Способ получения мезитилена

 

(ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

ri» 698969 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 28,03.77 (21) 2467205/23-04 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Р1)М. Кл.2

С 07 С 5/22

С 07 С 15/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 25,1179. Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 25.1 179 (53). УДК 547. 535.

-.3.033.(088.8) В. В, Молчанова, В. И. Коренский, И ° П. Коленко (72) Авторы

r...Плюснин (71) Замвитель институт химии уральского научного центра Ан сссР (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕЗИТИЛЕНА

15

25

Настоящее изобретение относится к области нефтехимии, а именно: к способу получения мезитилена (1 3,5-триметилбензола), который используется в производстве поли эфиров, алкидных смол, антиоксй.дантов, красителей, витамина Е.

Известны различные способы получения мезитилена из смеси триметилбензолон (1). Одним из основЙых способов является способ сульщирования смеси ароматических углеводородов С> с последующим фРакционным гидролиэом сульфокислот.

При сульфиронанни фракции ароматических углеводородов С, содержащих 60Ъ мезитилена, 1,5 объемами 93Ъ-ной серной кислоты при 5560 С были получены сульфокислоты, которые затем подвергали фракционному гидролизу. В результате гидролиза при 700-100 С получали мезитилен чистотой 96Ъ с ныходом около

50Ъ от его потенциального содержания в сырье.

Наиболее близким по технической сути к описыяаемдму изобретению является способ получения мезитилена путем пзомернзации т,HMeòèëáåíçoлов н присутствии хлористого алюминия (2) .

Через интенсивно перемешиваемую .месь 86 r псевдокумола и 212 г безводного А6СЮ барботируют хлорисз тый водород при 20 до насыщения (около 2 ч) . Затем массу нагревают цо 50-60 С и перемешивают еще 4 ч, продолжая барботировать ереэ нее хлористый водород. Раствор отделяют от АВСВ декантацией, гидролиэуют и получают смесь углеводородов следующего состава, Ъ:

Ьензол 0,1

Толуол 1,0

Ксилол 4,9

Меэитилен 84,3

Псевдокумол 1,3

Индан 0,4

Изодурол 8 5

После проведения укаэанной реакции ароматические угленодороды оказываются связаными в прочный комплекс с хлористым алюминием. С целью извлечения полученного мезитилена катализаторный комплекс разлагают водой.

Способ включает обязательное применение эквимолярного количества хлев ристого алюминия по отношению к rr u698969 метилбензолам, так как при меньшем количестве катализатора получается менее чистый мезитилен.

При разложении водой комплекса полиметилбензолов с хлористым алюминием последний обводняется и становит ся каталитически малоактивным. В ре— зультате значительное количество хлористого алюминия направляется в отходы. Это приводит к высокому расходу катализатора на единицу получаемого продукта — мехитилена,что являет ся основным недостатком известного способа. Кроме того, в данном способе образуется много вредных сточных вод

Целью изобретения является снижение расхода хлористого алюминия и ликвидация вредных сточных вод.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения ме,.зитилена путем изомеризации триметилбензолов в присутствии хлористого алюминия с получением реакционной массы, которую последовательно обрабатывают тетраметилбензолами и гексаном с получением экстракта, содержащего целевой продукт, и рафината; подачей рафината на трансалкилирование ксилолов с последующим экстракционным выделением целевого продукта гексаном и подачей остатка на трансалкилирование или на регенерацию хлористого алюминия.

Отличительными признаками способа является последовательная обработка реакционной массы с получением экстракта, содержащего целевой продукт, и рафината, подачей рафината, на трансалкилирование ксилолов с последующим экстракционным выделением целевого продукта гексаном и подачей остатка на трансалкилирование или на регенерацию хлористого алюминия.

Технология способа состоит в следующем. Трансалкилирование ксилола проводят при температуре 60-100 С и при молярном соотношении ксилола и хлористого алюминия 0,3 : 1. При- чем, чтобы избежать накопления смолы в системе, 4/5 вес. ч. комплекса тетраметилбензолов с хлористым алюминием используют в реакции трансалкилирования, а 1/5 вес.чь для регенерации хлористого алюминия.

