close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15142

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.12.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 15142
(13) C1
(19)
C 07C 5/29
C 07C 13/40
B 01J 21/12
(2006.01)
(2006.01)
(2006.01)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАМФЕНА
(21) Номер заявки: a 20091742
(22) 2009.12.08
(43) 2011.08.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт химии
новых материалов Национальной
академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Сеньков Гераклит Максимилианович; Агабеков Владимир
Енокович; Сидоренко Александр
Юрьевич; Жаврид Александр Степанович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт химии
новых материалов Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) BY a 20061303, 2008.
US 2385711, 1945.
US 2450119, 1948.
GB 372728, 1930.
SU 321085, 1977.
SU 418460, 1974.
ПОЧЕКУТОВ И.С. и др. Химия растительного сырья. - 2004. - № 3. - С. 127129.
BY 15142 C1 2011.12.30
(57)
Способ получения камфена, включающий изомеризацию α-пинена при температуре
115-150 °С в присутствии природного алюмосиликатного катализатора, содержащего
19,98 мас. % Al2O3, 52,11 мас. % SiO2, 11,23 мас. % FeO, 1,12 мас. % Na2O, 5,23 мас. %
K2О, 5,89 мас. % CaO, 1,90 мас. % TiO2, отделение катализатора и выделение камфена из
реакционной смеси, отличающийся тем, что алюмосиликатный катализатор перед проведением изомеризации обрабатывают соляной кислотой, затем промывают водой и прокаливают при температуре 125 °С в течение 3 часов.
Изобретение относится к лесохимической промышленности, а именно к области синтеза циклоолефиновых углеводородов, которые находят широкое применение в качестве
полупродуктов в производстве физиологически активных веществ, в парфюмерии, а также
при производстве полимерных материалов.
Известен способ получения 2-метилбицикло[2,2,1]-гептена-2 [1] изомеризацией 5-метилбицикло[2,2,1]-гептена-2 в реакторе проточного типа над стационарным слоем природного цеолита (клиноптилолита) или каолина с объемной скоростью 0,5 ч-1 при 200300 °С. Недостатком данного способа является низкий выход целевого продукта, который
достигает 23,1-28,4 % при селективности процесса до 87 мас. %
Известен способ изомеризации α-пинена в камфен, заключающийся в изомеризации
α-пинена при нагревании в присутствии пирофиллита в качестве катализатора [2]. Катализатор имеет размер зерен 325 меш. Процесс осуществляют при кипячении α-пинена в
течение 5 ч, при этом температура реакционной смеси повышается от 145 до 166 °С. Затем
смесь охлаждают до 65 °С, отделяют катализатор и после фракционирования выделяют
BY 15142 C1 2011.12.30
камфен с выходом 61,5 %. Недостатками данного способа являются высокая температура
и невысокий выход камфена в реакции изомеризации.
Наиболее близким к заявляемому является способ изомеризации α-пинена в камфен
[3], заключающийся в нагревании α-пинена при температуре 115-150 °С в присутствии
алюмосиликатного катализатора. Выход камфена при этом составляет 74 % при конверсии
α-пинена 95 %. Недостатком данного способа является большое количество катализатора 3,0 мас. % по отношению к α-пинену.
Задача изобретения - снижение количества катализатора при сохранении выхода камфена и селективности процесса, а также снижение энергозатрат за счет уменьшения продолжительности процесса.
Поставленная задача достигается тем, что для изомеризации α-пинена используется
катализатор, представляющий собой природный алюмосиликат, добываемый в Республике Беларусь и имеющий следующий состав: 19,98 мас. % Al2O3, 52,11 мас. % SiO2,
11,23 мас. % FeO, 1,12 мас. % Na2O, 5,23 мас. % K2O, 5,89 мас. % CaO, 1,90 мас. % TiO2,
который перед проведением реакции обрабатывают соляной кислотой, промывают водой
и прокаливают при температуре 125 °С в течение 3 часов.
Использование данного катализатора позволяет осуществлять процесс при температуре 115-150 °С, уменьшить количество используемого катализатора при одновременном
сохранении выхода камфена и селективности процесса и сократить продолжительность
процесса.
В качестве конкретного осуществления изобретения приведены примеры изомеризации α-пинена при различных количествах катализатора и температурах в присутствии обработанного соляной кислотой природного алюмосиликата, а в качестве сравнения - в
присутствии необработанного катализатора.
Пример 1.
Выделение α-пинена из живичного скипидара.
Исходный α-пинен получали из живичного скипидара Борисовского АО "Лесохимик"
состава (ГОСТ 1571-82): 78,2 мас. % α-пинена, 28,7 мас. % ∆3 карена и небольшое количество камфена и дипентена. Состав скипидара приведен в табл. 1. Скипидар подвергали
ректификации на колонке диаметром 1,2 см и высотой 1,5 м с насадкой из колец Рашига.
После трехкратной перегонки получена фракция, содержащая 97,5 мас. % α-пинена. Ее
состав приведен в табл. 1.
