ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 166
Скачиваний: 1
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:
+н2 |
; +NH3 |
H 2 |
N - ( C H 2 ) 6 - N H 2 |
|
-н2о |
||||
|
|
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