RU2275353C2 - Method for production of n-methylaniline - Google Patents
Method for production of n-methylaniline Download PDFInfo
- Publication number
- RU2275353C2 RU2275353C2 RU2004107764/04A RU2004107764A RU2275353C2 RU 2275353 C2 RU2275353 C2 RU 2275353C2 RU 2004107764/04 A RU2004107764/04 A RU 2004107764/04A RU 2004107764 A RU2004107764 A RU 2004107764A RU 2275353 C2 RU2275353 C2 RU 2275353C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nitrobenzene
- methanol
- mixture
- aniline
- hydrogen
- Prior art date
Links
- AFBPFSWMIHJQDM-UHFFFAOYSA-N N-methylaniline Chemical compound CNC1=CC=CC=C1 AFBPFSWMIHJQDM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 13
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 156
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 117
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 92
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 55
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 33
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000005804 alkylation reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 230000029936 alkylation Effects 0.000 claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 238000005932 reductive alkylation reaction Methods 0.000 claims description 5
- CZJTYUIWFNDCNC-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Cr+3].[Fe+2].[Cu+2] Chemical compound [O-2].[Cr+3].[Fe+2].[Cu+2] CZJTYUIWFNDCNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JGDFBJMWFLXCLJ-UHFFFAOYSA-N copper chromite Chemical compound [Cu]=O.[Cu]=O.O=[Cr]O[Cr]=O JGDFBJMWFLXCLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FJPRYKYQVBQRTD-UHFFFAOYSA-N aniline methanol Chemical compound CO.Nc1ccccc1 FJPRYKYQVBQRTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 6
- GXDVEXJTVGRLNW-UHFFFAOYSA-N [Cr].[Cu] Chemical compound [Cr].[Cu] GXDVEXJTVGRLNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 abstract 2
- WHTMVEKFWMRAJC-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Cr].[Fe] Chemical compound [Cu].[Cr].[Fe] WHTMVEKFWMRAJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 20
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 7
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 4
- JLTDJTHDQAWBAV-UHFFFAOYSA-N N,N-dimethylaniline Chemical compound CN(C)C1=CC=CC=C1 JLTDJTHDQAWBAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 3
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- -1 aromatic nitro compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- WDCYWAQPCXBPJA-UHFFFAOYSA-N 1,3-dinitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC([N+]([O-])=O)=C1 WDCYWAQPCXBPJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLLHXVBITYTYHA-UHFFFAOYSA-N Nitrofor Chemical compound CCN(CC)C1=C([N+]([O-])=O)C=C(C(F)(F)F)C=C1[N+]([O-])=O NLLHXVBITYTYHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002152 alkylating effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000012442 inert solvent Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- AHASPLWEJLTTTR-UHFFFAOYSA-N methanol;nitrobenzene Chemical compound OC.[O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 AHASPLWEJLTTTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 150000002828 nitro derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 125000004999 nitroaryl group Chemical group 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000036967 uncompetitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Y02P20/141—Feedstock
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу получения N-метиланилина (ММА) из нитробензола или смеси нитробензола и анилина путем восстановительного алкилирования метанолом в среде смеси водорода и углекислого газа.The invention relates to a method for producing N-methylaniline (MMA) from nitrobenzene or a mixture of nitrobenzene and aniline by reductive alkylation with methanol in a mixture of hydrogen and carbon dioxide.
ММА широко применяется в производстве продуктов органического синтеза: красителей, медицинских препаратов, лакокрасочных материалов, добавок к полимерам и бензинам. В последнее время основным потребителем ММА является нефтехимическая промышленность, где на его основе создан целый ряд антидетонационных добавок к бензинам. Из известных в настоящее время добавок, повышающих октановое число, лучшие показатели имеют составы на основе ММА.MMA is widely used in the production of organic synthesis products: dyes, medicines, paints and varnishes, additives to polymers and gasolines. Recently, the main consumer of MMA is the petrochemical industry, where a number of anti-knock additives to gasoline have been created on its basis. Of the currently known octane boosting additives, MMA-based formulations have the best performance.