Таблица 1
Углеводородный состав образцов скипидара и α-пинена
Углеводородный состав, мас. %
Образец углеводорода
камфен
2-карен
дипентен
α-пинен
∆3 карен
Скипидар
78,2
1,4
2,9
16,4
1,1
97,5
1,0
1,5
α-пинен
Пример 2.
Приготовление катализаторов.
В качестве катализатора был использован алюмосиликат месторождения РБ "Стальное".
Фракцию 0,16 ÷ 0,63 мм, прокаленную при 135 °С, помещали в колбу с мешалкой и обрабатывали 10 %-ной соляной кислотой 3 ч при подогреве (∼ 50 °С). Количество 10 %-ной HCl
на 1 г катализатора составляло 50-100-250 мл. После обработки соляной кислотой следовали промывка дистиллированной водой с декантацией и сушка при 125 °С в течение 3 ч.
Пример 3.
Общая методика проведения реакции изомеризации.
В трехгорлую круглодонную колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой
с гидравлическим затвором и термометром, помещали 50 мл α-пинена. При перемешива2
BY 15142 C1 2011.12.30
нии α-пинен нагревали до температуры на 10 °С ниже заданной температуры опыта и
порциями вносили навеску катализатора с такой скоростью, чтобы температура реакционной смеси не поднималась выше заданной температуры опыта. В опытах на обработанных
соляной кислотой катализаторах их количество составляло 0,25-0,5-1,0 мас. % по отношению к сырью, тогда как на необработанных - 3,0 мас. %.
Смесь перемешивали при этой температуре и через определенные промежутки времени отбирали пробы изомеризата и проводили их хроматографический анализ. Опыт прекращали при остаточном содержании α-пинена в изомеризате в пределах 5-10 мас. %.
Состав изомеризатов определяли методом ГЖХ на хроматографе ХРОМОС ГХ-1000 с
капиллярной колонкой (50 м × 0,65 мм), заполненной неподвижной фазой carbowax 20 M.
Температура в испарителе - 180 °С, детекторе - 160 °С, режим нагрева колонки - программированный от 60 до 160 °С со скоростью 5 °С/ч.
Примеры 4-15.
Результаты изомеризации α-пинена в камфен.
В табл. 2 представлен состав продуктов изомеризации α-пинена для цеолита (пример
4), исходного природного алюмосиликата (5-6) и этого же природного алюмосиликата,
обработанного соляной кислотой (7-15).
Таблица 2
(I - α-пинен; II - камфен; III - α-терпинен; IV - дипентен, V - γ-терпинен;
VI - n-цимол + терпинолен)
Кол-во
Продукты реакции, мас. %
Время Обработка
№ Т, °С кат-ра,
опыта, ч HCl, мл/г
I
II
III
IV
V
VI
мас. %
4
135
3
3
7,2 58,8 10,1
8,5
3,4
10,3
5
135
3
3
45,5 40,1
14,4
6
135
3
11
7,3 74,1
16,5
2,1
7
135
0,5
6
50
7,5 71,5
18,4
2,6
8
135
0,5
6
100
6,2 74,0
18,2
1,6
9
135
0,5
6
250
39,5 40,7 2,7
10,0
2,5
4,6
10 135
0,25
10
100
16,5 54,0 1,5
21,3
6,711 135
0,25
12
100
13,4 55,4 2,7
18,3
0,9
9,3
12 135
1,0
3
100
10
64,5 3,5
15,3
1,6
5,1
13 135
1,0
5
100
5,5 61,8 5,9
11,7
4,5
10,6
14 115
0,5
12
100
37,4 42,0 0,6
18,5
1,5
15 150
0,5
4
100
8,2 67,3 2,0
16,2
2,3
4,0
Как видно из табл. 2, обработка природного алюмосиликата соляной кислотой приводит к повышению активности катализатора, следствием чего является значительное
уменьшение его количества, необходимого для проведения реакции, и уменьшение времени реакции. Наиболее оптимальной является обработка 10 %-ной соляной кислотой в
количестве 100 мл на 1 г катализатора (опыт 8). Тогда как на необработанном катализаторе для достижения выхода 74,1 % требуется проведение реакции в течение 11 ч и
3,0 мас. % катализатора (опыт 6), то на обработанном для достижения такого же выхода
требуется всего 6 ч и 0,5 мас. % катализатора (опыт 80). Дальнейшее увеличение времени
проведения реакции, уменьшение (0,25 мас. %) или увеличение (1,0 мас. %) количества
катализатора и температуры реакции (115 и 150 °С) приводит к снижению выхода камфена за счет того, что в реакционной смеси появляются побочные продукты реакции III, V,
VI (опыты 10-15).
Таким образом, наиболее оптимальными условиями изомеризации α-пинена в камфен
являются нагревание в течение 6 ч при 135 °С в присутствии природного алюмосиликата,
3
BY 15142 C1 2011.12.30
обработанного 10 %-ной соляной кислотой в количестве 100 мл на 1 г катализатора, массовая доля катализатора - 0,5 % по отношению к исходному сырью.
Источники информации:
1. А.с. СССР 1692977.
2. US 2450119.
3. BY 2385711.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
93 Кб
Теги
by15142, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа