RU2127721C1 - Способ получения фенола и его производных - Google Patents
Способ получения фенола и его производных Download PDFInfo
- Publication number
- RU2127721C1 RU2127721C1 RU97112675A RU97112675A RU2127721C1 RU 2127721 C1 RU2127721 C1 RU 2127721C1 RU 97112675 A RU97112675 A RU 97112675A RU 97112675 A RU97112675 A RU 97112675A RU 2127721 C1 RU2127721 C1 RU 2127721C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- benzene
- derivatives
- zeolite
- phenol
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 6
- 229940027987 antiseptic and disinfectant phenol and derivative Drugs 0.000 title abstract 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 90
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 35
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 claims abstract description 17
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- -1 and in second stage Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 238000005906 dihydroxylation reaction Methods 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- PYLWMHQQBFSUBP-UHFFFAOYSA-N monofluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC=C1 PYLWMHQQBFSUBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N Hydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical compound OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 229910052680 mordenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- GOYDNIKZWGIXJT-UHFFFAOYSA-N 1,2-difluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC=C1F GOYDNIKZWGIXJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UEMGWPRHOOEKTA-UHFFFAOYSA-N 1,3-difluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC(F)=C1 UEMGWPRHOOEKTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QUGUFLJIAFISSW-UHFFFAOYSA-N 1,4-difluorobenzene Chemical compound FC1=CC=C(F)C=C1 QUGUFLJIAFISSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HFHFGHLXUCOHLN-UHFFFAOYSA-N 2-fluorophenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1F HFHFGHLXUCOHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UDWPONKAYSRBTJ-UHFFFAOYSA-N [He].[N] Chemical compound [He].[N] UDWPONKAYSRBTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 150000004996 alkyl benzenes Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000001555 benzenes Chemical class 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 150000005205 dihydroxybenzenes Chemical class 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 150000005171 halobenzenes Chemical class 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033444 hydroxylation Effects 0.000 description 1
- 238000005805 hydroxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C37/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
- C07C37/60—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring by oxidation reactions introducing directly hydroxy groups on a =CH-group belonging to a six-membered aromatic ring with the aid of other oxidants than molecular oxygen or their mixtures with molecular oxygen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/40—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
- B01J2229/10—After treatment, characterised by the effect to be obtained
- B01J2229/26—After treatment, characterised by the effect to be obtained to stabilize the total catalyst structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
- B01J2229/30—After treatment, characterised by the means used
- B01J2229/36—Steaming
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
- B01J2229/30—After treatment, characterised by the means used
- B01J2229/42—Addition of matrix or binder particles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения фенола и его производных окислением бензола и его производных закисью азота в присутствии гетерогенных катализаторов. Окисление бензола и его производных ведут закисью азота при 225-450oС в присутствии цеолитного катализатора, который предварительно активируют при повышенной температуре путем двустадийной термообработки. На первой стадии катализатор выдерживают в течение 4-6 ч при 350-450oС в токе азота или воздуха, а на второй стадии нагревают при 450-1100oС в течение 1-3 ч в непрерывном токе инертного газа или воздуха. Активированный цеолитный катализатор охлаждают до 350oС. В результате увеличивается стабильность работы катализатора и повышается селективность процесса. 7 табл.
Description
Изобретение относится к области органического синтеза, а именно к способу получения фенола и его производных путем окисления бензола и его производных закисью азота в присутствии гетерогенных катализаторов. В качестве гетерогенных катализаторов используют промышленные цеолиты, модифицированные путем специальных обработок.
Большинство известных оксидных катализаторов для прямого окисления бензола в фенол с использованием молекулярного кислорода в качестве окислителя не обеспечивают высокой селективности и выхода целевого продукта. Наилучшие результаты были получены на фосфатах различных металлов. В частности, использование ZnPO4 в качестве катализатора окисления бензола в фенол в присутствии спиртов при температуре 550-600oC позволило достичь выхода фенола около 25%, однако селективность была низкой - 60% (Japan Patent N 56-77234, 56-87527, 1981). Кроме того, недостатком использования фосфатных катализаторов в окислении бензола является большой расход спиртов.
