Способ получения фталимида

 

Изобретение касается амидов кислот и,в частности, получения фталимида - сырья для синтеза фталоцианиновых пигментов и лаков, а также других веществ. Цель изобретения - повышение выхода целевого продукта и производительности процесса. Его ведут парофазным окислением о-ксилола кислородом, а воздух в присутствии аммиака, паров воды и катализатора - оксидов ванадия и циркония, взятых в молярном соотношении 1:(2- 16), Температура процесса 340-380°С, молярное соотношение о ксилола, кислорода воздуха и воды 1:(16-36):(24- 38)j. молярное соотношение с-ксилола и аммиака 1;IJ-D), Эти условия повышают выход целевого фталнмида с 35 до сЗ,5% при достижении конверсии 50% при 340°С против 400°С в известном случае (ланадий-титановом окисном катализаторе), 3 табл. и (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9) ((1) 1699998 А 1 (51) 5 С 07 D 209/48, В 01 J 23/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "",",,", К А BTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4702722/04 (22) 06.06,89 (46) 23.12,91. Бюл. Р 47 (7-1) Институт химических наук AH

КазССР (72) Д,Х.Сембаев, Ф.А.Ивановская, Б.В.Суворов, Н.И.Чухно и А.А.Нарожный (53) 547.582.3.07(088.8) (56) .1. Авторское свидетельство СССР

Р 123156, кл, С 07 D 209/48, 1958.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 691447„ кл. С 07 D 209/48, 1978, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТАЛИМИДА (57) Изобретение касается амидов кислот и,в частностк, получения фталимида — сырья для синтеза фталоцианиновых пигментов и лаков, а также

Изобретение относится к органической химии, а именно к способу получения фталимида, используемого в качестве основногo с ырья цля получения фталоцканкновых пигмен тов и лаков, в синтезе индиго и антраниловой кислоты, являющейся основным полупродуктом для многих красителей.

Известен способ получения фталимкда парофазным окислительным аммонолизом о-ксилола HB ванадатах олсва и титана. На ванадате олова при

375 С получают 727 фталкмкда. На ва-о надате титана оптимальная температура реакции 400 С, выход фталкмкда

75Х, т,пл. 234-235 С, Улавливание продуктов реакции производится в системе, орошаемой водой, которая подкислена серной кислотой для нейт2 других веществ, Цель изобретения— повьппение выхода целевого продукта и производительности процесса. Его ведут парофазным окислением о-ксилола кислородом, а воздух в присутствии аммиака, паров воды и катализатора — оксидов ванадия и циркония, взятых в молярном соотношении 1:(216), Температура процесса 340-380 С, молярное соотношение о-ксилола, кислород;. воздуха к воды 1:{18-36):(2438),. молярное соотношение о-ксилола

H аммиака l;1.5-о., Этк условия повышают выход целевого фталкмида с 35 до 88,5;! прк достижении конверсии

507 крк 340 С против 400 (; в известном случае (яанадкй-титановом окксном катализаторе). 3 табл, рализацкк непрореагкров,;=,ëeãî аммиака 11 .

Недостатком указлнн-:-о с-: особа синтеза фталкмк,.а я==, -..(- ся невысокий выход фталимкда, причем кмид требует очистки, поскольку содержит о-толунктркл к фталодкнитрил, Наиболее близким к предлагаемому способу rro технической сущности и достигаемому результату является способ получения фталимкда парофазным окисл нкем о-ксилола в присутствии аьалиака на ванадий-оловянном илк ванадии †тктанов катализаторах, Исходный о-ксклол в смеси с парами воды, воздухом и аммиаком пропускают через слой катализатора нрк 360. 0 ". Вькод фталимкда 80 — 85:., т..-л„ 234-235 С, На"рузка но о-кси1699998 лолу при этом не превышает 27,3 r на 1 л катализатора в 1 ч (2) .

Недостатком способа является низкий выход продукта и низкая произ" водительность процесса.

