СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМИАТА НАТРИЯ Российский патент 1997 года по МПК C07C53/06 C07C31/24 B01D9/02 

Изобретение относится к химической технологии, в частности, к производству формиата натрия, используемого в кожевенной, химической и других отраслях промышленности.

Известен способ получения формиата натрия, основанный на взаимодействии гидроксида натрия с оксидом углерода /1/. Процесс протекает при температуре 240^oC250^oC и повышенном давлении. Образующийся продукт имеет достаточно высокое качество, однако недостатком способа является высокая себестоимость производства.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому является способ получения формиата натрия из маточного раствора, полученного после выделения пентаэритрита из реакционной массы конденсации формальдегида с ацетальдегидом в присутствии гидроксида натрия /2/.

Сущность способа заключается в выпаривании маточного раствора, полученного после выделения пентаэритрита кристаллизацией, который содержит в своем составе растворенный формиат натрия в количестве 44^oC48% остаточное количество пентаэритрита в количестве 8^oC10% а также другие технологические примеси до величины плотности, равной 1400^oC1450 кг/м³ и кристаллизации из выпаренного раствора формиата натрия.

Кристаллизацию осуществляют охлаждением выпаренного раствора до конечной температуры, равной 25^oC40^oC в кристаллизаторах, работающих под атмосферным давлением и снабженных рамными мешалками и охлаждающими рубашками. Длительность процесса составляет 2,5^oC4 часа, а скорость охлаждения находится в пределах 0,15^oC0,5 градуса в минуту. Полученный осадок формиата натрия фильтруют, высушивают и упаковывают в мешки.

Достоинством данного способа является низкая себестоимость получаемого технического формиата натрия, а недостатком его сравнительно низкое качество. Низкое качество получаемого формиата натрия объясняется большой сложностью качественного предварительного выделения из маточного раствора пентаэритрита. После выпаривания концентрация примесей пентаэритрита дополнительно возрастает и при последующем охлаждении раствора он становится пересыщенным не только по формиату натрия, но также и по примесям пентаэритрита. В результате этого при кристаллизации наряду с форминатом натрия в твердую фазу успевает выделиться и значительное количество примесей пентаэритрита, которые загрязняют готовый продукт.

Предлагаемый способ получения формиата натрия, включающий выпаривание маточного раствора, полученного после выделения пентаэритрита из реакционной массы конденсации формальдегида с ацетальдегидом в присутствии гидроксида натрия, кристаллизацию охлаждением, фильтрование и сушку формиата натрия, отличается тем, что процесс кристаллизации формиата натрия ведут под вакуумом при остаточном давлении 2^oC6 кПа при одновременном испарении и удалении части воды в количестве 10^oC20% от массы раствора и охлаждении его до 55^oC75^oC со скоростью 1,5^oC3 градуса в минуту.

В результате выполненных нами исследований установлено, что пентаэритрит в присутствии значительных количеств формиата натрия в течение определенного промежутка времени не кристаллизуется и сохраняется в виде пересыщенного раствора. В то же время формиат натрия достаточно легко и быстро кристаллизуется даже при незначительных его пересыщениях.

Заявляемый способ позволяет существенно повысить качество формиата натрия за счет сокращения содержания в нем примесей пентаэритрита. Это достигается поддержанием такого технологического режима, который в максимальной степени учитывает установленные нами различия в механизмах кристаллизации формиата натрия и пентаэритрита.

При увеличении остаточного давления в вакуумном кристаллизаторе больше 6 кПа не достигается требуемая конечная температура охлаждения, равная 55^oC75^oC. Уменьшение остаточного давления меньше 2 кПа не дает дополнительных преимуществ по охлаждению, но увеличивает энергозатраты на вакуумирование.

Уменьшение степени удаления воды из выпаренного маточного раствора меньше 10% приводит к значительному снижению степени выделения формиата натрия в твердую фазу, что экономически нецелесообразно. Увеличение степени удаления воды больше 20% также недопустимо, так как влечет за собой снижение качества получаемого продукта.

Повышение конечной температуры кристаллизации больше 75^oC нежелательно, так как при этом снижается степень выделения формиата натрия в твердую фазу. Снижение температуры меньше 55^oC также недопустимо, так как влечет за собой сильное загустевание суспензии и ухудшение работы фильтровального оборудования и снижение качества готового продукта.

Уменьшение скорости охлаждения раствора меньше 1,5 градусов в минуту приводит к заметному ухудшению качества получаемого формиата натрия. Это объясняется тем, что при таком медленном охлаждении длительность процесса кристаллизации превышает инкубационный период существования пересыщенного раствора пентаэритрита и он успевает в значительной степени выделиться вместе с формиатом натрия в твердую фазу. Увеличение скорости охлаждения свыше 3 градусов в минуту также недопустимо, так как не дает дополнительного повышения качества, но значительно уменьшает размеры образующихся кристаллов формината натрия. Этот недостаток в свою очередь усложняет работу фильтровального и сушильного оборудования и влечет за собой повышение потерь продукта.

