книги из ГПНТБ / Андреас Ф. Химия и технология пропилена
.pdf150 |
|
8. Акриловая кислота |
|
|
|||
|
|
|
|
|
Катализаторы для получения |
||
|
|
|
Состав исходных продуктов, |
|
|||
|
|
|
|
|
% |
|
* |
|
|
Пропи лен |
Акро леин |
Воздух 2)0(или |
Водяной пар |
||
Катализатор |
|
Температу реакции, |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Мо03 на Si02 ...................................... |
|
|
— |
13,5 |
43,2 |
43,2 |
376 |
Молибдат Со ...................................... |
|
|
10 |
54 |
36 |
351 |
|
Молибдат Со ...................................... |
|
|
— |
X |
X |
X |
— |
Молибдат Со ...................................... |
|
|
— |
X |
X |
X |
— |
Молибдат Со ...................................... |
|
|
— |
3 -5 |
25-30 |
40 |
330—385 |
Молибдат Со ...................................... |
|
|
— |
10 |
60 |
30 |
360 |
Молибдат Со с добавкам и |
............... |
— |
X |
X |
X |
— |
|
Молибдат Со с добавкам и ............... |
|
— |
X |
X |
X |
— |
|
Молибдат Со с добавкой Ni |
. . . . |
_ |
X |
X |
X |
|
|
Молибдат Со; окись Sb —Sn (наряду |
|
|
|
|
|
||
с окисью Sb —Sn—'V и |
окисью |
X |
— |
X |
X |
— |
|
S n -V ) .............................................. |
|
|
|||||
Фбсфоромолибденовая кислота . . |
___ |
20 |
10 |
60 |
425 |
||
Фосфоромолибденовая кислота . . |
— |
10,5 |
26,3 |
63,2 |
468 |
||
Молибдат Ві ...................................... |
|
|
- |
9,5 |
61,8 |
28,7 |
400 |
Ві20 3; фосфоромолибдат-bFe20 3 . . |
26 |
— |
27 |
46 |
— |
||
Фосфоромолибдат Ві |
....................... |
1 ч. |
X |
X |
X |
490/3,8 |
|
Молибдат Ві (I ступень) ............... |
|
1,5 ч. |
5,8 ч. |
||||
|
|
|
|
|
(0 2) |
|
кгс/см2 |
Фосфоромолибдат Ві |
(II |
ступень) |
— |
X |
X |
X |
467/3,5 |
|
|
|
|
|
|
|
кгс/см2 |
Фосфоромолибдат + 0,1—5% |
As 2 0 5 |
|
|
|
|
|
|
на Si02 .............................................. |
|
1 |
Ч. |
— |
1,5 ч. |
6 ч. |
514 |
Молибдат CO + A S20 5 |
........................... |
|
10 |
— |
50 |
40 |
450 |
Молибдат В і—. С о .............................. |
|
|
— |
10 |
54 |
36 |
350 |
Молибдат Ві — Со . . |
, ................... |
X |
— |
X (02) |
X |
420-480 |
|
8.2. Получение акриловой кислоты из пропилена или акролеина |
151 |
Т а б л и ц а |
15 |
акриловой кислоты из пропилена
Время контакта, с |
Конверсия, % |
19,8 |
32,3 |
3,9 |
68 |
|
— |
— |
55-70 |
1-30 52-89
3,6 |
60 |
— |
— |
“
——
——
15 |
22,5 |
— |
— |
3,2 |
— |
— —
0,4 72,3
0,5 87
Селективность, % |
Выход,% |
|
|
Примечание |
|
|
Литера |
||
|
|
|
|
|
|
тура |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
70 |
22,5 |
|
|
|
— |
|
|
|
[44] |
85,5 |
58,2 |
|
|
|
|
|
|
[45] |
|
76,5 |
— |
|
|
|
_ _ |
|
|
|
[46] |
60-80 |
— |
|
|
|
— |
|
|
|
[47] |
63—84 |
— |
|
|
|
— |
|
|
|
[48] |
73 |
43,8 |
Улучшение |
механической |
устойчи |
[49] |
||||
|
|
вости в результате добавки молиб |
|
||||||
|
|
дата Мп или Cd |
|
|
|
|
|||
— |
— |
Добавка |
0,1—10% |
молибдата Мп, |
[50] |
||||
|
|
Cr, Cd, Sn, Al, Zn, Sb, U или Th |
|
||||||
— |
|
Аналогично |
[50], |
получение |
катали |
[51] |
|||
|
|
затора |
при |
добавке |
NH3 или |
|
|||
— |
— |
амина |
|
|
— |
|
|
|
[52] |
|
|
|
|
|
|
||||
— |
41 |
Двухступенчатый метод; I ступень— |
[53] |
||||||
|
|
на окиси |
Sb — Sn; |
2 ступень —на |
|
||||
85 |
19,2 |
молибдате Со |
|
|
|
|
[54] |
||
|
|
|
— |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
85,3 |
— |
Улучшение |
механической |
устойчи |
[55] |
||||
|
|
вости носителем SiC |
|
|
[56] |
||||
— |
30,3 |
Наряду с этим предлагается молиб |
|||||||
|
|
дат W, Ni, Ti, Fe, V, Sn, |
Sb и Ce |
[57] |
|||||
|
|
