Способ получения н-бутилового спирта

(51) 01 21/04 (2006.01) 01 23/74 (2006.01) 01 23/46 (2006.01) 07 29/14(2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к способу получения насыщенного алифатического спирта С 4,используемого в органическом синтезе. Благодаря тому, что процесс получения насыщенного спирта С 4 проводят путем гидрирования соответствующего альдегида в присутствии катализатора,содержащего, мас. иридий -0,5-9,5 кобальт - 0,259,0 оксид алюминия - 90-95, в водной среде при температуре 15-25 С, удается упростить способ за счет снижения температуры процесса и сокращения времени предварительной высоко-температурной термообработки катализатора.(72) Закумбаева Гаухар Дауленовна Егизбаева Райкуль Иксановна Туктин Балга Туктинович(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского Республиканкого государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Центр наук о Земле, металлургии и обогащения Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан 20661 Изобретение относится к способу получения насыщенного алифатического спирта, а именно спиртов С 4, который находит разнообразное применение в органическом синтезе. Известен способ получения насыщенных спиртов гидрированием альдегидов на никельхромовом катализаторе. Процесс проводят при высокой температуре 80 - 220 С и низком давлении(0-3 ати). Выход спирта в расчете на прореагировавший альдегид колеблется от 90,0 до 96,0 а.с. СССР 426991, кл. С 07 С 31/12, 29/14. Бюл.17, 05.05.74 г Известен способ получения насыщенных спиртов пропусканием альдегидов через порошкообразный никель-хромовый катализатор,перемешанный с кусочками постоянного магнита. Процесс ведут при температуре 175 С, давлении 250 атм. Выход спирта на прореагировавший альдегид 100 а.с. СССР 285690, кл. В 0111/28, С 07 С 29/14. Бюл.32, 23.10.72 г Недостатком способа является проведение процесса при высокой температуре (175 С) и высоком давлении (250 атм). Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения насыщенных спиртов путем гидрирования соответствующих альдегидов на никель-хромовых катализаторах при давлении 1-300 атм и температуре 100-250 С, в растворе пентана или гексана. Выход целевого продукта в расчете на прореагировавший альдегид составляет 70-99 а.с. СССР 291905, кл. С 07 С 31/02, 29/14. бюл. 18,15.05.75 г Недостатком известного способа является сложность процесса. Никель-хромовый катализатор предварительно подвергают тепловой обработке в токе инертного газа при 350-600 С в течение 50-88 часов, затем охлаждают со скоростью 15-20 С/час и восстанавливают в токе водорода при температуре 200 С. Кроме того, процесс гидрирования ведут при давлении 1-300 атм и температуре 100-250 С. Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение процесса за счет сокращения времени предварительной высокотемпературной обработки катализатора, снижения температуры процесса гидрирования и расширение ассортимента способов получения бутилового спирта. Поставленная техническая задача достигается предлагаемым способом получения бутилового спирта путем гидрирования масляного альдегида в присутствии катализатора в растворителе,отличительной особенностью которого является то,что процесс ведут при температуре 15-25 С, в качестве растворителя используют воду, а в качестве катализатора используют нанесенный на оксид алюминия иридий-кобальтовый катализатор,содержащий, мас. иридий - 0,5-9,5 кобальт - 0,259,0 оксид алюминия - остальное. Использование предлагаемого способа позволяет сократить время предварительной термообработки катализатора в 16-29 раз и снизить температуру процесса гидрирования в 4-10 раз. 2-Со/А 2 О 3 катализаторы готовят следующим образом. Носитель - оксид алюминия пропитывают раствором соли Со(3)26 Н 2 О, высушивают,прокаливают при 400 С в течение 3 часов. Затем пропитывают раствором кислоты Н 2 С 16 и обрабатывают 40 раствором формальдегида и 50 раствором КОН при 60 С (соотношение Со 191 11 37 19). Катализатор промывают дистиллированной водой и вновь высушивают. В некоторых примерах катализатор восстанавливают водородом при температуре 300 С в течение 1 часа. Приготовленные таким образом катализаторы хранятся на воздухе, не теряя своих каталитических свойств. Использования такого катализатора позволяет вести процесс гидрирования в водной среде, атмосферном давлении при температуре 1525 С. Снижение и повышение температуры процесса гидрирования от указанного предела (1525 С) приводит к снижению выхода целевого продукта. Предлагаемый способ был проведен в лабораторных условиях. Ниже приводятся результаты этих испытаний. Пример 1. 