RU2811258C1 - Method of producing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane - Google Patents
Method of producing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811258C1 RU2811258C1 RU2023129613A RU2023129613A RU2811258C1 RU 2811258 C1 RU2811258 C1 RU 2811258C1 RU 2023129613 A RU2023129613 A RU 2023129613A RU 2023129613 A RU2023129613 A RU 2023129613A RU 2811258 C1 RU2811258 C1 RU 2811258C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dmd
- dioxane
- dimethyl
- producing
- formaldehyde
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области основного органического и нефтехимического синтеза, а именно к технологии получения 4,4-диметил-1,3-диоксана из трет-бутанола и формальдегида.The invention relates to the field of basic organic and petrochemical synthesis, namely to the technology for producing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane from tert-butanol and formaldehyde.
Одним из наиболее распространенных промышленных способов получения изопрена является «диоксановый» метод через промежуточный синтез 4,4-диметил-1,3-диоксана (ДМД). ДМД получают жидкофазной конденсацией изобутилена, содержащегося в С4 фракциях или трет-бутанола, с формальдегидом, используемым в виде 20-40% водного раствора в присутствии серной кислоты в качестве катализатора при температуре 85-95°С и давлении 1,8-2,0 МПа, с последующим выделением ДМД из реакционной массы [Огородников С.К., Идлис Г.С. Производство изопрена. Л.: Химия, 1973, стр. 48-58]. Принципиальным недостатком данного способа является низкая селективность процесса, а также наличие сточных вод, загрязненных солями и высококипящих побочных продуктов (ВПП). Выход ВПП составляет 440-460 кг на 1 тонну изопрена, более 90% которых составляют ВПП со стадии синтеза 4,4-диметил-1,3-диоксана. One of the most common industrial methods for producing isoprene is the “dioxane” method through the intermediate synthesis of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane (DMD). DMD is obtained by liquid-phase condensation of isobutylene contained in C4 fractions or tert-butanol with formaldehyde used in the form of a 20-40% aqueous solution in the presence of sulfuric acid as a catalyst at a temperature of 85-95 ° C and a pressure of 1.8-2.0 MPa, followed by separation of DMD from the reaction mass [Ogorodnikov S.K., Idlis G.S. Isoprene production. L.: Chemistry, 1973, pp. 48-58]. The fundamental disadvantage of this method is the low selectivity of the process, as well as the presence of wastewater contaminated with salts and high-boiling by-products (HBP). The yield of AFFF is 440-460 kg per 1 ton of isoprene, more than 90% of which is AFFF from the stage of synthesis of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane.
Известен способ получения ДМД из изобутилена и формальдегида при температуре 100-110°С в присутствии серной кислоты. Недостатком данного способа является высокая коррозионная агрессивность реакционной среды и необходимость дополнительной обработки масляного слоя раствором щелочи [Авторское свидетельство СССР №361174, МПК C07D 319/06, опубл. 07.12.1972]. There is a known method for producing DMD from isobutylene and formaldehyde at a temperature of 100-110°C in the presence of sulfuric acid. The disadvantage of this method is the high corrosiveness of the reaction medium and the need for additional treatment of the oil layer with an alkali solution [USSR Copyright Certificate No. 361174, IPC C07D 319/06, publ. 12/07/1972].
Известны способы получения ДМД в водной среде из изобутилена и формальдегида с использованием в качестве катализатора карбоновой кислоты [Патент Франции № 2490642, МПК C07D 319/06, опубл. 26.03.1982], соли полисульфокислоты и металла I или II группы [Патент Франции № 2490643, C07D 319/06, опубл. 26.03.1982], щавелевой кислоты [Авторское свидетельство СССР №991715, МПК C07D 319/06, опубл. 27.12.1999; Патент РФ № 2255936, МПК C07D 319/06, опубл. 10.07.2005].There are known methods for producing DMD in an aqueous medium from isobutylene and formaldehyde using carboxylic acid as a catalyst [French Patent No. 2490642, IPC C07D 319/06, publ. 03/26/1982], salts of polysulfonic acid and metal of group I or II [French Patent No. 2490643, C07D 319/06, publ. 03.26.1982], oxalic acid [USSR Author's Certificate No. 991715, IPC C07D 319/06, publ. 12/27/1999; RF Patent No. 2255936, IPC C07D 319/06, publ. 07/10/2005].