Добавка 0,2 объемы. % HBr, тем |
|||||||
|
|
самым понижается |
выход |
акроле |
|
||||
|
|
ина по сравнению |
с выходом ак |
|
|||||
— |
— |
риловой кислоты |
|
|
|
[54] |
|||
|
|
|
— |
|
|
|
|||
|
|
Двухступенчатый процесс; I ступень: |
[58] |
||||||
|
|
50% акролеина, |
2,7% |
акриловой |
|
||||
|
|
кислоты |
|
|
|
|
|
|
|
-- - |
23,6 |
II ступень: |
24,3% акролеина |
[58] |
|||||
0,5 |
47 |
23,9 |
21,0 |
Наряду с 24,1% акролеина |
[59] |
36 |
44,6 |
— |
160] |
||
•5 -8 |
70 |
72-95 |
— |
Добавка 5% Ві20 3 повышает селек |
[61, 621 |
|
— |
|
|
тивность молибдата Со |
[63] |
— |
|
|
Исследования кинетики реакции |
"
152 |
8. Акриловая кислота |
|
|
|
|
Состав исходных продуктов, |
<Я., |
|||
|
|
|
|
|
|
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
»У |
|
|
|
|
Пропи лен |
Акро леин |
« 5 |
Водяной пар |
' |
Катализатор |
|
|
Температу реакции, |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
о а |
|
|
Фосфоромолибдат Li и окись As . . |
14 |
— |
71 |
15 |
400 |
|||
Молибдат Sn на фарфоре |
............... |
|
1 я. |
— |
1 я. (0 2) |
2 я. |
340 |
|
Окись Sn — Mo (3:1) ....................... |
|
|
— |
|
— |
— |
||
Молибдат Sb —Sn или окись |
Sb — |
|
|
|
|
|
||
Sn —Mo (9 : 3 : 1 2 ) ........................... |
|
|
— |
X |
X |
X |
435 |
|
Фосфоромолибдат S'n ....................... |
|
|
— |
8,3 |
41,7 |
50 |
425 |
|
Соли V или Се кремнемолибденовой |
|
|
|
|
|
|||
или оловомолибденовой кислоты |
10 |
22 |
56,7 |
21,3 |
350 |
|||
Молибдат Sn+A s20 5 ....................... |
|
|
— |
50 |
40 ' |
406 |
||
Молибдат Ti —Sn —С о ....................... |
|
|
— |
X |
X |
X |
— |
|
Молибдат Fe |
...................................... |
|
|
13,3 |
|
33,4 |
53,3 |
270 |
Молибдат Fe, |
Cr, V и Ті . . . . . |
— |
X |
X |
X |
___ |
||
Фосфоромолибдат Fe — C |
r ............... |
|
7 я. |
— |
60 я. |
23 я. |
380 |
|
Фосфоромолибдат Fe —B |
i ............... |
|
1 я. |
— |
1,5—3 я. |
3—10 я. |
350-450 |
|
Fe7Bi2PMoi2059 на Si02 ................... |
|
|
7,3 |
3,6 |
00 Ü O со |
— |
400 |
|
FeCoo^Ni^BiPMoiaOge........................... |
|
|
— |
1 Я. |
8 я. |
15 я. |
340 |
|
Молибдат Ti на Al20 3 ....................... |
|
|
— |
10 |
50 |
40 |
275 |
|
Фосфоро-или боромолибдат W + 10% |
|
— |
|
|
|
|||
активатора |
...................................... |
|
|
|
— |
— |
— |
|
В2,5-75іРз-57іМо2з_229в(Н20)о-250 |
• • |
— |
10 |
51 |
60 |
427 |
||
Борофосфомолибдат Ві на Si02 . . |
— |
X |
X |
X |
365 |
|||
Борофосфоромолибдат Fe, |
Ei . . . |
— |
X |
X |
X |
365 |
||
Sn.r)-i2Sb5_i2B30_i2oP3o-i2oMox2Ox . . ..-- |
4,5 |
4,5 (Оа) |
15,0 |
390 |
||||
Боромолибдат С о |
|
|
5,3 |
— |
75,1 (N2) |
52 |
425 |
|
|
|
42,7 |
||||||
Борофосфаты |
тяжелых |
металлов, |
|
|
|
|
|
|
например окись Си, Ві, |
В, Р . . |
1,1 я. |
— |
8,25 ч |
6 я. |
440-460 |
||
Молибдат Со + теллурид Си (0,5—1 %) |
10 |
|
48 |
42 |
438 |
|||
Теллуромолибдаты тяжелых метал |
|
|
|
|
|
|||
лов, например окись Т і—Те —Мо |
10,7 |
— |
59,3 . |
30. |
400 |
|||
8.2. Получение акриловом кислоты из пропилена или акролеина |
153 |
П р о д о л ж е н и е т а б л . 15
Время контакта,с |
Конверсия, 0/ 70 |
Селективность, 0 |
Выход,% |
|
|
Примечание |
|
|
Литера |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
тура |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
!і■ |
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
70 |
50-70 |
— |
Наряду с 10—15% акролеина; улуч |
[64] |
||||||
|
|
|
|
шенная |
селективность |
в |
резуль |
|
|||
— |
— |
|
— |
тате добавки Li20 |
|
|
|
[65] |
|||
— |
Исследования реакции |
|
|
||||||||
|
|
|
|
