Способ получения гидроперекиси изопропилбензола

Изобретение относится к способу получения гидроперекиси изопропилбензола (ГП ИПБ), которая далее служит для получения фенола и ацетона промышленным, так называемым кумольным методом. Гидроперекись изопропилбензола (ГП ИПБ) согласно изобретению получают окислением изопропилбензола (ИПБ) молекулярным кислородом, в качестве катализатора используют нанопорошок железа с удельной поверхностью 6,9 м²/г, полученный электровзрывом проводника в атмосфере азота, процесс ведут при температуре 50-60°С. Технический результат - увеличение выхода ГП ИПБ.

 

Изобретение относится к способу получения гидроперекиси изопропилбензола (ГП ИПБ), которая далее служит для получения фенола и ацетона - промышленный, так называемый кумольный, метод получения фенола и ацетона [Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1981. - С.369].

Известен промышленный способ получения гидроперекиси изопропилбензола, по которому ГП ИПБ получают окислением изопропилбензола (ИПБ) кислородом воздуха при температуре 100-120°С, кислород воздуха подают под давлением [Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1981. - С.370]. Недостатками этого метода являются высокая температура и подача кислорода воздуха под давлением.

Известен также способ получения ГП ИПБ в реакции окисления ИПБ с использованием солей металлов переменной валентности (соли ванадия, кобальта, молибдена) [Блюмберг Э.А., Майзус З.К., Нориков Ю.Д., Скибида И.П. // ДАН ССР. - 1978. - Т.242. - №2. - С.358]. Недостатком этого способа является разложение гидроперекиси в ходе реакции на ацетофенон и диметилфенилкарбинол.

Известен также способ получения ГП ИПБ в присутствии металлической меди в виде стружек (Шаля В.В., Колотуша Б.И., Ямпольская Ф.А., Гороховатский Я.Б. //Кинетика и катализ. - 1972. - Т.Х 111. - Вып.2. - С.404). Однако недостатками способа являются высокая температура процесса получения ГП ИПБ и недостаточная селективность процесса.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения ГП ИПБ с использованием нанопорошка железа (НПFe) с удельной поверхностью 4,6 м²/г, полученного методом электровзрыва проводника в атмосфере азота при температуре 60°С и атмосферном давлении (сообщение Т.С.Скороходовой, Н.С.Коботаевой, Е.Е.Сироткиной на Международной конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий», г.Томск, 11-16 сентября 2006 г. Недостатком данного изобретения является недостаточно высокий выход ГП ИПБ. Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения ИПБ, позволяющего увеличить выход ГП ИПБ.

Технический результат достигается тем, что гидроперекись изопропилбензола получают окислением изопропилбензола молекулярным кислородом в присутствии катализатора - нанопорошка железа с удельной поверхностью от 4,7 до 6,9 м²/г, полученного электровзрывом проводника в атмосфере азота, при температуре 50-60°С.

Для получения ГП ИПБ проводят окисление ИПБ на газометрической установке (Эмануэль Н.М., Гладышев Г.П., Денисов Е.Т., Цепалов В.Ф., Харитонов В.В., Пиотровский К.Б. Порядок тестирования химических соединений как стабилизаторов полимерных материалов. Черноголовка: Изд-во ОИХФ АН СССР, 1976. - С.35).

В реактор помещают ИПБ и нанопорошок железа, полученный электровзрывом проводника в атмосфере азота, с удельной поверхностью 4,7 м²/г или 6,9 м²/г. Нагревают полученную смесь до 50-60°С, пропускают через реакционную смесь кислород и фиксируют скорость поглощения и объем поглощенного кислорода. После поглощения 5,0; 10,0; 20,0; 30,0; 40,0; 50,0; 60,0 мл кислорода отбирают пробу (~1,4-1,45 мл) и определяют количество образовавшейся ГП ИПБ иодометрически по известной методике (Общий практикум по органической химии. Москва: Мир, 1965. - С.153). Побочные продукты реакции (ацетофенон и диметилфенилкарбинол) анализируют методом газожидкостной хроматографии (ГЖХ) на хроматографе Perkin Elmer Sigma 2B с пламенно-ионизационным детектором на колонке SE-52 33 м в режиме программирования температур: начальная температура термостата 80°С, повышение температуры 3°С/мин до 150°С. Газ носитель - гелий.