Известны оксидные катализаторы для прямого окисления бензола закисью азота (N2O) при температуре 500-600oC на основе ванадий-, молибден-, вольфрам-оксидных систем (lwamoto et. al. J. Phys. Chem. V. 87. N 6. P. 903. 1983). Максимальный выход фенола на таких катализаторах в присутствии избытка водяного пара составляет около 7-8% при селективности 70-72%. Низкая селективность и выход фенола, использование высоких температур реакции и водяного пара являются основными недостатками описанного катализатора.
Существуют также цеолитные катализаторы для селективного окисления бензола и его производных с использованием N2O в качестве окислителя (E. Suzuki, K. Nakashiro, Y.Ono, Chem.Lett. N 6. P.953. 1988; M. Gubelmann, et. al. , Eur. Pat. 341, 165, 1989; US Pat. N 5001280, 1990). В качестве катализаторов окисления бензола, хлорбензола и фторбензола в соответствующие фенолы используются высококремнистые цеолиты типа пентасила (ZSM-5). Так при окислении бензола закисью азота на цеолите HZSM-5 при 400oC (M: Gubelmann, et. al. Eur. Pat. 341165, 1989) образуется фенол с выходом до 16% при селективности, близкой к 98-99%. Недостатком этих катализаторов является низкая конверсия и соответственно выход фенола, а также низкая селективность при высоких температурах реакции.
Известно использование цеолитных катализаторов типа пентасила (ZSM-5, ZSM-II, ZSM-12, ZSM-23), морденита, β -цеолита и EU-1 (A.S. Kharitonov, G.I. Panov, К. G. lone, et. al. US Patent N 5055623, 1991), модифицированных на стадии синтеза небольшими добавками ионов железа. Результаты получены при окислении бензола закисью азота при 350-400oC и времени контакта 2-4 сек. (объемная скорость по жидкому бензолу 0.4 ч-1). При мольном соотношении бензол: закись азота 1:4 выход фенола достигал 20-30% при селективности около 90-97%. Недостатками этих катализаторов являются необходимость введения железа в цеолит и контроля за его состоянием, малые величины объемной скорости по бензолу и большие времена контакта для достижения приемлемых, но все же недостаточно высоких выходов целевого продукта, а также низкая селективность при повышенных температурах (450oC).
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения фенола и его производных путем окислительного гидроксилирования бензола и его производных закисью азота при температуре 225-450oC в присутствии железосодержащего цеолитного катализатора, предварительного обработанного при температуре 350-950oC в парогазовом потоке, содержащем 0,1-100 мол.% H2O.
(Патент RU N 2074164, C 07 C 37/60, июнь, 1997г.,
Заявка N 94013071/04, C 07 C 37/60, БИ N 36, 27.12.95г.).
Заявка N 94013071/04, C 07 C 37/60, БИ N 36, 27.12.95г.).
Обработка по известному способу цеолитного катализатора не приводит к большому повышению его активности.
Техническим результатом заявленного способа получения фенола и его производных является повышение эффективности процесса за счет увеличения стабильности работы катализатора и его селективности, а также повышения выхода целевого продукта - фенолов.
Для достижения указанного технического результата в способе получения фенола и его производных путем окисления бензола и его производных закисью азота при 225-450oC в присутствии цеолитного катализатора, предварительно активированного при повышенной температуре, предварительную активацию цеолитного катализатора проводят путем двустадийной термообработки, на первой из которых его выдерживают в течение 4-6 часов при 350-450% в токе азота или воздуха, а на второй нагревают при 450-1100oC в течение 1-3 часов в непрерывном токе инертного газа или воздуха с последующим охлаждением активизированного цеолитного катализатора до 350oC.
