Способ получения тетрагидрофурфурилового спирта

Изобретение относится к способу получения тетрагидрофурфурилового спирта, заключающемуся во взаимодействии фурфурилового спирта с молекулярным водородом в присутствии никельсодержащего катализатора, при этом в качестве катализатора используют наночастицы никеля, иммобилизованные на оксиде магния, реагенты подают на катализатор прямоточно двумя потоками, первый из которых - водород, подаваемый с расходом 290 л/(кгкат⋅ч), второй - фурфуриловый спирт, подаваемый с расходом 0,13 л/(кгкат⋅ч), а реакцию ведут при температуре 200°С. Данный способ позволяет получать тетрагидрофурфуриловый спирт, который находит широкое применение в промышленности в качестве растворителя в органическом синтезе, а также в качестве промышленных присадок для предотвращения образования кристаллов в авиационных топливах. Техническим результатом является упрощение способа гидрирования фурфурилового спирта и повышение выхода целевого продукта в единицу времени. 1 пр.

 

Изобретение относится к способу получения тетрагидрофурфурилового спирта, в частности к новому способу гидрирования фурфурилового спирта в присутствии гетерогенного катализатора в реакторе непрерывного действия и позволяет получать тетрагидрофурфуриловый спирт, который находит широкое применение в промышленности в качестве растворителя в органическом синтезе, а также в качестве промышленных присадок для предотвращения образования кристаллов в авиационных топливах.

Известен способ получения тетрагидрофурфурилового спирта гидрированием фурфурилового спирта в присутствии катализатора Ru/MnOx при температуре 120°С и избыточном давлении 30 атм. в течение 4 ч с использованием молекулярного водорода. При этом, реакция протекает в жидкой фазе с использованием воды в качестве растворителя. Выход продукта составляет 46%. Также известен способ гидрирования фурфурилового спирта в присутствии Ru/MgAl2O4 при температуре 120°С и избыточном давлении 60 атм. с выходом продукта 84% [Selective conversion of furfuryl alcohol to 1,2-pentanediol over a Ru/MnOx catalyst in aqueous phase / B. Zhang, Y. Zhu, G. Ding, H. Zheng and Y. Li // Green Chemistry, 2012, 14, 3402-3409 DOI: 10.1039/c2gc36270h].

Недостатком данных способов является низкий выход тетрагидрофурфурилового спирта, необходимость применения высокого давления, длительность процесса, дорогой катализатор, а также необходимость очистки продукта от воды.

Известен способ гидрирования фурфурола в присутствии Ru/hectorite с выходом по тетрагидрофурфуриловому спирту 99%. При этом, реакция протекает в течение 1 ч при температуре 40°С и избыточном давлении 20 атм [Highly selective low-temperature hydrogenation of furfuryl alcohol to tetrahydrofurfuryl alcohol catalysed by hectorite-supported ruthenium nanoparticles / F.A. Khan, A. Vallat and G. // Catalysis Communications, 2011, 12, 1428-1431.].

Недостатком данного способа является необходимость применения высокого давления.

Известен способ получения тетрагидрофурфурилового спирта гидрированием фурфурилового спирта в присутствии катализатора на основе наночастиц рутения, нанесенных на диоксид титана Ru/TiO2 при температуре 90°С и избыточном давлении 27 атм. в течение 2 ч с использованием молекулярного водорода в качестве восстановителя. Реакция протекает в жидкой фазе в среде изопропанола. Выход продукта составляет 83% [Kinetics of Liquid-Phase Hydrogenation of Furfuryl Alcohol to Tetrahydrofurfuryl Alcohol over a Ru/TiO2 Catalyst / M.A. Tike and V.V. Mahajani // Industrial and Engineering Chemistry Research, 2007, 46, 3275-3282.].

Известно образование тетрагидрофурфурилового спирта при восстановлении фурфурола в присутствии коллоидных частиц никеля в среде изопропанола [Попов, Ю.В. Гидрирование производных фурана при катализе коллоидными частицами никеля / Ю.В. Попов, В.М. Мохов, А.А. Донцова // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. №4 (183) / ВолгГТУ. - Волгоград, 2016. - (Серия «Химия и технология мономеров»). - С. 65-68.]. Реакция проводилась в течение 10 часов при непрерывном барботаже водорода через перемешиваемую реакционную смесь при температуре 50-60°С. Выход тетрагидрофурфурилового спирта 35%.

