способ получения 1-алкокси-2-пропанола

Формула изобретения

Способ получения 1-алкокси-2-пропанола реакцией взаимодействия алифатических спиртов С₁ С₄ и окиси пропилена в присутствии гидроксидов щелочных металлов при высоких температуре и давлении, отличающийся тем, что процесс проводят в присутствии 2-алкокси-пропанола-1, взятого в количестве 0,5 3,0 мас.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения 1-алкокси-2-пропанола (моноалкилового эфира пропиленгликоля), который может использоваться при получении различных композиций бытового назначения (моющие системы, растворители лаков и красок, гидравлические жидкости) и в качестве селективных растворителей в процессах синтеза.

В настоящее время в химической промышленности производства алкиловых эфиров алкиленгликолей прослеживается тенденция роста потребления моноалкиловых эфиров пропиленгликоля взамен моноалкиловых эфиров этиленгликолей, что обусловлено низкой токсичностью указанных продуктов и, соответственно, возможностью широкого применения моноалкиловых эфиров пропиленгликоля при получении различных химических продуктов бытового назначения. Известные способы получения моноалкиловых эфиров пропиленгликоля основаны на реакции взаимодействия алифатических спиртов и окиси пропилена в присутствии кислотных и щелочных катализаторов [1 и 2]. Так, например, известен способ получения 1-метокси-2-пропанола (монометиловый эфир пропиленгликоля) реакцией взаимодействия метанола и окиси пропилена с использованием в качестве катализатора гидроксида триметил- или триэтилбензиламмония, взятого в количестве 0,1-0,3 мас. % в реакционной шихте [1]. По указанному способу процесс проводят при мольном соотношении метанола и окиси пропилена близком 1:1, температуре 40-140^oC и давлении 0,1-5 МПа. При соблюдении этих условий селективность процесса достигает 90,0 мол.%.

Недостатками указанного способа являются малая доступность используемого катализатора и его дороговизна, необходимость использования больших концентраций катализатора, проведения процесса при мольных соотношениях метанола и окиси пропилена близких 1:1 создает проблему съема теплового эффекта реакции и, соответственно, делают данный процесс малопригодными для промышленного производства монометилового эфира пропиленгликоля.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения монометилового эфира пропиленгликоля, предпочтительно это касается 1-метокси-2-пропанола, реакцией взаимодействия метанола и окиси пропилена в условиях избытка метанола в присутствии гидроксидов щелочных металлов в качестве катализатора при высоких температуре и давлении [2]. По указанному способу процесс проводят при мольном соотношении окиси пропилена и метанола 1,0:5,0-10,0, при высоких температуре, давлении и в присутствии гидроксидов щелочных металлов, взятых в количестве 0,01-0,05 мас.% в реакционной шихте. Аналогично процессу получения моноэтиловых эфиров этиленгликолей в процессе синтеза монометилового эфира пропиленгликоля селективность процесса возрастает по мере увеличения избытка метанола, и в вышеуказанном интервале соотношений реагентов общий выход монометилового эфира пропиленгликоля составляет в пределах 89,0-91,0 моль%.

Недостатком указанного способа получения 1-метокси-2-пропанола является снижение селективности процесса за счет образования тяжелых монометиловых эфиров ди- и трипропиленгликолей.

Задачей изобретения является повышение селективности процесса получения 1-алкокси-2-пропанола за счет снижения выхода побочных продуктов.

Поставленная задача решается тем, что процесс получения 1-алкокси-2-пропанола реакцией взаимодействия алифатических спиртов (C₁ - C₄) и окиси пропилена в присутствии щелочного катализатора при высоких температуре, давлении проводят дополнительно в присутствии 2-алкокси-пропанола-16, взятого в количестве 0,5-3,0 мас.%.

Нижняя предельная концентрация 2-алкокси-пропанола-1 в реакционной шихте ограничена тем, что уменьшение его концентрации ниже 0,5 мас.% ожидаемого положительного эффекта не дает, наоборот, при указанных концентрациях наблюдается образование данного продукта за счет неоправданного расхода окиси пропилена. Повышение же концентрации указанной добавки в реакционной шихте выше 3,0 мас.% приводит к увеличению образования более тяжелых эфиров ди- и трипропиленгликолей. Физико-химические свойства использованных 2-алкокси-пропанолов-1 представлены в табл. 1.

Оценка эффективности предлагаемого способа 1-алкокси-2-пропанола проводилась в лабораторном металлическом реакторе периодического действия, снабженном терморубашкой и перемешивающим устройством, и вентилями для загрузки и выгрузки реагентов. Определение состава получаемых в результате испытаний реакционной массы проводилось хроматографически с использованием пламенно-ионизационного детектора. Температура термостата колонок 150^oC, испарителя 180^oC, использовалась металлическая колонка длиной 2 м и заполненная сорбентом 5 мас.% полиэтиленгликоля ПЭГ-20000 на хроматоне фракции 0,16-0,25 мм.

Пример 1 (сравнительный). В металлический реактор объемом 1,0 л, снабженный терморубашкой и перемешивающим устройством, последовательно загружают 320 г метилового спирта, 0,09 г твердого гидроксида натрия. После этого включают мешалку и при комнатной температуре в течение 30 мин полученную массу перемешивают до полного растворения гидроксида натрия в спирте. Затем мешалку реактора останавливают и из мерника окиси пропилена в реактор загружают 116 г окиси пропилена, путем подачи азота в реактор создают давление 15 атм. После этих операций в терморубашку подают теплоноситель, включают перемешивающее устройство и процесс продолжают в течение 1,0 ч. Условия проведения процесса следующие: температура синтеза 140^oC, давление 15 атм, мольное соотношение пропилена и метанола 1:5, содержание щелочного катализатора в реакционной шихте 0,02 мас.%. После окончания синтеза реакционную массу охлаждают до комнатной температуры и хроматографически определяют состав полученной реакционной массы. Реакционная масса содержит, мас.%: метилового спирта 56,3; остаточное содержание окиси пропилена 0,01; 1-метокси-2-пропанола 35,5; 2-метокси-2-пропанола 2,19; монометиловые эфиры ди- трипропиленгликолей остальное. Селективность процесса по 1-метокси-2-пропанолу составляет 86,0 мол.%.

Пример 2. Процесс получения 1-метокси-2-пропанола проводят аналогично примера 1. В металлический реактор объемом 1,0 л загружают 320 г метилового спирта, 0,09 г твердого гидроксида натрия, 8,9 г 2- метокси-пропанола-1, после растворения гидроксида натрия из мерника загружают 116 г окиси пропилена. Процесс ведут при 140^oC, давлении 15,0 атм, при мольном соотношении окиси пропилена и метанола 1:5, концентрации гидроксида натрия 0,02 мас.% и содержании 2-метокси-пропанола-1 2,0 мас.%. В результате получают реакционную массу следующего состава, мас.%: метиловый спирт 55,7; остаточное содержание окиси пропилена 0,015; 1-метокси-2-пропанол 37,1; 2-метокси-пропанол-1 2,7; монометиловые эфиры ди- и трипропиленгликолей остальное. Селективность процесса по 1-метокси-2-пропанолу 91,7 мас.%.

Примеры 3-10. Опыты проводят аналогично примеров 1 и 2. Полученные результаты приведены в табл. 2.

Анализ полученных результатов показывает, что проведение процесса получения 1-алкокси-2-пропанола реакцией взаимодействия алифатических спиртов (C₁-C₄) и окиси пропилена в присутствии гидроксидов щелочных металлов в качестве катализатора при высоких температуре и давлении с дополнительным введением в реакционную шихту 2-алкокси-пропанолов-1, взятых в количестве 0,5-3,0 мас.%, позволяет повысить выход целевого продукта до 92,0-94,0 мол.% в интервале мольных соотношений окиси пропилена и спирта 1:5-1:10 за счет уменьшения расхода окиси пропилена на образование побочных продуктов. Нижняя предельная концентрация вводимого в реакционную шихту 2-алкокси-пропанола-1 ограничена тем, что снижение его содержания ниже 0,5 мас.% приводит к увеличению образования в ходе процесса вышеуказанного изомера 1-алкокси-2-пропанола и, соответственно, к снижению селективности процесса по целевому продукту (пример 4 в табл. 2). Увеличение же содержания 2-алкокси-пропанола-1 в реакционной шихте выше 3,0 мас.% приводит к постепенному увеличению содержания в реакционной массе моноалкиловых эфиров ди-и трипропиленгликолей, что, в свою очередь, также приводит к снижению селективности процесса (сравнение примеров 2 и 3).