[1]Изобретение относится к способам получения золькеталя - смеси изомеров 2,2-диметил-4-гидроксиметил-1,3-диоксолана и 2,2-диметил-1,3-диоксан-5-ола - из продуктов реакции взаимодействия глицерина и ацетона на гетерогенных катализаторах, например катионообменных смолах или цеолитах, и может быть использовано при производстве оксигенатов, улучшающих эксплуатационные свойства топлив для двигателей внутреннего сгорания.
[2]Известен способ получения золькеталя взаимодействием глицерина с ацетоном в присутствии гетерогенного катализатора, отличающийся тем, что все компоненты реакции интенсивно перемешиваются при температуре от 10°С до 30°С (ЕР 2183238 от 16 июля 2007 г.)
[3]В соответствии с другим способом золькеталь получают конденсацией глицерина и ацетона в проточном реакторе колонного типа со стационарным слоем кислотного гетерогенного катализатора при мольном соотношении глицерин : ацетон =1:(5-20) и температуре 35-55°C с возвращением непрореагировавшего ацетона в реактор (патент РФ №2522764 от 08.06.2012 г.).
[4]Наиболее близким к заявляемому является способ получения золькеталя путем конденсации глицерина и ацетона в присутствии катализатора Амберлист или КУ-2 при интенсивном перемешивании реакционной массы с последующим фильтрованием и разделением продуктов реакции методом ректификации (Катализ в промышленности, №5, 2010, с. 39-44). При этом ацетон отгоняют при атмосферном давлении, а из оставшейся массы выделяют золькеталь перегонкой под вакуумом (остаточное давление 10 мм рт.ст.).
[5]Недостатком данного способа является низкий выход золькеталя.
[6]Технической задачей изобретения является увеличение выхода золькеталя.
[7]Данная задача решается тем, что в способе получения золькеталя путем взаимодействия глицерина и ацетона на гетерогенном катализаторе с последующим разделением продуктов реакции методом ректификации в исходный глицерин или в продукты реакции добавляют щелочь в количестве не менее 0,02% от массы взятого глицерина.
[8]В качестве гетерогенных катализаторов могут использовать цеолиты, ионообменные смолы. В качестве щелочи используют водный раствор гидроксида любого щелочного металла, например натрия, калия, лития, или их смесь.
[9]Примеры, иллюстрирующие, но не ограничивающие, настоящее изобретение
[10]Пример 1 (по прототипу)
[11]Синтез золькеталя проводят в стеклянном реакторе объемом 250 мл, снабженном перемешивающим устройством, датчиком температуры, электрообогревом и обратным холодильником. В реактор загружают 100 г глицерина дистиллированного марки «Д-98» по ГОСТ 6824-96, 70 г. ацетона и 10,4 г катионообменной смолы КУ-2. Полученную смесь при интенсивном перемешивании кипятят 3 часа, катализатор отделяют фильтрованием. Продукты реакции подвергают ректификации. Ацетон отгоняют при атмосферном давлении. Из оставшейся массы перегонкой под вакуумом (10 мм рт.ст.) выделяют золькеталь в количестве 53,28 г с концентрацией 38% массовых. Выход золькеталя по глицерину составляет 14,4%.
[12]Пример 2 (по прототипу)
[13]Синтез золькеталя проводят в стеклянном реакторе объемом 500 мл, снабженном перемешивающим устройством, датчиком температуры, электрообогревом и обратным холодильником. В реактор загружают 100 г глицерина дистиллированного марки «Д-98» по ГОСТ 6824-96, 370 г ацетона и 30 г катионообменной смолы КУ-2. Полученную смесь при интенсивном перемешивании кипятят 3 часа, остужают до 20-30°С и выдерживают при перемешивании еще 3 часа. Катализатор отделяют фильтрованием, а продукты реакции подвергают ректификации. Ацетон отгоняют при атмосферном давлении. Из оставшейся массы перегонкой под вакуумом (10 мм рт.ст.) выделяют золькеталь в количестве 54 г с концентрацией 39% массовых. Выход золькеталя по глицерину составляет 15,0%.