Цель изобретения — повышение выхода целевого продукта и увеличение производительности процесса.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения фталимида путем парофазного окисления о-ксилола кислородом воздуха в присутствии аммиака, паров воды при их молярном соотношении 1:(18-36):(2438) и оксицного ванадийсодержащего катализатора при нагревании, отличительная особенность которого состоит в том„ что в качестве катализатора используют смесь пентоксида ванадия .и диоксида циркония, взятых в моляр ном соотношении, равном 1!(?-16), причем процесс ведут при молярном ,соотношении о-ксилол:аммиак, равном 1 (3-6), и температуре 340-380 С, Это отличие позволяет получать фталимид с выходом 86-90% в одну стадию при нагрузке до 72,0 r на 1 л каталиэато а в 1 ч, Предлагаемый способ отличается

;от известного тем, что процесс проводят на катализаторе, содержащем оксид ванадия и оксид циркония при соотношении 1:{2-16), Уменьшение содержания диоксида циркония в ванадий-циркониевом катализаторе до соотношения оксидов 1 .1 или увеличение его до 1:18 соответственно при- водит к падению выхода фталимида, Катализатор такого состава для синтеза фталимида не известен, Катализатор получают спеканием при 640 С предварительно отформованной в виде таблеток смеси оксидов ванадия (V) и циркония (UI).

В реактор загружают зерна размером 3-5 мм, Опти альная температура процесса 340-380 С, Снижение температуры ниже 340 С приводит к уменьшению выхода целевого продукта и за50 грязнeнию его непрореагировавшими

c -ксилолом и о-толунитрилом, а увелив о чение температуры выше 380 С приводит к снижению выхода фталимида и росту количества продуктов глубокого окис-

"5 ления б

Синтез фталимида проводят следующим образом.

Газообразную смесь о-ксилола, воздуха, аммиака и воды, взятую с определенным соотношением компонентов и о предварительно нагретую до 250-290 С, вводят в зону катализа, Продукт реакции представляет собой твердое вещество с температурой плавления 234235 С (лит. 233-235 C) . Выход фталимида составляет 85-90% от теоретически возможного в расчете на взятый для реакции о-ксилол.

Элементныи анализ вещества.

Вычислено, %: С 65,30, Н 3,42;

И 9,52.

С8Н О 1

Найдено, %: С 65,23; 63,91, Н 3 4бь Зю39в N 9 45ю 9ю25 °

Предлагаемый способ получения фталимида проверен на установке проточного типа с реакционной трубкой, выполненной из стали Х18Н10Т, с внутренним диаметром 20 мм и длиной

1100 мм, представляющей собой элемент многотрубчатого промышленного аппарата.

Пример 1 (для сравнения), Катализатор с массовым соотношением оксидов ванадия и циркония 60:40 соответственно в количестве 120 мл загружают в реакционную трубку, При

340 С через слой катализатора пропускают газообразную смесь о-ксилола,,кислорода воздуха, аммиака и воды, взятых в соотношении 1:18:5:24, Скорость подачи о-ксилола 72 г, воздуха

1290 л, аммиака 56,9 r, воды 291,6 r на 1 л катализатора в 1 ч. В течение 0 ч подано 86 г о-ксилола, получено

71,5 г фталимида, что соответствует выходу 60% от теории.

Пример 2. Способ осуществляют по примеру 1. Состав оксидного ванадий-циркониевого катализатора

42:58 мас,%. При 340 С. пропускают смесь о-ксилола. кислорода воздуха, аммиака и воды с соотношением 1:20: ."3:38, Скорость подачи о-ксилола

55 г, воздуха 1100 л, аммиака 26,5 r, воды 354 г на 1 л катализатора в

1 ч, 3а 10 ч подано бб г о-ксилола, получено 79,2 г фталимида, что соответствует выходу 86,5%.

Пример 3, Способ осуществляют по примеру 1. Используют ванадий -циркониевый катализатор с соотношением компонентов 27:73 мас.%.. ф

Температура 360 C. Соотношение о-ксилола, кислорода воздуха, аммиака

1699998 и воды равно 1:18:4:24. Скорость подачи о-ксилола 72 r, воздуха

1290 л, аммиака 42,4 r, воды 296 г

»а 1 л катализатора в 1 ч. 3а 10 ч подано 86 r о-ксилола, получено

105,5 г фталимида, что соответствует выходу 88,57 от теории.