95 г 23 пропитывают раствором соли кобальта Со(3)26 Н 2 О, содержащим в пересчете на кобальт - 0,25 г кобальта. Высушивают, прокаливают при 400 С в течение 3 часов. Затем пропитывают раствором кислоты Н 2 С 16, содержащим в пересчете на иридий - 4,75 г иридия, и обрабатывают 40 раствором формальдегида и 50 раствором КОН при 60 С. Катализатор промывают дистиллированной водой и высушивают. В результате получают катализатор,содержащий, мас. иридий - 4,75 кобальт - 0,25 оксид алюминия - 95. В каталитический реактор объемом 100-150 мл помещают 25 мл воды и 0,2 г катализатора 5 /23 (19), приготовленного вышеописанным методом. Катализатор насыщают водородом в течение часа. Затем в реактор вносят 0,2 мл масляного альдегида и 5 мл воды. Гидрирование проводят при 15 С и атмосферном давлении. Селективность процесса по бутиловому спирту 99,4. Выход его в расчете на прореагировавший масляный альдегид составляет 99,4. Бутиловый спирт выделяют путем однократной перегонки. Пример 2. Катализатор готовят аналогично примеру 1, но для пропитки носителя берут растворы, содержащие в пересчете на активные металлы 2,5 г иридия и 2,5 г кобальта. В результате получают катализатор,содержащий, мас.иридий - 2,5 кобальт - 2,5 оксид алюминия - 95. В каталитический реактор объемом 100-150 мл помещают 25 мл воды и 0,2 г катализатора 5 /23 , приготовленного вышеописанным методом. Катализатор насыщают водородом в течение часа. Затем в реактор вносят 0,2 мл масляного альдегида и 5 мл воды. Гидрирование проводят при 20 С и атмосферном давлении. Селективность процесса по бутиловому спирту 97,8. Выход его в расчете на 20661 прореагировавший масляный альдегид составляет 97,8. Бутиловый спирт выделяют путем однократной перегонки. Пример 3. Катализатор готовят аналогично примеру 1, но для пропитки берут растворы, содержащие 1,5 г иридия и 3,5 г кобальта. В результате получают катализатор, содержащий, мас. иридий - 1,5 кобальт - 3,5 оксид алюминия - 95. В каталитический реактор объемом 100 - 150 мл помещают 25 мл воды и 0,2 г катализатора 5 Со/А 12 О 3 (Со 37), восстановленного в течение 1 часа в токе водорода при 300 С. Катализатор насыщают водородом в течение часа. Затем в реактор вносят 0,2 мл масляного альдегида и 5 мл воды. Гидрирование проводят при 25 С и атмосферном давлении. Селективность процесса по бутиловому спирту 96,0. Выход его в расчете на прореагировавший масляный альдегид составляет 96,0. Бутиловый спирт выделяют путем однократной перегонки. Пример 4. Катализатор готовят аналогично примеру 1, но для пропитки берут растворы, содержащие 0,5 г иридия и 4,5 г кобальта. В результате получают катализатор, содержащий, мас. иридий - 0,5 кобальт - 4,5 оксид алюминия- 95. В каталитический реактор объемом 100 - 150 мл помещают 25 мл воды и 0,2 г катализатора 5 Со/А 12 О 3 (Со 19), восстановленного в течение 1 часа в токе водорода при 300 С. Катализатор насыщают водородом в течение часа. Затем в реактор вносят 0,2 мл масляного альдегида и 5 мл воды. Гидрирование проводят при 20 С и атмосферном давлении. Селективность процесса по бутиловому спирту 97,5. Выход его в расчете на прореагировавший масляный альдегид составляет 97,5. Бутиловый спирт выделяют путем однократной перегонки. Пример 5. 