Способ получения раствора, содержащего алкилтетрагидроантрагидрохинон - RU2066308C1

Чертежи

Описание

Изобретение касается усовершенствованного способа получения алкилтетрагидроантрагидрохинонов в системах растворителей, содержащих растворы алкил-5,6,7, 8-тетрагидроантрагидрохинонов, которые непосредственно могут быть использованы в качестве рабочих растворов для получения перекиси водорода или из которых могут быть выделены при желании алкилтетрагидроантрагидрохиноны или соответствующие алкилтетрагидроантрахиноны после их окисления кислородсодержащим газом.

При получении перекиси водорода по антрахиноновому способу (АО-способ) вводят в растворители, пригодные для этого, растворенные алкилантрахиноны в качестве инертных агентов. Эти растворы алкилантрахинонов называют рабочим раствором. Известно, что алкилантрахиноны в смеси со стабильными к гидрированию алкил-5,6,7,8-тетрагидроантрахинонами в рабочем растворе применяют для получения перекиси водорода по антрахиноновому способу. При этом тетрагидроантрахиноны постепенно образуются сами в рабочем растворе как побочные продукты гидрирования алкилантрахинонов. Чтобы можно было лучше использовать преимущества алкилтетрагидроантрахинонов при получении перекиси водорода, обычно получают целенаправленно тетрагидропроизводные, специально синтезируя, и затем выделяют для непосредственного их введения в АО-способ.

Однако, невозможно получить простым, прямым способом в сущности только алкилтетрагидроантрахиноны в качестве инертных агентов, содержащихся в рабочих растворах, для получения перекиси водорода по АО-способу.

Задача изобретения состоит в том, чтобы разработать способ, который позволяет, с одной стороны, гидрировать алкилантрахиноны с высоким выходом и селективностью до тетрагидропроизводных, чтобы можно было использовать выделяющиеся при гидрировании алкилтетрагидроантрагидрохиноновые растворы непосредственно в качестве рабочего раствора для получения перекиси водорода по АО-способу, и, с другой стороны, избежать в дальнейшем недостатков при образовании продуктов.

Для решения этой задачи изобретение предлагает способ получения растворов, содержащих алкилтетрагидроантрагидрохинон (конечный раствор), путем гетерогенного каталитического гидрирования под давлением растворов, содержащих алкилантрахинон (промежуточный раствор), который отличается тем, что раствор алкилантрахинона в системе растворителей, пригодной для получения перекиси водорода по антрахиноновому способу, взаимодействует с газообразным водородом при интенсивном перемешивании в присутствии суспензионного или суспендированного на носителе катализатора из металлов никеля, платины или родия, при температуре от 20^oC до 100^oC, преимущественно от 50^oC до 70^oC, и давлении выше 400 кПа, преимущественно от 800 до 1000 кПа.

Этот способ очень прост и позволяет получать растворы тетрагидропроизводных в форме гидрохинона (алкилтетрагидроантрагидрохинон) с высоким выходом и селективностью.

При проведении способа согласно изобретению, гидрированный алкилантрахинон растворяют в растворителе или в системе растворителей, которая пригодна для получения рабочих растворов для АО-способа. Причем в способе согласно изобретению преимущественно применяют смеси из неполярных, ароматических растворителей (хиноновый растворитель) и полярных растворителей (гидрохиноновый растворитель). Примерами применяемых ароматических растворителей могут служить алкилзамещенные ароматические углеводороды, в особенности С₉ и С₁₀-алкилбензолы или их смеси. Примерами применяемых полярных растворителей являются высшие спирты (например, диизобутилкарбинол, 2-октанол), алкилированные и арилированные мочевины, эфиры фосфорных кислот (например, триоктилфосфат), 2-пирролидон, 2-метилциклогексилацетат или их смеси. Примерами для смесей растворителей могут быть смеси из С₁₀-алкилароматических углеводородов с диизобутилкарбинолом или с 2-метилциклогексилацетатом.

Гидрирование проводят на гетерогенном суспензионном или суспендированном на носителе катализаторе из металлов никеля, пластины или родия. Целесообразным представляется использование суспензионного никелевого катализатора Ренея или суспендированных на носителе катализаторов, которые являются металлами платина или родий, нанесенными на окись алюминия, силикат алюминия. В случае суспендированных на носителе катализаторов предпочтение отдают платине и родию на силикате алюминия. В качестве особенно предпочтительного катализатора гидрирования применяют никелевый катализатор Ренея, так как он при хорошей селективности превосходит катализаторы из драгоценных металлов на носителе в отношении скорости ядерного гидрирования и, более того, с экономической точки зрения обладает гораздо большими преимуществами, чем другие катализаторы.

Концентрация катализатора в способе согласно изобретению находится преимущественно в пределах, которые соответствуют плотности суспензии катализаторов от 0,6 до 2, 2% вес.