Пример 4. Способ осуществляют по примеру 1. Соотношение ком- 10 понентов оксидного ванадий-циркониевого катализатора 27:73 мас.7., Соотношение о-ксилола, кислорода воздуха, аммиака и воды равно 1:18:2:24.

Скорость подачи о-ксилола 72 r воз- 15 духа 1290 л, аммиака 22,8 г, воды

291,6 r на 1 л катализатора в 1 ч.

Продолжительность опыта 10 ч, за это время при 380 С подано 86 r о-ксилола, получено 107,3 r фталимида, выход р

90 .

Пример 5 (для сравнения), Способ осуществляют по примеру 1. Соотношение компонентов ванадий-цирко>5 ниевого катализатора 27:73 мас,X. Тем-5 пература процесса 400 С. Соотношение о-ксилола, кислорода воздуха, воды и аммиака равно 1:40:40:7, Скорость подачи о-ксилола 55 г, воздуха 2200 r, аммиака 60,7 г воды 380 г на 1 л 30 катализатора в 1 ч ° За 10 ч подано

66 r о-ксилола, получено 68,9 r фталимида. Выход 75,37,.

Пример 6 (для сравнения), Способ осуществляют по rrpHMepy 1, Соотношение компонентов-оксидов ванадия и циркония равно 20:80 мас.7.. о

Температура процесса 3?О С. Соотношение о-ксилола, кислорода воздуха, аммиака и воды равно 1:15:5:30. Ско- 40 рость подачи о-ксилола 72 г, воздуха

1100 л, аммиака 56,9 г, воды 364,2 г Фр на 1 л катализатора в 1 ч. За 10 ч подано 86 r n-ксилола, получено

85,3 г фталимида, что соответствует выходу 71, 57.

П р и и е р 7, Способ осуществляют по примеру 1. Катализатор с соотношением оксидов ванадия и циркония

20:80 мас,X. Соотношение о-ксилола, кислорода воздуха, аммиака и воды равно 1:20:5:30, Скорость подачи о-ксилола 72 г, воздуха 1440 л, аммиака 56,9 г, воды 364,2 г на 1 л

55 катализатора в 1 ч. Продолжительность опыта 10 ч, за это время при 380 С подано 86 г о-ксилола и получено

104,3 г фталимида (выход 87,5/.) .

Пример 8, Способ осуществляют по примеру 1. Соотношение компонентов ванадий-циркониевого ката-. лизатора 8,5:91,5 мас.X. Соотношение о-ксилола, кислорода воздуха, аммиака и воды равно 1:36:6:24, Скорость подачи о-ксилола 72 г, воздуха 2600 л, аммиака 69,6 r, воды 291,6 r на 1 л катализатора в 1 ч. Температура опыта 380 С. Продолжительность 10 ч, за это время подано 86 г о-ксилола, полу чено 101,9 r фталимида (выход 85,5/), П р и и е р 9 (для сравнения) .

Способ осуществляют по примеру 1.

Соотношение компонентов ванадий-циркониевого катализатора 7,6:92 4 мас.7..

Температура процесса 360 С. Скорость а подачи о-кпилола 55 г, воздуха 2100 л, аммиака 43,6 г, воды 185,8 r на 1 л катализатора в 1 ч. Соотношение компонентов О-ксилол, кислород воздуха, аммиака, вода равно 1:38:5:20, Продолжительность опыта 10 ч, за зто время подано 66 г о-ксилола, получено

72,5 г фталимида (выход 79,2X) .

Данные примеров 1-9 сведены в табп. 1, В предлагаемых условиях приготовления катализатора в оксидной системе

V 0 и ЕгО фоРмиРуется химическое соединение — диванадат циркония (Zr 7 0 ). В этом случае каталитичес,кое действие контакта определяется данным химическим соединением, Таким образом, химический состав, предлагаемого катализатора кардиналь,но отличается от состава известного ванадий-титанового катализатора, хотя титан и цирконий и относятся к одной группе периодической системы, В табл, 2 представлены молярные соотношения пентаоксида ванадия и диоксида циркония в катализаторах, приведенных в примерах.