Согласно настоящему изобретению, исходными образцами для приготовления цеолитных катализаторов являются промышленные формы цеолитов, такие как:
(1) цеолиты с высоким содержанием SiO2 типа ZSM- 5, ZSM-11 и др., приготовленные, например, как описано в Пат США N 3702886;
(2) цеолит H-морденит;
(3) изоморфно замещенные пентасилы типа феррисиликат, галлосиликат и т. д.;
Более предпочтительным является использование цеолита типа ZSM (ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-23 и др.) с соотношением Si/Al или Si/Me (M=Ga,...) больше 20 и особенно от 40 до 100.
(1) цеолиты с высоким содержанием SiO2 типа ZSM- 5, ZSM-11 и др., приготовленные, например, как описано в Пат США N 3702886;
(2) цеолит H-морденит;
(3) изоморфно замещенные пентасилы типа феррисиликат, галлосиликат и т. д.;
Более предпочтительным является использование цеолита типа ZSM (ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-23 и др.) с соотношением Si/Al или Si/Me (M=Ga,...) больше 20 и особенно от 40 до 100.
Согласно настоящему изобретению промышленный цеолит переводят в кислотную форму обработкой неорганической или органической кислотой. Для получения наилучших результатов Na-формы цеолита обрабатывают кислотой (нормальность от 0.1 н до 2 н), в количестве от 10 мл до 100 мл на 1 г цеолита. Такая обработка может приводиться в одну стадию или, что более предпочтительно, в несколько стадий.
Кислотные формы цеолита могут быть также получены обменом промышленного цеолита с водным раствором соли аммония, например, нитрата или хлорида. Для этого Na-форму цеолита типа ZSM обрабатывают 0.1 - 2 н. раствором соли аммония.
Закись азота используют как таковую или в смеси с инертным газом, например, азотом или гелием.
Бензол и его производные вводятся в смесь с закисью азота в молярном соотношении закись азота/бензол от 1 до 10, обычно, около 4 - 5. Реакция преимущественно идет при температуре от 300 до 500oC.
Продукты, образующиеся в реакторе, могут представлять собой смесь фенола и дигидроксибензолов, а также других продуктов окисления. Они конденсируются, выделяются и анализируются по любой из известных методик (газовая хроматография, жидкостная хроматография, масс-спектрометрия или их комбинации).
Для того, чтобы далее проиллюстрировать данное изобретение и его преимущества, представлены следующие характерные примеры, причем следует понимать, что эти примеры даны только для иллюстрации, а не как ограничение.
В названных примерах используются следующие параметры (в процентах): C = конверсия, S = селективность, Y = выход (С x S).
Пример 1.
Синтез исходного цеолита HZSM-5 проводился как описано в Пат. США N 3702886.
Экспериментальные условия окисления бензола закисью азота:
газовая фаза - непрерывный поток
катализатор - HZSM-5 (SiO2/Al2O3 = 42)
стандартная температура предварительной обработки - 350oC
температура дегидроксилирования - 450, 650, 750, 850, 920 или 110oC
температура реакции - 350oC
молярное соотношение - бензол/N2/N2O = 2/5/8
200 мг порошкообразного (размер частиц 0.2 - 0.5 мм) катализатора HZSM-5 (SiO2/Al2O3 = 42), рассеянного в 400 мг кварца с тем же размером частиц, помещается в реактор в виде трубки, изготовленный из кварца или нержавеющей стали (с внутренним диаметром 7 мм). Катализатор был приготовлен в две стадии. Первая стадия заключалась в термической обработке катализатора в течение 5 часов при 350oC в токе азота или воздуха (60 мл/мин) в трубчатой печи. Вторая стадия состояла в дегидроксилировании путем нагревания катализатора в течение 2 часов при более высокой температуре 450, 650, 750, 850, 920 или 1100oC в непрерывном токе инертного газа или воздуха. После такой обработки катализатор охлаждался до температуры реакции (350oC) в токе инертного газа. Реакция проводилась в непрерывном потоке путем подачи смеси, состоящей из бензола, оксида азота и гелия (азота) при объемной скорости по бензолу (жидкость) 0,5-2 ч-1 и времени контакта парогазовой смеси 1-4 сек.