Многократное (6-7 раз) использова ние комплекса тетраметилбензолов с хлористым алюминием позволяет уменьшить расход катализатора eСЕ в расчете на 1 кг получаемого мезитилена по сравнению с известным методом в 2,5 раза и ликвидировать вредные сточные воды.

Процесс может быть оформлен в виде непрерывной технологической схемы с рециркуляцией потоков. В качест ве сырья могут быть использованы смеси триметилбензолов любого изо60

НС6 9,2 г). Затем в течение 30 мин из реактора отгоняют гексан отгоно ку прекращают при 90 С и присоединяют обратный холодильник. Реактор помещают в масляную баню и прн температуре 100 С реакционную смесь переме мерного состава. Изомерный состав иходных тетраметилбензолов может быть произвольный.

Смесь триметилбензолов, хлористый алюминий и хлористый водород поступают в узел изомеризации. Реакционная смесь далее поступает в узел экстракции. Туда же подается смесь тетраметилбензолов и гексан. После извлечения мезитилена комплекс поступает в узел трансалкилирования, куда одновременно подается технический ксилол. После проведения реак.ции трансалкилирования реакционная смесь поступает в узел экстракции.

После извлечения метизилена, чтобы избежать накопления смолы в системе,1/5 вес. ч. комплекса подают в узел регенерации хлористого алюминия, .а 4/5 вес. ч. комплекса .возвращают в узел трансалкилирования.

Для повышения частоты мезитилена (т. е. содержания его в триметилбензолах) перед введением тетраметилбензолов в реакционную смесь можно проводить дополнительную очистку реакционной смеси гексаном от псевдокумола и других ароматических углеводорьдов, не связанных в комплексе с хлористым алюминием.

Пример 1. В стеклянный реак30 тор, снабженный мешалкой, обратным холодильником и барботером, помещают 72,0 г смеси триметилбензолов (изомерный состав может быть произ:вольным) и 80,0 г хлористого алюминия. Через смесь пропускают сильный ток хлористого водорода в течение

30 мин. до растворения хлористого алюминия. Затем прекращают подачу

HCR, реактор помещают в масляную

40 баню и выдерживают при температуре

60 С и перемешивании в течение 4 ч для проведения реакции изомеризации триметилбензолов.

В конце опыта 50 мл реакционной массы помещают в делительную воронку, добавляют эквимолярное по отношению к триметилбензолам комплекса количество смеси тетраметилбензолов (13,7ir или 15 мл) и после 10минутного вэбалтывания,экстрагируют мезитилен 3-6 раз гексаном порциями по 50 мл. Время перемешивания и отстаивайия при экстракции 5 и

15 мин соответственно.

Затем снова в реактор помещают

14,1 r технического ксилола и 110,1 г нижнего слоя после экстракции (состав последнего — тетраметилбензолы и другие ароматические углеводороды

41,7 г, хлористый алюминий 59,2 r

698969

Т а б л и ц а 1

Продукты трансалкилирования, вес.%

Продукты изомериэации, вес ° %

Компоненты гексановый экстракт реакционная смесь . гексано- реакционвый экстракт ная смесь

1,7

4,3

0,6

0,9

Толуол

Ксилолы

Триметилбенэолы

Тетраметилбензолы

Пентаметилбензол

l4 5

35,7

17,0

5,8

7,6

42,6

48,Э

73,5

46,0

Э2,7

43,8

l4,8

0,3

1,0

0,2 шивают в течение 5 ч, для проведения трансалкилирования.

Последующую обработку реакционной массы смесью тетраметилбенэолов и гексаном проводят так же, как при изомеризации триметилбензолов. Ниж- 5 ний слой, полученный после экстракции и содержащий тетраметилбензол, используют для повторного (6-7 раз) проведения реакции трансалкилирования или для отгонки хлористого алюми- 10 ния.

Отгонку хлористого алюминия из комплекса осуществляют путем нагрева нижнего слоя в колбе до прекращения выделения ACCT.

