СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРОМЕТАНА Российский патент 1998 года по МПК C07C205/02 C07C201/10 

Изобретение относится к области органической химии, а именно к усовершенствованию способа получения нитрометана, который используется как полупродукт в химической и медико-фармацевтической промышленности.

Одним из перспективных методов получения нитрометана является способ, основанный на взаимодействии диметилсульфата с нитритом натрия при повышенных температурах и в водной среде с выделением продукта в виде азеотропа с водой. Способ характеризуется наличием сырьевой базы и высоким качеством нитрометана, позволяющим применять его в медико-фармацевтической промышленности.

Сущность известных способов заключается в следующем.

Смесь диметилсульфата и водного раствора нитрита натрия и щелочного агента нагревается в две стадии:
- первая стадия процесса (образование нитрометана и монометилсульфата натрия) осуществляется при температуре 45 - 90^oC с дальнейшей дистилляцией полученного нитрометана на специальной ректификационной установке; эта реакция экзотермическая, температурный режим поддерживается путем охлаждения массы водой;
- вторая стадия процесса (взаимодействие монометилсульфата натрия и нитрита натрия) осуществляется при температуре 115...135^oC с дальнейшим повышением до 160...200^oC [Desseigne J., Jiral H., Mem. poudres, 34, 13-27 (1952); 34, 29-47 (1952) и пат. ФРГ 1039048], а иногда до 280^oC [Decombe M.J., Bull. Soc. Chim. France, 20, 1038-1039 (1953)] с постоянной отгонкой образующегося нитрометана.

В качестве прототипа выбран способ получения нитрометана по патенту ФРГ N 1039048 (1958). Сущность способа заключается в следующем. В проточный реактор емкостью 1 л при 80-90^oC с помощью поршневого насоса подают 50%-ный щелочной раствор нитрита натрия (pH 13,5) и диметилсульфат.

Выходящую из реактора смесь непрерывно направляют в пленочный испаритель и упаривают досуха. Полученный дистиллят охлаждают и выделяют нитрометан в виде бесцветного или желтого масла, при этом 10% целевого продукта остается в водном слое.

Кубовый остаток, содержащий монометилсульфат, вторично обрабатывают в периодическом режиме водным раствором нитрата натрия в щелочной среде и получают дополнительное количество нитрометана. Общий выход составляет 65% от теории.

Недостатком способа является низкая технологичность, обусловленная высоким температурным режимом на второй стадии и образованием твердых солей в реакторе при отгонке нитрометана досуха и периодическим характером отдельных стадий процесса. Кроме того, высокое значение pH (до 13,5) приводит к сильному окрашиванию раствора солей, что осложняет технологию утилизации образующегося сульфата натрия.

Целью изобретения является повышение технологического процесса. Поставленная цель достигается тем, что нитрометан получают путем взаимодействия диметилсульфата и нитрита натрия при повышенной температуре в водной среде в непрерывнодействующем каскаде из трех реакторов при 95 - 105^oC в первом реакторе и 105 - 110^oC в последующих реакторах, поддерживая значение pH в реакторах путем подачи содового раствора, с выделением целевого продукта в виде азеотропа с водой и последующей сепарацией дистиллята. Технологические свойства материальных потоков обеспечивают путем непрерывной подачи воды и возврата в техпроцесс маточного раствора.

Процесс осуществляется следующим образом.

Пример 1. В первый реактор (см. чертеж) подают 126 кг/ч диметилсульфата, 138 кг/ч нитрита натрия и 300 - 400 кг/ч маточного раствора после фильтрации сульфата натрия. Процесс ведут при температуре 95 - 105^oC.

Образующуюся массу последовательно направляют во 2 и 3-ий реакторы, поддерживая температуру 105 - 110^oC, pH 8.

Во время технологического процесса из реактора 1-3 непрерывно отгоняют азеотроп нитрометан - вода, который в сепарате распадается на составляющие компоненты. Оставшийся нитрометан направляют на подкисление ортофосфорной кислотой и ректификацию, а водный слой возвращается в техпроцесс в реактор 1 для обеспечения технологичности растворов солей.

Раствор солей, вытекающий из реактора 3, охлаждают, выкристаллизовавшийся сульфат натрия (328 кг/ч) отфильтровывают, промывают водой в количестве 200 кг/ч, а полученные маточники направляют на фазу подготовки раствора солей.

После ректификации получают нитрометан с массовой долей основного вещества не ниже 99,5% (метод ГЖХ). Выход 60 - 65% от теории.

Пример 2. Процесс осуществляют как в примере 1. Берут 126 кг/ч диметилсульфата, 138 кг/ч нитрита натрия и 300 кг/ч маточного раствора.

Температурный режим поддерживают в реакторе 1 - 95^oC, а во 2 и 3 - 110^oC. Значение pH в реакторах 1-3 поддерживают на уровне 5 путем подачи содового раствора насосом-дозатором. Выход 60% от теории.

Пример 3. Процесс осуществляют как в примере 1. Берут 126 кг/ч диметилсульфата, 138 кг/ч нитрита натрия и 350 кг/ч маточного раствора. Температурный режим в реакторах 103^oC (1 реактор), 110^oC (2 и 3 реактор), pH на уровне 7 во всех реакторах. Выход 65% от теории.

Таким образом, предлагаемый способ получения нитрометана позволяет значительно повысить технологичность процесса, осуществлять его в непрерывном варианте с замкнутым водооборотом и утилизацией отходов производства.

Использование изобретения: в качестве полупродукта в химико-фармацевтической промышленности. Сущность изобретения: нитрометан, выход 60%, чистота 99,5%. Реагент 1 - диметилсульфат, реагент 2 - нитрит натрия. Условия реакции: в непрерывнодействующем каскаде из трех реакторов при 95 - 105^oС в первом реакторе и 105 - 110^oС в последующих с выделением целевого продукта в виде азеотропа с водой при pH 5 - 8 и последующей сепарацией дистиллята. 1 ил.

Способ получения нитрометана взаимодействием диметилсульфата и нитрита натрия при повышенной температуре в водной среде в присутствии основания с непрерывным удалением целевого продукта, отличающийся тем, что процесс проводят в непрерывно действующем каскаде из трех реакторов при 95 - 105^oС в первом реакторе и 105 - 110^oС в следующих реакторах в условиях постоянного удаления нитрометана из каждого реактора в виде азеотропа с водой, поддерживая в реакторах значение рН 5 - 8 путем дозировки водного раствора соды.