3 % и вода -— 0,3%. Основным недостатком этих добавок является низкая стабильность бензинометанольных смесей, особенно при контакте с водой, что

3. РАЗРАБОТКА ПАРОФАЗНОГО ПРОЦЕССА СИНТЕЗА 14-МЕТИЛАНИЛИНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НОВЫХ КАТАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Анализ литературных данных, посвященных теоретическим вопросам и технологическим аспектам М-алкилирования аминов галоидалкилами и спиртами, показывает, что известные в настоящее время технологические решения по данной проблеме, в частности связанные с синтезом №метиланилина, имеют ряд существенных недостатков. Это, например, связано с тем, что большая часть способов проведения данного процесса протекает в реакторах периодического действия при высоких давлениях (до 30 атм.) или в реакторах непрерывного действия при использовании катализаторов с высокой температурой «зажигания» и маленьким сроком службы. При этом в большинстве указанных случаев наблюдается низкая производительность и селективность процесса.
В связи с этим нами был осуществлен поиск новых каталитических систем и проведены исследования по разработке более эффективных способов синтеза Ы-метиланилина.
3.1. Поиск новых катализаторов для синтеза 1Ч-метиланилина
Для решения поставленной задачи нами были испытаны различные каталитические системы, содержащие в своем составе окись меди, цинка, никеля и ряд других окислов металлов, традиционно используемых в процессах восстановления, аминирования, алкилирования, и применяемые в промышленных технологиях. Характеристики исследуемых катализаторов представлены в таблице 3.1.
Испытания представленных в таблице 3.1. каталитических систем с целью разработки нового высокоэффективного способа получения Ы-метиланилина нами были проведены в проточном реакторе, описание которого приведено в экспериментальной части диссертации. При этом температуру реакции аминирования метанола анилином изменяли в интервале 180-280°С, соотношение анилин: метанол : водород поддерживали на уровне 1 : 2 ч- 4 : 8, и удельную скорость подачи реагентов варьировали от 0,2 до 0,5 молъ/ч-кгЫ. Во всех опытах объем катализатора составлял 100 см3. Полученные результаты представлены в таблице