Недостатком такого способа является длительность, периодическое осуществление процесса, невозможность регенерации катализатора, а также образование наряду с тетрагидрофурфуриловым спиртом значительного количества фурфурилового спирта (до 65%).

Недостатком данного способа являются применение повышенного давления и дорогого рутениевого катализатора.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ получения тетрагидрофурфурилового спирта гидрированием фурфурилового спирта в присутствии Ni-Pd/SiO2 при температуре 40°С и избыточном давлении 40 атм. в течение 2 ч с использованием молекулярного водорода в качестве восстановителя. Выход продукта составляет 96% [Total hydrogenation of furan derivatives over silica-supported Ni-Pd alloy catalyst / Y. Nakagawa and K. Tomishige // Catalysis Communications, 2010, 12, 154-156.].

Недостатком данного способа являются необходимость использования повышенного давления и дорогого никель-палладиевого катализатора.

Задачей является разработка технологичного способа получения тетрагидрофурфурилового спирта с использованием доступных реагентов и дешевого катализатора.

Техническим результатом является упрощение способа гидрирования фурфурилового спирта и повышение выхода целевого продукта в единицу времени.

Технический результат достигается в способе получения тетрагидрофурфурилового спирта, заключающемся во взаимодействии фурфурилового спирта с молекулярным водородом в присутствии никель-содержащего катализатора, при этом в качестве катализатора используют наночастицы никеля, иммобилизованные на оксиде магния, реагенты подают на катализатор прямоточно двумя потоками, первый из которых - водород, подаваемый с расходом 290 л/(кгкат⋅ч), второй - фурфуриловый спирт, подаваемый с расходом 0,13 л/(кгкат⋅ч), а реакцию ведут при температуре 200°С.

Сущностью метода является реакция гидрирования фурфурилового спирта, которая происходит в присутствии нанесенного на MgO никелевого нанокатализатора и молекулярного водорода в качестве восстановителя. Достоинствами предлагаемого изобретения являются высокая селективность процесса (выход 95%), возможность непрерывного проведения процесса в реакторе вытеснения и осуществления рецикла непрореагировавших исходных веществ, что позволяет упростить способ, а также увеличить выход целевых продуктов в единицу времени - производительность способа.

Способ осуществляется следующим образом.

Катализатор Ni0/MgO получали путем пропитки гранулированного оксида магния (фракция 1-1.5 мм) водным раствором гексагидрата хлорида никеля (II) NiCl2⋅6H2O в течение 1 суток в соотношении 2,5 г хлорида никеля на 3 г MgO, фильтровании и промывки дистиллированной водой с последующей обработкой раствором тетрагидробората натрия NaBH4 в воде при 20-25°С в течение 20-30 мин. Катализатор загружают в реактор, представляющий собой реактор вытеснения, во влажном виде, осушают от воды в токе водорода непосредственно перед реакцией.

Наиболее эффективным является осуществление реакции при температуре 200°С. При повышении температуры наблюдается образование побочного продукта 2-метилтетрагидрофурана, образующегося при дегидратации тетрагидрофурфурилового спирта. Оптимальным расходом фурфурилового спирта является 0,13 л/(кгкат⋅ч), увеличение расхода приводит к уменьшению конверсии исходных веществ, уменьшение - к снижению производительности реактора. Оптимальным расходом водорода является 290 л/кгкат⋅ч (≈8-кратный мольный избыток), так как использование меньшего количества водорода приводит к уменьшению производительности. Дальнейшее увеличение избытка водорода нецелесообразно, так как приводит к уменьшению конверсии исходных веществ.

Изобретение иллюстрируется следующим примером:

Пример 1. В реактор со стационарным слоем Ni0/MgO с массой 14 г при температуре 200°С подается фурфуриловый спирт с расходом 0,13 л/кгкат⋅ч, прямоточно одновременно с ним подается водород с расходом 290 л/кгкат⋅ч. Тетрагидрофурфуриловый спирт, выход - 95%, масс-спектр (ЭУ, 70 эВ), m/e (Iотн, %): 102.8 (5) [М+1], 84.8 (14), 71.0 (100), 70.0 (11), 43.0 (52), 42.0 (12), 41.0 (50). 2-метилтетрагидрофуран, выход - 5,3%, масс-спектр (ЭУ, 70 эВ), m/e (Iотн, %): 86.7 (3) [М+1], 72.7 (5), 56.8 (87), 55.8 (91), 54.9 (46), 43.0 (30), 41.0 (100), 40.2 (13).