[15]Процесс получения золькеталя проводят аналогично примеру 2. Отличие состоит в том, что в исходный глицерин добавляют 2,5 мл 0,1 нормального раствора гидроксида натрия (количество введенной щелочи составляет 0,01% от массы взятого глицерина), а продукты реакции после фильтрования разделяют по следующей методике: сначала отгоняют ацетон при атмосферном давлении, а затем под вакуумом (10 мм рт.ст.) отбирают фракции воды и золькеталя. Количество полученного золькеталя составляет 21,4 г при концентрации основного вещества 98,6% масс. Выход золькеталя по глицерину составляет 15%.
[17]Процесс получения золькеталя проводят аналогично примеру 3. Отличие состоит в том, что в исходный глицерин добавляют 5 мл 0,1 нормального раствора гидроксида натрия (количество введенной щелочи составляет 0,02% от массы взятого глицерина). Количество полученного золькеталя составляет 115,3 г при концентрации основного вещества 98,8% масс. Выход золькеталя по глицерину составляет 81%.
[19]Процесс получения золькеталя проводят аналогично примеру 3. Отличие состоит в том, что в исходный глицерин добавляют 7,5 мл 0,1 нормального раствора гидроксида натрия (количество введенной щелочи составляет 0,03% от массы взятого глицерина). Количество полученного золькеталя составляет 116,5 г при концентрации основного вещества 99% масс. Выход золькеталя составляет 82%.
[21]Процесс получения золькеталя проводят аналогично примеру 3. Отличие состоит в том, что 2,5 мл 0,1 нормального раствора гидроксида натрия добавляют в продукты реакции (количество введенной щелочи составляет 0,01% от массы взятого глицерина). Количество полученного золькеталя составляет 21,3 г при концентрации основного вещества 99,1% масс. Выход золькеталя составляет 15%.
[23]Процесс получения золькеталя проводят аналогично примеру 4. Отличие состоит в том, что 5,0 мл 0,1 нормального раствора гидроксида натрия добавляют в продукты реакции (количество введенной щелочи составляет 0,02% от массы взятого глицерина). Количество полученного золькеталя составляет 114,9 г при концентрации основного вещества 99,4% масс. Выход золькеталя составляет 81,2%.
[25]Процесс получения золькеталя проводят аналогично примеру 5. Отличие состоит в том, что 7,5 мл 0,1 нормального раствора гидроксида натрия добавляют в продукты реакции (количество введенной щелочи составляет 0,03% от массы взятого глицерина). Количество полученного золькеталя составляет 116,0 г при концентрации основного вещества 99,5% масс. Выход золькеталя составляет 82,1%.
[27]Процесс получения золькеталя проводят аналогично примеру 7. Отличие состоит в том, что в качестве катализатора используют цеолит-бета. Количество полученного золькеталя составляет 116,3 г при концентрации основного вещества 99,0% масс. Выход золькеталя составляет 81,9%.
[29]Процесс получения золькеталя проводят аналогично примеру 7. Отличие состоит в том, что в качестве щелочи используют 0,1 нормальный раствор гидроксида калия. Количество полученного золькеталя составляет 116,1 г при концентрации основного вещества 99,3% масс. Выход золькеталя составляет 82,0%.
[31]Процесс получения золькеталя проводят аналогично примеру 5. Отличие состоит в том, что в качестве щелочи используют 0,1 нормальный раствор гидроксида калия. Количество полученного золькеталя составляет 116,4 г при концентрации основного вещества 98,9% масс. Выход золькеталя составляет 81,9%.
[32]Анализ данных, представленных в примерах 1-11, показывает, что добавление щелочи в исходный глицерин или в продукты реакции в количестве не менее 0,02% от массы взятого глицерина позволяет увеличить выход золькеталя. Увеличение содержания щелочи (даже многократное по сравнению с представленным в примерах) также позволяет обеспечить высокий выход золькеталя, но не приводит к его дальнейшему повышению.