Пример 1. В реактор помещают 8,6 г ИПБ и 0,0198 г нанопорошка железа с удельной поверхностью 4,7 м²/г, полученного электровзрывом проводника в атмосфере азота. Нагревают полученную смесь до 50°С, пропускают через реакционную массу кислород и фиксируют скорость поглощения кислорода и объем поглощенного кислорода. После поглощения 5,0; 10,0; 20,0; 30,0; 40,0; 50,0; 60,0 мл кислорода отбирают пробу (~1,4-1,45 мл) и определяют количество образовавшейся ГП ИПБ иодометрически.

1. После поглощения 5,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 0,50% мас. ГП ИПБ.

2. После поглощения 10,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 1,09% мас. ГП ИПБ.

3. После поглощения 20,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 2,45% мас. ГП ИПБ.

4. После поглощения 30,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 3,60% мас. ГП ИПБ.

5. После поглощения 40,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 4,80% мас. ГП ИПБ.

6. После поглощения 50,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 6,05% мас. ГП ИПБ.

7. После поглощения 60,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 7,06% мас. ГП ИПБ.

В реакционной смеси присутствуют следовые количества ацетофенона и диметилфенилкарбинола.

Пример 2. В реактор помещают 8,6 г ИПБ и 0,0198 г нанопорошка железа с удельной поверхностью 6,9 м²/г, полученного электровзрывом проводника в атмосфере азота. Нагревают полученную смесь до 60°С, пропускают через реакционную массу кислород и фиксируют скорость поглощения кислорода и объем поглощенного кислорода. После поглощения 5,0; 10,0; 20,0; 30,0; 40,0; 50,0; 60,0 мл кислорода отбирают пробу (~1,4-1,45 мл) и определяют количество образовавшейся ГП ИПБ иодометрически.

1. После поглощения 5,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 0,5% мас. ГП ИПБ.

2. После поглощения 10,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 1,09% мас. ГП ИПБ.

3. После поглощения 20,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 2,45% мас. ГП ИПБ.

4. После поглощения 30,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 3,60% мас. ГП ИПБ.

5. После поглощения 40,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 4,90% мас. ГП ИПБ.

6. После поглощения 50,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 6,21% мас. ГП ИПБ.

7. После поглощения 60,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 7,28% мас. ГП ИПБ.

В реакционной смеси присутствуют следовые количества ацетофенона и диметилфенилкарбинола.

Пример 3. В реактор помещают 8,6 г ИПБ и 0,0198 г нанопорошка железа с удельной поверхностью 6,9 м²/г, полученного электровзрывом проводника в атмосфере азота. Нагревают полученную смесь до 80°С, пропускают через реакционную массу кислород и фиксируют скорость поглощения кислорода и объем поглощенного кислорода. После поглощения 5,0; 10,0; 20,0; 30,0; 40,0; 50,0; 60,0 мл кислорода отбирают пробу (~1,4-1,45 мл) и определяют количество образовавшейся ГП ИПБ иодометрически.

1. После поглощения 5,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 0,49% мас. ГП ИПБ и следовые количества ацетофенона и диметилфенилкарбинола.

2. После поглощения 10,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 0,92% мас. ГП ИПБ и следовые количества ацетофенона и диметилфенилкарбинола.

3. После поглощения 20,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 1,87% мас. ГП ИПБ и следовые количества ацетофенона и диметилфенилкарбинола.

4. После поглощения 30,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 2,84% мас. ГП ИПБ и следовые количества ацетофенона и диметилфенилкарбинола.

5. После поглощения 40,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 3,75% мас. ГП ИПБ, 0, 75% мас. диметилфенилкарбинола и 0,04% мас. ацетофенона.

6. После поглощения 50,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 4,01% мас. ГП ИПБ, 1,5% мас. диметилфенилкарбинола и 0,07% мас. ацетофенона.

7. После поглощения 60,0 мл молекулярного кислорода в реакционной смеси содержится 3,8% мас. ГП ИПБ, 2,0% мас. диметилфенилкарбинола и 1% мас. ацетофенона.

Таким образом, технический результат - селективное образование ГП ИПБ достигается при использовании нанопорошка железа с удельной поверхностью 4,7-6,9 м²/г и температуре 50-60°С.

Способ получения гидроперекиси изопропилбензола окислением изопропилбензола молекулярным кислородом в присутствии в качестве катализатора нанопорошка железа, полученного электровзрывом проводника в атмосфере азота, отличающийся тем, что используют нанопорошок железа, имеющий удельную поверхность 6,9 м²/г, и процесс ведут при температуре 50-60°С.