СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТАЭРИТРИТА Российский патент 1996 года по МПК C07C31/24 

Описание патента на изобретение RU2053215C1

Изобретение относится к технологии многоатомных спиртов, в частности пентаэритрита, используемого в лакокрасочной и других отраслях промышленности.

Известен способ получения пентаэритрита путем взаимодействия формальдегида с ацетальдегидом в присутствии гидроксида кальция. Полученную реакционную массу, которая содержит в своем составе растворенные пентаэритрит и формиат кальция, обрабатывают кальцинированной содой с осаждением осадка карбоната кальция. Жидкую фазу фильтруют, выпаривают и пентаэритрит кристаллизуют путем охлаждения раствора. Осадок пентаэритрита фильтруют, промывают от примесей формиата натрия, дополнительно перекристаллизовывают в горячей воде и высушивают [1] Получаемый таким способом пентаэритрит имеет крупные кристаллы, что облегчает процессы фильтрования, промывки и сушки.

Недостатком способа является его многостадийность и сложность, связанная с необходимостью использования в процессе гидроксида кальция в виде известкового молока, а также образование малоиспользуемого побочного продукта карбоната кальция.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения пентаэритрита, основанный на взаимодействии ацетальдегида с формальдегидом, взятым в избыточном количестве, в присутствии гидроксида натрия. Полученную при этом реакционную массу, которая содержит в своем составе растворенные пентаэритрит, формиат натрия, непрореагировавший остаток формальдегида, а также некоторое количество побочных продуктов, подвергают сначала ректификации с целью извлечения непрореагировавшего остатка формальдегида, а затем выпаривают. Из выпаренного раствора путем охлаждения кристаллизуют пентаэритрит, который фильтруют, промывают от технологических примесей, перекристаллизовывают в горячей воде и влажный продукт высушивают. Сушку осуществляют в одну стадию при помощи воздуха, нагретого до 140оС. В процессе сушки из материала одновременно удаляется также небольшая часть летучих примесей [2]
Данный способ достаточно прост и не связан с образованием малоиспользуемого карбоната кальция.

Недостатком способа является низкая эффективность процессов сушки и удаления летучих примесей. Это вызвано тем, что в процессе синтеза пентаэритрита в присутствии гидроксида натрия наряду с основным продуктом образуются также различные летучие и нелетучие примеси. Эти примеси частично переходят в состав готового продукта, что вызывает сильное комкование и снижение эффективности процессов сушки и удаления летучих примесей. Увеличение степени высушивания и удаления летучих примесей может быть достигнуто путем увеличения длительности процесса, однако это приводит к ухудшению качества продукта по показателю цветность.

Предлагаемый способ получения пентаэритрита, включающий взаимодействие ацетальдегида с формальдегидом в присутствии гидроксида натрия, ректификацию и выпаривание реакционной массы, кристаллизацию, фильтрование, промывку и сушку пентаэритрита, отличается тем, что процесс сушки ведут при 45-55оС до содержания влаги и летучих примесей 1,5-1,5% из подсушенного продукта выделяют комки и после их измельчения до крупности частиц 1-2 мм проводят дополнительную термическую обработку в течение 3-5 с теплоносителем, нагретым до 160-180оС и движущимся со скоростью 20-30 м/с.

Предлагаемый способ позволяет интенсифицировать процессы сушки и удаления летучих примесей за счет уменьшения комкуемости пентаэритрита при сушке и создания оптимальных условий для удаления летучих примесей. Это достигается тем, что процессы сушки пентаэритрита и удаления летучих примесей проводят раздельно в две стадии.

На первой стадии пентаэритрит высушивают при нагревании материала до 45-55оС до остаточного содержания влаги и летучих продуктов 1,0-1,5%
На второй стадии из частично подсушенного пентаэритрита выделяют комки и после их измельчения до крупности частиц 1-2 мм проводят дополнительную кратковременную в течение 3-5 с термическую обработку газообразным теплоносителем, нагретым до 160-180оС и движущимся со скоростью 20-30 м/с.

Заявляемый технологический режим первой стадии процесса обеспечивает удаление основного количества влаги при минимальном комковании материала благодаря незначительному нагреванию материала.

Снижение температуры на первой стадии менее 45оС не обеспечивает дополнительного снижения комкования, к тому же значительно затягивает длительность сушки. Увеличение температуры свыше 55оС приводит к интенсивному комкованию пентаэритрита. Это объясняется возрастанием количества и прочности фазовых контактов, образующихся между отдельными частицами при чрезмерно интенсивном испарении влаги.

При увеличении степени высушивания с соответствующим снижением остаточной влажности менее 1,0% затягивается длительность процесса и возрастает прочность комков. Увеличение остаточной влажности материала более 1,5% также недопустимо, так как приводит к забивке классифицирующего и измельчающего оборудования.

Заявляемый технологический режим на второй стадии обеспечивает достижение максимальной степени удаления летучих примесей без ухудшения других показателей качества продукции.

Измельчение частиц до крупности более 2 мм резко снижает эффективность процесса удаления летучих примесей. Переизмельчение с уменьшением размеров частиц менее 1 мм также нецелесообразно, так как не обеспечивая дополнительного увеличения эффективности удаления примесей, способствует сильному пылеобразованию и связано с неоправданными энергозатратами на работу измельчителя.

Уменьшение температуры теплоносителя ниже 160оС не обеспечивает высокой степени удаления летучих примесей даже при возрастании длительности процесса. Увеличение температуры свыше 180оС не дает дополнительного повышения эффективности процесса, но ухудшает качество готового продукта по показателю цветность.

При уменьшении скорости движения газового теплоносителя относительно поверхности частиц материала менее 20 м/с затягивается длительность процесса прогрева частиц и ухудшается качество готового продукта по показателю цветность. Увеличение скорости свыше 30 м/с также нежелательно, так как не обеспечивает дополнительного сокращения длительности термической обработки, вызывает повышенную запыленность отработанного теплоносителя и удорожает процесс.

Сокращение длительности термической обработки менее 3 с снижает полноту десорбции летучих примесей, а затягивание процесса более 5 с не дает дополнительного эффекта, но приводит к ухудшению цветности готового продукта.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом.

Расчетное количество формальдегида, воды и гидроксида натрия загружают в реактор с охлаждающей рубашкой и мешалкой. Смесь охлаждают до 12-17оС и постепенно дозируют в нее расчетное количество ацетальдегида. За счет теплового эффекта реакции температура реакционной смеси повышается до 40-45оС. Далее реакционную смесь нейтрализуют муравьиной кислотой до рН 5,5-6,5 и подвергают ректификации, например, в колпачковой колонне под избыточным давлением 2-2,5 кгс/см2 и температуре 125-130оС с целью удаления избыточного количества формальдегида, после чего выпаривают под вакуумом до достижения плотности 1270-1300 кг/м3. Выпаренный раствор, который содержит в своем составе растворенные пентаэритрит, формиат натрия, а также технологические примеси (дипентаэритрит, линейные и циклические формали и др.), охлаждают в кристаллизаторах, представляющих собой вертикальные аппараты, снабженные рамными мешалками и охлаждающими рубашками. Полученную суспензию фильтруют, промывают водой от примесей формиата натрия и перекристаллизовывают в горячей воде. Перекристаллизованный осадок предварительно подсушивают, например, в сушильном барабане подогретым воздухом при 45-55оС до остаточного содержания влаги и летучих примесей 1,0-1,5% Далее образовавшиеся при подсушке комки пентаэритрита отделяют на барабанном грохоте и измельчают в роторном измельчителе до размеров частиц 1-2 мм. Измельченный материал совместно с мелкокристаллическим пентаэритритом подвергают дополнительной кратковременной термической обработке в течение 3-5 с, например, в аппарате с взвешенно-транспортируемым слоем материала в потоке горячего воздуха, нагретого до 160-180оС и движущегося со скоростью 20-30 м/с. Готовый продукт после термической обработки, содержащий не более 0,07-0,08% влаги и летучих примесей, подают в бункер готовой продукции и далее упаковывают в мешки или в контейнеры.

П р и м е р 1. В реактор загружают 5915,7 кг технического раствора формалина, содержащего 37% формальдегида, 2700 кг водного раствора гидроксида натрия, содержащего 20% NaOH и 9914 кг деминерализованной воды. Полученную смесь интенсивно перемешивают и охлаждают до 15оС, затем в реактор в течение 60 мин постепенно дозируют технический ацетальдегид в количестве 540,4 кг. После завершения реакции смесь (19070,1 кг) подкисляют до значения рН, равного 6, при помощи муравьиной кислоты (75,8 кг) и подвергают ректификации под избыточным давлением, равным 0,25 МПа, и температуре в верхней части колонны 130оС с целью удаления непрореагировавшей части формальдегида.

Раствор, выходящий из нижней части колонны в количестве 12152,4 кг и содержащий 1322,9 кг пентаэритрита, смешивают с технологическими растворами, содержащими пентаэритрит, и выпаривают до плотности, равной 1280 кг/м3. Выпаренный раствор в количестве 4864,3 кг и содержащий 1655,9 кг растворенного пентаэритрита, направляют на кристаллизацию пентаэритрита в кристаллизаторы с мешалками и охлаждающими рубашками. Полученную суспензию (4864,3 кг), содержащую 1317,9 кг кристаллов пентаэритрита, фильтруют, осадок (1635 кг) промывают холодной водой, взятой в количестве 500 кг, и подвергают перекристаллизации в горячей воде (1635 кг), фильтруют и дополнительно промывают холодной водой (673,5 кг).

Промытый осадок (1132,9 кг), имеющий влажность 12% сушат в сушильном барабане горячим воздухом, нагретым до 140оС. Высушенный продукт (1000 кг), имеющий температуру 65оС, отделяют от образовавшихся комков (200 кг) и упаковывают в мешки или контейнеры. Комки пентаэритрита, которые характеризуются повышенным содержанием влаги и летучих примесей, возвращают на повторную переработку путем растворения и кристаллизации.

П р и м е р 2. Условия аналогичны примеру 1. Отличия состоят в том, что промытый осадок пентаэритрита (1132,9 кг), имеющий влажность 12% подсушивают в сушильном барабане подогретым воздухом при температуре материала 45оС до остаточного содержания влаги и летучих примесей 1,5% Далее из подсушенного материала отделяют комки (60 кг), которые измельчают до размеров 2 мм, и весь материал (1000 кг) подвергают дополнительной термической обработке в течение 3 с потоком горячего газового теплоносителя с температурой 180оС и движущегося со скоростью 20 м/c. Готовый продукт направляют в бункер готового продукта, а оттуда упаковывают в мешки или контейнеры.

Условия и результаты осуществления способа при других заявляемых параметрах представлены в таблице.

Из анализа экспериментальных данных следует, что предлагаемый способ позволяет сократить длительность процессов сушки и удаления летучих примесей в 1,7-1,9 раза при одновременном сокращении массовой доли влаги и летучих примесей в готовом продукте от 0,3 до 0,07-0,08% Указанные преимущества позволяют повысить производительность основного технологического оборудования, увеличить выпуск и улучшить качество получаемого готового продукта.

Похожие патенты RU2053215C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТАЭРИТРИТА 2000
  • Накрохин В.Б.
  • Кабакова З.И.
  • Тайлаков С.Н.
  • Седова Л.Л.
  • Мацуева С.В.
  • Бухтиярова В.С.
  • Васильев Э.В.
  • Прохоров В.П.
RU2181353C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТАЭРИТРИТА И ДИПЕНТАЭРИТРИТА 2008
  • Даут Владимир Александрович
  • Майер Виктор Викторович
  • Пойлов Владимир Зотович
  • Тюленева Галина Евгеньевна
  • Бибакова Татьяна Анатольевна
  • Семериков Андрей Борисович
  • Федорова Наталья Николаевна
RU2402519C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТАЭРИТРИТА 1995
  • Загидуллин С.Х.
  • Мошева Л.А.
  • Майер В.В.
  • Ожегов В.И.
  • Кожухов Е.Е.
RU2110508C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТАЭРИТРИТА 1995
  • Загидуллин С.Х.
  • Мошева Л.А.
  • Майер В.В.
  • Ожегов В.И.
  • Кожухов Е.Е.
RU2078073C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТАЭРИТРИТА С СОДЕРЖАНИЕМ ОСНОВНОГО ВЕЩЕСТВА БОЛЕЕ 98 МАС.% И ПЕНТАЭРИТРИТА, ОБОГАЩЕННОГО ДИПЕНТАЭРИТРИТОМ В КОЛИЧЕСТВЕ 5-20 МАС.% 2002
  • Даут В.А.
  • Майер В.В.
  • Ожегов А.И.
  • Семериков А.Б.
  • Шадрин Д.В.
  • Постоногов Э.А.
RU2208009C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТАЭРИТРИТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАРАФОРМАЛЬДЕГИДА 2010
  • Самохвалов Иван Иванович
  • Авраменко Эльвира Владимировна
  • Бибакова Татьяна Анатольевна
  • Семериков Андрей Борисович
  • Будин Дмитрий Вениаминович
  • Постоногов Эдуард Александрович
RU2440324C1
Способ получения пентаэритрита 1989
  • Лиференко Владислав Антонович
  • Климов Вячеслав Иванович
  • Лазарева Галина Яковлевна
  • Цахилов Зурат Састрамбекович
  • Наумов Владимир Максимович
  • Цхай Александр Алексеевич
SU1728215A1
СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТАЭРИТРИТА И ФОРМИАТА НАТРИЯ 2001
  • Кабакова З.И.
  • Прохоров В.П.
  • Тайлаков С.Н.
  • Васильев Э.В.
  • Накрохин В.Б.
RU2199518C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМИАТА НАТРИЯ 1994
  • Загидуллин С.Х.
  • Даут В.А.
  • Майер В.В.
  • Ожегов В.И.
  • Кожуков Е.Е.
  • Мошева Л.А.
RU2078758C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТАЭРИТРИТА 2010
  • Самохвалов Иван Иванович
  • Авраменко Эльвира Владимировна
  • Бибакова Татьяна Анатольевна
RU2445303C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 053 215 C1

Реферат патента 1996 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТАЭРИТРИТА

Использование: в органической химии, при получении многоатомных спиртов, в частности пентаэритрита, используемого при производстве лаков. Сущность изобретения: продукт-пентаэритрит, мас. доля влаги и летучих 0,07 - 0,08. Пентаэритрит сушат при 45 - 55oС до содержания влаги и летучих продуктов 1,0 - 1,5%, измельчают комки до крупности частиц 1 - 2 мм и термически обрабатывают в течение 3 - 5 с теплоносителем, нагретым до 160 - 180oС и движущимся со скоростью 20 - 30 м/с. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 053 215 C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТАЭРИТРИТА, включающий взаимодействие ацетальдегида с формальдегидом в присутствии гидроксида натрия, ректификацию и выпаривание реакционной массы, кристаллизацию, фильтрование, промывку и сушку пентаэритрита, отличающийся тем, что процесс сушки ведут при 45 - 55oС до содержания влаги и летучих продуктов 1,0 - 1,5%, из подсушенного продукта выделяют комки и после их измельчения до крупности частиц 1 - 2 мм проводят дополнительную термическую обработку в течение 3 - 5 с теплоносителем, нагретым до 160 - 180oС и движущимся со скоростью 20 - 30 м/с.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1996 года RU2053215C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТАЭРИТРИТА 0
  • Авторы Изобретени Е. В. Нова, И. И. Малевинска С. А. Ламброзо, А. Е. Образцов В. Б. Накрохин Витель
SU400568A1
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов 1921
  • Ланговой С.П.
  • Рейзнек А.Р.
SU7A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Прибор для нагревания перетягиваемых бандажей подвижного состава 1917
  • Колоницкий Е.А.
SU15A1

RU 2 053 215 C1

Авторы

Загидуллин С.Х.

Даут В.А.

Ожегов В.И.

Майер В.В.

Кожухов Е.Е.

Даты

1996-01-27Публикация

1992-11-11Подача