В табл. 3 приведены сравнительные данные о каталитическом действии

1ванадий-циркониевых и ванадий-титановых катализаторов в окислительном аммонолизе о-ксилола, Ванадий-циркониевый катализатор проявляет 60. ее высокую активность по сравнению с ванадий-ти гановым катализатором. Б одинаковых условиях конверсия о-ксилона на ванадий-циркониевых контактах полная, в то время, как на ванадий-титановых она находится в пре— делах от 35 до 50 (400 0) . Нри нагрузке 72 r на 1 л катализатора н

1699998 воздуха в присутствии аммиака, паров воды и ванадийсодержащего катализатора при молярном соотношении о-ксилол:кислород воздуха:вода, равном

1 :(18-36):(24-38), и при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и повышения производительности процесса, в качестве катализатора используют оксидный ванадий-циркониевый катализатор при молярном соотношении компонентов, равном 1:(2-16), и процесс ведут при молярном соотношении о-ксилол:аммиак, равном 1:(3-6), и температуре 340—

380 С.

15

Таблипа!

Объезлная Нагрузка пс

Пример

Вмход фталнмида, Х

Саотноненне компонентов катализатора

Соотноиение компонентов емпераура, С о-ксилолу, г на 1 л катализатора в1ч

CK0POCTb т Кислород Аммиак Вада воздуха о-Ксивоздуха, -1

Узор Хтоа

72

72

72

72

72

72

60,0

86,5

88,5

90,0

75,3

71,5

87,5

85,5

79,г

ЗВО

360!

2О !

18

36

ЗВ

2100

1е

2 з

5*

6*

8

1 1

1 2

1 4

1 4

1 4

1 6 ! 6

1 16

1 18

24

ЗВ

24

24

40 зо зо

24

По известному способу

1 0,5 (Япоз)

1 о, (х о, ) 27,3

24, 7

16 50

21 45

415 1

1620 !

О40

82,0

84,0!

11

Прнмерм для сравнения.

Таблица 2

Соотношение, мыс,Е

Пример

VZ0< ZrOz

42

27

8,5

7,6

58

73

91,5

92,4

2

6

16

Табл ицa3

Г

Температура, I Соотношение о, С компонентов!

Нагрузка

Выход фталимида > Е

Конверсия

Соотношение компонентов катализатора о — ксилола, z по о кси— полу, г/л катализатора в 1 ч о † :Og . .ГН .Н 0

1 О .7гО

1:2

1:4

1:6

86,0

88,5

86,0

100

72

1;18;3:24

1: 24: ): 1(.!

1 п 5.38

360

1 ч на ванадий-титановом катализаторе максимальная конверсия при 400оС достигает лишь 507, На ванадий-циркониевом катализаторе конверсия становится полной уже при 340(!С.

Выход фталимида на V207-ZrO контакте в широком интервале условий ведения каталитического процесса и полярного соотношения оксидов ванадия и циркония составляет 85,0

89,0Х, В аналогичных условиях и соотношениях компонентов катализатора . выход имида на ванадий-титановом катализаторе изменяется от 15 до

357, .Формула изобретения

Способ получения фталимида парофазным окислением о-ксилола кислородом

Молярное соотношение

VZ05- Zr0z

1О

Продолжение табл.3

1699998

Температура, ос

Выкод фталимида, Х

Конверсия

Соотношение о ксилола

1:16

380

1:30:4: 24 72 100 85,5

Составитель В.Мякушева

ТехРед Л.Олийнык Корректор C.Шекмар

Редактор И.Дербак

Заказ 4440 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина, 101

Соотношение компонентов катализатора ч о :Т10

1:2

1:4

1:6

1:16

380 компонентов о Ксt:OZ

l NH s lH20

1:18:3:24

1:24:3:30

1:20:5:38

1:30:4:24

Нагрузка по о-ксилолу, г/л катализатора s 1 ч

72

72

15,0

36,0

30,0

35,0