Известен целый ряд способов получения ММА из анилина и нитробензола алкилированием их метанолом на оксидных катализаторах в токе водорода при температурах 160-350°С. Применяются различные соотношения анилин:метанол при избытке водорода от 5 до 40 молей на моль анилина. Например, в способах, описанных в авт.св. СССР 172819, опубл. 1965 г., патенте РФ 2152382, опубл. 2000 г., патенте РФ 2135460, опубл. 1999 г., применяют избыток водорода до 10 молей на моль анилина. Для получения такого избытка требуется создание отдельной установки для производства водорода, а рецикл водорода невозможен без дополнительной очистки его от продуктов реакции алкилирования, которые уносятся с потоком водорода. Технологическая схема получения и очистки водорода сложнее и дороже основной стадии - восстановления и алкилирования нитробензола и/или анилина, что делает эти способы неприемлемыми для промышленного применения.A number of methods are known for producing MMA from aniline and nitrobenzene by alkylating them with methanol on oxide catalysts in a stream of hydrogen at temperatures of 160-350 ° C. Various ratios of aniline are used: methanol with an excess of hydrogen from 5 to 40 moles per mole of aniline. For example, in the methods described in ed. USSR 172819, publ. 1965, patent of the Russian Federation 2152382, publ. 2000, RF patent 2135460, publ. 1999, an excess of hydrogen up to 10 moles per mole of aniline is used. To obtain such an excess, a separate installation for the production of hydrogen is required, and hydrogen recycling is impossible without additional purification of it from the products of the alkylation reaction, which are carried away with the hydrogen stream. The technological scheme for the production and purification of hydrogen is more complicated and more expensive than the main stage — reduction and alkylation of nitrobenzene and / or aniline, which makes these methods unacceptable for industrial applications.
Катализаторы восстановительного алкилирования нитробензола, которые описаны в патенте США 3384664, опубл. 1968 г., патентах Великобритании 1098236, опубл.1968 г. и 1117332, опубл. 1968 г., позволяя снизить избыток и давление водорода, не исключают вышеуказанных недостатков процесса в целом.Nitrobenzene reductive alkylation catalysts as described in US Pat. No. 3,384,664, publ. 1968, British patents 1098236, publ. 1968 and 1117332, publ. 1968, allowing to reduce the excess and pressure of hydrogen, do not exclude the above disadvantages of the process as a whole.
Наиболее близким к заявленному является способ совместного получения анилина и ММА из нитробензола (патент РФ 2135460). Способ по этому патенту выбран нами в качестве прототипа по совокупности общих признаков. Анилин и ММА получают восстановлением нитробензола на медно-хромовом катализаторе при 180°С, соотношении нитробензол:метанол от 1:3 до 1:5 и избытке водорода 5 молей на 1 моль нитробензола. Смесь продуктов (анилин, монометиланилин, диметиланилин, вода) разделяют ректификацией. Этот способ, хотя и позволяет в лабораторных условиях получать анилин и ММА из нитробензола, для промышленных целей неперспективен вследствие высокой экзотермичности реакции восстановления нитробензола до анилина и невозможности обеспечить быстрый отвод тепла этой реакции и оптимальную температуру реакции алкилирования.Closest to the claimed is a method for the joint production of aniline and MMA from nitrobenzene (RF patent 2135460). The method according to this patent is chosen by us as a prototype according to the totality of common features. Aniline and MMA are obtained by reduction of nitrobenzene on a copper-chromium catalyst at 180 ° C, a ratio of nitrobenzene: methanol from 1: 3 to 1: 5 and an excess of hydrogen of 5 moles per 1 mol of nitrobenzene. A mixture of products (aniline, monomethylaniline, dimethylaniline, water) is separated by distillation. This method, although it allows in laboratory conditions to obtain aniline and MMA from nitrobenzene, is not promising for industrial purposes due to the high exothermicity of the reaction of reduction of nitrobenzene to aniline and the inability to provide rapid heat removal of this reaction and the optimum temperature of the alkylation reaction.