При соотношении S11O2 : М0О3—3 • 1 |
[66] |
||||||
|
|
“ |
|
наилучшая |
селективность |
|
|
||||
2,5 |
85 |
63 |
53,5 |
|
|
|
_ |
|
|
|
[67] |
12 |
60 |
60 |
36 |
Предложен фосфоромолибдат Sb |
[54] |
||||||
5 |
74,8 |
_ |
— |
Наряду с 11,9% |
— |
|
|
|
[68] |
||
4 |
— |
— |
18,4 |
акролеина |
|
[691 |
|||||
— |
— |
— |
— |
Наряду с 9,5% |
— |
|
|
и 36,5% |
[70] |
||
— |
— |
— |
2,9 |
акролеина |
[71] |
||||||
— |
— |
— |
— |
уксусной кислоты |
|
|
|
[72] |
|||
Наряду с 52,6% |
— |
|
|
|
|||||||
8 |
82,5 |
15,6 |
12,9 |
акролеина |
|
[731 |
|||||
— |
— |
— |
60, |
|
|
|
— |
|
|
|
[74] |
— |
— |
— |
54,3 |
53 я. С02, |
19,9 я. |
СО и 8 я. Н2 в |
[75] |
||||
4,5 |
80 |
62,5 |
50 |
качестве |
разбавителя |
|
|
[76] |
|||
Общий |
состав: |
Fei_3Coo-7Ni3_x4 |
|||||||||
|
29 |
58 |
16,8 |
Віі_зРМохг045 |
|
|
Ті — W и |
[77] |
|||
|
Предложен |
молибдат |
|||||||||
|
|
|
|
вольфрамат Ті |
|
|
|
|
|
||
— |
— |
— |
— |
Активатор: окись Fe, Mn, Cr, Ві или |
[78] |
||||||
.-- |
43,7 |
46 |
20 |
V |
|
|
— |
|
|
|
[79] |
|
|
|
|
|
|
||||||
— |
46 |
56 |
, 25,8 |
|
|
|
— |
|
|
|
[80] |
— |
81 |
75 |
61 |
|
|
|
— |
|
|
|
[80] |
3,2 |
87,3 |
80,2 |
70 |
|
|
|
— |
|
|
|
181] |
0,44 |
32 |
42 |
13,5 |
Кроме того, |
боромолибдат |
Ni, фос |
[82, 831 |
||||
|
|
|
|
форомолибдат |
Со и |
|
молибдат |
|
|||
Со—V
1 40—45 40-42
2,9 27 43
9,3 75 18,5
В качестве |
катионов |
предлагают: |
|||
Cu, |
Ag, |
Fe, Со, |
Sb, |
Bi, Mo, W, |
|
U, |
Pb, |
Sn, |
Ce, |
Th, Nb, Та, V или |
|
Cr |
акролеина |
|
|
||
11,6 33% |
|
|
|||
13,6 69% акролеина; в качестве катио нов предлагают Ti, Ві, Sn, Sb, W, V, Cr, Cu, Ni, Mn
•[841
[851
[861
154 |
|
8. |
Акриловая кислота |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Состав исходных продуктов, |
|
||||
|
|
|
|
|
|
% |
|
|
Sy |
|
|
|
|
Пропи лен |
Акро леин |
Воздух (илиО2) |
|
Водяной пар |
‘ |
|
Катализатор |
|
|
Температу реакции, |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Фосфоромолибдат Те . ................... |
6,4 |
10 |
50 |
|
40 |
394 |
|||
Фосфоромолибдат Те ....................... |
|
— |
89,6 |
— |
370 |
||||
Фосфоромолибденовая црслота + Те02 |
7 |
_ _ |
52 |
|
41 |
486 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Молибдат Со + 1% Те02 ................... |
|
7 |
— |
52 |
|
41 |
433 |
||
Фосфоромолибдат Ni—Т е ............... |
|
2 |
— |
О |
N__ |
— |
426 |
||
Фосфоромолибдат Ми—Т е |
|
— |
— |
cN— ОО ОО |
--- |
— |
|||
|
— |
|
|||||||
Те —Мо —Мп2Р20 7 |
........................... |
|
1 ч. |
— |
2,6 |
ч. |
2,69 ч. |
385 |
|
|
|
|
|
(про |
|
(0 2) |
|
|
|
Молибдат М п+Т е02 |
|
пан) |
|
52,1 |
37,3 |
446 |
|||
|
— |
10,6 |
|||||||
Катализатор на основе МПРО4, М0О3 |
1 ч. |
— |
2,95 ч. |
4,16 ч. |
378 |
||||
и Те02 .............................................. |
|
|
|||||||
Фосфат Cu + HRe04+ T e 0 2 . . . . |
|
|
(0 2) |
|
\ |
||||
X |
|
X |
|
X |
400 |
||||
Молибдат Со— Sn —Те (7 :1 :1 2 :2 ) |
X |
— |
X |
|
X |
360 |
|||
Молибдат W — Sn —Т е ....................... |
|
1 |
60 |
|
39 |
330 |
|||
Сг03 на |
Si02 ...................................... |
|
|
. — |
6,8 ч. |
8,8 |
ч. |
68,5 ч- |
250 |
Окись Sn —Sb + молибдат Со . . . |
|
— |
(Оа) |
X |
— |
||||
X |
X |
|
X. |
||||||
Окись Sn—Sb, Sn —V, Sn—Fe . . |
X |
— |
X |
|
X |
|
|||
Ванадат Sb, активированный |
тяже- |
|
|
|
|
|
|
||
лыми металлами, |
например вана- |
7 |
|
63 |
|
30 |
370 |
||
дат Fe —Sn —Sb |
........................... |
|
|
|
|||||
Ванадат |
Sb — Sn с катионом |
тяже- |
|
|
|
|
|
|
|
лого |
металла, |
например |
окись |
5 |
— |
60 |
|
35 |
315 |
Fe —Sb— Sn —V |
........................... |
|
|
||||||
