Изобретение относится к области получения литийорганических соединений, в частности алкиллитиевых, используемых в качестве инициаторов полимеризации мономеров в производствах каучуков и термоэластопластов.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому способу является способ получения соединений алкиллития, заключающийся во взаимодействии галлоидного алкила с металлическим литием под инертным газом в среде жидкого углеводородного растворителя при температуре 0 60oC, причем галлоидный алкил включает от 3 до 8 атомов углеводородов, а металлический литий содержит от 0,3 до 1,0 мас. натрия или калия, диспергирован в нефрасе и добавлен в жидкий алифатический углеводород, содержащий от 4 до 14 атомов углеводорода, и процесс предпочтительно проводят при 25-40oC (патент США N 3122592, 15.02.1964).
Недостатком этого способа несмотря на меньшее шламообразование является также невысокий выход целевого продукта, значительные потери лития и низкая взрывобезопасность.
Целью изобретения является снижение потерь исходных продуктов и повышение безопасности процесса.
Указанная цель достигается тем, что при предлагаемом способе периодического получения бутиллития путем взаимодействия дисперсии металлического лития с хлористым бутилом в среде углеводородного растворителя при температуре 0 60oC синтез проводят в двух последовательно соединенных реакторах в две стадии, первую стадию, осуществляемую при молярном соотношении бутил хлористый литий, равном 0,65 0,85 от стехиометрически необходимого, проводят при температуре 0 60oC в первом реакторе, в который загружают заданное количество лития, после завершения синтеза в первом реакторе продукты реакции разделяют при отключенной мешалке, целевой продукт в количестве 65 95% от объема реакционной массы из нижней зоны выводят во вторую стадию, которую проводят при температуре 65 70oC во втором реакторе, а верхний слой, содержащий непрореагировавший литий, оставляют в первом реакторе, вновь включают мешалку реактора и добавляют порцию дисперсии лития, соответствующую количеству прореагировавшего лития в первой стадии, и осуществляют очередной цикл синтеза бутиллития в первом реакторе, причем через каждые 5 15 циклов синтеза продукты реакции из первой стадии выводят во вторую стадию при работающей мешалке и завершают синтез во второй стадии при подаче заданного количества бутила хлористого также во второй реактор.
Хлористый бутил, подаваемый на синтез, дозируют порционно, выдерживая объем каждой порции в пределах, обеспечивающих тепловой эффект реакции, позволяющий повысить температуру реакционной массы не более чем на 5 - 10oC.
В отличие от известного способа получения бутиллития проведение синтеза в двух реакторах при добавлении в каждом из циклов синтеза в первом реакторе такого количества лития, которое равно прореагировавшему литию, при условии избытка лития по отношению к бутилу хлористому (15 35)% позволяет проводить синтез не только в оптимальных условиях, но и при высокой безопасности процесса. Полный же вывод всей реакционной массы из первого реактора через 5 - 15 циклов позволяет исключить накопление солей лития в реакторе, причем подача бутила хлористого в этот момент во второй реактор стабилизирует выход бутиллития на высоком заданном уровне.
Порционная подача бутила хлористого, обеспечивающая колебания температуры в пределах 5 10oC при протекании процесса синтеза, обеспечивает минимальный выход октана, что увеличивает выход бутиллития.
Способ получения бутиллития осуществляют, например, по прилагаемой схеме следующим образом (см. чертеж).
Таблетки металлического лития загружают в плавитель 1 с мешалкой по линии 2, продувают инертным газом (азотом, аргоном), подаваемым по линии 3 и по линии 4 вводят тяжелокипящий углеводород при непрерывном вращении мешалки (например, нафтеновое или парафиновое масло, индустриальное масло). Плавитель 1 обогревают высокотемпературным теплоносителем, направляемым в рубашку плавителя по линии 5 и выводимым по линии 6 (может быть организован также электрообогрев).
Таблетки лития плавят при 180oC, затем расплав нагревают до 200oC и полученную дисперсию лития в масле (или в жидком парафине) подают по линии 7 в емкость 8, охлаждаемую хладоносителем. Охлажденную до 50 60oC дисперсию лития расслаивают, масло или парафин сливают по линии 9, промывают дисперсию лития несколько раз растворителем, используемым в процессе синтеза бутиллития, подаваемым по линии 10 и выводимым по линии 9 на использование по другому назначению либо на регенерацию.
