Файл: Томилов А.П. Адиподинитрил и гексаметилендиамин.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 166

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ПОЛУЧЕНИЕ ГЕКСАМЕТИЛЕНДИАМИНА ИЗ ПРОПИЛЕНА

Для производства гексаметилендиамина представляет интерес способ, появившийся в последние годы и основанный на использо­ вании пропилена в качестве исходного сырья. Процесс получения гексаметилендиамина из пропилена состоит из четырех стадий.

1.

Получение

хлористого аллила высокотемпературным

хло­

рированием

пропилена:

 

 

 

 

 

 

 

С Н 3 — С Н = С Н 2

+ С12

> СН2 =СН—СН2 С1 + НС1

 

 

2. Совместный пиролиз хлористого аллила и пропилена:

 

СН2 =СН—СН2 С1 + СН 3 — СН=СН,

> СН 2 =СН — (СН 2 ) 2 — СН=СН 2

+ НС!

3.

Гидробромирование

гексадиена-1,5:

 

 

 

 

 

СН„=СН—(СН2 ),—СН==СН2

+ 2НВг

> Br—(CH,)e —Rr

 

 

4.

Аммонолиз

1,6-дибромгексана:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+NaOH

 

B r - ( C H 2 ) 6 - B r

+ 2NH.,

» H B r - H 2 N - ( C H 2 ) , - N H 2 . H B r

_ N a B r ,

_ H

^

 

 

 

 

» H 2 N - ( C H 2 ) 6 - N H 2

 

 

 

 

Получение

хлористого аллила — первая

стадия

этого

процесса

давно освоена в промышленном масштабе. Хлорирование пропи­

лена

обычно

проводят9 2 при 500—510 °С

и

мольном

отношении

С 3 Н в

: С12 =

4 : 1 .

Реакция хлорирования

пропилена

протекает

с выделением

значительного

количества

тепла

(А Я =

— —26,7 ккал/моль), которого вполне достаточно для поддержания температуры процесса на оптимальном уровне9 3 . Рабочую темпера­ туру регулируют подогревом пропилена до 200 °С. При времени контакта около 2 с степень конверсии хлора достигает 99,95%. Хло­

ристый аллил выделяют из продуктов хлорирования

ректификацией.

Последующие

стадии в

настоящее время находятся в

про­

цессе разработки, и о них имеются данные только из

патентов

фирм

El Paso Natural

Gas Product

и Allied Chemical.

 

 

Получение гексадиена-1,5. Совместный пиролиз хлористого ал­ лила и пропилена проводят следующим образом9 4 . Смесь хлористого аллила и пропилена в мольном отношении 1 : 5 непрерывно пропу­ скают через реактор трубчатого типа, изготовленный из легирован­ ной стали, при 550 °С и времени контакта 16 с. В указанных усло­ виях степень конверсии пропилена составляет 21,7%, а выход гек­ садиена-1,5 достигает 70%. По данным9 6 , при проведении процесса при 530—540 °С и давлении 3,6 кгс/см2 степень конверсии пропилена равна 10%, а выход гексадиена-1,5 всего 55%.

Гидробромирование гексадиена-1,5. Присоединение бромистого водорода к гексадиену-1,5 сопровождается образованием ряда продуктов. Для получения высокого выхода 1,6-дибромгексана реакцию проводят в присутствии перекисных соединений.

15*

227


При гидробромировании в газовой фазе добавляют кислород, даю­

щий

перекисные соединения

с исходным гексадиеном9 5 ' 9 в .

Напри­

мер,

гексадиен-1,5 смешивают с 0 2

и газообразным

НВг (в мольном

соотношении

диен : 0 2

: НВг = 1 : 0,485 : 2,5)

и

пропускают эту

смесь

через

реактор

при

30 °С.

Продукты

гидробромирования

имеют следующий состав

(в % ) :

 

 

 

 

 

 

Низкокипящие

продукты

 

0,9

 

 

 

5-Бромгексен-1

 

 

 

0,5

 

 

 

 

6-Бромгексен-1 .