Окись Cu — Sb —Sn —V ................... |
|
5 |
— |
50 |
|
45 |
355 |
||
...............Окись Sb и 5-4-25% V20 5 |
|
— |
6 |
47 |
|
47 |
350 |
||
Ванадат Sb на Si02 ........................... |
|
— |
10 |
50 |
|
40 |
381 |
||
Фосфорованадат S |
b ........................... |
|
— |
10 |
50 |
|
40 |
381 |
|
Фосфорованадиевая |
кислота . . . . |
— |
8 |
37 |
|
53 |
377 |
||
Фосфорованадат S n ........................... |
|
— |
8 |
37 |
|
53 |
377 |
||
Фосфорованадат Си на А120з или |
|
|
|
|
|
|
|||
Si02 ..................................................... |
|
|
|
— |
X |
X |
|
X |
|
8.2. Получение акриловой кислоты из пропилена или акролеина |
155 |
П р о д о л ж е н и е т а б л . 1Г>
Время контакта,с |
Конверсия^ % |
Селективность, % |
Выход,% |
Примечание |
Литера |
|
|
|
|
|
тура |
3,75 |
30,6 |
72 |
22 |
_ |
[87] |
5,3 |
|
|
25,3 |
26,6% акролеина; процесс в кипя |
[88] |
|
|
|
|
щем слое; 40% пропана в качестве |
|
0,5 |
— |
|
27,5 |
разбавителя |
[89] |
— |
43,9% акролеина |
||||
|
|
|
|
|
|
1 |
- 81 |
44,4 |
36 |
Наряду с 14% акролеина; предла |
[90] |
2,6 |
|
|
19 |
гают молибдат Ni + Te02 |
[91] |
— |
— |
21% акролеина |
|||
|
|
|
|
||
— |
— |
44-55 |
— |
10—35% акролеина; добавка Мп уд |
[92] |
40,6 |
|
— |
46 |
линяет срок службы катализатора |
[931 |
— |
24,2% акролеина |
— |
— |
— |
2 |
54 |
— |
46,8 |
— |
2-70
4,5% |
акролеина |
[941 |
|
39,5% |
акролеина |
[95} |
|
Образование |
акриловой кислоты и |
[96] |
|
акролеина; |
вместо фосфата Си |
|
|
предлагают еще фосфат Ni и фос |
|
||
форомолибденовую кислоту |
|
||
— |
— |
— |
— |
ч |
----- |
|
[971 |
1,8 |
|
62,3 |
|
Возможна добавка СоО; акролеин |
[981 |
||
|
|
|
|
количественно |
окисляется |
анало |
|
19 |
6,8 |
48,6 |
3,3 |
гичным катализатором |
|
[441 |
|
|
— |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
— |
— |
— |
Двухступенчатое |
окисление |
|
[99] |
— |
— |
— |
— |
|
|
|
[100] |
3 |
' — |
— |
26 |
44% акролеина; в качестве катионов |
[1011 |
||
|
|
|
|
предлагают: Ti, Cr, Mn, |
Те, Со, |
|
|
|
|
|
|
Ni, Cu, Mo, Sn, W |
|
|
|
4 |
— |
— |
14,2 |
45,2% акролеина |
|
|
[1021 |
4 |
|
— |
20 |
35% акролеина |
|
|
[ЮЗ] |
3 -4 |
— |
73,5 |
|
— |
|
||
' 3,75 |
62 |
78 |
48 |
|
— |
|
[104] |
— |
— |
— |
— |
|
— |
|
[105] |
0,5 |
33,2 |
64,7 |
21,5 |
. |
— |
|
[106] |
2 |
47,5 |
— |
|
|
— |
|
[1061 |
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
|
— |
— |
Прежде всего, для окисления акро |
[1071 |
||
|
|
|
|
леина |
|
|
|
156 |
8. Акриловая кислота |
|
|
|
|
Состав исходных продуктов, |
|
|||
|
|
|
|
1 |
1 |
% |
|
аР |
Катализатор |
|
|
Пропи лен, |
Акро леин |
Воздух г)О(ИЛИ |
Водяной пар |
Температу реакции, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фосфорованадат М п ................... |
|
' . . |
— |
X |
|
X |
X |
— |
Арсенованадат Си; окись |
Си —As — |
|
|
|
|
|
|
|
— V (1 :3 :2 ) .................................. |
Си; |
окись |
10 |
|
|
49 |
41 |
386 |
Фосфороарсено ванадат |
10 |
|
|
49 |
41 |
450 |
||
Си—As—Р —Ѵ(1 : 2 : 2 : 2) |
. . . . |
— |
|
|||||
Молибдат 'V; окись V —Мо |
(1:1) |
— |
X |
|
X |
X |
350 |
|
Молибдаг ѴО и добавки ................... |
|
— |
22 |
|
56,7 |
21,3 |
||
Ѵ20 5, ванадат Ag или Ag20 . . . . |
|
10,4 |
54,2 |
35,4 |
371 |
|||
Фосфоровольфрамовая кислота . . |
— |
|||||||
Фосфофомолибденовольфрамовая ки- |
|
|
|
|
|
|
||
с л о т а ................................................. |
|
|
|
6,3 |
|
9,1 |
84,6 |
420 |
данные о катализаторах для одно- и двухступенчатого процесса получения акриловой кислоты. Из всех окисей металлов наилучшим катализатором для окисления акролеина является Мо03 [115].
