Каталитический способ получение никотиновой кислоты

(51) 07 213/55 (2006.01) 07 213/80 (2006.01) 01 23/22 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ В результате осуществления способа, включающего процесс приготовления катализатора путем смешивания метаванадата аммония, метатитановой кислоты и оксида циркония, таблетирование полученной смеси, спекание в атмосфере воздуха при температуре 350 С, измельчение полученного оксидного ванадий-титан-циркониевого катализатора с удельной поверхностью 18,6 м 2/г, с дальнейшим пропусканием через его слой в проточном реакторе 3-метилпиридина, кислорода воздуха и воды при мольном соотношении равном 1(8-13)(79-119) и температуре 260-265 С конверсия 3-метилпиридина повышается до 84-90,3, а выход никотиновой кислоты составляет 70-80,5.(72) Сембаев Даурен Хамитович Михайловская Татьяна Петровна Курмакызы Рая Воробьев Павел Борисович(73) Акционерное общество Институт химических наук им. А.Б. Бектурова(54) КАТАЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЕ НИКОТИНОВОЙ КИСЛОТЫ(57) Изобретение относится к области каталитического органического синтеза, а именно к способам получения никотиновой кислоты и может быть использовано в химической промышленности. Изобретение относится к области каталитического органического синтеза, а именно к способам получения никотиновой кислоты и может быть использовано в химической промышленности. Известен способ получения никотиновой кислоты жидкофазным окислением 3-метилпиридина азотной, серной кислотами или перманганатом калия (Чумаков Ю.И. Пиридиновые основания. Киев Техника, 1965. с.190). Недостатками известного способа являются большое количество сточных вод, трудность выделения продукта, технологическая сложность и высокая энергоемкость процесса. Известен каталитический способ получения никотиновой кислоты газофазным окислительным аммонолизом 3-метилпиридина,включающий приготовление модифицированного оксидами олова или вольфрама оксиднованадиевого катализатора,пропускание через его слой 3-метилпиридина,кислорода воздуха, аммиака и воды при температуре 360-380 С, дальнейший гидролиз никотинонитрила и выделение целевого продукта. Выход никотиновой кислоты - 76-88 (А.с. СССР 235764, С 07, опубл. 24.01.1969). Недостатками известного способа являются многостадийность процесса, а также большое количество жидких отходов и экологически вредных газовых выбросов. Известен каталитический способ получения никотиновой кислоты газофазным окислением 3 метилпиридина, включающий многостадийный процесс приготовления катализатора из растворов солей ванадия, промотора и суспензии диоксида титана с дальнейшим пропусканием через его слой 3-метилпиридина, кислорода воздуха и паров воды при отношении равном 1(15-40)(10-70) и температуре 250-290 С. Конверсия 3-метилпиридина 90,5,селективность образования никотиновой кислоты - 89,0 (Патент РФ 2371247, 01 23/22 07 213/80 01 21/06,01 23/16 опубл. 27.10.2009). Недостатком известного способа является многостадийность процесса получения никотиновой кислоты. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является каталитический способ получения никотиновой кислоты газофазным окислением 3-метилпиридина,включающий процесс приготовления катализатора путем смешивания оксидов ванадия, титана, олова и циркония, таблетирование полученной смеси,спекание в атмосфере воздуха при температуре 800-850 С, измельчение полученного оксидного ванадий-титан-цирконий-оловянного катализатора с удельной поверхностью 5-8 м 2/г, с дальнейшим пропусканием через его слой в проточном реакторе 3-метилпиридина, кислорода воздуха и воды при мольном соотношении равном 1(4-12)(120-200) и температуре 300-320 С. Конверсия 3-метилпиридина 24,6,селективность образования никотиновой кислоты - 98,4(Предпатент РК 10322, 07 213/55, опубл. 