В качестве алкилантрахинонов, которые подвергаются гидрированию, целесообразно использовать антрахиноны, алкилированные в двух положениях. Особое предпочтение отдают гидрированию антрахинонов, которые замещены в С2-положении остатком алкила с С₂-C₅. Более целесообразно использовать такие алкилантрахиноны, как 2-этилантрахинон, 2-бутилантрахиноны, 2-амилантрахиноны или их смеси. Особенно предпочтительны 2-этилантрахинон, 2-трет-бутилантрахинон, 2-втор-амилантрахинон, 2-трет-амилантрахинон или их смеси. Целесообразное оформление способа согласно изобретению это наличие промежуточного раствора, содержащего алкилантрахинон или смеси в количестве от 3 до 10% вес. (в пересчете на общий вес промежуточного раствора).

Кроме интенсивного перемешивания гидрируемой смеси, особое значение для проведения успешного способа согласно изобретению имеют температурные параметры гидрирования и давление. Способ проводят при повышенном давлении, в особенности при давлении водорода от 800 до 1500 кПа. Температура ступени гидрирования лежит в области между 50^oC и 70^oC. Названные последними пределы давлений и температур являются наиболее благоприятными относительно выхода, селективности и скорости взаимодействия.

Изобретение подробно поясняют следующими примерами, которые не ограничивают объем изобретения.

Примеры
Последующие примеры проводят в реакторе гидрирования по типу замкнутого цикла, устройство и принцип действия которого подробно описаны, например, в европейском патенте N 70 797 и который особенно хорошо обеспечивает желаемое интенсивное перемешивание компонентов гидрирования, благодаря своему высокому КПД смешения.

Загрузка реактора (раствор алкилантрахинонов и катализатор), состав которой представлен в таблице 1, осуществляется сначала в емкость, а затем гетерогенную смесь переводят в замкнутый цикл реактора. Значительная часть этого замкнутого цикла представляет собой: автоклав, служащий отдельным реакционным сосудом и имеющий на крышке инжектор-смесительное сопло для подачи смеси сверху и отверстие в днище сосуда, а также трубопроводы для подачи и отвода реакционной смеси или конечного раствора; циркуляционный насос; теплообменник; газопровод для подачи газа к инжектору-смесительному соплу и замкнутую линию. Эта линия соединяет названные части реактора последовательно: днище реакционного сосуда, циркуляционный насос, теплообменник, инжектор-смесительное сопло в так называемый замкнутый цикл.

Во время гидрирования содержимое реактора непрерывно насосом подают благодаря замкнутому циклу, причем в инжекторе-смесительном сопле гомогенно смешивается водород по инжекционному принципу. В инжектору-смесительном сопле интенсивно перемешивается газ для гидрирования и реакционная смесь благодаря высокой степени сдвига, образующейся в сопле, гидрирование поддерживается условиями согласно изобретению, так что реакция алкилантрахинонов проходит до образования алкилтетрагидроантрагидрохинонов с высоким выходом и селективностью, а также достигается существенное повышение скорости гидрирования.

Гидрирование 45 кг реакционной смеси проходит при варьировании катализатора, алкилантрахинона, концентрации алкилантрахинона, температуры, давления, растворителей и продолжительности реакции. Таблица 1 дает представление о полученных результатах.

Для примера 2 можно отметить дополнительно, что вводимый никелевый катализатор Ренея может быть использован в шести вариантах без снижения его активности в процессе дальнейшего гидрирования. Растворы, полученные взаимодействием в предыдущих примерах, можно вводить после отделения суспензионного катализатора (в случае введения, с одной стороны, одинаковых катализаторов для получения конечных растворов, содержащих алкилтетрагидроантрахинон, и, с другой стороны, получение Н₂O₂ по АО-способу без отделения катализатора в данном случае) циркуляцией продуктов для получения пероксида водорода.

Пример 9
Гидрирование раствора 2-этилантрахинона в присутствии суспензионного родиевого катализатора на носителе.

Гидрирование осуществляется описанным в примерах 1-8 способ. Ниже приводятся условия реакции и полученные результаты.

Условия реакции:
Исходная смесь
2-этилантрахинон 30 г/кг раствора;
месь растворителей: 2-метилциклогексилацетат 370 г/кг раствора и С₁₀ -алкилароматическая смесь 600 г/кг раствора.

Катализатор
родий на носителе окиси алюминия;
плотность суспензии 0,6%
Температура: 65^oC
Давление: 800 кПа
Продолжительность реакции: 60 мин
Результаты гидрирования:
Степень гидрирования: 100% в расчете на применяемый 2-этилантрахинон.

Селективность: 95% полученному количеству производного тетрагидроантрахинона в расчете на применяемый 2-этилантрахинон.

Реферат

Сущность: продукт - раствор, содержащий алкилтетрагидроантрагидрохинон. Реагент 1: С₂-C₅ алкилантрахинон или их смесь в смеси растворителей из диизобутилкарбинола или 2-метилциклогексилацетата и С₁₀ смесей алкилароматических углеводородов. Реагент 2: водород. Условия реакции: осуществляют в реакторе петлевого типа с инжекторным смесительным соплом при 50-70, град. и давлении 800-1500 кПа в присутствии суспензионного катализатора - никель Ренея или Pt на алюмосиликате или родий на окиси алюминия. 1 табл.

Формула