Таким образом, способ получения тетрагидрофурфурилового спирта, заключающийся во взаимодействии при температуре 200°С прямоточно двумя потоками подаваемых на катализатор фурфурилового спирта - с расходом 0,13 л/(кгкат⋅ч), и молекулярного водорода - с расходом 290 л/(кгкат⋅ч), при котором в качестве катализатора используют наночастицы никеля, иммобилизованные на оксиде магния, является простым в исполнении и обеспечивает повышение выхода целевого продукта в единицу времени.

Способ получения тетрагидрофурфурилового спирта, заключающийся во взаимодействии фурфурилового спирта с молекулярным водородом в присутствии никельсодержащего катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют наночастицы никеля, иммобилизованные на оксиде магния, реагенты подают на катализатор прямоточно двумя потоками, первый из которых - водород, подаваемый с расходом 290 л/(кгкат⋅ч), второй - фурфуриловый спирт, подаваемый с расходом 0,13 л/(кгкат⋅ч), а реакцию ведут при температуре 200°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к катализатору селективного гидрирования фурфурола до фурфурилового спирта, содержащему оксиды меди и железа, при этом в его составе 5,0-40,0 мас.% CuO, носитель - остальное, причем в качестве носителя взята шпинель со структурой Fe3O4, содержащая 48-85,5 мас.% Fe2O3, а также 6-19 мас.% Al2O3.

Изобретение относится к способу приготовления катализатора селективного гидрирования фурфурола до фурфурилового спирта, который заключается в том, что смешивают кристаллогидраты нитратов меди, железа и алюминия, далее полученную смесь кристаллогидратов нитратов меди, железа и алюминия сплавляют при температурах 100-180°С до полного удаления воды, после чего осуществляют указанную прокалку при температурах 300-550°С.

Изобретение относится к способу получения фурфурилового спирта путем селективного гидрирования фурфурола, который заключается в гидрировании фурфурола в присутствии гетерогенного катализатора, где используемый катализатор содержит: 5,0-40,0 мас.

Изобретение относится к гетероциклическим соединениям и, в частности, к получению фурфурилового спирта, который используется в производстве фурановых смол. .

Изобретение относится к кислородсодержащим гетероциклическим соединениям , в частности к полунению 5-метилфурфурШ1ОВого спирта (МФС) - полупродукта для синтеза его производных: кетонов, спиртов и кислот и позволяет упростить процесс.

Изобретение относится к каталитической химии, в частности к скелетным катализаторам (КТ) для гидрирования фурфурола и может быть использовано в ха-мической промьшшенности.

Изобретение относится к области микро- и наноэлектроники. Технический результат заключается в обеспечении высокой степени интеграции элементов, малого энергопотребления и высокого быстродействия устройства.

Изобретение относится к области детекторов электромагнитного излучения в терагерцовом диапазоне частот с использованием нелинейного плазменного отклика двумерной электронной системы.
Изобретение относится к области нанотехнологии, конкретно к способу получения нанокапсул тринитротолуола. Способ характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используют гуаровую камедь, а в качестве ядра - тринитротолуол, при этом тринитротолуол медленно добавляют в суспензию гуаровой камеди в петролейном эфире в присутствии 0,01 г препарата Е472с в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 700 об/мин.
Изобретение относится к области нанотехнологии, конкретно к способу получения нанокапсул этилнитрата. Способ характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используют каппа-каррагинан, а в качестве ядра - этилнитрат, при этом этилнитрат медленно добавляют в суспензию каппа-каррагинана в толуоле в присутствии 0,01 г препарата Е472с в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 800 об/мин.

Изобретение относится к оптическим сенсорам и может быть использовано для детектирования различных веществ или иных наноразмерных объектов и определения концентрации веществ в очень малых количествах молекул с использованием комбинационного рассеяния света.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к иммунологии, и может быть использована для получения наночастиц из оксида железа, функционализированных ПЭГ. Способ получения наночастиц включает термическое разложение ацетилацетоната железа в присутствии функционализированных молекул ПЭГ или в присутствии функционализированных молекул ПЭГ и бензилового эфира, и при этом температура термического разложения составляет от 80 до 300°С.
Изобретение относится к нанотехнлогии и может быть использовано при изготовлении смазочных, абразивных или изолирующих материалов. Наноалмаз, полученный детонационным синтезом, содержащий 0,15 ммоль/г или более кислотных функциональных групп, позвергают окислительной обработке по меньшей мере одним окислителем, выбираемым из группы, состоящей из хромовой кислоты, хромового ангидрида, дихромовой кислоты, марганцевой кислоты, хлорной кислоты, солей этих кислот и пероксида водорода.