Промытую дисперсию лития с размером частиц 50 300 мкм передавливают растворителем, в качестве которого используют, например, нефрас, смесь циклогексана с бензином, ароматический углеводород, по линии 11 в раствор 12 синтеза бутиллития, куда предварительно по линии 13 подают определенное количество растворителя, и включают мешалку. Разбавленную растворителем дисперсию лития подогревают до 40oC и начинают по линии 14 постепенно подавать бутил хлористый в реактор 12. После завязывания процесса бутил хлористый дозируют порционно, выдерживая объем каждой порции в пределах, обеспечивающих тепловой эффект реакции, позволяющий повысить температуру реакционной массы не более чем на 5 10oC. Это снижает скорость реакции взаимодействия бутила хлористого с образовавшимся бутиллитием, увеличивая выход целевого продукта. В первой стадии процесса синтеза бутиллития выдерживают температуру в пределах 0 60oC, предпочтительно 40 - 55oC, и проводят синтез при молярном отношении бутил хлористый: литий 0,65 0,85 от стехиометрически необходимого (заявка N 94025036) при непрерывном перемешивании. После взаимодействия 65 85% загруженного в реактор лития мешалку отключают и 65 95% реакционной массы из нижней зоны по трубе 15 выводят в реактор 16 (выдавливают аргоном). Верхний слой, содержащий непрореагировавший литий, оставляют в реакторе 12, куда вводят порцию дисперсии лития по линии 11, соответствующую количеству прореагировавшего лития в первой стадии, и осуществляют очередной цикл синтеза бутиллития в реакторе 12. Во втором реакторе (реакторе 16) осуществляют вторую стадию синтеза термическую выдержку при температуре 65 90oC, причем через каждые 5 15 циклов синтеза продукты реакции полностью из первой стадии (реактора 12) выводят во вторую стадию (в реактор 16) при работающей мешалке. Тогда синтез в реакторе 16 завершают при подаче по линии 17 заданного количества бутила хлористого, необходимого для взаимодействия с проскочившим непрореагировавшим литием из первой стадии синтеза, также в реактор 16, предпочтительно при более низких значениях температуры, характерных для второй стадии.
В отличие от известных способов это позволяет исключить осаждение шламообразных продуктов реакции в реакторе 12, а так как термическую выдержку и синтез во второй стадии проводят при работающей мешалке в реакторе 16, то осаждение шлама в последнем исключают полностью.
Продукты реакции из реактора 16 по линии 18 подают на шламоотделение и разбавление до необходимой концентрации (на чертеже не показано).
Пример 1. Нормальный бутиллития получают по предлагаемому способу. В реактор под аргоном загружают 63 мас. ч. растворителя и 3 мас. ч. дисперсии лития с размером частиц 4-20 мкм.
При непрерывном перемешивании смесь нагревают до 45oC и постепенно подают нормальный бутил хлористый. После завязывания процесса дозировку бутила хлористого проводят порциями, обеспечивающими повышение температуры не более чем на 5-10oC. При подаче нормального бутила хлористого в количестве 15,4 мас. ч. равном 70% от стехиометрически необходимого, останавливают мешалку и через 15 мин передавливают аргоном из нижней части реактора 85% от всего объема реакционной массы во второй реактор с мешалкой. В этом реакторе выдерживают температуру 65-70oC без подачи нормального бутила хлористого. В первый реактор после освобождения части реакционной массы добавляют новую порцию дисперсии лития, равную количеству прореагировавшего лития, т. е. 2,1 мас. ч. также загружают растворитель (54 мас. ч.) и при том же количестве вводимого нормального бутила хлористого (15,4 мас. ч.) заканчивают очередной цикл в первом реакторе.
Мешалку останавливают и через 15 мин снова выводят продукты реакции (85% ) во второй реактор. Каждые 5-15 циклов синтеза инициатора в первом реакторе освобождение реактора от выводимой реакционной массы во второй реактор проводят при работающей мешалке. В эти моменты во второй реактор постепенно вводят порциями 5,8 мас. ч. нормального бутила хлористого таким образом, чтобы рост температуры в реакторе не превышал 5-10oC.
Содержание нормального бутила хлористого в растворе бутиллития составило 0,606 мас. содержание свободного лития до очистки бутиллития от шлама 0,05 мас. расход чистого лития на 1 т 100%-ного бутиллития составил 251,2 кг, выход нормального бутиллития 87% Расход нормального бутила хлористого 1827 кг/т 100%-ного бутиллития.
Пример 2-4.
Бутиллития получают по предлагаемому способу в двух последовательно соединенных реакторах по 0,9 л каждый.
Условия синтеза бутиллития аналогичны описанным в примере 1, примеры отличаются только количеством выводимой из первого реактора реакционной массы во второй реактор, (табл.1).