15.06.2001). Недостатками известного способа по прототипу являются высокая температура спекания катализатора и его низкая удельная поверхность, а также высокая температура процесса окисления,низкая конверсия 3-метилпиридина и высокий расход воды. Задача изобретения заключается в разработке каталитического способа получения никотиновой кислоты газофазным окислением 3-метилпиридина. Технический результат состоит в снижении температуры процесса окисления и повышении конверсии 3-метилпиридина. Технический результат достигается способом,включающим процесс приготовления катализатора путем смешивания метаванадата аммония,метатитановой кислоты и оксида циркония,таблетирование полученной смеси, спекание в атмосфере воздуха при температуре 350 С,измельчение полученного оксидного ванадий-титанциркониевого катализатора с удельной поверхностью 18,6 м 2/г,с дальнейшим пропусканием через его слой в проточном реакторе 3-метилпиридина, кислорода воздуха и воды при мольном соотношении равном 1(8-13)(79-119) и температуре 260-265 С. Существенным отличием данного изобретения от прототипа является то, что на стадии приготовления катализатора в качестве источника ванадия используют метаванадат аммония, а в качестве источника диоксида титана метатитановую кислоту при температуре спекания 350 С с получением катализатора с удельной поверхностью 18,6 м 2/г. При этом мольное соотношение 3-метилпиридина, кислорода воздуха и воды берут равное 1(8-13)(79-119). Эти отличия в результате оптимального распределения пентоксида ванадия - активного компонента - по всей массе высокодисперсного катализатора, способствующего полному взаимодействию реагирующих компонентов при заявляемом соотношении последних, по сравнению со способом по прототипу позволяют снизить температуру процесса окисления, повысить конверсию 3-метилпиридина, а также выход целевого продукта (рассчитанного по данным конверсии и селективности прототипа). Пример В -образном смесителе в течение 3-х часов смешивают 77,99 г 43, 130,52 г Н 2 Т 3,328,59 г 2, полученную смесь таблетируют на школьном прессе, спекают в атмосфере воздуха при 350 С в течение 4-х часов. Измельченный катализатор в количестве 260 мл загружают в проточный реактор с реакционной трубкой из нержавеющей стали диаметром 20 мм и длиной 1200 мм. Затем через полученный катализатор пропускают смесь реагирующих компонентов,состоящую из 3-метилпиридина, воздуха и воды при температуре 260 С. Скорость подачи 3-метилпиридина - 25 г, воздуха - 230,8 л, воды 577,0 г на 1 л катализатора в час при мольном соотношении 3-метилпиридин 2 Н 218119. Продолжительность опыта 1 час. Всего подают 25 г 3-метилпиридина. Продукты реакции улавливают в скрубберах,орошаемых водой. Конверсия 3-метилпиридина составляет 87,0, выход никотиновой кислоты 80,5. Остальные примеры приведены в таблице. Таблица Т-ра спекания Удельная Мольное соотношение 3 - Температура Конверсия 3 Выходкатализатора, поверхность, метилпиридин О 2 Н 2 О процесса, С метилпиридина, никотиновой п/п С м 2/г кислоты,1 350 18,6 18119 260 87,0 80,5 2 350 18,6 11079 265 84,0 75,8 3 350 18,6 1879 265 84,3 77,8 4 350 18,6 113110 265 90,3 70,0 5 350 18,6 18119 260 88,0 79,5 6 350 18,6 18119 265 88,2 80,4 ПРОТОТИП 7 800-850 5-8 1(4-12)( 120-200) 300-320 23,0-25,0 22,7-24,5 Примечание выход никотиновой кислоты в прототипе рассчитан исходя из приведенных в описании данных конверсии и селективности по общепринятой формуле. Как видно из таблицы, предлагаемый способ получения никотиновой кислоты позволяет снизить температуру процесса окисления на 50-55 С,повысить конверсию 3-метилпиридина до 84,0-90,3 и выход целевого продукта до 70,0-80,5, а также снизить расход воды, что уменьшит себестоимость целевого продукта. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Каталитический способ получения никотиновой кислоты газофазным окислением 3-метилпиридина,включающий процесс приготовления катализатора путем смешивания соединений ванадия и титана, а также оксида циркония, таблетирование полученной смеси, спекание в атмосфере воздуха, измельчение полученного оксидного ванадий-титанциркониевого катализатора с дальнейшим пропусканием через его слой в проточном реакторе 3-метилпиридина, кислорода воздуха и воды,отличающийся тем, что на стадии приготовления катализатора в качестве источника ванадия используют метаванадат аммония, в качестве источника диоксида титана-метатитановую кислоту,а температура спекания составляет 350 С и процесс окисления проводят при мольном соотношении 3-метилпиридина, кислорода воздуха и воды равном 1(8-13)(79-119). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что удельная поверхность катализатора составляет 18,6 м 2/г.