газовая фаза - непрерывный поток
катализатор - HZSM-5 (SiO2/Al2O3 = 42)
стандартная температура предварительной обработки - 350oC
температура дегидроксилирования - 450, 650, 750, 850, 920 или 110oC
температура реакции - 350oC
молярное соотношение - бензол/N2/N2O = 2/5/8
200 мг порошкообразного (размер частиц 0.2 - 0.5 мм) катализатора HZSM-5 (SiO2/Al2O3 = 42), рассеянного в 400 мг кварца с тем же размером частиц, помещается в реактор в виде трубки, изготовленный из кварца или нержавеющей стали (с внутренним диаметром 7 мм). Катализатор был приготовлен в две стадии. Первая стадия заключалась в термической обработке катализатора в течение 5 часов при 350oC в токе азота или воздуха (60 мл/мин) в трубчатой печи. Вторая стадия состояла в дегидроксилировании путем нагревания катализатора в течение 2 часов при более высокой температуре 450, 650, 750, 850, 920 или 1100oC в непрерывном токе инертного газа или воздуха. После такой обработки катализатор охлаждался до температуры реакции (350oC) в токе инертного газа. Реакция проводилась в непрерывном потоке путем подачи смеси, состоящей из бензола, оксида азота и гелия (азота) при объемной скорости по бензолу (жидкость) 0,5-2 ч-1 и времени контакта парогазовой смеси 1-4 сек.
Данные по конверсии, селективности и выходу фенола в зависимости от температуры дегидроксилирования представлены в таблице 1. Параметры C, S и Y измерялись через 30 мин после начала реакции. Также в таблице 1 даны значения степени дезактивации (%), а именно, уменьшения конверсии в течение следующих 60 мин. Как видно из этой таблицы, дегидроксилирование значительно повышает каталитическую активность. При температуре 1000-1100oC имеет место разрушение структуры цеолита HZSM-5 и, как результат, наблюдается падение активности.
Пример 2.
Приготовление образцов и их каталитическое исследование проводилось так, как описано в примере 1. Реакцию проводили при температуре 450oC.
Полученные данные представлены в таблице 2.
Из этих данных следует, что при высокой температуре реакции (около 450oC), активность и, особенно, селективность катализатора повышаются с увеличением температуры дегидроксилирования. Таким образом, для катализатора, разработанного в данном изобретении, реакция прямого окисления бензола в фенол протекает с высокими выходами и селективностью, близкой к 100 , даже при высоких температурах реакции.
Примеры 3 и 4.
Приготовление катализатора и его каталитическое исследование проводилось так, как описано в примерах 1 и 2, соответственно, за исключением типа катализатора. Для того, чтобы определить зависимость каталитических параметров от соотношения Si/Al в структуре, цеолит HZSM-5 с SiO2Al2O3 = 100 (пример 3) исследовался в сравнении с цеолитом HZSM-5 с SiO2/Al2O3 = 42 (пример 4). Результаты приведены в таблице 3. Увеличение модуля цеолита приводит к 100 селективности по фенолу в широком диапазоне температур предварительного дегидроксилирования цеолита и температур реакции прямого окисления бензола.
Пример 5.
Цеолит HZSM-5 (SiO2/Al2O3 = 42), приготовленный путем обработки кислотой или обменом с NH4-ионами, как в примере 1, прокаливался при 450oC в течение 5 часов (Цикл 1), а затем 2 часа при 800oC в токе воздуха. После такой обработки катализатор охлаждался до комнатной температуры и выдерживался в контакте с водяными парами в течение 24 часов (Цикл 2). После этого катализатор вновь прокаливался при 450, 650 или 800oC в течение 2 часов, и затем проводилась реакция окисления бензола оксидом азота NO при 350oC, как описано в примере 1. Результаты каталитических опытов представлены в таблице 4.
Эти данные показывают, что катализатор, однажды приготовленный в условиях высокотемпературного дегидроксилирования, даже после последующей гидратации и последующего стандартного прокаливания при 450 - 500oC показывает более высокую активность, чем свежий катализатор, приготовленный в стандартных условиях (≈450oC).
