Гидроалкилирование нитробензола метанолом на оксидных катализаторах
Белова Марина Владимировна
студент
Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова,
химический факультет, Москва, Россия
E–mail: latta89@mail.ru
Монометиланилин широко используется в промышленности как добавка при изготовлении резин и синтетических каучуков, как сырье для изготовления красок, лаков, фармацевтических средств, как присадка, повышающая октановое число бензина.

В данный момент в промышленности монометиланилин (ММА) получают в две стадии: гидрированием нитробензола водородом с последующим алкилированием полученного анилина в ММА. Поскольку оба процесса могут идти на схожих каталитических системах и при сравнимых условиях, а также в связи с тем, что потребность в анилине, получаемом из нитробензола, все время увеличивается, представляет интерес разработать процесс получения монометиланилина восстановительным алкилированием нитробензола метанолом в одну стадию. Поэтому целью данной работы стало изучение процесса гидроалкилирования нитробензола метанолом и исследование влияния различных оксидов на показатели реакции.

В качестве катализаторов были выбраны оксидные катализаторы, полученные методом пропитки по влагоемкости Al₂O₃ из растворов солей меди, цинка, железа, хрома и др. Исследование физико-химических свойств катализаторов проводили методами низкотемпературной адсорбции азота, рентгеновского флуоресцентного анализа, ТПД аммиака, ТПВ водородом, РФА. Каталитические свойства образцов исследовали в проточном реакторе при температуре 250°С, атмосферном давлении, массовой скорости подачи сырья 1,3 ч^-1, мольном отношении метанол: нитробензол: водород 3:1:4,5.

Изучение влияния содержания меди как основного компонента катализатора в интервале 2,5-22,5 масс.% показало, что увеличение количества оксида меди в катализаторе приводит к снижению алкилирующей функции катализатора. Лучшие показатели по конверсии нитробензола и селективности по ММА проявили катализаторы с массовым содержанием меди 7,5 масс.% и 12,5 масс.%. При этом наиболее стабильным оказался катализатор, содержащий 7,5 масс. % Cu, конверсия нитробензола в анилин составила на нем 99,5 мольн.%, селективность по анилину составила 4,5 мольн.%, по метиланилинам – 95 мольн.%. По результатам каталитических экспериментов этот катализатор был выбран для исследования влияния на показатели реакции оксидов Zn, Cr, Fe и др.

Было показано, что введение в состав катализаторов оксидов хрома и железа усиливает алкилирующую функцию катализатора, а на гидрирующую функцию и стабильность работы катализатора влияет незначительно. Добавка цинка к медьсодержащему катализатору приводит к резкому снижению как алкилирования анилина, так и образования целевого продукта ММА и уменьшению времени работы катализатора.

Таким образом, в работе предложен способ одностадийного получения монометиланилина, основанный на гидроалкилировании нитробензола метанолом в проточном реакторе в присутствии Cu,Cr/Al₂O₃ катализатора, выполняющего алкилирующую и гидрирующую функции, позволяющий получать ММА с селективностью 89,2 мольн.% при конверсии нитробензола в 99,9%.