Рис. |
40. Схема прямого окисления пропилена |
|
в акриловую кислоту: |
1,2 |
— реактор; з — холодильник; 4 — блок очистки. |
Описаны также методы окисления пропилена или акролеина в акриловую кислоту в паровой или жидкой фазе.
Окисление акролеина в жидкой фазе можно проводить в щелоч ном растворе с использованием СиО или Си(ОН)2 [116], Ag20 [117] или катализаторов СиО—Ag20 [118]; максимальный выход 98%. Окисление протекает уже при комнатной или несколько повышенной
8.2. Получение акриловой кислоты из пропилена или акролеина |
157 |
1Время 1контакта, с 1 |
Конверсия, % |
— |
— |
9,5 |
50 |
2,5 54
——
574,8
——
9,3 84,3
——
П р о д о л ж е н и е т а б л . 15
Селективность, % |
Выход,% |
Примечание |
Литера |
|
|
|
тура |
— |
— |
То же |
[108] |
|
|
|
|
10 |
5 |
5% акролеина |
|
4 |
2 |
66,9 |
— |
26,2 |
19,6 |
— |
— |
50,2 |
42,4 |
53 |
— |
24% акролеина
—
В качестве добавок рекомендуют ге терополикислоты Се—Мо, молиб дат Ag, Fe (II) или Fe (III)
—
—
Предложена фосфоромолибденованадовольфрамовая кислота
[109] [110] [111]
[112] [ИЗ]
[114]
температуре |
[119], но может идти и при 4 °С на катализаторах |
Ag [120]. |
акролеина в жидкой фазе происходит в присутствии |
Окисление |
нафтената Со и хелатов Со [121, 122], ацетата Ми или Ni в уксусной кислоте при 200 °С и давлении 20 кгс/см2 в присутствии НВг [123]. Уже при 20—34 °С акролеин окисляется ванадиевой кислотой в
уксусной кислоте [124].
Эффективными промоторами окисления акролеина кислородом являются триалкилили триарилфосфаты. В присутствии стеарата Ni и трибутилфосфата акролеин окисляется в акриловую кислоту в бензоле при 65 °С и 6 кгс/см2 с конверсией 28% и селективностью 87,5% [125]. Промоторами при окислении акролеина кислородом в жидкой фазе, могут быть и ароматические нитросоединения, напри мер, возможно окисление-при 50 °С и 5 кгс/см2 в гексане в присутст вии нитробензола [126, 127]. При 75 °С смесь пропан — пропилен окисляется с образованием окиси пропилена или акриловой кислоты [128]. Предложен целый ряд катализаторов для окисления акроле
ина в бензоле: молибдат |
Си (при 50 °С и |
давлении кислорода |
10 кгс/см2 получают 67% |
акриловой кислоты); молибдат Ті (62%), |
|
молибдат Со (64%), смесь |
молибдатов [129], |
иод [130]. Возможно |
окисление под давлением и без добавки катализатора (при 25—30 ’“С и давлении кислорода 5 кгс/см2 конверсия 32%) [131].
Перекись водорода окисляет акролеин в акриловую кислоту в присутствии вольфрамовой кислоты [132], гетерополикислоты на
158 |
8. Акриловая кислота |
|
|
|
основе вольфрама (например, селено-вольфрамовой |
кислоты) |
[133] |
||
или Se02 |
[134]. Вместо перекиси водорода |
можно |
использовать и |
|
органические гидроперекиси в присутствии |
Se02 |
[135] или |
Сг03 |
|
[136]. Можно проводить комбинированное окисление пропилена, например, окислить его в акролеин на катализаторе фосфорованадомолибдате, а затем перевести перекисью водорода в акриловую кислоту в присутствии Se02 [137].
Катализатором при окислении пропилена кислородом в газовой фазе может служить НВг; при 224 °С получают наряду с аллилбромидом смесь кислот, в том числе и акриловую кислоту [138].
Существует метод одновременного получения акрилонитрила, акролеина и акриловой кислоты [139]. Реакционная смесь из окиси азота и водяного пара, получаемая при 800—900 °С из смеси NH3—Н 20 —О2 на сите P t—Rh, взаимодействует с пропиленом при 400—420 °С. Наконец, пропилен можно окислять смесью Se—NH3 с одновременным образованием акрилонитрила [140].
8.3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ РАССМОТРЕНИЕ РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ ПРОПИЛЕНА ИЛИ АКРОЛЕИНА В АКРИЛОВУЮ КИСЛОТУ
Активность различных окисей в процессе каталитического окис ления акролеина убывает в следующем ряду [115]:
Мо03 > Ѵ20 5 > W 03 > Se02 > Те02 > Nb20 5 > Та20 5 > Cr03
Для каталитического окисления подходят только |
катализаторы |
с электроотрицательностью выше 2,93. Неактивные |
окиси Со20 3 |
и РЬ 02 можно сделать активными, вводя Н3Р04. Опыты на Ѵ20 5 [141] свидетельствуют об активирующем воздействии сильно электроот рицательных добавок (Н3Р 04, H 2S04, Мо03, Н 3В 03, Т е02, W 03) на окисление акролеина, в то время как Сг20 3, Т і0 2 и Sn02 индиф ферентны. Наилучшие результаты дает система Ѵ20 5—Н 3Р04 (при 500 °С выход акриловой кислоты составляет 72%).
Изучение окисления пропилена на катализаторе Ѵ20 5—А120 3 при 240—320 °С свидетельствует о понижении выхода акриловой кислоты с повышением температуры, оптимальная температура 240—260 °С (выход 16—18%) [142]. Выход других кислот (пропионовой, уксусной) уменьшается, а количество акролеина (2—6%) остается постоянным по всему диапазону температур. С возрастанием температуры резко уменьшается образование побочных продуктов.