. ;

 

1 >7

 

 

 

 

1,6-Дибромгексал

 

 

85,6

 

 

 

 

2,5-Дибромгексан

 

 

0.8

 

 

 

 

1.4-Дибромгексан

 

 

2,3

 

 

 

 

1.5- Дибромгексан

 

5,6

 

 

 

 

Другие дибрсмиды

 

0,1

 

 

 

 

Высококипящие продукты

2,5

 

В жидкофазном процессе через смесь гексадиена-1,5 и 30%-ной

перекиси водорвда (1 : 0,03),

охлажденную до —12 °С, пропускают

газообразный

НВг. Выход

1,6-дибромгексана

составляет9 4

81,6%.

Аммонолиз 1,6-дибромгексана проводят в жидкой фазе, под дав­ лением, используя большой избыток аммиака. Выход гексаметилен­ диамина составляет9 4 '9 7 75—85%.

Например, в автоклав из легированной стали загружают безвод­ ный жидкий аммиак и в течение 25 мин прибавляют 1,6-дибромгек- сан. Содержимое перемешивают 4 ч при 30 °С и давлении 14 кгс/см2 . По окончании реакции удаляют избыток аммиака, остаток раство­ ряют в метаноле (или этаноле) и обрабатывают раствором метилата натрия в метаноле. Спиртовый раствор отфильтровывают от осадка

солей

и перегоняют. Наряду с гексаметилендиамином,

выход кото­

рого

составляет 80,5%,

образуются гексаметиленимин (~14,8%)

и димерные

продукты

(~4,7%).

 

В другом

случае содержимое автоклава по окончании реакции

выливают в метанол и после испарения избытка аммиака

прибавляют

к остатку раствор метилата натрия в метаноле. Гексаметилендиамин выделяют из реакционной смеси, как описано выше. Выход его ра­ вен 80,7%, а гексаметиленимина — 12,2%. В продуктах аммонолиза найдены также 2-этилпирролидон, 2-пипеколин, 2,5-диметилпирро- лидон.

Процесс можно проводить и при меньшем избытке аммиака и более высокой температуре9 8 . Так, смесь 95%-ного 1,6-дибромгек­ сана и жидкого аммиака загружают в автоклав из легированной стали и азотом создают в нем давление 140 кгс/см2 , после чего нагре­ вают до 140 °С. Реакция заканчивается в течение 5 мин. Содержимое автоклава охлаждают, удаляют избыток аммиака, а остаток смеши­

вают

с 50%-ным водным раствором едкого

натра. Гексаметиленди­

амин

с выходом 74% получают

после двойной экстракции

водно-

щелочного

раствора

диэтиловым

эфиром

и

перегонки экстракта.

Сообщается

также,

что гексаметилендиамин

может быть

выделен

из реакционной смеси обработкой

едким натром с последующей от-

228


гонкой" или при обработке этой же смеси Са(ОН)2 ; в этом случае гексаметилендиамин экстрагируют изоамиловым спиртом и экстракт перегоняют1 "".

ПОЛУЧЕНИЕ ГЕКСАМЕТИЛЕНДИАМИНА АМИНИР08АНИЕМ ГЕКСАНДИОЛА-1,6

Для получения гексаметилендиамина может быть также исполь­ зовано аминирование гександиола-1,6:

 

•• \ Н 3 ; ГН.,]

Н О - ( С Н , ) 6 - О Н

ТГТГ'-*' H 2 N - ( C H , ) e - N H ,

В промышленности гександиол-1,6 обычно получают гидриро­ ванием диэтилового эфира адипиновой кислоты:

+4Н 2

 

С , Н 5 О О С - ( С Н , ) 4 - С О О С , Н 5 — —

Н О - ( С Н „ ) 6 - О Н

Гидрирование проводят1 0 1 в жидкой фазе при давлении 300— 500 кгс/см2 и температуре ~250 °С в присутствии хромита меди в качестве катализатора. По окончании реакции катализатор от­ фильтровывают; гександиол-1,6 выделяют фракционной вакуумной перегонкой или непрерывной экстракцией диэтиловым эфиром с по­ следующей перегонкой экстракта. Выход гександиола-1,6 состав­ ляет 85—90°».