Примеры 6 и 7.
Катализатор по примеру 3 в количестве 250 мг (фракция 0.5-1.0 mm) разбавляется толченным кварцем (750 мг) и смесь помещается в реактор. В качестве субстрата используется бензол (пример 6) или фенол (пример 7). Соотношение субстрат:закись азота составило 1:4, объемная скорость по жидкости 0.5 ч, температура реакции 430oC. При использовании бензола в качестве субстрата с выходом 60% и селективностью 97% получена смесь, содержащая фенол (75%) и смесь (25%) о-, п-дифенолов (пирокатехина и гидрохинона в соотношении 1: 4). При окислении фенола получена смесь о-, м-, п-дифенолов в соотношении 1:0,5:4 с суммарным выходом 75%.
Примеры 8-13.
Катализатор по примерам 1, 2 в количестве 500 мг, зернением 0.25-0.5 мм, помещается в проточную установку. Сатуратор наполняется субстратом: фторбензолом, о-, м-, или п-дифторбензолом, п-оксилолом, толуолом, этилбензолом, стиролом (примеры 8-13, соответственно). Соотношение газовой смеси гелий: воздух: закись азота - 1:3:5. Объемная скорость по субстрату составляет 1-3 ч-1. Анализ катализата проводился хроматомасспектрометрически. Данные по окислению представлены в таблицах 5-7. Несколько значений конверсии в таблицах соответствуют разным временам реакции - 10, 40, и 70 мин конверсия алкилбензолов (таб. 7) уменьшается во времени и при повышении температуры реакции, что связано с дезактивацией катализатора. При окислении фторбензола образуется смесь, содержащая преимущественно п-изомер фторфенола до 75% при отсутствии м-изомера.
Пример 14.
Цеолит типа НЦМ-5, содержащий в решетке ионы Ga, введенные при синтезе (Si/Ga=40), дегидроксилирован путем ступенчатого нагрева при 450oC в течение 5 часов и при 750oC 2 часа. С использованием этого катализатора проведено окисление фторбензола при объемной скорости 2.3 ч, температуре реакции 400oC, газовой смеси воздух:N2O:He=3:5:2 при соотношении N2O:субстрат=1:4. Выход фторфенолов составил 20% при селективности 97%. Среди фторфенолов преобладает п-изомер 70%.
Данные примеры показывают, что разработанные катализаторы для процесса окисления бензола и его производных в соответствующие фенолы с использованием закиси азота имеют следующие преимущества перед известными катализаторами, о которых сообщалось в патентах:
(1) конверсия бензола на разработанных катализаторах может быть увеличена от 8 - 30% до 50 - 75% без уменьшения селективности ( 98 - 100%);
(2) селективность образования фенола при высокой температуре реакции (400-450oC) может быть увеличена от 30 - 40% до 95 - 100% при выходе фенола до 75%;
(3) стабильность и время жизни катализатора могут быть значительно повышены благодаря предварительной, предшествующей каталитическим испытаниям стадии высокотемпературного дегидроксилирования цеолитов;
(4) высокий выход и селективность образования фенола могут быть достигнуты без введения специальных добавок железа и обработки водяным паром.
(1) конверсия бензола на разработанных катализаторах может быть увеличена от 8 - 30% до 50 - 75% без уменьшения селективности ( 98 - 100%);
(2) селективность образования фенола при высокой температуре реакции (400-450oC) может быть увеличена от 30 - 40% до 95 - 100% при выходе фенола до 75%;
(3) стабильность и время жизни катализатора могут быть значительно повышены благодаря предварительной, предшествующей каталитическим испытаниям стадии высокотемпературного дегидроксилирования цеолитов;
(4) высокий выход и селективность образования фенола могут быть достигнуты без введения специальных добавок железа и обработки водяным паром.
(5) при окислении производных бензола в ряде случаев (галоидбензолы, фенол) наблюдается высокая селективность и региоселективность по п-изомерам образующихся фенолов.
Claims (1)
- Способ получения фенола и его производных путем окисления бензола и его производных закисью азота при 225 - 450oC в присутствии цеолитного катализатора, предварительно активированного при повышенной температуре, отличающийся тем, что предварительную активацию цеолитного катализатора проводят путем двустадийной термообработки, на первой из которых его выдерживают в течение 4 - 6 ч при 350 - 450oC в токе азота или воздуха, а на второй нагревают при 450 - 1100oC в течение 1 - 3 ч в непрерывном токе инертного газа или воздуха с последующим охлаждением активированного цеолитного катализатора до 350oC.
Priority Applications (13)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97112675A RU2127721C1 (ru) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | Способ получения фенола и его производных |
| US09/078,253 US6414197B1 (en) | 1997-07-05 | 1998-05-13 | Preparation of phenol and its derivatives |
| CA002240612A CA2240612A1 (en) | 1997-07-29 | 1998-06-11 | Preparation of phenol and its derivatives |
| AU73935/98A AU753188B2 (en) | 1997-07-05 | 1998-06-29 | Preparation of phenol and its derivatives |
| ES98305192T ES2169895T3 (es) | 1997-07-29 | 1998-06-30 | Preparacion de fenol y sus derivados. |
| EP98305192A EP0889018B1 (en) | 1997-07-05 | 1998-06-30 | Preparation of phenol and its derivatives |
| DE69803634T DE69803634T2 (de) | 1997-07-29 | 1998-06-30 | Herstellung von Phenol und dessen Derivaten |
| BR9805598-4A BR9805598A (pt) | 1997-07-29 | 1998-07-02 | Preparação de fenol e seus derivados. |
| RU98113402/04A RU2202532C2 (ru) | 1997-07-29 | 1998-07-03 | Способ получения фенола и его производных и способ окисления бензола и его производных |
| JP10189023A JPH11171809A (ja) | 1997-07-29 | 1998-07-03 | ヒドロキシル化芳香族化合物の調製方法 |
| KR1019980026741A KR100584817B1 (ko) | 1997-07-29 | 1998-07-03 | 페놀및이의유도체의제조방법 |
| TW087119200A TW513400B (en) | 1997-07-29 | 1998-11-19 | Preparation of phenol and its derivatives |
| US09/682,010 US20010049330A1 (en) | 1997-07-05 | 2001-07-09 | Preparation of catalysts useful in the preparation of phenol and its derivatives |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97112675A RU2127721C1 (ru) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | Способ получения фенола и его производных |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2127721C1 true RU2127721C1 (ru) | 1999-03-20 |
Family
ID=20195643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97112675A RU2127721C1 (ru) | 1997-07-05 | 1997-07-29 | Способ получения фенола и его производных |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6414197B1 (ru) |
| KR (1) | KR100584817B1 (ru) |
| RU (1) | RU2127721C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2184722C1 (ru) * | 2001-11-08 | 2002-07-10 | КОРЧАК Владимир Николаевич | Способ окисления бензола в фенол |
| RU2192308C1 (ru) * | 2001-02-19 | 2002-11-10 | Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН | Способ активации цеолитных катализаторов для процесса окислительного гидроксилирования ароматических соединений |
| RU2630473C1 (ru) * | 2016-10-27 | 2017-09-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН) | Способ приготовления и регенерации катализатора гидроксилирования ароматических соединений закисью азота и способ гидроксилирования ароматических соединений |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10036953A1 (de) * | 2000-07-28 | 2002-02-07 | Bayer Ag | Verfahren zur Herstellung von Hydroxyaromaten |
| JP6053366B2 (ja) * | 2012-07-26 | 2016-12-27 | 千代田化工建設株式会社 | ゼオライト触媒、ゼオライト触媒の製造方法および低級オレフィンの製造方法 |
| BR112017006338B1 (pt) | 2014-10-02 | 2021-11-16 | Monsanto Technology Llc | Processos para produção de 2,5-diclorofenol e de ácido 3,6-dicloro-2-metoxibenzóico |
| CN112142569A (zh) * | 2020-09-17 | 2020-12-29 | 南京延长反应技术研究院有限公司 | 一种对甲基苯酚的制备系统及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5055623A (en) * | 1989-06-22 | 1991-10-08 | Rhone-Poulenc Chimie | Preparation of phenols by direct N2 O hydroxylation of aromatic substrates |
| US5110995A (en) * | 1991-03-12 | 1992-05-05 | Institute Of Catalysis | Preparation of phenol or phenol derivatives |
| RU2058286C1 (ru) * | 1994-04-12 | 1996-04-20 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Способ получения фенола или его производных |
| RU2074164C1 (ru) * | 1994-04-12 | 1997-02-27 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Способ получения фенола или его производных |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5677234A (en) | 1979-11-29 | 1981-06-25 | Ube Ind Ltd | Preparation of phenol |
| JPS5817174B2 (ja) | 1979-12-19 | 1983-04-05 | 宇部興産株式会社 | フェノ−ルの製造法 |
| US4581215A (en) | 1981-06-26 | 1986-04-08 | Mobil Oil Corporation | Para-selective zeolite catalysts treated with halogen compounds |
| US4367359A (en) | 1981-06-26 | 1983-01-04 | Mobil Oil Corporation | Para-selective zeolite catalysts treated with carbon dioxide |
| CA1182800A (en) | 1981-06-26 | 1985-02-19 | Warren W. Kaeding | Treatment of zeolite catalysts to enhance para- selectivity |
| US4559314A (en) | 1982-03-22 | 1985-12-17 | Mobil Oil Corporation | Zeolite activation |
| EP0134331B1 (en) | 1983-08-15 | 1987-07-22 | Mobil Oil Corporation | Treatment of zeolites |
| US4724270A (en) | 1985-10-04 | 1988-02-09 | Mobil Oil Corporation | Catalytic conversion over dehydroxylated zeolite |
| US4950829A (en) | 1987-06-06 | 1990-08-21 | Mobil Oil Corporation | Aromatization with improved selectivity |
| US4837398A (en) | 1987-08-05 | 1989-06-06 | Mobil Oil Corporation | Ammonium activation of zeolites in the presence of gaseous ammonia |
| FR2630734B1 (fr) | 1988-05-02 | 1990-07-27 | Rhone Poulenc Chimie | Procede de preparation de dihydroxybenzenes |
| FR2630733B1 (fr) | 1988-05-02 | 1990-07-20 | Rhone Poulenc Chimie | Procede de preparations du phenol |
| EP0568913A3 (en) | 1992-05-03 | 1995-03-22 | Dalian Chemical Physics Inst | Process for the conversion of methanol to light olefins and catalysts used therefor. |
| JP2734944B2 (ja) * | 1993-08-27 | 1998-04-02 | 三菱化学株式会社 | シクロヘキサノールの製造方法 |
| JPH09194412A (ja) | 1996-01-12 | 1997-07-29 | Ube Ind Ltd | フェノールの製造方法 |
| US5849257A (en) | 1996-04-03 | 1998-12-15 | Mitsui Chemicals, Inc. | Process for preparation of nitrous oxide |
| US5892132A (en) * | 1996-08-08 | 1999-04-06 | Solutia Inc. | Transport hydroxylation reactor |
| US5808167A (en) | 1996-08-20 | 1998-09-15 | Solutia Inc. | Selective introduction of active sites for hydroxylation of benzene |
| DE19634406C2 (de) | 1996-08-26 | 1998-11-26 | Hoechst Ag | Verfahren zur Herstellung von Hydroxyaromaten durch Umsetzung von Aromaten mit N¶2¶O |
| ATE228990T1 (de) | 1996-10-07 | 2002-12-15 | Solutia Inc | Verfahren zur hydroxylierung von benzol |
| RU2102135C1 (ru) | 1996-12-10 | 1998-01-20 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Катализатор для получения закиси азота |
