Способ получения бензойной кислоты Советский патент 1984 года по МПК C07C63/06 C07C51/02 

Ж

СП

Изобретение относится к способам получения особо чистых веществ конкретно к способу получения бенэрйной кислоты, которую используют в термохимии в качестве стандартных образцов передачи размера единицы количества теплоты от Государственного первичного эталона единицы количества теплоты джоуля к средствам измерения 1-го, 2-го разрядов и рабочим приборам.

Известен способ получения бензойной кислоты путем жидкоф зного окисления толуола кислородом воздуха при и давлении 10 атм f

Недостаток этого способа заключается в том, что содержание бензойной кислоты в целевом продукте не превышает 99,5 моль.%.

Наиболее близким по технической .csmHocTH и достигаемому эффекту к изобретению является способ получения бензойной кислоты, который заключ ается в том, что бензоат калия или натрия растворяют в воде полученный водный раствор обрабатывают Ва(ОН)2, доводят до концентрации 0,150-0,175 моль/л по бен.зоату натрия или калия (молярное соотношение бензоата натрия или калия воды 1: (320-370), соответственно) и пропускают его через колонну, содержащую н-катионит марки КУ-2. Получают бензойную кислоту с содержанием основного вещества 99,6-99,8 моль.% 2J.

Недостатком известного способа является С|э4внительно низкое качество -получаемого целевого продукта,

ЦеЛю изобретения является повышение качества бензойной кислоты.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения бензойной кислоты, который заключается в том, что бензоат натрия или калия растворяют в воде, полученный водный раствор обрабатывают вначале активированным углем, затем соляной кислотой 10-15%-ной концентрации, взятой в эквимолярном количестве к бензоату натрия или калия, при молярном соотношении бензоата натрия или калия и воды I:(35-40) с последующей сублимацией полученной бензойной кислоты при 95-127 с и остаточном давлении (5-7)-ЮЗ мм рт.ст.

Содержание бензойной кислоты в целевом продукте 99,94-99,99 Моль.%

Предлагаемый сцособ получения бензойной кислоты с содержанием основного компонента не ниже J 99,94 моль.% достоит из трех основных последовательных стадий:

очистки водного раствора бонзоат н;лтрия или калия активированным углем от органических примесей в молекулярной форме;

перевода бензоат-иона в бензойную кислоту с помощью соляной кислоты и осаждения бензойной кислоты, не содержащей органических примесей;

осушки бензойной кислоты методом вакуумной сублимации.

Исключение любой иэ стадий не позволяет получать продукт требуемой чистоты. Например, исключение первой стадии приводит к сохранени в конечном продукте органических примесей, обладающих давлением пар близким к давлению пара бензойной кислоты. Исключение стадии вакуумной сублимации приводит ,к избыточной влажности продукта. Не представляется возможным также изменить последовательность стадий: бензоат натрия или калия не может быть подвергнут сублимации из-за малого давления пара, а осаждеиие бензойной кислоты из раствора в качестве первой стадии делает невозможным ее очистку от органических примесей адсорбцией активированным углем, так как сама бензойная кислота сорбируется на угле Таким образом/ только последовательность операций, изложенная в предлагаемом способе, позволяет получать бензойную кислоту с содержанием основного компонента не ниже 99,94 моль.%.

Пример. Бензоат натрия с одержанием основного вещества 98% в количестве 1670 г (11,6 моль при комнатной температуре раство ряют в 5000 г (277,8 моль) воды. В отфильтрованный от органических примесей раствор загружают 33 г (2,8 моль) активированного угля и перемешивают в течение 1,5 ч. К осветленному раствору приливают 11,6 моль НСЕ 15%-ной концентрации В результате получают смесь бензойной кислоты, поваренной соли и воды. Отделение осадка (бензойной кислоты) и отмывку от производят на центрифуге со скоростью 1700 об/мин при ее диаметре 300 мм (увеличение числа оборотов центрифуги либо ее диаметра приводит к снижению выхода продукта, так как происходит унос вещества). На этой стадии процесса очистки выход продукта составляет 1553 г (10,8 моль или 93%.