Пример 5-7. Бутиллития получают по предлагаемому способу с подачей через каждые 5-15 циклов синтеза бутила хлористого во второй реактор. Вывод реакционной массы из первого реактора во второй составляла 85% а в цикле промывки 100% (за счет дополнительного растворителя). Температура синтеза в первом и втором реакторах аналогична примеру 1(табл.2).
Примеры 8-10. Синтез бутиллития осуществляют по аналогии с примером 1 по предлагаемому методу.
Точность выдерживания температуры синтеза регулировалась изменением величины порции нормального бутила хлористого (табл.3).
Пример 11. Синтез бутиллития проводят по предлагаемому способу в двух последовательно соединенных реакторах. Температуру синтеза в реакторе 12 выдерживают 40oC, в реакторе 16-65oC. Дозировку нормального бутила хлористого осуществляют в количестве 75% от стехиометрически необходимой, вывод реакционной массы из реактора 12 в реактор 16 составлял 95% Приводим основные показатели, усредненные за 5 циклов синтеза.
Основные показатели процесса:
расход чистого лития, в кг/т 100%-ного бутиллития 242,5
расход нормального бутила хлористого, кг/т 100%-ного бутиллития 1710,0
содержание свободного нормального бутила хлористого в готовом продукте, мас. 0,045
Как видно из примеров, предлагаемый способ позволяет существенно улучшить показатели процесса, повышает его безопасность.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НОРМАЛЬНОГО БУТИЛЛИТИЯ | 1994 |
|
RU2095362C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУТИЛКАУЧУКА | 2004 |
|
RU2270839C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНОГО КАУЧУКА | 1994 |
|
RU2082723C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВУЛКАНИЗУЮЩЕГО АГЕНТА ДЛЯ КАУЧУКОВ | 1995 |
|
RU2101303C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАСЛОНАПОЛНЕННЫХ БУТАДИЕНСТИРОЛЬНЫХ ТЕРМОЭЛАСТОПЛАСТОВ | 2000 |
|
RU2163912C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОЭЛАСТОПЛАСТОВ | 1999 |
|
RU2172747C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВУЛКАНИЗУЮЩЕГО АГЕНТА ДЛЯ КАУЧУКОВ | 1998 |
|
RU2147308C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРИМОГО В УГЛЕВОДОРОДНЫХ РАСТВОРИТЕЛЯХ КОМПЛЕКСА ЭТИЛЛИТИЯ С ОРГАНИЧЕСКИМ СОЕДИНЕНИЕМ | 1998 |
|
RU2151771C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОЭЛАСТОПЛАСТОВ | 1998 |
|
RU2141976C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВУЛКАНИЗУЮЩЕГО АГЕНТА ДЛЯ КАУЧУКОВ | 1994 |
|
RU2088602C1 |
Изобретение относится к области получения литийорганических соединений, в частности алкиллитиевых, используемых в качестве инициаторов полимеризации мономеров в производствах каучуков и термоэластопластов. Предлагаемый способ получения бутиллития, осуществляемый в две стадии в среде углеводородного растворителя взаимодействием нормального хлористого бутила с дисперсией металлического лития при температуре 0 - 60oC в первой и 65 - 90oC во второй стадиях основан на синтезе нормального бутиллития в первой стадии при молярном соотношении нормальный хлористый бутил: литий, равном 0,65 - 0,85 от стехиометрически необходимого, полученные продукты реакции разделяют при отключенной мешалке в реакторе, целевой продукт в количестве 65 - 95% от объема реакционной массы из нижней зоны выводят во вторую секцию, которую проводят во втором реакторе, а верхний слой, содержащий непрореагировавший литий, оставляют в первом реакторе, вновь включают мешалку реактора и добавляют порцию дисперсий лития, соответствующую количеству прореагировавшего лития в первой стадии, и осуществляют очередной цикл синтеза бутиллития в первом реакторе, причем через каждые 5 - 15 циклов синтеза продукты реакции из первой стадии выводят во вторую стадию при работающей мешалке и завершают синтез во второй стадии при подаче заданного количества бутила хлористого также во второй реактор, и синтез проводят при порционной подаче бутила хлористого, выдерживая объем каждой порции в пределах, обеспечивающих тепловой эффект реакции, позволяющий повысить температуру реакционной массы не более чем на 5 - 10oC. 1 з.п. ф-лы, 3 табл. 1 ил.
Патент США № 3122592, кл | |||
Прибор для периодического прерывания электрической цепи в случае ее перегрузки | 1921 |
|
SU260A1 |
Авторы
Даты
1997-06-20—Публикация
1994-10-25—Подача