Способ получения фталимида

(9)1699998 А 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ка (7 Б,амми непрореагкров, лшег алкз ацк Недоба статком укгзанн,.г фтглкмкда я;=,пнетфталимкда, причемсткк, поскольку со сноя не мида, используемо вного сырья дляфтал осн фтал в, волучени качест соккиребукнтезыходт оч мил ерж кгмен- го и антр основным канкновыхинтезе кнд ол я т тов и лак ниловой к одкни лунктркл к фт Наиболее б способу по те достигаемомуи, являюще ниче ага к пре ой су ату я ел лупроду Извест том многих крас получения00 алимк сп рез ния ляется парофа присут о способ полу али ило ов д ным окислением о-к ванадии-ол ановом кгт вик аммиака наилк ванадии-тктИсходный о-ксклол в смеси воды, воздухом и аммиаком ют через слой катализатор 4.(.:", Вькод фтглимкда 80 т,. - .л 234-235 С, Нагрузка вякно лкзат с пар ва ат -пропускапрк 360- ВсУ по о-ксинектГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(46) 23,12,91. Бюл, ( 47 (71) Институт химических наук АНзССР2) Д,Х.Сембаев, ф.А.Ивановская,В.Суворов, Н,И.Чухнои А.А.Нарожный(53) 547.582.3.07(088.8) (56) Авторское свидетельство ССС Р 123156, кл, С 07 0 209/48, 1958.2, Авторское свидетельство СССР Р 691447 кл. С 07 В 209/48, 1978. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ фТАЛИМИДА (57) Изобретение касается амидов ки лот и,в частностк, получения фталимида - сырья для синтеза фталоциан новых пигментов и лаков, а также Изобретение относится к органской химии, а именно к способу да парофазным окислительным аммлизом о-ксилола на ванадатах о и титана, На вгнадате олова пр 375 С получают 727 фталкмкда. надате титана оптимальная темп ра реакции 400 С, выход фталкм 753, т,пл. 234-235 С, Улавлива продуктов реакции производится системе, орошаемой водой, кото подкислсна серной кислотой для(51) 5 С 07 0 209/48, В 01 1 23/2 2других веществ, Цель изобретения - повьппение выхода целевого продукта и производительности процесса. Его ведут парофазным окислением о-ксилола кислородом, а воздух в присутствии аммиака, паров воды и катализатора - оксидов ванадия и циркония, взятых в молярном соотношении 1:(2- 16), Температура процесса 340-380 С, молярное соотношение о-ксилола, кислорода воздуха к воды 1:(18-36):(24- 38),. молярное соотношение о-ксилола к аммиака 1;(3-6 Этк условия повышают выход целевого фталкмида с 35 до 88,53 прк достижении конверсии 507. прк 340 С против 400 С в известном случае (яанадкй-титановом окксном катализаторе). 3 табл, 1699998лолу при этом не превышает 27,3 гна 1 л катализатора в 1 ч 2 .Недостатком способа являетсянизкий выход продукта и низкая произ"водительность процесса.Цель изобретения - повышение выхода целевого продукта и увеличениепроизводительности процесса.Поставленная цель достигаетсяпредлагаемым способом получения фталимида путем парофазного окисленияо-ксилола кислородом воздуха в присутствии аммиака, паров воды при их:молярном соотношении 1:(18-36):(2438) и оксицного ванадийсодержащегокатализатора при нагревании, отличительная особенность которого состоитв том что в качестве катализатораиспользуют смесь пентоксида ванадияи диоксида циркония, взятых в молярном соотношении, равном 1:(2-16),причем процесс ведут при молярном,соотношении о-ксилол:аммиак, равном1:(3-6), и температуре 340-380 С,Это отличие позволяет получатьфталимид с выходом 86-90% в однустадию при нагрузке до 72,0 г на 1 лкаталиэато,а в 1 ч,Предлагаемый способ отличается;от известного тем, что процесс проводят на катализаторе, содержащемоксид ванадия и оксид циркония присоотношении 1:(2-16), Уменьшениесодержания диоксида циркония в ванадий-циркониевом катализаторе досоотношения оксидов 1.1 или увеличение его до 1:18 соответственно при-водит к падению выхода фталимида,Катализатор такого состава для синтеза фталимида не известен,Катализатор получают спеканиемпри 640 С предварительно отформованной в виде таблеток смеси оксидовванадия (7) и циркония (71).