Предлагаемый процесс может быть осуществлен следующим образом.

Маточный раствор, полученный после выделения пентаэритрита из реакционной массы конденсации формальдегида с ацетальдегидом в присутствии гидроксида натрия, подвергают концентрированию выпариванием до плотности, равной 1450^oC1500 кг/м³ и направляют на кристаллизацию формиата натрия.

Кристаллизацию проводят в вакуумном кристаллизаторе горизонтального типа, снабженном рамной мешалкой. В верхней части кристаллизатора имеются штуцеры для отвода образующихся соковых паров воды, которые конденсируются в конденсаторе. Образующийся соковый конденсат в количестве 10^oC20% от массы исходного раствора удаляют на технологические нужды или на биологическую очистку. Оставшуюся часть конденсата в виде флегмы возвращают обратно в кристаллизатор. Остаточное давление в вакуумном кристаллизаторе поддерживают в пределах 6^oC2 кПа при помощи вакуумного насоса. Охлаждение раствора проводят со скоростью 1,5^oC3 градуса в минуту до конечной температуры, равной 55^oC75^oC.

Полученную после кристаллизации суспензию фильтруют в центрифуге, остаток технического формиата натрия сушат в аэрофонтанной сушилке и упаковывают в мешки.

Для конкретизации вышеизложенного приводим примеры осуществления предлагаемого способа в заявляемых режимах. Для сопоставления приводом также пример осуществления процесса по прототипу (пример 1), проведенный нами в опытно-промышленных условиях на Губахинском АО "Метафракс".

Пример 1. Маточный раствор в количестве 3533 кг, полученный после выделения пентаэритрита из реакционной массы конденсации формальдегида с ацетальдегидом в присутствии гидроксида натрия, смешивают с частью жидкой фазы, образующейся после кристаллизации формиата натрия, в количестве 568 кг и выпаривают до плотности, равной 1425 кг/м³. Выпаренный раствор в количестве 3038 кг и содержащий в своем составе 1378 кг формиата натрия, 298 кг пентаэритита и некоторое количество других технологических примесей, направляют на кристаллизацию формиата натрия. Кристаллизацию ведут под атмосферным давлением путем охлаждения выпаренного раствора со скоростью 0,2 градуса в минуту до конечной температуры, равной 37^oC. Процесс проводят в кристаллизаторах, снабженных рамными мешалками и охлаждающими рубашками. Полученную суспензию формиата натрия разделяют на центрифуге, влажный осадок в количестве 1050 кг сушат до остаточной влажности, равной 0,5% и готовый технический продукт (1000 кг) упаковывают в мешки.

Пример 2. Условия аналогичны примеру 1. Отличия состоят в том, что кристаллизацию формиата натрия проводят в вакуумном кристаллизаторе при остаточном давлении, равном 6 кПа. Соковые пары воды удаляют из кристаллизатора, конденсируют в конденсаторе-холодильнике и в количестве 20% от массы исходного раствора отводят на технологические нужды. Оставшуюся часть сокового конденсата в виде флегмы возвращают обратно в кристаллизатор. Скорость охлаждения раствора в кристаллизаторе поддерживают равной 1,5 градуса в минуту, а конечную температуру кристаллизации равной 75^oC.

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

Из экспериментальных данных следует, что предлагаемый способ позволяет уменьшить массовую долю нежелательных примесей в получаемом продукте от 15 до 3,5% Одновременно с этим значительно возрастает производительность работы кристаллизационного оборудования.

Использование: соли низших алифатических кислот, в частности, формиата натрия, применяемый в кожевенной и химической промышленности. Сущность изобретения: формиат натрия получают выпариванием маточного раствора, получаемого после выделения пентаэритрита из реакционной массы конденсации формальдегида с ацетальдегидом в присутствии гидроксида натрия. Кристаллизацию формиата натрия из раствора ведут под вакуумом при остаточном давлении 6^oC2 кПа при одновременном испарении части воды в количестве 10^oC20% от массы исходного раствора и охлаждением его до температуры 55^oC70^oC со скоростью 1,5^oC3 градуса в минуту. Затем осуществляют фильтрование и сушку готового продукта. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Способ получения формиата натрия, включающий выпаривание маточного раствора, полученного после выделения пентаэритрита из реакционной массы конденсации формальдегида с ацетильдегидом в присутствии гидроксида натрия, кристаллизацию охлаждением, фильтрование и сушку формиата натрия, отличающийся тем, что процесс кристаллизации ведут под вакуумом при остаточном давлении 2 6 кПа при одновременном испарении и удалении части воды в количестве 10 20% от массы раствора и охлаждении его до температуры 55 75^oС со скоростью 1,5 3 град/мин.