В патенте Германии 3207475, опубл. 1983 г., при восстановлении нитробензола или 1,3-динитробензола в среде смеси углеводородов с молекулярным весом до 170 (н-гептан, н-гексан, циклогексан) или в среде природного газа с подачей воды или пара тепло реакции снижается за счет эндотермического процесса распада углеводородов в присутствии воды, в результате чего выделяется водород, необходимый для превращения нитроарила в амин. Газовая фаза после реакции наряду с углеводородами содержит диоксид углерода и после очистки от последнего возвращается в цикл, без очистки используется как теплоноситель. Таким образом, диоксид углерода изначально не входит в состав восстановителя. Этот метод сложен даже для лабораторного получения аминов из ароматических нитросоединений, а для промышленного производства экономически неконкурентоспособен с описанными выше: большое количество азота (3 моля на 1 моль нитробензола), низкая концентрация нитробензола (~50% вес.) в смеси с углеводородами, высокие давления до 50 бар в системе, что требует предварительного дросселирования при конденсации парогазовой фазы после реакции и компрессирования абгазов при возвращении их в цикл, большие тепловые затраты для нагрева углеводородной фазы и азота (3,5 объема на 1 объем нитробензола) до температуры реакции 250-450°С. При возвращении абгазов в цикл требуется сложная технологическая схема очистки углеводородов от диоксида углерода. Кроме того, этот метод не позволяет получать ММА непосредственно из нитробензола.In German Patent 3207475, publ. 1983, when nitrobenzene or 1,3-dinitrobenzene is reduced in a medium of a mixture of hydrocarbons with a molecular weight of up to 170 (n-heptane, n-hexane, cyclohexane) or in a natural gas medium with water or steam supply, the reaction heat is reduced due to the endothermic process decomposition of hydrocarbons in the presence of water, resulting in the liberation of hydrogen, necessary for the conversion of nitroaryl to amine. The gas phase after the reaction along with hydrocarbons contains carbon dioxide and after purification from the latter returns to the cycle, without purification it is used as a heat carrier. Thus, carbon dioxide is not initially part of the reducing agent. This method is difficult even for laboratory production of amines from aromatic nitro compounds, and for industrial production it is economically uncompetitive with the ones described above: a large amount of nitrogen (3 mol per 1 mol of nitrobenzene), a low concentration of nitrobenzene (~ 50 wt%) in a mixture with hydrocarbons, high pressures up to 50 bar in the system, which requires preliminary throttling during condensation of the vapor-gas phase after the reaction and compression of the gases when they return to the cycle, high heat costs for heating the hydrocarbon basics and nitrogen (3.5 volumes per 1 volume of nitrobenzene) to a reaction temperature of 250-450 ° C. When returning gases to the cycle, a complex technological scheme for the purification of hydrocarbons from carbon dioxide is required. In addition, this method does not allow to obtain MMA directly from nitrobenzene.
Известен способ восстановления ароматических нитросоединений водородом, где диоксид углерода или пропан в суперкритическом состоянии используются в качестве растворителей (WO 97/30967, опубл. 1997). В отличие от типичных жидкофазных процессов получения ароматических аминов гидрированием соответствующих нитросоединений в инертных растворителях, в которых скорость реакции ограничена крайне низкой растворимостью водорода в жидкости, данный способ позволяет создавать практически любую концентрацию водорода в гомогенной смеси, поскольку растворители в суперкритическом состоянии сочетают свойства газов и жидкостей. Согласно приведенным примерам способ осуществляют при давлении в системе от 50 до 300 бар, т.е. его промышленная реализация требует сложного аппаратурного оформления, этот способ также не предназначен для получения ММА непосредственно из нитробензола.A known method of reducing aromatic nitro compounds with hydrogen, where carbon dioxide or propane in the supercritical state are used as solvents (WO 97/30967, publ. 1997). Unlike typical liquid-phase processes for producing aromatic amines by hydrogenation of the corresponding nitro compounds in inert solvents, in which the reaction rate is limited by the extremely low solubility of hydrogen in a liquid, this method allows you to create almost any concentration of hydrogen in a homogeneous mixture, since solvents in the supercritical state combine the properties of gases and liquids . According to the examples, the method is carried out at a pressure in the system of from 50 to 300 bar, i.e. its industrial implementation requires complex hardware design, this method is also not intended to obtain MMA directly from nitrobenzene.
Экономические преимущества способа получения ММА из нитробензола и технические возможности оборудования газофазных процессов на неподвижном катализаторе могут быть реализованы при использовании настоящего изобретения.The economic advantages of the method of producing MMA from nitrobenzene and the technical capabilities of the equipment for gas-phase processes on a fixed catalyst can be realized using the present invention.
В настоящем способе получение ММА осуществляется путем алкилирования метанолом нитробензола или смеси нитробензола с анилином в среде смеси, полученной газофазной конденсацией метанола с водой и состоящей главным образом из водорода и диоксида углерода в мольном соотношении примерно 3:1; алкилирование проводят на оксидных медно-хромовых катализаторах, например промышленных катализаторах серии НТК-4 или К-99 (катализатор по патенту РФ 2205067).In the present method, the production of MMA is carried out by alkylation with methanol of nitrobenzene or a mixture of nitrobenzene with aniline in the medium of a mixture obtained by gas-phase condensation of methanol with water and consisting mainly of hydrogen and carbon dioxide in a molar ratio of about 3: 1; alkylation is carried out on oxide copper-chromium catalysts, for example, industrial catalysts of the NTK-4 or K-99 series (catalyst according to the patent of the Russian Federation 2205067).
Смесь водорода и диоксида углерода получают в отдельном контактном аппарате - генераторе - из 20-90%-ного, предпочтительно 70%-ного водного метанола на медно-хромовом оксидном катализаторе при температуре контактирования 190-260°С. Непрореагировавший метанол и вода конденсируются в холодильнике и направляются после доведения раствора до нужной концентрации по метанолу в процесс. Для получения газовой смеси предпочтительно используются те же катализаторы, что и на стадиях восстановления и алкилирования.A mixture of hydrogen and carbon dioxide is obtained in a separate contact apparatus - generator - from 20-90%, preferably 70% aqueous methanol on a copper-chromium oxide catalyst at a contact temperature of 190-260 ° C. Unreacted methanol and water are condensed in the refrigerator and sent after bringing the solution to the desired concentration of methanol in the process. To obtain a gas mixture, preferably the same catalysts are used as in the reduction and alkylation steps.
Несмотря на давнюю известность уравненияDespite the long-known fame of the equation
СН3ОН+Н2O→3Н2+CO2 CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2
экономически целесообразные производства на его основе до сих пор отсутствуют. Нами разработан метод получения водорода из метанола, приемлемый для создания на его основе промышленного процесса, найдены катализаторы и оптимальные условия осуществления.economically feasible production based on it is still missing. We have developed a method for producing hydrogen from methanol, acceptable for creating an industrial process based on it, found catalysts and optimal conditions for implementation.
Полученная смесь водорода и диоксида углерода из генератора подается в реактор алкилирования, заполненный катализатором НТК-4 или К-99. Сюда же подается смесь нитробензола с метанолом или смесь нитробензола с анилином и метанолом. В первом случае мольное соотношение нитробензол:метанол составляет от 1:0,5 до 1:1,5, соотношение нитробензол:водород 1:4-6, температура реакции 230-260°С, скорость подачи смеси 0,4-10 час-1. Полученный конденсат после отделения от воды направляется на доалкилирование известным методом. Во втором случае соотношение нитробензол:анилин может быть от 0,1:1 до 2,0:1,0, а соотношение метанола к сумме нитро- и аминобензола 1,0:1,2-1,5. Температура 220-245°С, скорость подачи смеси на катализатор 0,4-1,0 час-1. Количество водорода составляет 2-6 молей на моль нитробензола.The resulting mixture of hydrogen and carbon dioxide from the generator is fed to an alkylation reactor filled with NTK-4 or K-99 catalyst. A mixture of nitrobenzene with methanol or a mixture of nitrobenzene with aniline and methanol is also supplied here. In the first case, the molar ratio of nitrobenzene: methanol is from 1: 0.5 to 1: 1.5, the ratio of nitrobenzene: hydrogen is 1: 4-6, the reaction temperature is 230-260 ° C, the feed rate of the mixture is 0.4-10 hours - 1 . The condensate obtained after separation from water is sent to doalkylation by a known method. In the second case, the ratio of nitrobenzene: aniline can be from 0.1: 1 to 2.0: 1.0, and the ratio of methanol to the sum of nitro- and aminobenzene is 1.0: 1.2-1.5. The temperature is 220-245 ° C, the feed rate of the mixture to the catalyst is 0.4-1.0 hour -1 . The amount of hydrogen is 2-6 moles per mole of nitrobenzene.
Парогазовая смесь продуктов катализа конденсируется в холодильнике, конденсат после отделения воды подают на ректификацию на выделение товарного ММА и непрореагировавшего анилина, а абгазы состава 75% Н2 и 25% CO2 возвращают в процесс. Балансовый избыток направляется на сжигание.The vapor-gas mixture of catalysis products is condensed in the refrigerator, the condensate after separation of the water is fed to the rectification for the isolation of commodity MMA and unreacted aniline, and the gases of 75% H 2 and 25% CO 2 are returned to the process. The balance surplus goes to incineration.
Получение ММА восстановительным алкилированием смеси нитробензола и анилина является предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения. За счет разбавления нитробензола анилином и высокой теплоемкости углекислого газа (42,02 Дж/моль К) решается проблема отвода тепла при промышленно приемлемых потоках реагентов и возможность осуществления алкилирования при оптимальных температурах 220-245°С. Разбавление анилина диоксидом углерода исключает процессы окисления аминов и обеспечивает при меньшей в 2-3 раза концентрации водорода высокую до 95% степень конверсии нитробензола в анилин.The production of MMA by reductive alkylation of a mixture of nitrobenzene and aniline is a preferred embodiment of the present invention. Due to the dilution of nitrobenzene with aniline and the high heat capacity of carbon dioxide (42.02 J / mol K), the problem of heat removal at industrially acceptable reagent flows and the possibility of alkylation at optimal temperatures of 220-245 ° C are solved. Dilution of aniline with carbon dioxide eliminates the oxidation of amines and provides at a lower hydrogen concentration 2-3 times a high conversion of nitrobenzene to aniline up to 95%.
Изобретение иллюстрируют приведенные ниже примеры.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1. Получение смеси водорода с диоксидом углерода.Example 1. Obtaining a mixture of hydrogen with carbon dioxide.
В реактор проточного типа, состоящий из двух стальных трубок диаметром 20 мм и длиной 300 мм, подают водный раствор метанола. Первая трубка заполнена кольцами Рашига, вторая - катализатором НТК-4 или К-99 в количестве 100 см3. Раствор метанола подают в систему дозирующим насосом, позволяющим изменять подачу от 30 до 400 мл/час. Температура поддерживается с помощью электротермостатов с автоматической регулировкой заданного режима в пределах ±2°С. Парогазовую смесь после реактора охлаждают и анализируют конденсат на содержание метанола и воды. Объем газовой фазы после конденсации замеряли газометром, состав ее определяли хроматографически на хроматографе «Хром 800». Зависимость степени конверсии метанола, объема и состава газовой смеси от технологических параметров процесса представлена в таблицах 1-3.An aqueous solution of methanol is fed into a flow-type reactor consisting of two steel tubes with a diameter of 20 mm and a length of 300 mm. The first tube is filled with Rashig rings, the second one is with NTK-4 or K-99 catalyst in an amount of 100 cm 3 . The methanol solution is fed into the system with a metering pump, allowing you to change the flow from 30 to 400 ml / hour. The temperature is maintained using electrothermostats with automatic adjustment of the set mode within ± 2 ° C. The gas-vapor mixture after the reactor is cooled and the condensate is analyzed for methanol and water content. The volume of the gas phase after condensation was measured with a gas meter, its composition was determined chromatographically on a Chrom 800 chromatograph. The dependence of the degree of conversion of methanol, the volume and composition of the gas mixture from the technological parameters of the process are presented in tables 1-3.
На основании данных таблиц 1-4 для получения смеси водорода и диоксида углерода из метанола оптимальными являются: температура 230°С, мольное соотношение метанол:вода, равное 1, скорость подачи раствора на катализатор 0,42 час-1 по метанолу или 0,6 час-1 по раствору. Катализатор - медь-хром-железооксидный промышленный катализатор К-99 или НТК-4 состава: медь - 10-50%, хром - 0,7-2,5%, железо - 0,7-3,0%. Носитель - оксид алюминия, содержащий около 10% гамма-модификации. В указанных условиях получается приемлемый для промышленных условий объем газов при достаточно высокой степени конверсии метанола 50-60%.Based on the data in Tables 1-4, the optimal ones for obtaining a mixture of hydrogen and carbon dioxide from methanol are: temperature 230 ° С, molar ratio of methanol: water equal to 1, the feed rate of the solution to the catalyst is 0.42 hour -1 by methanol or 0.6 hour -1 per solution. The catalyst is a copper-chromium-iron oxide industrial catalyst K-99 or NTK-4 composition: copper - 10-50%, chromium - 0.7-2.5%, iron - 0.7-3.0%. The carrier is alumina containing about 10% gamma modification. Under these conditions, a gas volume acceptable for industrial conditions is obtained with a sufficiently high degree of methanol conversion of 50-60%.
Пример 2.Example 2
Смесь нитробензола и метанола в соотношении 1,0:0,5 моль подают в реактор проточного типа аналогично примеру 1. Скорость подачи смеси 0,3 час-1 по нитробензолу. Испарение и подогрев паров до 215-220°С происходит в первой трубке реактора. Паровая фаза поступает во вторую трубку, сюда же подается смесь водорода и углекислого газа из генератора. Количество водорода 4-6 молей на 1 моль нитробензола. При температуре 248±2°С на катализаторе происходят восстановление нитробензола и алкилирование образовавшегося анилина. Парогазовую смесь охлаждают в холодильнике, конденсат делят на две фазы - органическую и водную. Состав средней пробы органической фазы за 70 часов работы без регенерации катализатора: анилин - 86,9%, ММА - 10,2%, метанол - 2,9%, а водной фазы: вода - 94,2%, метанол - 3,2%, анилин - 2,6%. Степень конверсии нитробензола в анилин и ММА - 97,1%.A mixture of nitrobenzene and methanol in a ratio of 1.0: 0.5 mol is fed into a flow-type reactor as in Example 1. The feed rate of the mixture is 0.3 hour -1 by nitrobenzene. Evaporation and heating of vapor to 215-220 ° C occurs in the first tube of the reactor. The vapor phase enters the second tube, and a mixture of hydrogen and carbon dioxide from the generator is also supplied here. The amount of hydrogen is 4-6 moles per 1 mol of nitrobenzene. At a temperature of 248 ± 2 ° С, nitrobenzene is reduced on the catalyst and the aniline formed is alkylated. The gas-vapor mixture is cooled in the refrigerator, the condensate is divided into two phases - organic and aqueous. The composition of the average sample of the organic phase over 70 hours of operation without catalyst regeneration: aniline - 86.9%, MMA - 10.2%, methanol - 2.9%, and the aqueous phase: water - 94.2%, methanol - 3.2 %, aniline - 2.6%. The degree of conversion of nitrobenzene to aniline and MMA is 97.1%.
Пример 3.Example 3
Условия проведения реакции аналогичны примеру 2. Соотношение нитробензол:анилин 1,0:1,0 моль. Скорость подачи смеси 0,5 час-1, температура 230±2°С. Состав средней пробы органической фазы за 50 часов работы без регенерации катализатора: анилин - 69,1%, ММА - 26,9%, метанол - 7,9%, а водной фазы: вода - 93,5%, метанол - 4,4%, анилин - 2,1%. Степень конверсии нитробензола в анилин и ММА - 96,0%.The reaction conditions are similar to example 2. The ratio of nitrobenzene: aniline 1.0: 1.0 mol. The feed rate of the mixture is 0.5 hour -1 , temperature 230 ± 2 ° C. The composition of the average sample of the organic phase for 50 hours without catalyst regeneration: aniline - 69.1%, MMA - 26.9%, methanol - 7.9%, and the aqueous phase: water - 93.5%, methanol 4.4 %, aniline - 2.1%. The degree of conversion of nitrobenzene to aniline and MMA is 96.0%.
Пример 4.Example 4
Условия проведения реакции аналогичны примеру 2. Соотношение нитробензол: метанол 1,0:1,5. Скорость подачи смеси в реактор 0,6 час-1. Состав средней пробы органической фазы за 30 часов работы после 5 регенераций катализатора: анилин - 43,2%, ММА - 39,7%, диметиланилин - 3,5%, метанол - 13,6%, а водной фазы: вода - 92,3%, метанол - 5,9%, анилин - 1,8%. Степень конверсии нитробензола в анилин и ММА - 93,4%.The reaction conditions are similar to example 2. The ratio of nitrobenzene: methanol 1.0: 1.5. The feed rate of the mixture into the reactor is 0.6 hour -1 . The composition of the average sample of the organic phase for 30 hours after 5 catalyst regenerations: aniline - 43.2%, MMA - 39.7%, dimethylaniline - 3.5%, methanol - 13.6%, and the aqueous phase: water - 92, 3%, methanol - 5.9%, aniline - 1.8%. The degree of conversion of nitrobenzene to aniline and MMA is 93.4%.
Пример 5.Example 5
Условия аналогичны примеру 2. На алкилирование подают смесь анилина с нитробензолом, массовое количество которого составляет 10%. Мольное соотношение (анилин + нитробензол):метанол 1,0:1,5. Скорость подачи смеси в реактор 0,4 час-1. Состав средней пробы органической фазы за 12 часов работы при температурах 190-250°С приведен в таблице 4.The conditions are similar to example 2. For alkylation serves a mixture of aniline with nitrobenzene, the mass amount of which is 10%. The molar ratio (aniline + nitrobenzene): methanol 1.0: 1.5. The feed rate of the mixture into the reactor is 0.4 hour -1 . The composition of the average sample of the organic phase for 12 hours at temperatures of 190-250 ° C is shown in table 4.
Пример 6.Example 6
На алкилирование подают смесь нитробензола с анилином в массовом соотношении 1,0:1,0. Соотношение анилин + нитробензол к метанолу 1,0:1,5. Скорость подачи смеси в реактор 0,5 час-1. Температура 220±2°С. Состав средней пробы органической фазы за 30 часов работы: ММА - 74,8%, анилин - 14,5%, диметиланилин - 6,7%, метанол - 4,0%, нитробензол отсутствует.For alkylation serves a mixture of nitrobenzene with aniline in a mass ratio of 1.0: 1.0. The ratio of aniline + nitrobenzene to methanol is 1.0: 1.5. The feed rate of the mixture into the reactor is 0.5 hour -1 . Temperature 220 ± 2 ° С. The composition of the average organic phase sample over 30 hours of operation: MMA - 74.8%, aniline - 14.5%, dimethylaniline - 6.7%, methanol - 4.0%, nitrobenzene.
Пример 7.Example 7
На алкилирование подают смесь нитробензола с анилином в массовом соотношении 0,7:0,3. Соотношение анилин + нитробензол и метанола - 1,0:1,5. Скорость подачи смеси в реактор 0,6 час-1. Температура 240±5°С. Состав средней пробы органической фазы за 48 часов работы: ММА - 77,4%, анилин - 15,7%, метанол - 6,9%, нитробензол отсутствует.For alkylation serves a mixture of nitrobenzene with aniline in a mass ratio of 0.7: 0.3. The ratio of aniline + nitrobenzene and methanol is 1.0: 1.5. The feed rate of the mixture into the reactor is 0.6 hour -1 . Temperature 240 ± 5 ° С. The composition of the average organic phase sample over 48 hours of operation: MMA - 77.4%, aniline - 15.7%, methanol - 6.9%, nitrobenzene is absent.
Границы изобретения по алкилированию смесей нитробензола с анилином не ограничены вышеприведенными примерами.The scope of the invention for the alkylation of mixtures of nitrobenzene with aniline is not limited to the above examples.
Зависимость количества смеси газов от концентрации водного раствора метанола (температура 220°С)Table 1.
Dependence of the amount of a mixture of gases on the concentration of an aqueous solution of methanol (temperature 220 ° C)
Зависимость степени конверсии метанола и объема газов от температуры и концентрации в его растворе (подача раствора 0,36 час-1 по метанолу)Table 2.
The dependence of the degree of conversion of methanol and the volume of gases on temperature and concentration in its solution (solution supply 0.36 h -1 methanol)
Зависимость количества синтез-газа от скорости подачи раствора метанола на катализатор (температура 220°С, метанол 70%об.)Table 3.
Dependence of the amount of synthesis gas on the feed rate of methanol solution to the catalyst (temperature 220 ° C, methanol 70% vol.)
Состав органической фазыTable 4.
The composition of the organic phase
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004107764/04A RU2275353C2 (en) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | Method for production of n-methylaniline |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004107764/04A RU2275353C2 (en) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | Method for production of n-methylaniline |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004107764A RU2004107764A (en) | 2005-09-10 |
| RU2275353C2 true RU2275353C2 (en) | 2006-04-27 |
Family
ID=35847590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004107764/04A RU2275353C2 (en) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | Method for production of n-methylaniline |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2275353C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013048279A1 (en) | 2011-09-28 | 2013-04-04 | Закрытое Акционерное Общество "Ифохим" | Method for the selective production of n-methyl-para-anisidine |
| CN104276957A (en) * | 2013-07-09 | 2015-01-14 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | Method for preparing N-methyl or N,N-dimethyl amine compound |
| RU2845896C1 (en) * | 2024-11-08 | 2025-08-26 | Акционерное общество "Пигмент" | Three-step method of producing n-methylaniline |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3041377A (en) * | 1958-11-17 | 1962-06-26 | Harast Joseph | Manufacture of aromatic amines from nitro compounds |
| US3444203A (en) * | 1965-07-29 | 1969-05-13 | Union Carbide Corp | Production of methylamines |
| DE3207475A1 (en) * | 1982-03-02 | 1983-09-15 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | METHOD FOR PRODUCING AROMATIC AMINES |
