Способ получения 2-этилгексановой кислоты

Способ получения 2-этилгексановой кислоты с использованием жидкофазного окисления 2-этилгексаналя кислородом или кислородсодержащим газом при 40 - 50^oС, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта, упрощения технологии процесса и снижения энергозатрат, 2-этилгексен-2-аль-1 гидрируют водородсодержащим газом при 80-130^oС и давлении 0,1-5 МПа в присутствии в качестве катализатора палладия, нанесенного на оксид алюминия, и добавок алкилбутиратов с получением гидрогенизата, содержащего 2-этилгексаналь, который после сепарации разделяют на газовую фазу, содержащую водород и легколетучие компоненты, которую рециркулируют на стадию гидрирования вместе с водородсодержащим газом, и жидкую фазу, содержащую алкилбутираты и 2-этилгексаналь, которую направляют на стадию окисления с получением оксидата, который подвергают ректификации в колонне с отбором из нижней части колонны 2-этилгексановой кислоты, из верхней части колонны - алкилбутиратов, которые разделяют на два потока, один из которых направляют на стадию окисления в таком количестве, чтобы массовое соотношение 2-этилгексаналя и алкилбутирата было равно 1:(0,5 5,3), а другой поток направляют на стадию гидрирования в таком количестве, чтобы массовое соотношение 2-этилгексен-2-аля-1 и алкилбутирата было равно 1:(0,4 0,9).

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения 2-этилгексановой кислоты. Органические кислоты C₈, в том числе и 2-этилгексановая кислота, или концентраты этих кислот, находят применение для получения катализатора процесса оксосинтеза.
Известен способ получения органических кислот C₈ окислением побочных продуктов гидроформилирования (димерной фракции 120 180^oC). Процесс проводят при 50 60^oC в течение 2 ч. В качестве окислителя используют воздух под давлением 5 атм. В результате окисления получают 70%-ный концентрат кислот C₈, состоящий в основном из непредельных органических кислот C₈. Селективность по кислотам C₈ составляет 55% [1] Недостатком этого способа является низкая селективность процесса по целевому продукту.
Известен также способ получения органических кислот C₈ (технической 2-этилгексановой кислоты) окислением 2-этилгексаналя (или его конденсата) при температуре 10 100^oC под давлением 0,1 1 МПа. В качестве окислителя используют воздух или кислород, который подают в количестве 0,3 5 10³ моль O₂ на 1 м³ реакционной массы. Процесс проводят в присутствии катализатора NaOH или КОН, или 2-этилгексаноата натрия, взятого при массовом соотношении щелочного металла и 2-этилгексаналя 0,001 0,1:1 [2] Недостатком данного способа является использование щелочного катализатора, что приводит к усложнению технологии процесса за счет необходимости разработки дополнительных стадий по очистке целевого продукта от щелочного катализатора и переработке щелочных сточных вод.
Как видно из указанных известных способов [1 и 2] для получения 2-этилгексановой кислоты в качестве сырья используют 2-этилгексаналь или его конденсат. Известны различные способы получения 2-этилгексаналя. Так, например, известен способ получения 2-этилгексаналя-1 путем каталитического гидрирования 2-этилгексен-2-аля-1 при температуре 60 150^oC и давлении 10,0 30,0 МПа [3] В качестве катализатора используют палладий, платину или рутений в количестве 0,01 1% нанесенные на кремнийсодержащий носитель. При скорости подачи сырья 450 кг/ч через 3000 л катализатора при температуре 90^oC и давлении 20 МПа получают продукт, содержащий 96% 2-этилгексаналя-1; 0,9% 2-этилгексен-2-аля-1; 1,3% 2-этилгексанола и 1,8% высококипящих примесей. Полученный продукт подвергают ректификации с выделением чистого 2-этилгексаналя-1.
Известен другой способ получения 2-этилгексаналя-1 путем каталитического гидрирования 2-этилгексен-2-аля-1 при температуре 353К и давлении до 1,01 МПа [4] В качестве катализатора используют палладий и оксиды редкоземельных элементов (РЗЭ) при массовом соотношении Pd:оксид РЗЭ, равном 2 90:98 10, нанесенные на оксид алюминия. В качестве растворителя используют гексан. Выход целевого продукта (2-этилгексаналя) 94% Целевой продукт подвергают ректификации.