Кинетику окисления пропилена над молибдатом Со—Ві исследо вали при 420—480 °С [63]; конечные продукты — акролеин, акрило вая кислота, СО и С 02.
Лазукин [66] и Холявенко [65], определяя активность S i02, Мо03 и молибдата Sn для окисления пропилена в диапазоне темпе ратур 380—480 °С, пришли к выводу, что максимальное количество
8.4. Свойства и применение акриловой кислоты |
159 |
альдегида —90% (в основном акролеин наряду с 10—20% ацеталь дегида) получается при окислении над Мо03; при использовании Sn02 селективность в отношении образования альдегида составляет только 20—45%. Оптимальная температура для получения альдегида 430—450 °С, в присутствии окисей кислоты не образуются. Напротив для получения акриловой кислоты хорошо зарекомендовал себя смешанный катализатор окиси Sn—Mo при соотношении Sn : Mo = = 3 : 1 , оптимальная температура 340 °С. Наибольший выход акролеина наблюдается при соотношении Sn : Mo = 9 : 1 илиі : 9. При повышении температуры выход акролеина повышается, а выход акриловой кислоты понижается. Для совместного производства акролеина и акриловой кислоты самой подходящей температурой будет 360° С, концентрация пропилена 20—30%, соотношение про пилен : кислород : водяной пар = 1 : 1 : 2 .
8.4. СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ АКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ
Ниже представлены свойства акриловой кислоты:
Температура |
плавления, |
°С |
|
13 |
||
Температура |
кипения, |
°С . |
|
141 |
||
Плотность |
|
|
|
|
1,062 |
|
Р 4 |
|
|
|
|
• • |
|
................................................ |
|
|
|
1,060 |
||
Показатель преломления, пg ....................... |
|
1,4224 |
||||
Теплота |
плавления |
при |
13° С, ккал/моль |
2,66 |
||
Теплота испарения при 13,6°С, ккал/моль |
8,9 |
|||||
Теплота образования, ккал/моль ............... |
|
89,8 |
||||
Теплота |
сгорания, |
ккал/моль ................... |
|
329 |
||
Диэлектрическая проницаемость............... |
|
5,6 • 10'5 |
||||
Давление пара, мм. рт. ст. |
|
|
||||
при ..................... |
0 ° С |
|
2,35 |
100 ° С |
............................249 |
|
..................... |
20 ° С |
|
7,76 |
120 ° С ............................ |
475 |
|
........................ |
40 °С |
|
22 |
141 РС ............................ |
760 |
|
....................... |
60 ° С |
|
54 |
|
|
|
Акриловая кислота является в основном промежуточным про дуктом для производства эфиров акриловой кислоты, из которых важнейшими являются метилакрилат, этилакрилат, бутилакрилат и 2-этилгексилакрилат. Ниже приводятся данные о потреблении перечисленных продуктов в США в 1965 г. (в тыс. т) [5]:
Этилакрилат .................................................................. |
45,4 |
2-Этилгексилакрилат ............................................. |
13,6 |
М етилакрилат............................................................. |
6,8 |
Бутилакрилат................................................................ |
4,5 |
Прочие акрилаты (среди них прежде всего изо- |
2,3 |
бутил- и изодецилакрилат).................................. |
160 |
8. Акриловая кислота |
|
|
|
Выпуск акриловой кислоты составляет 4500 |
т и распределяется |
|||
следующим |
образом: 1360 т — для производства |
эфиров |
и солей |
|
акриловой кислоты (полиакрилаты аммония и |
натрия), |
1780 т — |
||
используется в текстильной промышленности, при |
бурении нефтя |
|||
ных скважин, в производстве коагулянтов. В первую очередь акри ловая кислота и ее соли [143] идут на изготовление водораство римых полимеров и сополимеров, которые применяются в качестве замасливателей, аппретур, связующих, загустителей, диспергаторов. Для этой цели служат также и сополимеры с акрилатами.
45% акрилатов в виде полимерных дисперсий или растворимых полимеров расходуется на производство красок для внутренних и наружных покрытий. Покрытия отличаются стойкостью к истира нию, быстро сохнут и не желтеют (сополимер акриловой кислоты с этил- и метилакрилатами, сополимер стирола с бутилакрилатом, сополимеры винилацетата с бутил- и 2-этилгексилакрилатами). Дисперсии составляют 80% всех покрытий, содержащих акрилаты.
Лаки на основе растворимых акрилатов получили признание для окраски бытовых приборов и кузовов автомобилей методом распыления. Лаки горячей сушки содержат менее 50% акрилатов, а лаки холодной сушки в основном состоят из акрилатов. Для лаков горячей сушки используют также стирол, меламиновые и эпоксидные смолы. Значение этих лаков в будущем сильно воз растет;
19% акрилатов используется в текстильной промышленности, где они часто заменяют крахмал или резину. Акрилатные дисперсии придают материалу прочность к стирке и не желтеют в отличие от более дешевых винильных эмульсий. Они пригодны для текстильных клеев и кэширования пенопластов. 65% всего производимого коли чества метилакрилата находит применение при производстве поли акрилонитрильных волокон. 6% метил- и этилакрилатов в сочета нии с метилметакрилатом и стиролом расходуется на получение блескообразователей в средствах для натирки полов и высококаче ственных сапожных кремах; акрилаты частично вытеснили воск, ранее применявшийся для этих целей.