Известен способ получения ДМД из формальдегида и изобутилена при весовом соотношении 1,1-1,2 в водном растворе при 90-110°С и давлении 17-25 атм в присутствии щавелевой кислоты. Для повышения селективности по ДМД за счет снижения образования побочных продуктов и потерь изобутилена, в зону реакции возвращают 3-6% триметилкарбинола (ТМК) в расчете на ДМД и 5-20% ДМД от получаемого количества. По мнению авторов, возврат ТМК в зону реакции позволяет уменьшить образование эфиров ТМК с компонентами ВПП и одновременно замедлить протекание реакции гидролиза ДМД с образованием ВПП [Патент РФ № 2062270, МПК C07D 319/ 06, С07С 31/12, опубл. 20.06.1996]. There is a known method for producing DMD from formaldehyde and isobutylene at a weight ratio of 1.1-1.2 in an aqueous solution at 90-110°C and a pressure of 17-25 atm in the presence of oxalic acid. To increase selectivity for DMD by reducing the formation of by-products and losses of isobutylene, 3-6% of trimethylcarbinol (TMC) calculated on DMD and 5-20% of DMD from the amount received are returned to the reaction zone. According to the authors, the return of TMC to the reaction zone makes it possible to reduce the formation of TMC esters with VPP components and at the same time slow down the DMD hydrolysis reaction with the formation of VPP [RF Patent No. 2062270, IPC C07D 319/06, C07C 31/12, publ. 06/20/1996].
Известен способ получения ДМД конденсации формальдегида в виде водного раствора с изобутиленом в виде изобутан-изобутиленовой фракции в присутствии кислотного катализатора при повышенных температуре и давлении. Конденсацию проводят путем подачи реагентов совместно снизу-вверх в реактор, состоящий из отдельных, расположенных одна над другой, последовательно соединенных трех секций, со снижением температуры на 1-10°С во второй и третьей секциях [Патент РФ № 2458923, МПК C07D 319/06, опубл. 20.03.12].There is a known method for producing DMD by condensation of formaldehyde in the form of an aqueous solution with isobutylene in the form of an isobutane-isobutylene fraction in the presence of an acid catalyst at elevated temperature and pressure. Condensation is carried out by feeding the reagents together from bottom to top into a reactor consisting of separate, located one above the other, three sections connected in series, with a temperature decrease of 1-10 ° C in the second and third sections [RF Patent No. 2458923, IPC C07D 319/ 06, publ. 20.03.12].
Известен способ получения ДМД путем конденсации изобутилен содержащей фракции С 4, или веществ, являющихся их источниками с водным раствором формальдегида в присутствии фосфорной кислоты, взятой в качестве кислотного катализатора, при повышенных температуре и давлении и последующего выделения 4,4-диметил-1,3-диоксана из реакционной массы, при этом конденсацию проводят в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ) [Патент РФ №2330848, МПК C07D 319/06, опубл. 10.08.2008]. Недостатками известного способа является недостаточно высокая селективность по целевому ДМД из-за образования ВПП, в том числе гидрированных пиранов, а также необходимость утилизации отработанных ПАВ. There is a known method for producing DMD by condensation of isobutylene-containing fraction C 4, or substances that are their sources with an aqueous solution of formaldehyde in the presence of phosphoric acid, taken as an acid catalyst, at elevated temperature and pressure and subsequent isolation of 4,4-dimethyl-1,3 -dioxane from the reaction mass, while condensation is carried out in the presence of surfactants [RF Patent No. 2330848, IPC C07D 319/06, publ. 08/10/2008]. The disadvantages of the known method are the insufficiently high selectivity for the target DMD due to the formation of runway products, including hydrogenated pyrans, as well as the need for disposal of waste surfactants.
Основным недостатком перечисленных способов получения 4,4-диметил-1,3-диоксана является высокая коррозионная агрессивность реакционной среды и необходимость дополнительной обработки масляного слоя раствором щелочи от остатков кислоты в растворе формальдегида.The main disadvantage of the listed methods for producing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane is the high corrosiveness of the reaction medium and the need for additional treatment of the oil layer with an alkali solution to remove acid residues in a formaldehyde solution.
Техническая задача предлагаемого изобретения заключается в разработке способа получения 4,4-диметил-1,3-диоксана в нейтральной среде.The technical problem of the present invention is to develop a method for producing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane in a neutral environment.
Техническом результатом предлагаемого изобретения является повышение экологичности технологического процесса за счет исключения стадии обработки реакционной смеси раствором щелочи с сохранением высокой селективности. The technical result of the proposed invention is to increase the environmental friendliness of the technological process by eliminating the stage of processing the reaction mixture with an alkali solution while maintaining high selectivity.
Указанная задача решается и технический результат достигается способом получения 4,4-диметил-1,3-диоксана в проточном режиме, включающим конденсацию трет-бутанола с формальдегидом в водном растворе, имеющем нейтральную среду, в присутствии H-форм синтетических цеолитов в качестве катализатора и последующее выделение 4,4-диметил-1,3-диоксана из реакционной массы.This problem is solved and the technical result is achieved by a method for producing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane in a flow mode, including the condensation of tert-butanol with formaldehyde in an aqueous solution having a neutral environment, in the presence of H-forms of synthetic zeolites as a catalyst and subsequent isolation of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane from the reaction mass.
Рассматриваемый процесс относится к числу кислотно катализируемых гетерогенных жидкофазных реакций. Использование минеральных и органических кислот Бренстеда в качестве катализатора приводит к коррозии и быстрому износу оборудования вследствие контакта кислой реакционной смеси с элементами оборудования. Для решения этой проблемы предлагается использование H-форм синтетических цеолитов в качестве альтернативы кислотам Бренстеда. The process under consideration is one of the acid-catalyzed heterogeneous liquid-phase reactions. The use of mineral and organic Bronsted acids as a catalyst leads to corrosion and rapid wear of equipment due to contact of the acidic reaction mixture with equipment elements. To solve this problem, the use of H-forms of synthetic zeolites is proposed as an alternative to Brønsted acids.
Синтез ДМД осуществляют следующим образом. В реактор проточного типа помещают цеолит марки HZSM-5. Реактор выводят на установленную температуру в пределах 150-155°С и создают давление газообразным азотом, равное 10 атм. Раствор формалина и трет-бутанола при мольном соотношении формальдегид/трет-бутанол, равном 2,0:1,0, подают поршневым насосом в реактор, продукты и непрореагировавшие реагенты собираются в сепараторе. По окончании опыта из сепаратора выгружают реакционную массу, ДМД выделяют экстракцией. Затем содержание ДМД определяют хроматографически методом внутреннего стандарта. Селективность процесса определяли по содержанию ДМД в полученной реакционной смеси. The synthesis of DMD is carried out as follows. HZSM-5 zeolite is placed in a flow-type reactor. The reactor is brought to a set temperature in the range of 150-155°C and a pressure of nitrogen gas is created equal to 10 atm. A solution of formalin and tert-butanol with a molar ratio of formaldehyde/tert-butanol equal to 2.0:1.0 is fed by a piston pump into the reactor, the products and unreacted reagents are collected in the separator. At the end of the experiment, the reaction mass is unloaded from the separator, and the DMD is isolated by extraction. Then the DMD content is determined chromatographically using the internal standard method. The selectivity of the process was determined by the DMD content in the resulting reaction mixture.
Осуществление предлагаемого способа получения ДМД иллюстрируют приведенные ниже примеры. The implementation of the proposed method for obtaining DMD is illustrated by the examples below.
Пример 1 (контрольный, для сравнения) Example 1 (control, for comparison)
В реактор помещают 25 мл стеклянных шариков диаметром d = 3 мм. Раствор формалина с концентрацией формальдегида 23 мас. % 4,14 г (0,138 моль), 29% 5,18 г (0,07 моль) трет-бутанола и 5% ортофосфорной кислоты пропускают через реактор. Мольное соотношение формальдегид/трет-бутанол, равно 2:1. Реактор заранее выводят на установленную температуру в пределах 150-155°С и создают газообразным азотом давление, равное 10 атм. Далее подают в реактор реакционную смесь, c помощью поршневого насоса с ОСПС 1,44 ч-1 в течение 1 часа. Продукты реакции и непрореагировавшие реагенты собираются в сепараторе. По окончании опыта из сепаратора выгружают реакционную массу, ДМД выделяют экстракцией. Селективность процесса определяли по содержанию ДМД в полученной реакционной смеси.25 ml of glass beads with a diameter d = 3 mm are placed in the reactor. Formalin solution with a formaldehyde concentration of 23 wt. % 4.14 g (0.138 mol), 29% 5.18 g (0.07 mol) tert-butanol and 5% phosphoric acid are passed through the reactor. The formaldehyde/tert-butanol molar ratio is 2:1. The reactor is brought to a preset temperature in the range of 150-155°C and a pressure of 10 atm is created with nitrogen gas. Next, the reaction mixture is fed into the reactor using a piston pump with OSPS 1.44 h -1 for 1 hour. The reaction products and unreacted reagents are collected in a separator. At the end of the experiment, the reaction mass is unloaded from the separator, and the DMD is isolated by extraction. The selectivity of the process was determined by the DMD content in the resulting reaction mixture.
Селективность образования ДМД составляет 67 %.The selectivity of DMD formation is 67%.
Пример 2Example 2
Процесс проводят аналогично примеру 1, однако с отличием в том, что вместо стеклянных шариков использовался синтетический цеолит марки HZSM-5 в качестве (со)катализатора. Селективность образования ДМД составляет 68 %.The process is carried out similarly to example 1, but with the difference that instead of glass beads, synthetic zeolite brand HZSM-5 was used as a (co)catalyst. The selectivity of DMD formation is 68%.