Известен также способ получения 2-этилгексаналя-1 путем каталитического гидрирования 2-этилгексен-2-аля-1 при температуре 80 160^oC и давлении 1 25 МПа [5] В качестве катализатора используют платину или палладий в количестве 0,01 0,3 мас. нанесенные на неорганический носитель (кизельгур, оксид алюминия). В качестве растворителя используют 2-этилгексаналь-1 (исходный раствор содержит смесь 2-этилгексен-2-аля-1 и 2-этилгексаналя-1 при массовом соотношении компонентов смеси 65:200 65:300). Выход целевого продукта составляет 94,6 95,9% Проведение гидрирования чистого 2-этилгексан-2-аля-1 (без добавок в качестве растворителя 2-этилгексаналя-1) снижает выход целевого продукта до 88,2% Часть полученного 2-этилгексаналя-1 в результате гидрирования 2-этилгексан-2-аля-1 используют в процессе в качестве циркулирующего растворителя, а остальную часть 2-этилгексаналя-1 выводят из процесса и направляют на дополнительную очистку известными приемами (как правило, ректификацией).
Таким образом, анализ известного уровня техники свидетельствует о том, что получение 2-этилгексановой кислоты окислением 2-этилгексаналя и получение 2-этилгексаналя гидрированием 2-этилгексен-2-аля-1 существуют раздельно и неизвестны какие-либо технические решения, в которых эти процессы связаны между собой тепловыми и/или материальными потоками.
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения органических кислот C₈, в том числе и 2-этилгексановой кислоты, путем некаталитического жидкофазного окисления побочных продуктов гидроформилирования пропилена димерной фракции 120 180^oC, содержащей в основном (70 80 мас.) 2-этилгексаналь, а также другие кислородсодержащие соединения, в том числе бутилбутираты (до 7 мас.). Процесс проводят при 20 - 80^oC, в качестве окислителя используют кислород или кислородсодержащий газ. Продолжительность окисления составляет 1 3 ч, процесс проводят при отношении кислорода к альдегиду, равном 1,5 моль/моль. Предпочтительно в качестве окислителя использовать воздух под давлением 5 ата [6] По данному способу конверсия альдегидов C₈ в ходе окисления достигает 95% выход по кислотам C₈ достигает 83% Недостатком данного способа являются низкая конверсия альдегидов C₈, а также образование значительного количества побочных продуктов (до 1,4%) низкомолекулярных кислот, которые вызывают коррозию технологического оборудования.
Цель изобретения повышение выхода целевого продукта, упрощение технологии процесса и снижение энергозатрат за счет создания химико-технологической системы, объединяющей стадии гидрирования и окисления и разработки условия ее функционирования.
Цель достигается способом получения 2-этилгексановой кислоты с использованием жидкофазного окисления 2-этилгексаналя кислородом или кислородсодержащим газом при 40 50^oC, а отличительной особенностью является то, что 2-этилгексен-2-аль-1 гидрируют водородсодержащим газом при температуре 80 130^oC и давлении 0,1 5 МПа в присутствии в качестве катализатора палладия, нанесенного на оксид алюминия, и добавок алкилбутиратов с получением гидрогенизата, содержащего 2-этилгексаналь, который после сепарации разделяют на газовую фазу, содержащую водород и легколетучие компоненты, которую рециркулируют на стадию гидрирования вместе с водородсодержащим газом, и жидкую фазу, содержащую в основном алкилбутираты и 2-этилгексаналь, которую направляют на стадию окисления с получением оксидата, который подвергают ректификации в колонне с отбором из нижней части колонны 2-этилгексановой кислоты, а из верхней части колонны алкилбутиратов, которые разделяют на два потока. Один поток направляют на стадию окисления в таком количестве, чтобы массовое соотношение 2-этилгексаналя и алкилбутирата было равно 1:0,5 5,3, а другой поток направляют на стадию гидрирования в таком количестве, чтобы массовое соотношение 2-этилгексен-2-аля-1 и алкилбутирата было равно 1:0,4 0,9.
Способ иллюстрируется схемой, приведенной на чертеже.
2-Этилгексен-2-аль-1 (или его концентрат) по линии 1 подают в реактор гидрирования 2 колонного типа, в котором расположен катализатор палладий, нанесенный на Al₂O₃. В этот же реактор подают по линии 3 свежий, а по линии 4 циркулирующий водородсодержащий газ. По линии 5 в раствор подают циркулирующие алкилбутираты. Гидрогенизат по линии 6 из реактора 2 поступает в сепаратор 7, где его разделяют на газовую фазу, которую отводят по линии 4 в систему циркулирующего водородсодержащего газа, и на жидкую фазу, которую отводят по линии 8 (этот поток может быть использован в качестве теплоносителя в ректификационной колонне 9), непосредственно по линии 10 направляют в барботажный окислительный реактор 11, в который по линии 12 дополнительно подают кислород или кислородсодержащий газ. Оксидат из реактора 11 по линии 13 направляют в ректификационную колонну 9, из нижней части которой по линии 14 отбирают 2-этилгексановую кислоту, из верхней алкилбутираты, которые по линиям 5 и 15 циркулируют на стадии гидрирования и окисления.
Пример 1. 2-Этилгексен-2-аль-1 в количестве 100 мас. ч. подают в реактор гидрирования. Туда же под давлением 0,1 МПа подают водородсодержащий газ и бутилбутират в количестве 40 мас.ч. (массовое соотношение 2-этилгексен-аля-1 и бутилбутирата равно 1:0,4). Гидрирование ведут при 80^oC в присутствии в качестве катализатора 0,25% палладия на Al₂O₃. Полученный гидрогенизат направляют в сепаратор, где разделяют газовую и жидкую фазы. Газовую фазу смешивают с водородсодержащим газом и направляют в реактор гидрирования, а жидкую фазу непосредственно направляют в реактор окисления, куда дополнительно вводят 10 мас. ч. бутилбутирата (массовое соотношение 2-этилгексаналя и бутилбутирата равно 1: 0,5). Окисление проводят воздухом при 40^oC. Полученный оксидат направляют в ректификационную колонну, в которой из верхней части отбирают бутилбутират, который направляют на стадии окисления и гидрирования, а из нижней части 2-этилгексановую кислоту. Получают 2-этилгексановую кислоту с выходом 91%
Примеры 2 15. Процесс проводят по примеру 1. Параметры ведения процесса и полученные результаты приведены в таблице. Там же приведены сравнительные примеры.
Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет получить целевой продукт с выходом до 96,7% против 83% по прототипу. Предлагаемый способ существенно упрощает технологию процесса за счет исключения стадии ректификации гидрогенизата и снижает энергозатраты за счет возможности теплообмена между потоками стадии гидрирования и стадии окисления.
Изобретение касается алифатических кислот, в частности получения 2-этилгексановой кислоты, применяемой для синтеза катализатора оксосинтеза.
Цель - повышение выхода целевого продукта, упрощение технологии процесса и снижение его энергозатрат. Для этого ведут гидрирование 2-этилгексен-2-аля-1 H₂-содержащим газом при 80 - 130^oC и давлении 0,1 - 5 МПа в присутствии Pd/Al₂O₃ и алкилбутирата. Из полученного гидрогенизата выделяют 2-этилгексаналь, который после сепарации разделяют на газовую фазу (H₂ и легколетучие вещества), которую рециркулируют на гидрирование совместно с H₂-содержащим газом, и на жидкую фазу (алкилбутираты, 2-этилгексаналь), которую затем окисляют O₂ или O₂-содержащим газом при 40 - 50^oC. Далее оксидат ректифицируют с отбором из нижней части колонны целевой кислоты, а из верхней части алкилбутиратов, которые разделяют на два потока. Один из них направляют на окисление в таком количестве, чтобы массовое соотношение 2-этилгесаналя и алкилбутирата было равно 1:0,5 - 5,3, а другой поток возвращают на гидрирование в таком количестве, чтобы массовое соотношение 2-этилгексен-2-аля-1 и алкилбутирата было равно 1:0,4 - 0,9. Эти условия повышают выход целевой кислоты с 83 до 96,7% при исключении ректификации гидрогенизата и снижении энергозатрат за счет теплообмена между потоками стадий гидрирования и окисления. 1 табл., 1 ил.