90 г А 2 О 3 пропитывают раствором соли кобальта Со(О 3)2 6 Н 2 О, содержащим в пересчете на кобальт 0,5 г кобальта. Высушивают, прокаливают при 400 С в течение 3 часов. Затем пропитывают раствором кислоты Н 2 С 16, содержащим в пересчете на иридий- 9,5 г иридия, и обрабатывают 40 раствором формальдегида и 50 раствором КОН при 60 С. Катализатор промывают дистиллированной водой и высушивают. В результате получают катализатор,содержащий, мас. иридий - 9,5 кобальт - 0,5 оксид алюминия - 90. В каталитический реактор объемом 100-150 мл помещают 25 мл воды и 0,2 г катализатора 10 /23 (19). Катализатор насыщают водородом в течение часа. Затем в реактор вносят 0,2 мл масляного альдегида и 5 мл воды. Гидрирование проводят при 25 С и атмосферном давлении. Селективность процесса по бутиловому спирту 98,5. Выход его в расчете на прореагировавший масляный альдегид составляет 98,5. Бутиловый спирт выделяют путем однократной перегонки. Пример 6. Катализатор готовят аналогично примеру 5, но для пропитки берут растворы, содержащие 5,0 г иридия и 5,0 г кобальта. В результате получают катализатор, содержащий, мас.иридий - 5,0 кобальт - 5,0 оксид алюминия - 90. В каталитический реактор объемом 100 - 150 мл помещают 25 мл воды и 0,2 г катализатора 10 Со/А 12 О 3 (Со 11). Катализатор насыщают водородом в течение часа. Затем в реактор вносят 0,2 мл масляного альдегида и 5 мл воды. Гидрирование проводят при 25 С и атмосферном давлении. Селективность процесса по бутиловому спирту 97,2. Выход его в расчете на прореагировавший масляный альдегид составляет 97,2. Бутиловый спирт выделяют путем однократной перегонки. Пример 7. Катализатор готовят аналогично примеру 5, но для пропитки берут растворы, содержащие 3,0 г иридия и 7,0 г кобальта. В результате получают катализатор, содержащий, мас.иридий - 3,0 кобальт - 7,0 оксид алюминия - 90. В каталитический реактор объемом 100 - 150 мл помещают 25 мл воды и 0,2 г катализатора 10 /23 (37). Катализатор насыщают водородом в течение часа. Затем в реактор вносят 0,2 мл масляного альдегида и 5 мл воды. Гидрирование проводят при 25 С и атмосферном давлении. Селективность процесса по бутиловому спирту 99,7. Выход его в расчете на прореагировавший масляный альдегид составляет 99,7. Бутиловый спирт, выделяют путем однократной перегонки. Пример 8. Катализатор готовят аналогично примеру 5, но для пропитки берут растворы, содержащие 1,0 г иридия и 9,0 г кобальта. В результате получают катализатор, содержащий, мас.иридий - 1,0 кобальт - 9,0 оксид алюминия - 90. В каталитический реактор объемом 100 - 150 мл помещают 25 мл воды и 0,2 г катализатора 10 /23 (9), восстановленный в течение 1 часа в токе водорода при 300 С. Катализатор насыщают водородом в течение часа. Затем в реактор вносят 0,2 мл масляного альдегида и 5 мл воды. Гидрирование проводят при 25 С и атмосферном давлении. Селективность процесса по бутиловому спирту 97,5. Выход его в расчете на прореагировавший масляный альдегид составляет 97,5. Бутиловый спирт выделяют путем однократной перегонки. Пример 9. 92 г А 2 О 3 пропитывают раствором соли кобальта (3)2 62, содержащим в пересчете на кобальт - 4,0 г кобальта. Высушивают,прокаливают при 400 С в течение 3 часов. Затем пропитывают раствором кислоты Н 2 С 6,содержащим в пересчете на иридий - 4,0 г иридия, и обрабатывают 40 раствором формальдегида и 50 раствором КОН при 60 С. Катализатор промывают дистиллированной водой и высушивают. В результате получают катализатор, содержащий,3 20661 мас. иридий - 4,0 кобальт - 4,0 оксид алюминия 92. В каталитический реактор объемом 100-150 мл помещают 25 мл воды и 0,2 г катализатора 8 /23 (1). Катализатор насыщают водородом в течение часа. Затем в реактор вносят 0,2 мл масляного альдегида и 5 мл воды. Гидрирование проводят при 25 С и атмосферном Катализатор давлении. Селективность процесса по бутиловому спирту 98,0. Выход его в расчете на прореагировавший масляный альдегид составляет 98,0. Бутиловый спирт выделяют путем однократной перегонки. В таблице приведены сравнительные данные,полученные при использовании известного и предлагаемого способов. Температура Давление Гидрируемое Выход процесса процесса соединение н-бутилового гидрирогидрирования,спирта,вания, С атм ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения н-бутилового спирта путем гидрирования масляного альдегида в присутствии катализатора в растворителе, отличающийся тем,что процесс ведут при температуре 15-25 С, в качестве растворителя используют воду, а в качестве катализатора - нанесенный на оксид алюминия иридий - кобальтовый, содержащий,мас. иридий - 0,5-9,5 кобальт - 0,25-9,0 оксид алюминия - остальное.