Изобретение относится к лакокрасочной промышленности и может быть использовано для жилых и общественных помещений с повышенными санитарно-гигиеническими требованиями, требующими влажной уборки в процессе эксплуатации, в том числе с применением дезинфицирующих и моющих растворов с сохранением первоначальных свойств антимикробной краски.

Использование: для обеспечения возможности перемещения частиц. Сущность изобретения заключается в том, что элементарный элемент для обеспечения возможности переноса частиц содержит от источника испускания рабочей среды, являющегося частью элементарного элемента, его возбужденные состояния или электромагнитные поля (далее называемые рабочими средами) или участка перемещения рабочей среды в элементарном элементе до источника поглощения рабочей среды, являющегося частью элементарного элемента, или от источника поглощения рабочей среды, являющегося частью элементарного элемента, или участка перемещения рабочей среды до части с источником испускания рабочей среды, ансамбль, поддерживаемый между концом с источником испускания рабочей среды или концом с источником поглощения рабочей среды и внешней стенкой, посредством которой обеспечена защита пучков рабочей среды от воздействия внешней среды или внутри или снаружи которой имеется ноль или более участков управления, модификационных участков, областей реакции, причём эти конструкции поддерживаются с использованием имеющихся структурных элементов, рабочие среды, находящиеся в псевдоодномерном перемещении благодаря тому, что проводящие покрытия поверхностей источника испускания рабочей среды, или части с источником поглощения, или участки перемещения рабочей среды контактируют с областями реакции, и благодаря тому, что приводы, управляющие точной регулировкой регулировочных пластин, которые выполнены с возможностью механически управлять реакционноспособными соединениями и продуктами реакции, существующими в областях реакции вблизи поверхностей источника испускания рабочей среды, или источника поглощения, или участков перемещения, взаимодействуют через области реакций или участки перемещения с рабочими средами из других элементов, включая другие элементарные элементы и другие части, причём элементарный элемент характеризуется тем, что имеет на внешней стенке или в ней поддерживающие или соединительные элементы.

Изобретение относится к способу получения катализаторов с наноразмерными частицами платины и ее сплавов с металлами для катода и анода низкотемпературных топливных элементов и электролизеров, включающему приготовление раствора платинохлороводородной кислоты или смеси платинохлороводородной кислоты с солями металлов в воде или в водно-органическом растворителе, его смешение с порошком дисперсных углеродных или неуглеродных носителей, их смесей и композиций с удельной поверхностью более 60 м2/г, диспергирование полученной смеси.

Предложен текстильный нетканый электропрядный материал с многокомпонентными модифицирующими добавками, получаемый методом электропрядения из прядильного раствора, содержащего одну или более активных модифицирующих добавок, причем активная модифицирующая добавка предварительно нанесена на мелкодисперсный диэлектрический пористый материал, выбранный из ряда: диатомит, трепел, цеолит, перлит, вермикулит, каолиновая глина, микрокремнезем, микрокальцит, микродоломит или любые их смеси. Нанесение активных добавок осуществляют смешиванием истинных растворов добавок с мелкодисперсным пористым диэлектрическим наполнителем в виде суспензии с последующим высушиванием материала при непрерывном перемешивании суспензии под остаточным вакуумом от 100 мм рт.ст. и менее и температуре до 60°С. Далее полученную добавку измельчают на механоактивирующей мельнице тонкого помола до среднего размера частиц 0,001-10 мкм и уже в таком виде вводят в виде суспензии в состав прядильного раствора. Содержание активных веществ (вводимых в виде комплексной добавки с пористым диэлектрическим наполнителем) в составе волокон нетканого материала составляет от 0,1 до 35% по массе. Предложенное техническое решение позволяет получать электропрядные материалы с более равномерно расположенными включениями активных веществ в толще и/или на поверхности волокна и вводить добавки в состав волокон в широком диапазоне концентраций. Такие мембраны более эффективны по своему действию и/или могут быть более экономичными в изготовлении. Получаемые мембраны могут быть использованы в производстве медицинских, перевязочных средств, специальной одежды и в других областях, где требуется применять материалы, обладающие дезинфицирующими и/или дезодоририрующими свойствами. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх