Гидрирование 2-бутин-1,4-диола в трехфазной системе на суспендированных катализаторах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.04, кандидат химических наук Пятницына, Елена Владимировна

• Пятницына, Елена Владимировна
• кандидат химических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат химических наук Пятницына, Елена Владимировна

Введение

Глава 1. Гидрирование ацетиленовых углеводородов и их 7 производных (литературный обзор)

1.1. Гидрирование ацетиленовых у-гликолей

1.2. Литературные примеры гидрирования 2-бутин-1,4-диола 17 до 2-бутен-1,4-диола

1.3. Электрохимический способ получения 2-бутен-1,4-диола

1.4. Синтез 2-бутен-1,4-диола из 1,4-дихлор-2-бутена

1.5. Получение 2-бутен-1,4-диола из его диацетатов

1.6. Получение 2-бутен-1,4-диола из бутадиена

1.7. Получение 2-бутен-1,4-диола из бутена

1.8. Получение 2-бутен-1,4-диола из эпокси-соединений

Глава 2. Обсуждение результатов

2.1. Выделение и очистка 1,4-бутиндиола из водных 39 растворов

2.2. Жидкофазное каталитическое гидрирование 2-бутин-1,4- 44 диола до 2-бутен-1,4-диола при атмосферном давлении.

2.3. Механизм жидкофазного гидрирования 2-бутин-1,4- 52 диола

2.4. Изучение геометрических изомеров 2-бутен-1,4-диола

2.5. Технологические особенности выделения 2-бутен-1,4- 60 диола из водных катализатов гидрирования

Глава 3. Экспериментальная часть

3.1. Описание лабораторной методики выделения и очистки 64 2-бутин-1,4-диола

3.2. Лабораторная методика синтеза 2-бутен-1,4-диола

3.3. Определение массовой доли гирдроксильных групп.

3.4. Определение массовой доли 1,4-бутандиола и бутин-2- 71 диола-1,4.

3.5. Определение массовой доли бутен-2-диола-1,4 (бромид- 75 броматный метод).

3.6. Описание методики определения строения новой 77 гетероциклической системы

Глава 4. Лабораторный технологический регламент синтеза 2-бутен- 78 1,4-диола гидрированием 2-бутин~1,4-диола при атмосферном давлении

4.1. Общая характеристика процесса.

4.2. Характеристика изготовленной продукции.

4.2.1. Техническое наименование продукта-1,4-бутендиол.

4.2.2. Основные физико-химические свойства.

4.2.3. Применение.

4.2.4. Требования к готовой продукции.

4.3. Характеристика исходного сырья, материалов и 81 промежуточных продуктов.

4.4. Описание технологического процесса и схемы. <

4.4.1. Гидрирование 2-бутин-1,4-диола

4.4.2. Фильтрование суспензии катализатора из реакционной 91 массы

4.4.3. Отгонка воды

4.4.4. Ректификация продуктов реакции

4.5. Нормы расхода сырья, вспомогательных материалов

4.6. Нормы технологического режима

4.7. Контроль по стадиям процесса

4.8. Неполадки в работе и способы их ликвидации

4.9. Отходы, сточные воды и выбросы в атмосферу

4.10. Основные правила безопасного ведения процесса 110 4.10.1. Пожарно-взрывоопасные и токсические свойства 110 сырья, полупродуктов, готового продукта и отходов

4.10.2. Правила обращения с опасными веществами

4.10.3. Основные правила безопасного ведения процесса

4.10.4. Аварийная остановка установки гидрирования

4.11. Перечень обязательных инструкций

4.12. Описание принципиальной технологической схемы 116 процесса получения 1,4-бутендиола

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гидрирование 2-бутин-1,4-диола в трехфазной системе на суспендированных катализаторах»

Интенсивное развитие науки и техники вызвало необходимость создания новых полимерных материалов, устойчивых к воздействию высоких температур и обладающих наряду с высокой термостойкостью хорошими физико-механическими и диэлектрическими показателями, стойкостью к действию агрессивных сред и т.д. Особую нужду в таких полимерах испытывают различные отрасли промышленности: авиационная, электротехническая, автомобиле- и приборостроительная.

Одним из мономеров, позволяющих получить ценные полимерные материалы, может стать ранее не производившийся в России 2-бутен-1,4-диол (БЕД). Начиная с 50-х годов БЕД и его производные являются предметом многочисленных исследований. Обладая высокой реакционной способностью БЕД представляет большой практический интерес для различных областей техники и медицины. Так известно его использование в производстве инсектицида эндосульфана [1], сложных полиэфиров [2], алкидных смол [3], бутадиенового каучука [4], пластификаторов [1]. Дальнейшие поиски практического использования этого мономера целесообразны.

Таким образом, целью настоящей диссертации стала разработка метода жидкофазного каталитического гидрирования 2-бутин-1,4-диола (БИД) до 2-бутен-1,4-диола при атмосферном давлении и написание на его основе лабораторного технологического регламента.

Диссертационная работа состоит из четырех глав. Первая глава -литературный обзор, посвященный различным методам синтеза 2-бутен-1,4-диола. Во второй главе обсуждены результаты исследований автора по селективному синтезу 2-бутен-1,4-диола. В третьей главе описаны соответствующие методики экспериментов.

В четвертой главе представлен разработанный автором лабораторный технологический регламент (в соответствии с РД 6-26-3-81) синтеза 2-бутен-1,4-диола гидрированием 2-бутин-1,4-диола при атмосферном давлении. Завершают работу выводы и список литературы. Приложение содержит документы о внедрении в производство полученных автором результатов.

Заключение диссертации по теме «Технология органических веществ», Пятницына, Елена Владимировна

123 Выводы

1. Разработан метод жидкофазного гидрирования 2-бутин-1,4-диола в 2-бутен-1,4-диол на суспендированных мелкодисперсных катализаторах при атмосферном давлении и температуре 40-50 °С. Показана возможность его осуществления на палладиевых контактах в периодическом режиме при условии фиксации количества поглощенного водорода и по данным хроматографического анализа.

2. Изучено действие различных катализаторов, а именно Pd/C-0.8, Pd/C-2, Ni-Ренея, Pd/BaSC>4, Pd/СаСОз, на проведение исследуемого процесса, а также дезактивирующих добавок. С помощью проведенных экспериментальных наблюдений сделан выбор наиболее избирательного и активного катализатора для получения БЕД с максимально возможным выходом. Использование Pd/C-0.8 позволяет получить достаточно чистый, с высоким выходом целевой продукт.

3. Изучен химизм превращений 2-бутин-1,4-диола в условиях каталитической гидрогенизации на Pd/C-0.8. Установлено, что в ходе жидкофазного каталитического процесса реализуется и другое, ранее не отмеченное направление, приводящее также к образованию н-бутанола и включающее стадии гидрогенолиза и дегидратации 2-бутен-1,4-диола по СОН связи в алленовый спирт (2,3-бутадиен-1-ол) и гидрирование его в 3-бутен-1-ол и кротиловый спирт. Указанные промежуточные соединения идентифицированы, их содержание в катализатах количественно оценено газожидкостной хроматографией.

4. Для удобства проведения исследований разработана безопасная методика выделения и очистки кристаллического 2-бутин-1,4-диола из водных растворов.

5. Исследована возможность электрохимического восстановления 2-бутин-1,4-диола до транс 2-бутен-1,4-диола. Установлено, что целевой продукт образуется с выходом 98-99% лишь на свинцовом катоде.

6. Из головных фракций ректификации 2-бутен-1,4-диола выделена и идентифицирована как побочный продукт новая гетероциклическая система 2,5,2',5'-тетрагидро[3,3'] бифуранил. Строение ее подтверждено физико-химическими методами и встречным синтезом.

7. В качестве результата всех проделанных исследований по изучению процесса гидрирования БИД до БЕД, разработан лабораторный технологический регламент синтеза 1,4-бутендиола гидрированием 1,4-бутиндиола при атмосферном давлении, в котором предложена модель крупнотоннажного производства 2-бутен-1,4-диола.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Пятницына, Елена Владимировна, 2008 год

1. Мельников Н.Н. Химия и технология пестицидов. М. : Химия, 1974. -765с.

2. Pat. 49-48291 Japan: МПК 16В602.2, (с 07 с 69/00).

3. Verfahren zur Herstellung von Butendiol: Pat. 2414341. BRD: МПК с 07 с 33/02.

4. Фокин С.// Журнал Русского физико-химического общества при С.-Петербургском университете.-СПб., 1908.- Т.40.-С.276.

5. Фокин С.// Журнал Русского физико-химического общества при С.-Петербургском университете.-СПб., 1908.- Т.40.-С.700.

6. Paal С., Amberger С// Chemische Berichte.- 1904.- Т.37.- С.124.

7. Wirkungen kolloidaler Metalle der Platingruppe. Paal C., Amberger СП Chemische Berichte.- 1908.- T.41.- C.805, 2273.

8. Paal C., Roth К // Chemische Berichte.- 1908.- T.41.- C.2282.

9. Willstatter R. u. Mayer E. // Chemische Berichte.- 1908.- T.41.- C.1475.

10. Loew O.// Chemische Berichte.- 1908.- T.23.- C.289.

11. Muskat, Knapp B. // Chemische Berichte.- 1931.- T.64.- C.779.

12. Рубинштейн A. M.// Известия сектора платины.- 1943.- Т.- 19.- С.З.

13. Принципиальная технологически1