способ получения 1,1,3-триметил-3-фенилиндана

Формула изобретения

Способ получения 1,1,3-триметил-3-фенилиндана путем димеризации альфа-метилстирола в присутствии 80 90%-ной серной кислоты в количестве 1,8 3,0 мас. ч. в пересчете на 100%-ную при 35 60^oС и перемешивании, отличающийся тем, что процесс ведут при непрерывной продувке азотом с объемной скоростью не менее 100 л/ч, при перемешивании со скоростью не менее 80 см/с и дозировке серной кислоты 0,3 0,5 мас.ч./ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения одного из димерных соединений альфа-метилстирола, которые могут использоваться при производстве пластмасс в качестве пластификатора или в качестве высокотемпературных теплоносителей.

Известны способы получения димерных соединений альфа-метилстирола путем его димеризации при атмосферном давлении при 15 105^oC и перемешивании в присутствии 30 76%-ной серной кислоты [1, 2]

Однако указанные способы направлены на получение в основном жидких ненасыщенных димерных соединений альфа-метилстирола, таких как 2,4-дифенил-4-метилпентана-2, или цис- и транс-2-4-дифенил-4-метил-2-пентана. Кристаллический циклический изомер 1,1,3-триметил-3-фенилидан в этих способах образуется как побочный продукт и содержится в готовом продукте в минимальных количествах.

Известен способ получения димеров -метилстирола путем димеризации альфа-метилстирола при нагревании до 190 350^o под давлением воздуха или водорода 1 50 атм, объемной скорости 0,5 4 ч^-1 в присутствии алюмокобальтмолибденового катализатора, в котором для увеличения выхода кристаллического димера a -метилстиролда 1,1,3-триметил-3-фенилиндана процесс ведут сначала при 250^oC, затем полученную смесь димеров нагревают до 300^oC [3]

Недостатком указанного способа является низкий выход кристаллического насыщенного димера 1,1,3-триметил-3-фенилиндана, а также применение дорогостоящего и токсичного катализатора (1 класс опасности), высокие затраты из-за необходимости ведения процесса при повышенных температурах и давлении.

Наиболее близким является способ димеризации альфа-метилстирола в присутствии серной кислоты концентрации 75 90% в количестве 1 ч. (по объему) на 1 1000 ч. a -метилстирола при 0 200^oC и перемешивании с получением 1,1,3-триметил-3-финилиндана [4]

Недостатком указанного способа является низкий выход 1,1,3-триметил-3-фенилиндана. В частности, при димеризации a -метилстирола в присутствии серной кислоты выход составляет 24 и 20 22% при циклоалкилировании промежуточного ациклического димера a -метилстирола в присутствии серной кислоты.

Задачей предлагаемого способа является увеличение выхода целевого продукта 1,1,3-триметил-3-фенилиндана при димеризации a -метилстирола в присутствии серной кислоты.

Данная задача решается за счет того, что процесс димеризации альфа-метилстирола ведут при 35 60^oC, непрерывной продувке азотом с объемной скоростью не менее 100 л/ч, перемешивании мешалкой с линейной скоростью не менее 80 см/с и непрерывной дозировке 80 90% серной кислоты со скоростью 0,3 0,5 мас.ч./ч.

Предлагаемый способ обеспечивает существенное увеличение выхода целевого продукта. Указанный эффект достигается за счет того, что в отличие от прототипа, в предлагаемом способе димеризацию альфа-метилстирола ведут при взаимосвязанном и строгоопределенном изменении параметров процесса. Известно, что при проведении процесса димеризации a -метилстирола одновременно протекают конкурирующие реакции синтеза 1,1,3-триметил-3-финилиндана или циклического димера, ациклического или ненасыщенного димера и олигомеров (реакции описаны в прототипе). Однако указанные реакции протекают при изменении технологических параметров в широких, как указано в прототипе, пределах. В предлагаемом способе найдены условия синтеза, при которых конструктирующие реакции максимально ингибируются за счет конкретизации уровня технологических показателей, введения ограничения на качественные показатели и введения новых факторов, что приводит к увеличению выхода целевого продукта. В частности, изменение концентрации серной кислоты и температуры за установленные, в предлагаемом способе и разрешенные прототипом, пределы приводит к стимулированию реакций образования олигомеров или ненасыщенных ациклических димеров.

Снижение скорости перемешивания ниже предлагаемого предела (пример 12) приводит к уменьшению выхода целевого продукта, так как не обеспечивается контакт мономера с катализатором в связи с тем, что эти жидкости трудносмешиваемые. Если при этом традиционно увеличивать дозировку катализатора, то это приводит к стимулированию побочных реакций и одновременно повышает расход серной кислоты.

В отличие от известного способа, в предлагаемом способе процесс ведут под продувкой азотом с определенной скоростью, что также ингибирует побочные реакции. При этом катализатор дозируется в мономер (в прототипе мономер дозируется в катализатор), чем обеспечивается поддержание заданной концентрации катализатора в реакционной смеси.

Совокупность предложенных условий синтеза обеспечивает повышение выхода целевого продукта.

Пример 1. В реактор с мешалкой объемом 0,5 л загружается 370 мл a -метилстирола (ТУ 38. 103679-89, массовая доля a -метилстирола 99,7% n²_D⁵ - 1,5387), включается продувка азотом с объемной скоростью 100 л/ч. Затем при перемешивании мешалкой с линейной скоростью 80 см/с, температуре 35^oC вводится 90% -ная техническая серная кислота (ГОСТ 2184-77) в количестве 1,8 мас. ч. (в пересчете на 100%-ную кислоту) от мономера со скоростью 0,3 мас.ч и выдерживается при 35^oC 0,5 ч, при 50^oC 1,5 ч и при 60^oC 4 ч. После завершения процесса реакционную смесь отстаивают без перемешивания 3 ч при 60^oC, после чего нижний слой серной кислоты сливают и возвращают в производство для повторного использования, а верхний слой целевого продукта перекачивает в емкость для хранения. Целевой продукт анализируют на углеводородный состав хроматографически в соответствии с ТУ 38.402-17-106-91 "Димер альфаметилстирола. Технические требования" при помощи хроматографа "Цвет-102" с пламенно-ионизационным детектором и программированием температуры колонны.

Результаты приведены в таблице.

Пример 2. Аналогично примеру 1. Концентрация серной кислоты 84% количество катализатора 2,4 мас.ч. (от мономера) со скоростью дозировки 0,4 мас.ч. /ч.

Пример 3. Аналогично примеру 1. Концентрация серной кислоты 80% количество катализатора 3,0 мас.ч. скорость дозировки 0,5 мас.ч/ч.

Пример 4. Аналогично примеру 1. Скорость продувки азота 50 л/ч.

Пример 5. Аналогично примеру 1. Концентрация серной кислоты 94% Температурный режим 35^oC 1,5 ч, 50^oC 0,5 ч, 60^oC 4 ч.

Пример 6. Аналогично примеру 1. Температурный режим 35^oC 1,5 ч, 50^oC 0,5 ч, 60^oC 4 ч.

Пример 7. Аналогично примеру 1. Скорость продувки азотом 40 л/ч.

Пример 8. Аналогично примеру 1. Концентрация серной кислоты 75% температурный режим 22^oC 0,5 ч, 25^oC 1,5 ч, 30^oC 4 ч.

Пример 9. Аналогично примеру 1. Концентрация серной кислоты 94% количество кислоты 0,3 мас.ч. скорость дозировки 0,3 мас.ч.

Пример 10. Аналогично примеру 1. Концентрация серной кислоты 94% температурный режим 65^oC 6 ч.

Пример 11. Аналогично примеру 1. Концентрация кислоты 96% количество 0,3 мас.ч. скорость продувки азотом 120 л/ч.

Пример 12. Аналогично примеру 1. Скорость перемешивания 33 см/с.

Приведенные в таблице данные показывают, что в предлагаемом способе (примеры 1 3), по сравнению с прототипом, увеличивается выход 1,1,3-триметил-3-фенилиндана от 20 24% до 99,92 99,96%

При изменении параметров режима за установленные пределы достигнутые результаты утрачиваются. Так при снижении скорости продувки азотом до 50 л/ч (пример 4), выход целевого продукта снижается до 9,4% за счет образования ненасыщенных димеров и олигомеров. Увеличение выдержки при 35^oC (примеры 5, 6) приводит к недостаточному выходу целевого продукта. Снижение скорости продувки азотом до 40 л/ч приводит к тому, что целевой продукт в реакционной смеси отсутствует (пример 7). При снижении концентрации серной кислоты до 75% в продукте содержатся, в основном, смеси ненасыщенных димеров и олигомеров (пример 8). Повышение температуры (пример 10), даже при увеличении скорости продувки азотом, снижает выход целевого продукта до 63,5% Использование серной кислоты 94 96% -ной концентрации (примеры 9, 11) обеспечивает достаточно высокий выход целевого продукта, но имеет место повышенная экзотермия, что снижает технологичность процесса. При снижении скорости перемешивания до 33 см/с, процесс димеризации идет очень медленно и образуется смесь насыщенных и ненасыщенных димеров (пример 12).