-
1997
- 1997-07-29 RU RU97112675A patent/RU2127721C1/ru active
-
1998
- 1998-05-13 US US09/078,253 patent/US6414197B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-03 KR KR1019980026741A patent/KR100584817B1/ko not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5055623A (en) * | 1989-06-22 | 1991-10-08 | Rhone-Poulenc Chimie | Preparation of phenols by direct N2 O hydroxylation of aromatic substrates |
| US5110995A (en) * | 1991-03-12 | 1992-05-05 | Institute Of Catalysis | Preparation of phenol or phenol derivatives |
| RU2058286C1 (ru) * | 1994-04-12 | 1996-04-20 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Способ получения фенола или его производных |
| RU2074164C1 (ru) * | 1994-04-12 | 1997-02-27 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Способ получения фенола или его производных |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2192308C1 (ru) * | 2001-02-19 | 2002-11-10 | Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН | Способ активации цеолитных катализаторов для процесса окислительного гидроксилирования ароматических соединений |
| RU2184722C1 (ru) * | 2001-11-08 | 2002-07-10 | КОРЧАК Владимир Николаевич | Способ окисления бензола в фенол |
| RU2630473C1 (ru) * | 2016-10-27 | 2017-09-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН) | Способ приготовления и регенерации катализатора гидроксилирования ароматических соединений закисью азота и способ гидроксилирования ароматических соединений |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6414197B1 (en) | 2002-07-02 |
| KR19990013569A (ko) | 1999-02-25 |
| KR100584817B1 (ko) | 2006-11-30 |
| US20020040168A1 (en) | 2002-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| USRE36856E (en) | Catalysts for production of phenol and its derivatives | |
| US5110995A (en) | Preparation of phenol or phenol derivatives | |
| KR100231872B1 (ko) | 페놀과 페놀유도체들의 제조방법 | |
| RU2127721C1 (ru) | Способ получения фенола и его производных | |
| US4415744A (en) | Vapor phase nitration of aromatic compounds | |
| KR20140113963A (ko) | 함산소화합물을 방향족화합물로 전환하기 위한 Ga- 및 Zn-교환된 ZSM-5 제올라이트 촉매의 향상된 성능 | |
| Zholobenko | Preparation of phenol over dehydroxylated HZSM-5 zeolites | |
| AU7393598A (en) | Preparation of phenol and its derivatives | |
| Ono et al. | Functionalizatiow of Benzene by its Reaction with Nitrogen Oxides Over Solid-Acid Catalysts | |
| US4568777A (en) | Process for isomerizing monochlorophenols or dichlorophenols | |
| US5019657A (en) | Process for the preparation of halophenols | |
| RU2298524C2 (ru) | Способ получения бензола, этилена и синтез-газа | |
| CN1314877A (zh) | 生产脂族二酸和氧化亚氮的方法 | |
| Yu et al. | Effects of reoxidation and water vapor on selective partial oxidation of propylene to acrolein in copper (II)-exchanged X and Y zeolites | |
| RU2155181C1 (ru) | Способ окисления бензола и/или толуола в фенол и/или крезолы | |
| JPS6147425A (ja) | パラ選択的脱アルキル化方法 | |
| Suzuki | Orientation of the Products from the Nitration of Halopentamethylbenzenes | |
| EP0889018B1 (en) | Preparation of phenol and its derivatives | |
| CN1121366C (zh) | 苯酚及其衍生物的制备 | |
| Smith et al. | Deactivation and Shape Selectivity Effects in Toluene Nitration over Zeolite | |
| RU2202532C2 (ru) | Способ получения фенола и его производных и способ окисления бензола и его производных | |
| JPH11171809A5 (ru) | ||
| JP3507500B2 (ja) | フェノールとその誘導体製造用の触媒 | |
| Ferino et al. | Isomerization of dimethylnaphthalenes over zeolites | |
| JPH0659406B2 (ja) | 白金族金属担持ゼオライト触媒の製造方法 |