Еще 6% акрилатов (преимущественно в форме дисперсий) ис пользуются для отделки кожи. Акрилатные дисперсии повышают эластичность и прочность склеивания покровного Слоя с основой. При этом метиловый эфир, дающий мягкие пленки, употребляется прежде всего для облицовки кожи, а бутиловый эфир — для обра ботки тяжелой кожи. Распространение искусственной кожи (напри мер, марки корфам фирмы Du Pont) неминуемо вызовет увеличение потребления акрилатов.
В бумажной промышленности США находят сбыт остальные 6% производимых акрилатов, а в Европе эта промышленность является основным потребителем акрилатов. Главным образом они употребля ются для мелования бумаги и картона, а также для получения
ч
о
ев
Н
Свойства некоторых полиакрилатов
8.4. Свойства и применение акриловой кислоты |
161 |
и аз ^
и й г>»
ёэв Sgg ШS.B
а
в
ч
О)
н
я
ft
&
ftс В lg1
S.S
и
Оо ‘винвяоіг
-НЭХО ВіЗЛіВСІЭПИЭІ
g а 5 Фо
ящS’Ë, й Vои яec
яОЗҢftО
4 § § § J * ft
^Ш < >><
ft н |
|
|
|
|
ф |
& |
|
|
|
Я ft |
» |
|
|
|
>< о |
О |
|
|
|
Фв |
° s |
|
|
|
|
5 | |
а |
« |
|
«1 |
« |
s |
||
ф Л S 3 |
||||
к I |
ч |
|
f t |
f t |
о а, |
ft |
|
Я В |
|
U Ä |
;>> |
|
и >ѳ< |
|
|
|
о |
® |
|
|
|
|
05 |
|
|
|
|
ся |
|
со |
|
|
1 |
|
I |
|
|
•I- |
|
о |
|
|
со |
|
|
|
|
сч |
|
üи |
|
|
|
Я |
os |
Н |
|
л к и |
|
||
Н * о |
|
||
>Ѳ< о |
|
Л В |
|
а |
® |
|
|
|
Р- |
|
О И |
® К |
|
4 2 |
|
Я 2 яс и |
|||
|
|
<g 1 |
|
и S К Фк |
|||
*■ о |
ч |
ң |
|
g |
a # |
h |
|
Ч |
св |
я |
|
О |
|
|
|
о
СО
1
•I-
.LO ѴР
а
н
ft
я
с
о
м о
Я шs » ft s ft а
S И о и >Ѳ<о Ф о ч
го ä 2 Bf
Я Я о Я
©я н ä °
Н «8 о н
2>Ѳ<я ®
S Я ф в
р ч ч ft Я ft
*ш >*
я
эинэКЮЕхоноКад
aNdeBd
вн qiOOHhodjj
эинэяшювд
иннэкн qxoolfdaaj,
чхосищэкя
odAiedanwax jjoHXBHMOя Hdn HHodsnDHM ей ия
-нэкп ommaoEBdgo
SH
ев
Ч
Я
Си
X
ев
§
О
К
и
S.S
| К >s
я
a s
| К >»
я
&g
I »
=Н ,
® о
В к
ft Ф Н
S *
+
1 • es
Н
Ф
а
ч
я н н я фЯ ч Я ft
оч ft
С
ф
о
ft
со
Й
К
я
ев
К
со
Я
И
Я
Я
ft ft
Я
+
+
н
я
ч
я
ft ft
я
ч
я
'ft
Л
Я
ч
о
В
а р |
|
|
Я |
X |
|
® п |
о |
|
Я м |
||
о |
В |
H |
ft |
|
|
я |
|
|
ф |
|
о |
сг |
|
|
о |
|
Ен |
о |
|
|
Е-і |
|
|
ft w |
|
|
И § |
|
|
аз |
ft |
|
V |
|
О |
О a |
Ен |
|
+
++
1 |
* _ • |
ч |
я |
||
я |
|
© |
• |
ft |
|
ft |
ф |
|
ft . |
ft |
|
я |
• |
ч |
ч |
я |
|
я |
• |
н |
н |
я |
|
ю |
|
с? |
в Ь |
Я |
|
ч 2 |
ч |
|
о ч |
о |
|
ВВ
11 Заказ 3 99
162 8. Акриловая кислота
покрытий и кэширования бумаги. Наконец, 3,5% акрилатов исполь зуется в производстве клеев. Этил-, бутил- и 2-этилгексилакрилат часто в комбинации со стиролом, винилацетатом или виниловыми эфирами, являются составными частями клеев, идущих, например, на изготовление клейких лент. Особое значение придается сополи меру этилакрилата и этилена, обладающему свойствами эласто меров.
В табл. 16 приведены свойства некоторых полиакрилатов. Наиболее широкое распространение получили следующие сопо
лимеры акрилатов:
сополимеры с винилхлоридом — акрилаты здесь действуют как «внутренние пластификаторы»;
сополимеры с небольшим количеством акрилонитрила — улучше ние стойкости акрилатов к большинству растворителей;
сополимеры с акриловой кислотой — незначительное содержание акриловой кислоты повышает полярность акрилатов и тем самым адгезию и способность водных дисперсий к загустеванию;
сополимеры с амидами, например ІѴ-метилоламидом, меламином, аминами, эпоксисоединениями, хлоргидрином, хлорированными угле водородами и другими мономерами, содержащими реактивные группы^, являются основой клеев и лаков холодной и горячей сушки.
