способ получения третичного бутилхлорида

Формула изобретения

1. Способ получения третичного бутилхлорида взаимодействием газообразных изобутилена и хлористого водорода в реакционном устройстве, отличающийся тем, что процесс гидрохлорирования ведут при температуре от 0° до -5°С в присутствии катализатора воды в количестве 0,02 - 0,03 мас.% от массы исходных реагентов, при их объемной скорости подачи 1400 ч^-1 - 1500 ч ^-1 и мольном соотношении изобутилен : хлористый водород, равном 1,01-1,015:1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве реакционного устройства используют барботажный реактор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству хлорсодержащих углеводородов, в частности третичного бутилхлорида, используемого для получения присадок и как активатор катализаторов дегидрирования.

Известны способы получения третичного бутилхлорида из третичного бутилового спирта. (Промышленные хлорорганические продукты. Справочник под ред. Л.А.Ошина. - М.: Химия 1978, с.296-302 и Физер Л., Физер М. Реагенты для органического синтеза - М.: Мир, 1970. с.177). Недостатками вышеуказанных способов является использование дорогостоящего исходного сырья (изобутиловый спирт и хлористый тионил), сложность технологии и невысокий выход целевого продукта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения третичного бутилхлорида взаимодействием изобутилена и хлористого водорода в графитовом полочном теплообменнике с отношением длины к сечению 375-1250:1, при температуре от -20°С до -25°С и объемном соотношении хлористого водорода и изобутилена (1,03-1,05):1. (Патент РФ №2129114 20.04.99 Бюл. №11).

Недостатками известного способа являются:

1. Сложность технологии процесса, которая заключается в проведении процесса при низких температурах от -20 до -25°С. Это обуславливает необходимость использования сложного холодильного оборудования, а также избыток хлористого водорода предполагает улавливание хлористого водорода после реактора в абсорберах.

2. Невысокая скорость реакции. В известном способе оптимальной является объемная скорость подачи исходных реагентов 800-850 ч^-1.

3. Недостаточный выход целевого продукта 98,7% ( мас.).

Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта, упрощение и интенсификация процесса.

Поставленная цель достигается предполагаемым способом получения третичного бутилхлорида, состоящим в том, что взаимодействие газообразных изобутилена и хлористого водорода проводят в присутствии катализатора от 0,02 до 0,03% (мас.) от массы исходных реагентов. В качестве катализатора используют воду. Процесс ведут при объемной скорости подачи реагентов от 1400 до 1500 ч^-1, при температуре от 0 до -5°С и мольном соотношении изобутилена: хлористый водород 1,01:1,015:1 в барботажном реакторе.

Использование предполагаемого способа позволяет получать следующие результаты: при получении третичного бутилхлорида взаимодействием газообразных изобутилена и хлористого водорода выход третичного бутилхлорида составляет 99,2-99,5% (мас.).

Изобретение иллюстрируется нижеследующими примерами.

Во всех примерах методика синтеза третичного бутилхлорида и анализа продуктов реакция аналогичны, вследствие чего приводятся общая методика проведения опытов.

Общая методика проведения опытов

Взаимодействие изобутилена и хлористого водорода проводят в реакторе, представляющем цилиндрический сосуд высотой 200 мм и диаметром 25 мм. В верхней части реактора имеется патрубок для подвода изобутилена и хлористого водорода. Патрубок для подвода смеси изобутилена и хлористого водорода и карман для термопары проходит по всей длине реактора. В конце патрубка для подачи изобутилена и хлористого водорода имеется фильтр Шотта. Контроль за температурой осуществляют термопарой ХК. Изобутилен и хлористый водород осушают и дозируют путем подачи исходных реагентов из баллонов через систему осушки, состоящую из скрубберов, заполненных хлористым кальцием, и систему тонкой дозировки, состоящую из реометра, кранов, U-образного манометра и маностата.

Температуру в реакторе поддерживают путем погружения в термостат. Отрицательную температуру создают смесью снега, соли и ацетона.

Процесс гидрохлорирования проводят в среде третичного бутилхлорида. Для этого через шлиф загружают ректифицированный третичный бутилхлорид до патрубка, предназначенного для отвода продуктов реакции, который расположен на высоте 150 мм от нижней части реактора. Изобутилен и хлористый водород барботируют через слой третичного бутилхлорида. Жидкая часть продуктов в реакции накапливается в приемнике. После окончания опыта, который длится 10 минут, количество жидкой части продуктов реакции взвешивают и анализируют хромотографически.

Реакционные газы отводят через приемник в склянки Дрекселя. В склянки поглощается непрореагировавший хлористый водород, количество которого определяют титрованием 0,1н. раствором едкого натра. Непрореагировавший изобутилен собирают в газометре, состоящем из двух сообщающихся сосудов. Расчетное количество катализатора вводят через верхний шлиф реактора медицинским шприцом на 1 мл.

Пример 1 (см. табл. 1. опыты 1-5)

Процесс гидрохлорирования изобутилена осуществляют в присутствии катализатора.

Как видно из полученных результатов, без применения катализатора конверсия хлористого водорода и изобутилена составляет 80,41 и 79,50% (мас.). Выход составляет 80,05% (масс) в расчете на поданный хлористый водород.

Применение катализатора в количестве 0,01-0,02% (мас.) резко ускоряет скорость реакции и позволяет проводить процесс при объемной скорости реагентов 1500 ч^-1 и температуре 0°С.

Пример 2 (см. табл. 1 опыты 6-9)

Процесс гидрохлорирования изобутилена осуществляют при различной объемной скорости подачи исходных реагентов. При увеличении объемной скорости подачи до 1600 ч ^-1 происходит проскок хлористого водорода, поэтому рекомендуется процесс проводить при объемной скорости подачи от 1400 до 1500 ч^-1.

Пример 3 (см. табл. 1 опыты 10-13)

Процесс гидрохлорирования изобутилена проводят при различных температурах. Как видно из полученных результатов, процесс рекомендуется проводить при температурном интервале от 0 до -5°С. Понижение температуры до -10°C (опыт №10) не приводит к существенному улучшению показателей процесса. Повышение температуры до +5°С (опыт №13) ухудшает показатели процесса.

Пример 4 (см. табл. 1 опыты 14-17)

Процесс проводят при различных мольных(объемных) соотношениях изобутилен: хлористый водород. При соотношении изобутилен : хлористый водород 1,005:1 наблюдается неполная конверсия хлористого водорода. При соотношении изобутилен: хлористый водород 1,02:1 ухудшаются показатели процесса за счет неполного использования изобутилена, процесс рекомендуется проводить при соотношении изобутилен: хлористый водород 1,01-1,015:1.

При использовании предлагаемого способа повышается выход целевого продукта 99,5% (масс) (по известному способу - 98,7% (масс)). Упрощается технология процесса за счет проведения процесса при температуре от 0 до -5 °С (по известному способу от 20 до -25°С) и исключается стадия абсорбции избытка хлористого водорода.

Проведение процесса при объемной скорости подачи исходных реагентов от 1400 до 1500 ч^-1 приводит к интенсификации процесса около 2 раз (по известному способу максимальный выход достигается при объемной скорости подачи 865 ч^-1).