RU2058285C1

RU2058285C1 - Method for production of alkane(c2-c3) diols

Info

Publication number: RU2058285C1
Application number: RU93033300A
Authority: RU
Inventors: П.Я. Решетников; А.Г. Шкуро; В.Н. Козлова; В.М. Козлов; А.Ф. Челышев; А.В. Кормачев
Original assignee: Чебоксарское производственное объединение "Химпром"
Priority date: 1993-06-25
Filing date: 1993-06-25
Publication date: 1996-04-20

Abstract

FIELD: production of foamed plastics. SUBSTANCE: desired product represent alkane(C₂-C₃) diols. Oxide of alkenes is used as reagent 1, water being used as reagent 2. Their interaction is carried out at 95-150 C under pressure in the presence of catalyst. Oxygen compound of boron having formula C₂-C₃ where n=1 or 2, x=1 or 4, y=2, 3 or 7 if R represents sodium or potassium and n= 3, x=1, y=3 if R represents hydrogen is used as mentioned above catalyst. The process is carried out when molar ratio between mentioned above reagents and said compound is 1:(2-22):(0.0006-0.0016); ratio 1: (4-15): (0.00012-0.00018) being more preferable. Conversion of alkene oxide is 99.2-100 %. EFFECT: improves efficiency of method. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии получения алкандиолов, находящих широкое применение в производстве пенопластов, в качестве антифризов, растворителей и пластификаторов. The invention relates to a technology for the production of alkanediols, which are widely used in the production of foams, as antifreezes, solvents and plasticizers.

Известен способ получения этиленгликоля путем каталитического гидролиза этиленкарбоната водой при температуре 105-150^оС и давлении 10-15 атм, молярном соотношении вода-этиленкарбонат, равном (1,05-2):1, в присутствии углекислого газа и катализатора молибдата калия в количестве 0,39-0,5 мол. в расчете на этиленкарбонат. При этом конверсия этиленкарбоната 100% селективность к моноэтиленгликолю 100% диэтиленгликоль отсутствует [1]
Недостатком способа является использование в качестве сырья этиленкарбоната, что значительно увеличивает себестоимость продукта и усложняет технологический процесс по сравнению с действующими техпроцессами, использующими в качестве сырья этиленоксид. Недостатком является применение дорогостоящего и дефицитного катализатора в количестве 0,39-0,5 мол. что требует последующей дистилляции целевого продукта и больших энергетических затрат.A known method of producing ethylene glycol by catalytic hydrolysis of ethylene carbonate with water at a temperature of 105-150 ^about C and a pressure of 10-15 atm, a molar ratio of water-ethylene carbonate equal to (1.05-2): 1, in the presence of carbon dioxide and a catalyst of potassium molybdate in an amount 0.39-0.5 mol. calculated on ethylene carbonate. Moreover, the conversion of ethylene carbonate 100% selectivity to monoethylene glycol 100% diethylene glycol is absent [1]
The disadvantage of this method is the use of ethylene carbonate as a raw material, which significantly increases the cost of the product and complicates the process in comparison with the existing technological processes using ethylene oxide as a raw material. The disadvantage is the use of expensive and scarce catalyst in an amount of 0.39-0.5 mol. which requires subsequent distillation of the target product and high energy costs.

Наиболее близким к изобретению является способ получения алкандиолов путем двухстадийного гидролиза окисей алкенов при температуре на первой стадии 90-150^оС в среде ацетона в присутствии в качестве катализатора водного раствора кислоты, выбранной из группы: серная, фосфорная, щавелевая, хлорная, n-толуолсульфокислота, с получением смеси кеталей ацетона и диолов, которую гидролизуют на второй стадии при температуре 100-160^оС с одновременным выводом ацетона из системы дистилляции. При этом селективность достигает 99-100% а выход 95-97% [2]
Недостатком способа является применение ацетона и коррозионно-активного катализатора в количестве 0,05-0,1 мас. что усложняет технологический процесс (вывод из системы ацетона, его регенерация, дистилляция продукта) и ведет к большим энергетическим затратам.The closest to the invention is a process for preparing alkanediols by two step hydrolysis alkene oxides at a temperature in the first stage of 90-150 ^{° C} in acetone in the presence of an aqueous acid catalyst selected from the group of sulfuric, phosphoric, oxalic, perchloric, n-toluenesulphonic , to obtain a mixture of ketals of acetone and diols, which is hydrolyzed in the second stage at a temperature of 100-160 ^about With the simultaneous withdrawal of acetone from the distillation system. The selectivity reaches 99-100% and the yield is 95-97% [2]
The disadvantage of this method is the use of acetone and a corrosive catalyst in an amount of 0.05-0.1 wt. which complicates the process (the removal of acetone from the system, its regeneration, distillation of the product) and leads to high energy costs.

В большинстве промышленных производств (пенопластов, антифризов, а также в случае применения алкандиолов в качестве пластификаторов и растворителей) не требуется чистый моноэтиленгликоль, а используется смесь моноэтиленгликоля, диэтиленгликоля и триэтиленгликоля различного состава в зависимости от технических требований производства. In most industrial plants (foams, antifreezes, as well as in the case of alkanediols as plasticizers and solvents), pure monoethylene glycol is not required, but a mixture of monoethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol of various compositions is used depending on the technical requirements of the production.

Цель изобретения упрощение технологического процесса и снижение энергозатрат. The purpose of the invention is the simplification of the process and the reduction of energy consumption.

Поставленная цель достигается тем, что гидратацию окисей алкенов проводят при температуре 95-150^оС и давлении в присутствии катализатора кислородного соединения бора общей формулы
R_nB_xO_y, где n 1 или 2, х 1 или 4, y 2, 3 или 7, когда R натрий или калий; или n 3, х 1, y 3, когда R водород в молярном соотношении окись алкена вода кислородное соединение бора 1:(2-22):(0,00006-0,0016), преимущественно 1: (4-15):(0,00012-0,00013), с последующей отпаркой окиси алкена и воды и их возвратом в технологический процесс.This goal is achieved in that the hydration of alkene oxides is carried out at a temperature of 95-150 ^about C and pressure in the presence of a catalyst of an oxygen compound of boron of the General formula
R _n B _x O _y , where n 1 or 2, x 1 or 4, y 2, 3 or 7, when R is sodium or potassium; or n 3, x 1, y 3, when R is hydrogen in a molar ratio of alkene oxide water oxygen boron compound 1: (2-22) :( 0.00006-0.0016), mainly 1: (4-15) :( 0.00012-0.00013), followed by stripping of alkene oxide and water and their return to the process.

Изобретение поясняется примерами, представленными в таблице. The invention is illustrated by the examples presented in the table.

П р и м е р 1. В автоклаве при температуре 5-8^оС смешивают 135 г воды (7,5 моль), 0,00713 г борной кислоты (0,000115 моль) в виде водного раствора и 22 г этиленоксида (0,5 моль). Автоклав помещают в разогретую баню и выдерживают при температуре 98-105^оС в течение 2,5 ч. При этом давление в автоклаве с 0,6 МПа (в начале реакции) падает до 0,07 МПа. Автоклав захолаживают до 5-8^оС реакционной смеси, разгерметизируют и содержимое подвергают выпарке. Конденсат и целевой продукт анализируют. Получают 29,35 г гликолей состава,
Моноэтиленгликоль 93,04
Диэтиленгликоль 5,76
Влага 1,2
Триэтиленгликоль Следы и 128,39 г конденсата состава,
Моноэтиленгликоль 0,9
Окись этилена 0,14
Вода Остальное
Конверсия окиси этилена 99,2%
П р и м е р 2. В автоклаве при температуре 5-8^оС смешивают 125 г конденсата примера 1, 10 г воды (итого 7,5 моль), 0,00713 г борной кислоты в виде водного раствора и 22 г этиленоксида. Автоклав выдерживают при температуре 110-150^оС в течение 75 мин. При этом давление в автоклаве падает с 0,7 до 0,07 МПа. Содержимое автоклава выпаривают.EXAMPLE EXAMPLE 1 In an autoclave at a temperature of 5-8 ^{° C} is mixed 135 grams of water (7.5 mol) of boric acid 0.00713 g (0.000115 mol) in aqueous solution and 22 g of ethylene oxide (0 , 5 mol). The autoclave was placed in a preheated bath and maintained at a temperature of 98-105 ^{° C} for 2.5 hours. The pressure in the autoclave to 0.6 MPa (at the beginning of the reaction) falls to 0.07 MPa. The autoclave was quenched to 5-8 ^{° C.} the reaction mixture is depressurized and the contents were subjected to evaporation. Condensate and target product are analyzed. Obtain 29.35 g of glycols composition
Monoethylene glycol 93.04
Diethylene glycol 5.76
Moisture 1.2
Triethylene glycol Traces and 128.39 g of condensate composition,
Monoethylene glycol 0.9
Ethylene Oxide 0.14
Water Else
Ethylene Oxide Conversion 99.2%
PRI me R 2. In an autoclave at a temperature of 5-8 ^about With mixed 125 g of the condensate of example 1, 10 g of water (total 7.5 mol), 0.00713 g of boric acid in the form of an aqueous solution and 22 g of ethylene oxide. The autoclave is maintained at 110-150 ^C for 75 min. In this case, the pressure in the autoclave drops from 0.7 to 0.07 MPa. The contents of the autoclave are evaporated.

Получают 30,75 г гликолей состава,
Моноэтиленгликоль 92,18
Диэтиленгликоль 7,02
Влага 0,8
Триэтиленгликоль Следы и 127,5 г конденсата состава,
Моноэтиленгликоль 1,0
Окись этилена 0,16
Вода Остальное
Конверсия окиси этилена с учетом возврата конденсата выпарки в рецикл достигает 100%
П р и м е р ы 3-18 проведены без возврата конденсата с изменением температуры режима, молярных соотношений этиленоксид-вода-катализатор и состава катализатора, с использованием смеси или солей борной, метаборной и тетраборной кислот.Obtain 30.75 g of glycols composition
Monoethylene glycol 92.18
Diethylene glycol 7.02
Moisture 0.8
Triethylene glycol Traces and 127.5 g of condensate composition,
Monoethylene glycol 1.0
Ethylene Oxide 0.16
Water Else
The conversion of ethylene oxide taking into account the return of the condensate of the residue to recycling reaches 100%
EXAMPLES 3-18 were carried out without returning condensate with a change in the temperature of the regime, molar ratios of ethylene oxide-water-catalyst and composition of the catalyst using a mixture or salts of boric, metaboric and tetraboric acids.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING ALKANE (C ₂ - C ₃ ) DIOLS by hydration of alkenes at 95 150 ^o С under pressure in the presence of a mineral acid or its salts as a catalyst followed by stripping of water, characterized in that the oxygen used is a common boron compound formulas
R _n B _x O _y ,
where n 1 or 2, x 1 or 4, y 2, 3 or 7 at R, sodium or potassium
or n 3, x 1, y 3 when R is hydrogen,
in a molar ratio of oxy alkene to water, the oxygen compound of boron is 1 2 22 0.00006 0.0016.

2. The method according to claim 1, characterized in that the hydration is carried out at a molar ratio of alkene oxide water oxygen compound of boron 1 4 - 15 0.00012 0.00018, respectively.