Полученную кислоту подвергают сублимации при и давлении 510 мм рт.ст. йлход по основном продукту 80% (9,3 моль) ИЛИ 1336 г содержание основного вещества 99,95 моль.-%.

Примеры 2-5. Проводят обработку условий, связанных с обработкой бензоата натрия соляной кислотой. Процесс осуществляют аналогично примеру 1, В стеклянную колбу емкостью 10 л снабженную мешалкой, загружают 5000 г (277,8 моль) дистиллированной воды и растворяют в ней 1670 г (11,6 моль) бензоата натрия (с содержанием основного вещества 98%) при и перемешивании в течение 0,5 ч. По истечении указанного времени проверяют степень растворения бензоата натрия визуально. Затем к раствору добавляют 33 г (2,8 моль) активированного угля и перемешивают содержимое колбы в течение 1,5 ч. После этого угсль отделяют от раствора, фильтрованием через воронку Бюхнера при пониженном давлений. К осветленному фильтрату приливают 11,6 моль (423,4 г) соляной кислоты в количествах, указанных в табл., со скоростью 70 мл/мин. В результате получают взвесь, состоящую из бензойной кислоты, поваренной соли и воды. Отделение бензойной кислоты и отмывку ее до нейтральной реакции на С осуществляют на центрифуге диаметром 300 мм при 1700 об/м с фильтрующим материалом - лавсаном Затем бензойную кислоту сушат при 60®С при толщине слоя не более 5 мм Выход и качество бензойной кислоты после обработки бензоата натрия соляной кислотой представлены в табл. Как следует из данных табл.1, перевод бензоата натрия в бензойную кислоту в водном растворе наиболее оптимально вести в условиях, когда соляную кислоту используют в исходной концентрации lO-lS об..% и при молярном отношении бензоата натрия I воды 1:(35-40). П р и меры 6-13. В условиях примера 1 проводят синтез бензойной кислоты, но процесс сублимации- проводят при остаточном давлении 7х х10 мм рт.ст; при температуре, указанной в табл.2. Выход целевого продукта и степень его чистоты представлены в табл.2. П риме р 14. Синтез бензойной кислоты проводят в условиях примера 1 , но в качестве исходного используют бензоат калия с содержанием основного вещества 98%. Выход и качество целевого продукта соответствует бензойной кислоте, полученной в примере 1. Как видно из приведенных экспериментальных исследований, наиболее оптимальными условиями прове-. дения процесса очистки путем сублимации является диапазон температур 122-127 €. Если процесс очистки проводить при более низкой температуре, то скорость процесса уменьшается, а при более высокой температуре происходит термическое : разложение вещества, продукты ко- i Торого загрязняют целевой продукт. Все исследования по изучению зависимости выхода вещества от темпера- туры процесса проводят при остаточ- ; ном давлении (5-7) мм рт.ст. В этих условиях скорость процесса максимальная, так как она зависит от парциального давления очищаемого вещества. При более высоком остаточном давлении скорость процесса резко замедляется, а достижение более низкого остаточного давления связано с большими техническими трудностями, что приводит к снижению экономических показателей предлагаемого способа. Таким образом, предлагаемый способ, позволяет .повысить качество ц6левого продукта до 99,99 моль.% содержания основного вещества. Таблица li

Таблица 2

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕНЗОЙНОЙ .КИСЛОТЫ, заключающийся « растворе- НИИ бензоата натрия или кгшия в воде с последующей обработкой полученного водного раствора, включаютц&Л использование кислого агента, отличающийся тем, что, с целью повышения качества целевого продукта., обработку ведут вначале активированным углем, а затем соляной кислотой 10-15%-ной объемной концентрации, взятой в эквимолярном крличестве к бензоату натрия или калия, при молярном соотношении бензоата натрия или калия и воды Is

Температура проведения процесса, С79 95

Бахоя целевого продукта, г/ч

2,37 4,47 5,64 6,97 8,68 Степень очистки,. моль.% . 99,99 99,99 99,98

104 112 120 122 125 .127

12,42 99,98 99,&7 99,95 99,94 99,95