По методу фирмы BASF1 0 2 гекс.андиол-1,6 можно также получить исходя из ацетилена. Сначала при взаимодействии ацетилена с 40%-ным водным раствором формальдегида, разбавленного тетрагидрофураном, при 100—110°Си давлении ~ 1 0 к г с см2 получают иропаргиловый спирт; последний окисляют кислородом воздуха в при­ сутствии однохлористой меди, получая гексадиин-2,4-диол-1,6. Гид­ рирование гексадиин-2,4-диола-1,6 приводит к гександиолу-1,6:

 

ацетиле-

'-Оо;

Н С = С Н + НСНО

иид меди

—CuCl

* Н С = С - С Н , О Н

>

 

~ ..

- НоО

 

пропаргиловьш

 

 

спирт

 

» 0.5НОСН,—С=С—С=С—СН3 ОН — ^ НО—(СН,)в —он

гексадиин-2,4-диол-1,6

Гидрирование гексадиин-2,4-диола-1,6 проводят в присутствии никеля Ренея в метаноле при 20—60 °С и 20—200 кгс/см2 . Выход гександиола-1,6 равен 90% .

Процесс можно проводить как периодически (в автоклаве), так и непрерывно. В последнем случае предпочтительнее трегерные ка­ тализаторы гидрирования.

Аминирование гександиола-1,6 проводят1 0 3 при температуре око­ ло 200 °С и давлении до 500 кгс/см2 в присутствии большого избытка аммиака или аммиака и водорода. В качестве катализаторов ис-

16—2189

229

 


пользуют никель Ренея, рутений на активированном угле, хромит меди.

Непрерывный процесс получения гексаметилендиамина аминированием гександиола-1,6 проводят в трубчатом реакторе с использо­ ванием хромита меди в качестве катализатора. Смесь гександиола-1,6,

аммиака и водорода в соотношении 1 : 10 : 0,15

непрерывно подают

в реактор при 210 °С и 230 кгс/см2 . Время пребывания

исходной

смеси в реакторе составляет ~ 1

ч. На выходе из реактора

давление

сбрасывают, отделяя от жидких

продуктов водород и аммиак, кото­

рые возвращают в цикл. Остатки аммиака из

продуктов

реакции

удаляют отпариванием (полученный при этом аммиак также при­ соединяют к рециркуляционному потоку).

При аминировании гександиола-1,6 наряду с гексаметиленди-

амином образуется

значительное

количество побочных продуктов:

гексаметиленимина,

1-аминогексан-6-ола,

1-(6-аминогексил)-гекса-

метилендиамина и

полиаминов.

Система

выделения гексаметилен­

диамина из продуктов аминирования состоит из трех ректификацион­ ных колонн. На первой из них проводится азеотропная осушка про­ дуктов реакции с помощью циклогексана, на второй — очистка от гексаметиленимина, на третьей — выделение гексаметилендиамина.

Гексаметиленимин и кубовую жидкость третьей колонны

возвращают

в цикл.

 

Степень конверсии гександиола-1,6 в непрерывном

процессе со­

ставляет 45—50%. В случае рециркуляции побочных и промежуточ­ ных продуктов выход гексаметилендиамина достигает 85—88% в расчете на вступивший в реакцию гександиол-1,6.

ПОЛУЧЕНИЕ ГЕКСАМЕТИЛЕНДИАМИНА ИЗ ЦИКЛОГЕКСАНОНОКСИМА И е-КАПРОЛАКТАМА

Полупродукты промышленного синтеза полиамида найлон 6— циклогексаноноксим и е-капролактам — восстановительным а мини­ рованием могут быть превращены в гексаметилендиамин:

2

; +NH3

H 2

N - ( C H 2 ) 6 - N H 2

2о

 

 

NH —

Восстановительное аминирование циклогексаноноксима прово­ дят в присутствии катализаторов, содержащих Ni, Со, Си на раз­ личных носителях, при 180—250 °С. Например, циклогексаноноксим, водород и аммиак, взятые в соотношении 1 : 64 : 6,4, пропускают при 190 °С над катализатором, представляющим собой восстанов­ ленную медь, нанесенную на пемзу1 0 4 . Реакционные газы охлаждают и фракционируют. Выход гексаметилендиамина составляет ~70% .

230