Изобретение.относится к органическому синтезу, в частности к способу получения винилиденхлорида.
Винилиденхлорид применяется для получения поливинилиденхлорида, сополимеров с винилхлоридом, акрилонитрилом и других технически важных сополимеров, из которых получают синтетические волокна, лаки, пластмассы.
Известен способ получения винилиденхлорида щелочным дегидрохлорированием 1,1,2-трихлорэтана гидроокисью кальция при температуре 60÷70°С (Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. - 2-е изд., перераб. - М.: Химия, 1975. 733 с.: ил. с.211).
Основным недостатком этого способа является образование большого количества сточных вод содержащих хлорид кальция.
Наиболее близким к заявляемому, т.е. прототипом, является способ получения винилиденхлорида водно-щелочным дегидрохлорированием 1,1,2-трихлорэтана действием водной NaOH при температуре 15÷20°С в присутствии катализатора - диэтилаллил-γ-хлорпропениламмоний хлорида или ди-β-оксиэтилаллил-γ-хлорпропениламмоний хлорида с добавлением к нему спирта формулы ROH, где R - алкил С2-С4, с дальнейшим прибавлением воды для растворения выпавшей NaCl. (Пат. 2167140 РФ, МПК С 07 С 17/25, С 07 С 21/08. Способ получения винилиденхлорида / Шаванов С.С., Абдрашитов Я.М., Дмитриев Ю.К., Миннибаев Ф.М., Япрынцев Ю.М., Губайдуллин А.И. - № 99121345/04; Заявлено 08.10.1999. Опубликовано 20.05.2001).
К недостаткам способа-прототипа относятся образование в процессе получения винилиденхлорида водного раствора хлорида натрия, который необходимо отделять от остальных продуктов реакции и применение труднодоступного катализатора.
Изобретение решает техническую задачу создания безотходной, высокопроизводительной и экологически чистой технологии получения винилиденхлорида без применения водных растворов гидроксидов щелочных металлов и в отсутствие катализаторов.
Поставленная задача достигается тем, что винилиденхлорид получают дегидрохлорированием 1,1,2-трихлорэтана, причем согласно изобретению в качестве реагента дегидрохлорирования 1,1,2-трихлорэтана используют водно-спиртовые растворы гидроксидов диметил-β или γ-хлордипропенил аммония, получаемые электролизом растворов диметил-β или γ-хлордипропенил аммоний хлорида в воде в присутствии метилового, этилового или бутилового спиртов в электролизерах с ионообменными мембранами.
Сущность изобретения заключается в следующем. Анодную камеру двухкамерного электролизера 1 с катионообменной мембраной К (см. фиг.1) заполняют 50÷70% (преимущественно 60%) водно-спиртовым раствором четвертичной аммониевой соли. Мольное отношение воды к спирту составляет 4:1÷2. В катодную камеру помещают 0,5÷1% водно-спиртовый раствор соответствующего гидроксида четвертичного аммония.
В вводно-спиртовом растворе происходит диссоциация молекул четвертичной аммониевой соли
[(R1)2(R2)2N]+Cl-→[(R1)2(R2)2N]++Cl-
с образованием катионов [(R1)2(R2)2N]+ и анионов Cl-,
где R1 - -СН3;
R2 - -СН2-CCl=СН2, -СН2-СН=CHCl.
В электрическом поле, создаваемом в электролизере при подаче напряжения на электроды, происходит перенос катионов [(R1)2(R2)2N]+ из анодной камеры через катионообменную мембрану в катодную камеру. В катодной камере электролизера происходит разложение воды с выделением водорода и образованием соответствующего гидроксида четвертичного аммония
2[(R1)2(R2)2N]++2H2O+2e→2[(R1)2(R2)2N]OH+H2↑,
а в анодной камере выделение хлора
2Cl--2е→Cl2↑.
Электролиз ведут при температуре 20÷25°С и катодной плотности тока 30÷60 мА/см2 до достижения концентрации гидроксида в катодной камере 25÷35%.
Полученный в электролизере водно-спиртовой раствор гидроксида четвертичного аммония при температуре 40÷60°С подают в реактор 2, снабженный термостатирующим и перемешивающим устройствами. В этот же реактор при перемешивании прибавляют 1,1,2-трихлорэтан из расчета на 1 моль 1,1,2-трихлорэтана 1,05÷1,1 моля гидроксида. При взаимодействии 1,1,2-трихлорэтана с гидроксидом четвертичного аммония происходит образование винилиденхлорида и соответствующей четвертичной аммониевой соли.