| US4642381A (en) * | 1983-06-01 | 1987-02-10 | Lehigh University | Catalyst and method for production of methylamines |
| RU2135460C1 (en) * | 1997-12-16 | 1999-08-27 | Батрин Юрий Дмитриевич | Combined synthesis of aniline and n-methylaniline |
-
2004
- 2004-03-15 RU RU2004107764/04A patent/RU2275353C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3041377A (en) * | 1958-11-17 | 1962-06-26 | Harast Joseph | Manufacture of aromatic amines from nitro compounds |
| US3444203A (en) * | 1965-07-29 | 1969-05-13 | Union Carbide Corp | Production of methylamines |
| DE3207475A1 (en) * | 1982-03-02 | 1983-09-15 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | METHOD FOR PRODUCING AROMATIC AMINES |
| US4642381A (en) * | 1983-06-01 | 1987-02-10 | Lehigh University | Catalyst and method for production of methylamines |
| RU2135460C1 (en) * | 1997-12-16 | 1999-08-27 | Батрин Юрий Дмитриевич | Combined synthesis of aniline and n-methylaniline |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Химическая энциклопедия, изд-во "Большая Российская энциклопедия", 1992. т.3, стр.64, колонка 119. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013048279A1 (en) | 2011-09-28 | 2013-04-04 | Закрытое Акционерное Общество "Ифохим" | Method for the selective production of n-methyl-para-anisidine |
| CN104276957A (en) * | 2013-07-09 | 2015-01-14 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | Method for preparing N-methyl or N,N-dimethyl amine compound |
| CN104276957B (en) * | 2013-07-09 | 2016-03-30 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | A method for preparing N-methyl or N,N-dimethylamine compounds |
| US9688646B2 (en) | 2013-07-09 | 2017-06-27 | Lanxhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences | Process for producing N-methyl or N,N-dimethyl amines |
| RU2845896C1 (en) * | 2024-11-08 | 2025-08-26 | Акционерное общество "Пигмент" | Three-step method of producing n-methylaniline |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004107764A (en) | 2005-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Phase-separable catalysis using room temperature ionic liquids and supercritical carbon dioxide | |
| CN101646750B (en) | Hydrogenation methods and petrochemical methods | |
| US5264114A (en) | Hydrocarbon treating process | |
| US10597357B2 (en) | Synthesis of methyl carbamate and dimethyl carbonate (DMC) in presence of stripping with inert gas or superheated vapours and a reactor for the same | |
| CN106608805B (en) | A kind of method of liquid phase selective hydrogenation of C 3 hydrocarbons | |
| EA016088B1 (en) | Method for producing light olefin processing via dimethyl ether and system therefor | |
| NZ244895A (en) | Process for the production of acetic acid by oxidizing ethane in a fluidized bed reaction zone containing a particulate solid oxidation catalyst | |
| CN114307862A (en) | Method for preparing methyl substituted aniline through membrane dispersion hydrogenation | |
| RU2275353C2 (en) | Method for production of n-methylaniline | |
| CN101619025A (en) | Continuous preparation method for n-pentylamine | |
| US10604496B2 (en) | Systems and methods related to the production of ethylene oxide, ethylene glycol, and/or ethanolamines | |
| CN1054366C (en) | Process for producing isopropyl amine | |
| RU2185359C2 (en) | Method of synthesis of aromatic hydrocarbon from c5-c12-aliphatic hydrocarbons | |
| US3478102A (en) | Hexamethylene diamine manufacture | |
| RU2018125263A (en) | Method and apparatus for converting ethylene present in the overhead stream from an FCC unit in order to increase propylene production | |
| US2287092A (en) | Synthesis of hydrocarbons | |
| Buchmüller et al. | Control of homogeneously catalyzed reactions by phase equilibria | |
| JP2010523705A5 (en) | ||
| RU2375344C1 (en) | Method of producing completely deuterated c5+ hydrocarbons | |
| CN101328129A (en) | Preparation of 3-methoxy propanamine | |
| EP1289925B1 (en) | Process of preparation of aliphatic amines | |
| CN100334078C (en) | Method for synthesizing piperazine | |
| CN101328130A (en) | Preparation of 2-ethoxy ethyl amine | |
| RU2228324C1 (en) | Norbornadiene preparation method | |
| Ma et al. | A new catalytic route to biomass-derived glutaronitrile from furfural: Rational design and experimental evaluation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090316 |