Пример 3Example 3
Процесс проводят аналогично примеру 1, однако с отличием в том, что вместо стеклянных шариков использовался синтетический цеолит марки HMOR в качестве (со)катализатора. Селективность образования ДМД составляет 74 %.The process is carried out similarly to example 1, but with the difference that instead of glass beads, synthetic zeolite of the HMOR brand was used as a (co)catalyst. The selectivity of DMD formation is 74%.
Таблица 1. Зависимость селективности образования ДМД от материала Table 1. Dependence of the selectivity of DMD formation on the material
Как видно из приведенных примеров (табл. 1), предлагаемое изобретение позволяет осуществлять процесс образования ДМД с селективностью в пределах 68-74% в нейтральной среде.As can be seen from the examples given (Table 1), the proposed invention allows the process of DMD formation to be carried out with a selectivity in the range of 68-74% in a neutral environment.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет повысить экологичность технологического процесса за счет исключения стадии обработки реакционной смеси раствором щелочи с сохранением высокой селективности.Thus, the proposed invention makes it possible to increase the environmental friendliness of the technological process by eliminating the stage of processing the reaction mixture with an alkali solution while maintaining high selectivity.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2811258C1 true RU2811258C1 (en) | 2024-01-11 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU361174A1 (en) * | 1960-07-04 | 1972-12-07 | EU UNION | |
| RU2062270C1 (en) * | 1994-04-01 | 1996-06-20 | Шапиро Арон Лейбович | Method for production of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane and trimethylcarbinol |
| RU2339605C1 (en) * | 2007-05-03 | 2008-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Еврохим-СПб-Трейдинг" | Method of isoprene production |
| RU2458923C1 (en) * | 2011-03-23 | 2012-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение ЕВРОХИМ" | Method of producing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU361174A1 (en) * | 1960-07-04 | 1972-12-07 | EU UNION | |
| RU2062270C1 (en) * | 1994-04-01 | 1996-06-20 | Шапиро Арон Лейбович | Method for production of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane and trimethylcarbinol |
| RU2339605C1 (en) * | 2007-05-03 | 2008-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Еврохим-СПб-Трейдинг" | Method of isoprene production |
| RU2458923C1 (en) * | 2011-03-23 | 2012-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение ЕВРОХИМ" | Method of producing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| С.К. Огородников и др. ПРОИЗВОДСТВО ИЗОПРЕНА Л.: Химия, 1979, с.48-58. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2330848C1 (en) | Method of obtaining 4,4-dimethyl-1,3-dioxane | |
| RU2631429C1 (en) | Method of producing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane (versions) | |
| RU2365574C1 (en) | Method of processing by-products of liquid-phase synthesis of isoprene from isobutylene and formaldehyde | |
| KR20160105370A (en) | Process for producing methyl methacrylate | |
| RU2624678C1 (en) | Method of producing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane | |
| KR102166293B1 (en) | Process for the production of high-purity isobutene through the cracking of mtbe or etbe and integrated process for the production of the relative ether | |
| RU2663292C1 (en) | Method for the preparation of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane | |
| RU2811258C1 (en) | Method of producing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane | |
| US3449217A (en) | Process of buffering a neutralized t-butyl hydroperoxide during distillation | |
| RU2663294C1 (en) | Application of porous polyphenylenephthalide to increase selectivity in production of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane | |
| RU2764520C1 (en) | Method for obtaining 4,4-dimethyl-1,3-dioxane (variants) | |
| RU2764518C1 (en) | Method for producing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane using polyarylene phthalide | |
| RU2764519C1 (en) | Use of carbon nanotubes to increase selectivity in the production of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane | |
| RU2764517C1 (en) | Method for producing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane using carbon nanotubes | |
| RU2768818C1 (en) | Use of porous polyarylenephthalide to increase selectivity when producing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane | |
| RU2774757C1 (en) | Application of synthetic zeolites for increasing selectivity in production of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane (variants) | |
| RU2668276C2 (en) | Application of synthetic zeolites for increasing selectivity in the production of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane (options) | |
| RU2658839C2 (en) | Application of carbon nanotubes to increase selectivity in production of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane | |
| RU2712964C1 (en) | Method for processing by-products of synthesis of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane | |
| RU2604881C1 (en) | Method of processing fraction of high-boiling products and pyran fraction | |
| NO179244B (en) | Process for continuous preparation of dimethoxyethanol | |
| RU2054425C1 (en) | Method for production of 4,4-dimethyl-1,3-dioxane | |
| EP0055522A1 (en) | Process for production of secondary alcohols | |
| US6693222B2 (en) | Process for splitting water-soluble ethers | |
| JPH0113456B2 (en) |