способ получения циклогексана

Формула изобретения

1. Способ получения циклогексана из непредельных углеводородов, отличающийся тем, что смесь ацетилена и природного газа при соотношении 46÷48 : 52÷54 мол.% подвергают механохимической активации при температуре 20°С в течение 3-10 мин в присутствии кристаллического кварца.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют кварц с размером частиц 2-4 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способу получения циклогексана.

В основном циклогексан получают из бензола. Чаще всего применяется гидрирование бензола в циклогексан. Известны способы получения циклогексана жидкофазным гидрированием бензола (Пат. № 5189233 США.; Пат. № 2139843 РФ, Пат. 6750374 США, Заявка 2716190 Франция, Пат. № 2196123 РФ, Пат. 6153805 США, Пат. 6187080 США, Пат. № 2235086 РФ). Типичной проблемой при гидрировании бензола в циклогексан являются побочные реакции. В частности, нежелательной является изомеризация в метилциклопентан. Кроме того, при более высоких температурах происходит расщепление кольца, приводящее к нежелательным C5- и более легким продуктам. Недостатком этих способа является необходимость обессеривания сырья.

Наиболее близким предлагаемому способу является способ гидрирования бензола в адиабатическом реакторе полочного типа путем контактирования бензола с катализатором, при температуре 140-240°C, давлении 3-6 МПа, объемной скорости подачи сырья 0,5-2,0 ч^-1 в присутствии водородсодержащего газа (Пат. № 2400463). Недостатками данного способа являются необходимость использования в процессе получения циклогексана высокой температуры и давления и сложное технологическое оформление процесса.

Задачей предлагаемого способа является получение циклогексана механохимическим способом из смеси ацетилена с природным газом, позволяющим проводить процесс в одну стадию, без создания дополнительного давления и при низких температурах.

Технический результат достигается за счет механохимической обработки смеси ацетилена с природным газом при соотношении 46÷48:52÷54 мол.%, температуре 20°C в течение 3-10 мин в присутствии кристаллического кварца с размером частиц 2-4 мм.

Процесс получения циклогексана проводят в механохимическом реакторе центробежно-планетарной шаровой мельницы типа АГО-2, при частоте вращения реакторов 1820 об/мин. В герметично закрываемый реактор мельницы помещают мелющие стальные шары и кристаллический кварц (размер частиц 2-4 мм). В реактор (предварительно удалив воздух) закачивают смесь ацетилена с природным газом под давлением 1 атм при соотношении 46÷48:52÷54 мол.%. В состав природного газа входят метан (97 мол.%), этан (2,3 мол.%), пропан (0,6 мол.%), иные газы (0,1 мол.%). В процессе механохимической активации в присутствии кварца ацетилен превращается в бензол. Часть образующегося бензола гидрируется водородом, выделяемым при механодеструкции углеводородов природного газа, с образованием циклогексана при температуре 20°C (за счет внешнего охлаждения реакторов) в течение 3-10 минут. Селективность предлагаемого способа по циклогексану достигает 25 мол.%.

Ацетилен и линейные углеводороды анализируют газохроматографическими методами, используя детектор по теплопроводности. Углеводороды C₁-C ₆ разделяют с помощью газожидкостной хроматографии в колонке, заполненной сферохромом; стационарная жидкая фаза - триэтиленгликольбутират. Неуглеводородные компоненты газов определяют газо-адсорбционным методом в колонке, заполненной цеолитом CaA в качестве адсорбента. Газ-носитель - аргон. Бензол и циклогексан определяют на газожидкостном хроматографе "Кристалл-2000М" с пламенным детектором.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1. Смесь состава ацетилен (46 мол.%) + природный газ (54 мол.%) подвергают механической обработке в реакторе-активаторе мельницы АГО-2 в течение 3 минут, в описанных выше условиях.

Полученная газовая смесь содержит 13 мол.% циклогексана.

Пример 2. Смесь состава ацетилен (46 мол.%) + природный газ (54 мол.%) подвергали механической обработке в реакторе-активаторе мельницы АГО-2 в течение 5 минут, в описанных выше условиях.

Полученная газовая смесь содержит 25 мол.% циклогексана.

Пример 3. Смесь состава ацетилен (46 мол.%) + природный газ (54 мол.%) подвергали механической обработке в реакторе-активаторе мельницы АГО-2 в течение 10 минут, в описанных выше условиях.

Полученная газовая смесь содержит 5 мол.% циклогексана.

Пример 4. Смесь состава ацетилен (48 мол.%) + природный газ (52 мол.%) подвергали механической обработке в реакторе-активаторе мельницы АГО-2 в течение 5 минут, в описанных выше условиях.

Полученная газовая смесь содержит 23 мол.% циклогексана.

В газовой фазе после механической обработки приведенных в примерах смесей помимо циклогексана присутствуют ацетилен, бензол, водород, метан, этан.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать циклогексан непосредственно из ацетилена и природного газа в одну стадию механохимическим способом при комнатной температуре и атмосферном давлении.