В реактор загружают зерна размером 3-5 мм, Оптиальная температурапроцесса 340-380 С, Снижение температуры ниже 340 С приводит к уменьшению выхода целевого продукта и за 50гряэнению его непрореагировавшимио-ксилолом и о-толунитрилом, а увеливочение температуры выше 380 С приводитк снижению выхода фталимида и ростуколичества продуктов глубокого окис-5ления е Синтез фталимида проводят следующим образом. Газообразную смесь о-ксилола, воздуха, аммиака и воды, взятую с определенным соотношением компонентов ио предварительно нагретую до 250-290 С, вводят в зону катализа, Продукт реакции представляет собой твердое вещество с температурой плавления 234- 235 С (лит. 233-235 С), Выход фталимида составляет 85-90% от теоретически возможного в расчете на взятый для реакции о-ксилол.Элементный анализ вещества.Вычислено, %: С 65,30, Н 3,42;Я 9,52. Найдено, %: С 65,23; 63,91,Н 346 ь Зе 39 в 1 Ч 945 ю 9 ю 25Предлагаемый способ получения фталимида проверен на установке проточного типа с реакционной трубкой,выполненной из стали Х 18 Н 10 Т, с внутренним диаметром 20 мм и длиной1100 мм, представляющей собой элемент многотрубчатого промышленногоаппарата.П р и м е р 1 (для сравнения),Катализатор с массовым соотношениемоксидов ванадия и циркония 60:40 соответственно в количестве 120 мл загружают в реакционную трубку, При340 С через слой катализатора пропускают газообразную смесь о-ксилола,,кислорода воздуха, аммиака и воды,взятых в соотношении 1:18:5;24, Скорость подачи о-ксилола 72 г, воздуха1290 л, аммиака 56,9 г, воды 291,6 гна 1 л катализатора в 1 ч. В течение10 ч подано 86 г о-ксилола, получено71,5 г фталимида, что соответствуетвыходу 60% от теории,П р и м е р 2, Способ осуществляют по примеру 1. Состав оксидногованадий-циркониевого катализатора42:58 мас,%. При 340 С. пропускаютсмесь о-ксилола. кислорода воздуха,аммиака и воды с соотношением 1:20:."3:38, Скорость подачи о-ксилола55 г, воздуха 1100 л, аммиака 26,5 г,воды 354 г на 1 л катализатора в1 ч, Ва 10 ч подано 66 г о-ксилола,получено 79,2 г фталимида, что соответствует выходу 86,5%.П р и м е р 3, Способ осуществляют по примеру 1. Используют ванадий-циркониевый катализатор с соотношением компонентов 27:73 мас,%.фТемпература 360 С. Соотношение о-ксилола, кислорода воздуха, аммиакаи воды равно 1:18:4:24. Скорость подачи о-ксилола 72 г, воздуха 1290 л, аммиака 42,4 г, воды 296 г на 1 л катализатора в 1 ч. За 10 ч подано 86 г о-ксилола, получено 105,5 г фталимида, что соответствует выходу 88,5 от теории.П р и м е р 4. Способ осуществляют по примеру 1. Соотношение ком понентов оксидного ванадий-циркониевого катализатора 27:73 мас.Соотношение о-ксилола, кислорода воздуха, аммиака и воды равно 1:18:2:24. Скорость подачи о-ксилола 72 г, воз духа 1290 л, аммиака 22,8 г, воды 291,6 г на 1 л катализатора в 1 ч. Продолжительность опыта 10 ч, за это время при 380 С подано 86 г о-ксилола, получено 107,3 г фталимида, выход 0 90 .П р и м е р 5 (для сравнения), Способ осуществляют по примеру 1. Соотношение компонентов ванадий-цирко 5 ниевого катализатора 27:73 мас,%. Температура процесса 400 С. Соотношение о-ксилола, кислорода воздуха, воды и аммиака равно 1:40:40:7, Скорость подачи о-ксилола 55 г, воздуха 2200 г, аммиака 60,7 г воды 380 г на 1 л 30 катализатора в 1 ч, За 10 ч подано 66 г о-ксилола, получено 68,9 г фталимида. Выход 75,3 ,.П р и м е р 6 (для сравнения), Способ осуществляют по примеРУ 1. Соотношение компонентов-оксидов ванадия и циркония равно 20:80 мас.%.оТемпература процесса 320 С. Соотношение о-ксило 1 а, кислорода воздуха, аммиака и воды равно 1:15:5:30. Ско рость подачи о-ксилола 72 г, воздуха 1100 л, аммиака 56, 9 г, воды 364, 2 г на 1 л катализатора в 1 ч, За 10 ч подано 86 г о-ксилола, получено 85,3 г Фталимида, что соответствует 45 выходу 71,57. П р и и е р 7, Способ осуществляют по примеру 1. Катализатор с соотношением оксидов ванадия и циркония 20:80 мас, , Соотношение о-ксилола, кислорода воздуха, аммиака и воды равно 1:20:5:30, Скорость подачи о-ксилола 72 г, воздуха 1440 л, аммиака 56,9 г, воды 364,2 г на 1 л55 катализатора в 1 ч. Продолжительность опыта 10 ч, за это время при 380 ОС подано 86 г о-ксилола и получено 104,3 г Фталимида (ныход 87,5 ). П р и м е р 8, Способ осуществляют по примеру 1, Соотношение компонентов ванадий-циркониевого ката-.