|
|
|
|
ЛИТЕРАТУРА |
|
1. Т. |
Р. F о г Ь а t h, Chem. Eng., 69, № 5, 96—98 (1962). |
||||
2. |
M a r s h a l l |
S i t t i g , |
Acrylic acid and Esters, N. Y., |
1965. |
|
3. |
J. |
M a y o r , |
Ind. chimique, 51, 343—346 (1964). |
|
|
4. |
Europa-Chemie, № 12, 12 (1967). |
|
|||
5. |
А. |
T h e u r e r , Chem. Industrie, 19, № 6, 345—348 (1967). |
|||
6 |
Chem. Eng. News, 45, № 7, 48—50 (1967). |
(1843). |
|||
7. |
J. |
R e d t e n b a c h e r , |
Liebigs Ann. Chem., 47, 125 |
||
8 . 0 . R o h m , Dissertation «Über Polymerisationsprodukte der Acrylsäure», Tübingen, 1901; cp. Ber. dtsch. Chem. Ges., 34, 427, 573 (1901).
9.Герм. пат. 262707, 1912.
10.Герм. пат. 295340, 1915.
11.Герм. пат. 656421, 1928.
12.Герм. пат. 660634, 1928.
13. |
W. |
R e p p |
е, Chemie |
und |
Technik der Acetylen — Druck — Reaktionen, |
14. |
Weinheim, |
1951, S. 94—104. |
J. Am. Chem. Soc., 70, 998 (1948). |
||
T. |
L. G r e s m а n et |
al., |
|||
15.Пат. США 2356459, 1941.
16.Пат. США 2844622, 1958.
17.Р. W. S h e r w o o d , Ind. Eng. Chem. 54, № 10, 37—42 (1962).
18.Пат. США 2469704, 1949.
19.Пат. США 2469110, 1949.
20.Пат. США 2469690, 1949.
21.Пат. США 3069433, 1962.
22.Пат. США 3176042, 1965.
23.Пат. США 2361036, 1941.
24.Пат. США 3002017, 1961.
25.Пат. США 3049560, 1962.
Литература |
1 63 |
26.Пат. США 3134807, 1964.
27.Пат. США 2980730, 1961.
28.Пат. США 3115522, 1963.
29.Пат. США 2390519, 1945.
30.Пат. США 2459430, 1949.
31.Пат. США 2453602 1948.
32. J. G o r d o n , Hydrocarbon Processing Petroleum Refiner, 40, № 9, 251— 260, (1961).
33.Пат. США 2890101, 1959.
34.Пат. США 3024275, 1962.
35.European Chemical News, 5, № ИЗ, 30 (1964).
36.Пат. США 2759016, 1956.
37.Пат. США 3067241, 1962.
38. J. F. |
V i t с h а, V. А. S i m s , Ind. Eng. Chem. Product Res. Develop |
ment, |
5, 50—53 (1966). |
39.Пат. США 3247248, 1966.
40.Пат. США 3100795, 1963.
41.Пат. США 3051747, 1962.
42.Пат. США 3089901, 1963.
43.Пат. СІПА 3089898, 1963.
44.Пат. США 2881213, 1953.
45.Англ. пат. 878802, 1961.
46.Франц, пат. 1299468, 1962; пат. ВНР 150183.
47.Англ. пат. 915799, 915800, 1963.
48.Франц, пат. 1393175, 1965.
49.Англ. пат. 924532, 1963.
50.Австрал. пат. 253809, 1964.
51.Франц, пат. 1331932, 1963.
52.Пат. США 3322693, 1967.
53. Англ. пат. 1036957, 1034914, 1966; франц. пат, 1399498, 1505085, 1967.
54.Англ. пат. 822140, 1959; D. A. S. .1245363, 1967; пат. США 2881212, 1959.
55.Бельг. пат. 625912, 1963.
56.Англ. пат. 903034, 1962; D. A, S. 1253703, 1967.
57.Пат. США 3293290, 1966.
58.Англ. пат. 939713, 1963.
59.Австрал. пат. 260939, 1965; бельг. пат. 616690, 1962; англ. пат. 968056, 1964; франц. пат. 1320461, 1963.
60.Бельг. пат. 630896, 1963.
61. Б. В. К и р ь я н, К. И. Г р о б о в а , Труды по химии и хим. технол.,
№ 3, 210-214 (1965).
62.Авт. свид. СССР 184839, 1966; Бюлл. изобр., № 16, 30 (1966).
63. И. М. Б а р ы ш е в с к а я и др., Укр. хим. ж., 33, 984—985 (1967).
64.Франц, пат. 1433572, 1966.
65.К. М. X о л я в е н к о и др., сб. «Катализ и катализаторы», АН УССР,
|
выц. 2, 64—71 (1966). |
|
66. В. И. |
Л а з у к и н и др., там же, № 2, 50—64 (1966); реф. С. А., 66, |
|
67. |
75620у |
(1967). ■ |
Бельг. |
пат. 614404, 1962; пат. США 3259652, 1966. |
|
68. |
Бельг. |
пат. 620549, 1963. |
69.Бельг. пат. 630896, 1963; англ. пат. 961468, 1964; пат. США 3280182, 1966.
70.Японск. пат. 21328/65, 1965.
71.Бельг. пат. 622753, 1963; англ. пат. 1014584, 1965; канад. пат. 698243, 1964; франц. пат. 1346534, 1964.
72.Англ. пат. 953763, 1964.
73.Франц, пат. 1410564, 1965.
74.D. A. S. 1242817, 1967; франц. пат. 1315258, 1963; пат. США 3264347, 1966.
11*