ClCH2-CHCl2+[(R1)2(R2)2N]OH→CH2=CCl2+[(R1)2(R2)2N]Cl+H2O
Винилиденхлорид кипит при температуре 31,7°С, поэтому его выделение из реакционной массы не составляет особого труда. Водно-спиртовой раствор четвертичной аммониевой соли, образующийся при взаимодействии 1,1,2-трихлорэтана с гидроксидом четвертичного аммония в реакторе 2, после корректировки концентрации подают в анодную камеру электролизера 1 для получения гидроксида.
Хлор, образующийся в анодной камере электролизера 1 можно использовать для получения 1,1,2-трихлорэтана.
Пример 1
В анодную камеру мембранного электролизера, отделенную катионообменной мембраной марки МК-40, заливают 200 мл 60% водно-метанольного раствора [(CH3)2N(СН2-СН=CHCl)2]Cl. Мольное отношение Н2O:СН3ОН составляет 4:1. В катодную камеру электролизера заливают 200 мл водно-метанольного раствора, содержащего 0,5% [(СН3)2N((СН2-СН=CHCl)2]ОН. В качестве электродов используют титановые пластины, покрытые окисью рутения. Процесс проводят при комнатной температуре, силе тока 3 А, катодной плотности тока 60 мА/см2 в течение 3 часов. Концентрацию раствора в процессе электролиза в анодной камере электролизера поддерживают постоянной добавлением кристаллической соли. По окончании процесса в катодной камере получают 34,8% водно-метанольный раствор [(CH3)2N(CH2-СН=CHCl)2]ОН, содержащий 69,6 г гидроксида.
Полученный в катодной камере мембранного электролизера водно-метанольный раствор [(СН3)2N(СН2-СН=CHCl)2]ОН переносят в реактор, снабженный термостатирующим устройством, мешалкой и обратным холодильником. Далее в реактор подается азот для создания инертной атмосферы. После этого в реактор при температуре 60С° и непрерывном перемешивании прибавляют 27,5 мл 1,1,2-трихлорэтана. Мольное отношение гидроксида к 1,1,2-трихлорэтану составляет 1,1:1. Выделяющийся в результате реакции винилиденхлорид через обратный холодильник выводят в приемник, охлаждаемый рассолом. Через 5 мин после начала процесса получают 28,8 г винилиденхлорида. Полученный водно-метанольный раствор четвертичной аммониевой соли после корректировки вновь помещается в анодную камеру мембранного электролизера для получения водно-метанольного раствора гидроксида четвертичного аммония. Конверсия 1,1,2-трихлорэтана в винилиденхлорид составляет 99,7%.
Пример 2
В анодную камеру мембранного электролизера, отделенную катионообменной мембраной марки МК-40, заливают 200 мл 50% водно-этанольного раствора[(СН3)2N(СН2-СН=CHCl)2]Cl. Мольное отношение Н2О:C2Н5ОН составляет 4:1,5. В катодную камеру электролизера заливают 200 мл водно-этанольного раствора, содержащего 1% [(СН3)2N(СН2-СН=CHCl)2]ОН. В качестве электродов используют титановые пластины, покрытые окисью рутения. Процесс проводят при комнатной температуре, силе тока 2 А, катодной плотности тока 40 мА/см2 в течение 4 часов. Концентрацию раствора в процессе электролиза в анодной камере электролизера поддерживают постоянной добавлением кристаллической соли. По окончании процесса в катодной камере получают 31% водно-этанольный раствор [(СН3)2N((СН2-СН=CHCl)2]ОН, содержащий 62,0 г гидроксида.
Полученный в катодной камере мембранного электролизера водно-этанольный раствор [(СН3)2N((СН2-СН=CHCl)2]ОН переносят в реактор, снабженный термостатирующим устройством, мешалкой и обратным холодильником. Далее в реактор подается азот для создания инертной атмосферы. После этого в реактор при температуре 50С° и непрерывном перемешивании прибавляют 26 мл 1,1,2-трихлорэтана. Мольное отношение гидроксида к 1,1,2-трихлорэтану составляет 1,05:1. Выделяющийся в результате реакции винилиденхлорид через обратный холодильник выводят в приемник, охлаждаемый рассолом. Через 5 мин после начала процесса получают 26,9 г винилиденхлорида. Полученный водно-этанольный раствор четвертичной аммониевой соли после корректировки вновь помещается в анодную камеру мембранного электролизера для получения водно-этанольного раствора гидроксида четвертичного аммония. Конверсия 1,1,2-трихлорэтана в винилиденхлорид составляет 99,5%.