Состав смеси продуктов, получаез )5 мых при иэомеризации и трансалкилировании, приведен в табл. 1, При экстракции получены триметилбенэолы с выходом 36-48% оТ, взятых ароматических углеводородов. Содержание мезитилена в указанных триметилбензолах 71-75% несколько ниже по сравнению с триметилбензолами исходной реакционной смеси (73-83%}. Степень извлечения мезитилена иэ реакцион- 25 ной смеси при экстракции 60-80%. удельный расход хлористого алюми ния составляет 0,5 кг на 1 кг меэитилена, или приблизительно в 2,5 раза меньше, чем при полном разло- 30 женин комплекса водой.

H p и м е р 2. Пример отличается тем, что перед введением тетраметилбензолов в реакционную ма су про- 35 водят дополнительную очистку реакционной смеси гексаном, в результате чего повышается содержание мезитилена в триметилбенэолах. С этой целью в делительную воронку помещают 50 мл комплекса, полученного при изомеризации или трансалкилировании, приливают 50 мл гексана и взбалтывают в течение 5 мин. После 15-минутного отстаивания разделяют, верхний и нижний слои. В нижний сЛой, содержащий мезитилен, добавляют 15 мл смеси тетраметилбензолон и дальнейшую обработку комплекса проводят так же, как в примере 1. Coc"" тав смеси продуктов, получаемых при иэомеризации и трансалкилировании приведен в табл. 2.

Выход триметилбенэолов при экстракции составляет 35-47% в расчете на взятые ароматические углеводороды.

В отличие от примера 1 содержание мезитилена в извлеченных триметилбенэолах 64-79% несколько выше или равно содержанию мезитилена в триметилбензолах исходной реакционной смеси (62-79%), Таким образом, предварительная очистка реакционной массы гексаном (при этом извлекаются не связанные в комплекс с хлористым алюминием, главным образом ксилолы, псевдокумол,, толуол) позволяет повьиаать чистоту извлеченного меэитилена пб сравнению с исходной реакционной массой или поддерживать ее на том же уровне. Степень извлечения мезитилена из реакционной смеси при экстракции

64-78%. Удельный расход хлористого алюминия 0,5 кг на 1 кг извлеченного меэитилена, или в 2,5 раза меньше, чем при разложении комплекса водой.

Предложенный способ получения мезитилена позволяет испольэовать доступные исходные вещества (технический ксилол, смесь тетраметилбензолов, триметилбензолы любого изомерного состава), многократно испольэовать катализатор для получения мезитилена, снижает потери хлористого алюминия, исключает образование сточных вод. При использовании предложенного способа получения меэитилена расход катализатора ь|С8 на 1 кг извлеченного мезитилена уменьшается в 2,5 раза.

Продолжение табл.1

Компоненты

1,8

2,4

1,5

3,0

Остаток

Содержание мезитилена в триметилбензолах

71,0

73,2

75,2

83,1

Табл

1,9

2,6

Толуол

Ксилолы

14,0

11,3

10 9

7,9

35 1

46,9

46,5

73,7

Триметилбензолы

Тетраметилбензолы

Пентаметилбензол

49,7

26,3

38,1

13,2

1,4

0,6

3,0

2,0

9,2

3,5

Остаток

Мезитилен в триметилбензолах

79,4

61,6

63,5

79,2

*Пример 2.

Формула изобретения

СоставитЕль О. Иванов

Редактор Е. Виног а ова Техр С.Мигай Ко ректо

Лакая 7148/24 Тираж 513 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35, Ра ская наб. . 4 5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Спрсоб получения мезитилена путем изомеризации триметилбензолов в присутствии хлористого алюминия. с получением реакционной массы, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения расхода хлористого алюминия и ликвидации вредных сточных вод, реакционную массу псследовательно обрабатывают тетраметилбензолами и гексаном с получением экстракта, содержащего целевой продукт, и рафината, подачей рафината на трансалкилирование ксилолов с последующим экстракционным выделением целевого продукта гексаном и подачей остатка на трансалкилирование или на регенерацию хлористого алюминия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. авторское свидетельство СССР

Р 325823., кл. С 07 C 3/04, 1973.

2. Патент США Р 3374257, кл. 260-44, опублик ° 1963 (прототип).