лизатора 8,5:91,5 мас. , Соотношениео-ксилола, кислорода воздуха, аммиакаи воды равно 1:36:6:24, Скорость подачи о-ксилола 72 г, воздуха 2600 л,аммиака 69,6 г, воды 291,6 г на 1 лкатализатора в 1 ч. Температура опыта 380 С. Продолжительность 10 ч, заэто время подано 86 г о-ксилола, полу.учено 101,9 г фталимида (выход 85,5 ),П р и и е р 9 (для сравнения) .Способ осуществляют по примеру 1,Соотношение компонентов ванадий-циркониевого катализатора 7,6:924 мас.Температура процесса 360 С. Скоростьаподачи о-коилола 55 г, воздуха 2100 л,аммиака 43,6 г, воды 185,8 г на 1 лкатализатора в 1 ч. Соотношение компонентов о-ксилол, кислород воздуха,аммиака, вода равно 1:38;5;20, Продолжительность опыта 10 ч, за зто времяподано 66 г о-ксилола, получено72,5 г фталимида (выход 79,2%) .Данные примеров 1-9 сведены втабп. 1,В предлагаемых условиях приготовления катализатора в оксидной системе70 и 2 гО формируется химическоесоединение - диванадат циркония(2 г УО). В этом случае каталитичес,кое действие контакта определяетсяданным химическим соединением,Таким образом, химический состав,предлагаемого катализатора кардиналь,но отличается от состава известногованадий-титанового катализатора, хотятитан и цирконий и относятся к однойгруппе периодической системы,В табл, 2 представлены молярныесоотношения пентаоксида ванадия идиоксида циркония в катализаторах,приведенных в примерах.В табл. 3 приведены сравнительныеданные о каталитическом действии1 ванадий-циркониевых и ванадий-титановых катализаторов в окислительномаммонолизе о-ксилола, Ванадий-циркониевый катализатор проявляет бо.,еевысокую активность по сравнению сванадий-титановым катализатором. Бодинаковых условиях конверсия о-ксилона на ванадий-циркониеных контактах полная, в то время, как на ванадий-титановых она находится н пре -делах от 35 до 50(4000) . Нри нагрузке 72 г на 1 л катализатора н(3-6 Таблица 1 При Вмход фталнмида, Х Объезлна скорост оотноиение компоненто 1 емпераура, С Саотновенне компонентов катализатор Нагруз о-ксил г на 1 тализа в 1 ч а пс олу,л ка- ора о-КсиКислород Аммиак Водвоздуха уха1 Узор 2 60,0 86,5 88,5 90,0 75,3 340 340 360 380 400 320 38 О 380 1290 100 1290 1290 2200 1400 1440 2600 2100 72 55 72 7 г 12 1 2 з4 1 4 54 6 1 6 7 16 8 19 1 18 18 40 15 20 36 зв 24 40 зо зо 24 20 72 7 г 71,5 87,5 85,5 79,г 72 16 18 с об с известному 5 О 45 Япог) 420тТОз) 415 1 0,5 о, "5 О 31 16 21 162 О 1 О 40 27, 2482,0 84,0 Таб Прнмерм сравнени Соотношение, мыс,Е Молярное соотношениГ Приме 179 0 40 58 73 80 91,5 92,4 2 27 20 8 9 18Соотношени компоненто катализато онверси ношенионенто.Н 0 ксилола о - К ;1 З полу, г/л катализатора в 1 ч ЪО ,7 г 02 1:2 1 4 100 100 100 1;18;3:24 1:24: 1:1 Л 1:20;5;38 340 400 360 72 72 0 1 ч на ванадий-титановом катализаторемаксимальная конверсия при 4000 С достигает лишь 507. На ванадий-циркониевом катализаторе конверсия становится полной уже при 340 оС.Выход фталимида на ЧОР -7.ГО контакте в широком интервале условийведения каталитического процесса иполярного соотношения оксидов ванадия и циркония составляет 85,089 зОЕ, В аналогичных условиях и соотношениях компонентов катализатора,выход имида на ванадий-титановомкатализаторе изменяется от 15 до357,.Формула изобретенияСпособ получения фталимида парофазным окислением о-ксилола кислородом воздуха в присутствии аммиака, паровводы и ванадийсодержащего катализатора при молярном соотношении о-ксилол:кислород воздуха:вода, равном1:(18-36):(24-38), и при повышеннойтемпературе, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения выходацелевого продукта и повышения производительности процесса, в качествекатализатора используют оксидныйванадий-циркониевый катализатор при ношении компонентов,6), и процесс ведут при ношении о-ксилол:аммиак,1 ОПродолжение табл.3 1699998 Температура, фС Выход фталимида, Х Конверсия Соотношение о-ксилола,1:16 380 1:30:4:24 72 100 85,5 Составитель В,Мякушева Техред Л,ОлийныкКорректор С.Шекмар Редактор И.Дербак Заказ 4440 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 Соотношениекомпонентовкатализатора чо:Т 1 оя1:21;41:61:16 340 400 360 380 компонентово-Кс,:0.