Пример 3
В анодную камеру мембранного электролизера, отделенную катионообменной мембраной марки МК-40, заливают 200 мл 70% водно-бутанольного раствора [(СН3)2N(СН2-CCl=СН2)2]Cl. Мольное отношение Н2O:С4Н9OH составляет 4:2. В катодную камеру электролизера заливают 200 мл водно-бутанольного раствора, содержащего 1% [(СН3)2N(СН2-CCl=СН2)2]OH. В качестве электродов используют титановые пластины, покрытые окисью рутения. Процесс проводят при комнатной температуре, силе тока 1,5 А, катодной плотности тока 30 мА/см2 в течение 5 часов. Концентрацию раствора в процессе электролиза в анодной камере электролизера поддерживают постоянной добавлением кристаллической соли. По окончании процесса в катодной камере получают 26,7% водно-бутанольный раствор [(СН3)2N(СН2-CCl=СН2)2]OH, содержащий 53,4 г гидроксида.
Полученный в катодной камере мембранного электролизера водно-метанольный раствор [(СН3)2N(СН2-CCl=СН2)2]OH переносят в реактор, снабженный термостатирующим устройством, мешалкой и обратным холодильником. Далее в реактор подается азот для создания инертной атмосферы. После этого в реактор при температуре 40С° и непрерывном перемешивании прибавляют 21,5 мл 1,1,2-трихлорэтана. Мольное отношение гидроксида к 1,1,2-трихлорэтану составляет 1,1:1. Выделяющийся в результате реакции винилиденхлорид через обратный холодильник выводят в приемник, охлаждаемый рассолом. Через 5 мин после начала процесса получают 22,1 г винилиденхлорида. Полученный водно-бутанольный раствор четвертичной аммониевой соли после корректировки вновь помещается в анодную камеру мембранного электролизера для получения водно-бутанольного раствора гидроксида четвертичного аммония. Конверсия 1,1,2-трихлорэтана в винилиденхлорид составляет 99,3%.
Использование предлагаемого способа получения винилиденхлорида по сравнению с существующими имеет следующие преимущества:
а) создается возможность организации практически безотходной, высокопроизводительной, экологически чистой технологии;
б) отсутствие щелочи в процессе получения винилиденхлорида исключает необходимость выделения соли (NaCl, CaCl2) реакционной массы;
в) предлагаемый способ обеспечивает получение стехиометрического к винилиденхлориду количества хлора, который можно использовать в получении 1,1,2-трихлорэтана;
г) кроме хлора, в процессе электролиза четвертичной аммониевой соли производится товарный водород.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВИНИЛХЛОРИДА | 2005 |
|
RU2292328C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКОКСИДОВ ЧЕТВЕРТИЧНОГО АММОНИЯ | 2005 |
|
RU2292334C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ ВОДНО-ЩЕЛОЧНОГО ДЕГИДРОХЛОРИРОВАНИЯ | 2006 |
|
RU2341329C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ЭТИЛЕНА | 2005 |
|
RU2288909C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ ВОДНО-ЩЕЛОЧНОГО ДЕГИДРОХЛОРИРОВАНИЯ | 2003 |
|
RU2247601C2 |
Способ получения тетраметиламмония гидроксида | 2017 |
|
RU2647845C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ ВОДНО-ЩЕЛОЧНОГО ДЕГИДРОХЛОРИРОВАНИЯ ПОЛИХЛОРАЛКАНОВ | 1999 |
|
RU2174441C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНГИБИТОРА КОРРОЗИИ МЕТАЛЛА | 1999 |
|
RU2180931C2 |
АНТИСТАТИК ДЛЯ СТЕКЛОВОЛОКОН И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 2005 |
|
RU2301223C1 |
СПОСОБ | 2007 |
|
RU2466121C2 |
Изобретение относится к способу получения винилиденхлорида путем дегидрохлорирования 1,1,2-трихлорэтана с образованием целевого продукта и четвертичных аммониевых солей. В качестве реагента дегидрохлорирования используют водно-спиртовые растворы гидроксидов диметил-β или γ-хлордипропенил аммония, получаемые электролизом растворов диметил-β или γ-хлордипропенил аммоний хлорида в воде в присутствии метилового, этилового или бутилового спиртов в электролизерах с ионообменными мембранами. При этом полученные гидроксиды направляют на дегидрохлорирование. Технический результат - создание безотходной, высокопроизводительной и экологически чистой технологии получения винилиденхлорида. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
1999 |
|
RU2167140C1 | |
Алкоксиды и ароксиды производных триалкиларалкил /алкил/ аммония в качестве катализатора для дегидрогалоидирования галоидуглеводородов | 1981 |
|
SU1038338A1 |
Способ получения хлористого винилидена | 1981 |
|
SU1127881A1 |
WO 9505352 A1, 23.02.1995. |
Авторы
Даты
2007-01-20—Публикация
2005-10-24—Подача