способ получения n-метиланилина

Формула изобретения

Способ получения N-метиланилина каталитическим гидрированием нитробензола водородом в присутствии метанола на медь-хром-алюминиевом катализаторе, отличающийся тем, что процесс осуществляют последовательно в двух реакционных зонах при 160-200°С в первой зоне до полного превращения нитробензола и 210-240°С во второй зоне до степени превращения анилина не менее 93% при мольном соотношении нитробензол : метанол:водород 1 : (2-4) : (4-10).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к прямому способу получения N-метиланилина из нитробензола, метанола и водорода в газовой фазе при атмосферном давлении на гетерогенном медьхромалюминиевом катализаторе.

Известен способ получения N-метиланилина из анилина и метанола в присутствии водорода на промышленных катализаторах низкотемпературной конверсии оксида углерода (патент РФ 2066679, кл. С 07 С 211/48, B 01 J 23/86, опубл. Бюл. 26, 1996).

Выход N-метиланилина составляет 86-89%.

Наиболее близким является способ совместного получения анилина и N-метиланилина по которому каталитическое гидрирование нитробензола проводят в присутствии метанола на медьхромовом катализаторе при 180-220^oС с последующим выделением продуктов ректификацией (патент РФ 2135460, кл. С 07 С 209/36, 209/16, 211/46, 211/48, опубл. Бюл. 24, 1999).

Выход анилина составляет 98%, а суммарный выход анилина и N-метиланилина 95%.

Таким образом, ни в одном из описанных способов нельзя получить N-метиланилин из нитробензола прямым способом с высоким выходом без выделения продуктов ректификацией.

Техническим результатом заявляемого способа является возможность прямого получения N-метиланилина из нитробензола с выходом более 92,0%, который можно использовать без дополнительной очистки (ректификации) как товарный продукт для приготовления комплексных добавок к бензинам для увеличения октанового числа.

Поставленный технический результат достигается тем, что при получении N-метиланилина, включающем каталитическое гидрирование нитробензола водородом в присутствии метанола на медьхромалюминиевом катализаторе, процесс осуществляют последовательно в двух реакционных зонах при 160-200^oС в первой зоне до полного превращения нитробензола и 210-240^oС во второй зоне до степени превращения анилина не менее 93% при мольном соотношении нитробензол : метанол : водород 1:(2-4):(4-10).

При этом N-метиланилин получается с выходом более 92%.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

В реактор, состоящий из двух реакционных зон, помещают медьхромалюминиевый катализатор типа НТК - катализатор низкотемпературной конверсии оксида углерода, который при нагревании восстанавливают водородом до прекращения выделения влаги, контролируя повышение температуры по высоте слоя катализатора. Восстановление катализатора проводят только один раз после его замены. Затем в реактор подают при атмосферном давлении смесь, состоящую из нитробензола, метанола и водорода в мольном соотношении соответственно 1: (2-4):(4-10). При этих первоначальных условиях процесс ведут последовательно в двух реакционных зонах. В первой зоне при 160-200^oС и во второй при 210-240^oС. Реакционная масса, выходящая из второй зоны реактора, охлаждается в двух холодильниках и собирается в сборнике-разделителе. Органический слой не содержит нитробензола и после разделения является готовым продуктом. Выход N-метиланилина в пересчете на нитробензол составляет более 92%.

Выбор указанных температурных интервалов в первой и второй реакционных зонах, а также выбор соотношения реагентов обусловлен следующим:

- уменьшение температуры в первой зоне ниже 160^oС приводит к резкому снижению конверсии нитробензола;

- увеличение температуры в первой реакционной зоне выше 200^oС приводит к снижению выхода N-метиланилина до уровня менее 92% за счет уменьшения селективности процесса;

- уменьшение температуры во второй реакционной зоне ниже 210^oС приводит к снижению выхода N-метиланилина ниже 92% за счет уменьшения конверсии процесса;

- увеличение температуры во второй реакционной зоне выше 240^oС приводит к снижению выхода N-метиланилина ниже 92% за счет уменьшения селективности процесса;

- уменьшение количества метанола и водорода ниже указанных интервалов приводит к снижению выхода N-метиланилина за счет снижения селективности процесса;

- повышение количества метанола и водорода выше указанных интервалов приводит к снижению селективности или неоправданному перерасходу этих реагентов.

Следует отметить, что высокий выход N-метиланилина по заявляемому способу достигается при мольном соотношении нитробензол: водород 1:4-10, в то время как по известным способам оно равно 1:15.

Способ прямого получения N-метиланилина из нитробензола иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 320 г медьхромалюминиевого катализатора загружают в лабораторный реактор, который представляет собой трубку длиной 0,56 м, диаметром 0,025 м, состоящую из двух реакционных зон.

Катализатор в первой и во второй зоне нагревают до 160-180^oС и восстанавливают водородом, контролируя появление температурных скачков по всей высоте слоя катализатора (210-240^oС). После этого катализатор выдерживают в потоке водорода при температуре 160-180^oС еще 4-6 часов при скорости подачи водорода 18-29 л/час до окончания выделения воды. Затем в реактор при атмосферном давлении начинают подавать смесь, состоящую из нитробензола, метанола и водорода в мольном соотношении соответственно 1:3:10 при скорости подачи нитробензола 0,53 моля (54 мл) в час. При этих условиях процесс последовательно ведут в двух реакционных зонах. В первой зоне при 180^oС, а во второй при 220^oС. Реакционная масса, выходящая из второй реакционной зоны, охлаждается в двух холодильниках и собирается в сборнике-разделителе. Выход N-метиланилина в пересчете на нитробензол составляет 95,0%.

Примеры 2-14 выполнены аналогично примеру 1 с варьированием температур в реакционных зонах, соотношений нитробензол : метанол : водород и приведены в таблице.

Полученный N-метиланилин из нитробензола прямым способом с выходом более 92% можно использовать без дополнительной очистки (ректификации) как товарный продукт для приготовления комплексных добавок к бензинам для увеличения октанового числа.