Способ очистки гексагидробензойной кислоты Советский патент 1986 года по МПК C07C51/48 C07C61/08 C07D201/10 

Изобретение относится к способу очистки гексагидробензонной кислоты, а именно к способу очистки указанной кислоты от нейтральных побочных продуктов при производстве капролактама

Целью изобретения является повышение чистоты целевого продукта.

На фиг. 1 и 2 показаны установки, используемые при осуществлении способа.

Пример 1.Окисление толуола и последующее гидрирование для получения гексагидробензойной кислоты.

Используют непрерывно действующую установку (фиг.1), содержащую реактор 1, емкостью 1,5 л,работающий в непрерывном режиме и снабженный устройством для механического перемещения, вводом кислородсодержащего газа, жидкой смеси, вступающей в реакцию, и катализатора и несколькими отводящими отверстиями. При уже установившейся работе установки, например после 50 ч работы, из мерного резервуара с помощью насоса непрерывно подают 230 г/ч толуола. Второй насос непрерывно подает в реактор со скоростью 780 г/ч толуол вместе .с промежуточными продуктами реакции, которые непрерывно отводят с колонны 2, уровень в резервуаре поддерживают постоянным. Из мерного резервуара 3 с помощью насоса отдельно подают 25 г/ч 2%-ного водного раствора ацетата кобальта. Реактор выдерживают при 160 С и 10 атм. При отводе из него толуола отводимый газ содержит А% кислорода. Продукт реакции непрерывно выгружают со скоростью 1114 г/ч поддерживая постоянным уровень в реакторе, и подают с помощью насоса и через подогреватель k головную фракцию с дистиллядионной колонны 2, имеющей 20 колпачковых тарелок, диаметр 50 мм и снабженной кипятильником. Массовое отношение продукта реакции, выгруженного из реактора, к общей массе, подаваемой в реактор,1,1. Конвективный подогреватель установлен внизу колонны и снабжен электрическими подогревающими средствами, позволяющими поддерживать с помощью регулирующех о устройства желаемую температуру на тарелках, которые предназначены для о .-вода промежуточных продуктов.

Из головной части колонны отбирают дистиллат, который содержит,

кроме воды, весь непрореагирювавшни то луол и часть промежуточных продуктов реакции, таких как бензиловый спирт, а также низшие органические кислоты. Дистиллат направляют через конденсатор 5 и отстаивают в отстойнике 6.

С промежуточной тарелки колонны при 200 С отбирают дополнительную фракцию продуктов, содержащую бен- зальдегид, дифенил, дифенилзтан и дифенилметан, в количестве, равном 5% от всей подачи в колонну 2, указанные продукты затем отстаивают в отстойнике 6.

При отделении водной фазы в отстойнике 6 рециклизуют непрореагировавший толуол и указанные промежуточные продукты в резервуар после отпаривания кислых органических побочных продуктов, которые выгружают с водной фазой за счет сил тяжести из отстойника 6. Количество зтих промежуточных продуктов составляет 1,8% от массы всей подачи в. колонну 2 и, следовательно, равно примерно 2% от всей подачи в реактор.

Из куба колонны 2, нагретого до 255-260 С, с помощью насоса подают продукт в испаритель 7, в который инжектируют пар со скоростью 10 г на 100 г бензойной кислоты, тяжелые продукты, включая кобальт, разделяются в основании указанного испарителя. Поток паров, выходящий из испарителя, направляют в два последовательно соединенных конденсатора 8 и 9, вьщерживаемых при 130 и 20 С соответственно. Из первого конденсатора отбирают бензойную кислоту, имеющую чистоту 99,66%, кислые воды собирают из второго конденсатора и повторно инжектируют с помощью насоса в основании колонны 2. I

Установка гидрирования содержит (фиг. 2)батарею из трех реакторов 10-12, каждый из которых снабжен перемешивающими устройствами 13-15 соответственно. Реакторы соединены в батарею трубопроводами 16 и 17, через которые противотоком проходят потоки жидкого материала, подлежащего обработке, и водорода. В верхний по ходу реактор 10 подают в точке 18 водород (412,5 л/ч)5 который предварительно нагрет до нужной температуры в теплообменнике 19, а в точке 20 - 450 г/ч жидкой бензойной кислоты, содержащей 1,5 мас.% пал

ладиевого катализатора (5%-ного, нанесенного на уголь), также после предварительного прогрева с помощью насоса 21, который подает материал из емкости 22, в которой достигают ожижения за счет комбинированного термического и механического воздействия.

Водород и продукты поступают противотоком в точке 23 из нижнего по ходу реактора 12 и проходят в разделительную емкость 24, предпочтительно после прохождения через контролирующий температуру выходной теплообменник 25, и в этой емкости, температура которой контролируется, происходит разделение водорода и продукта, водород отводят по линии 26, а продукт - по линии 27. Расход водорода можно контролировать счетчиком 28.

Реакцию гидрирования проводят при 180 С и давлении 15 атм в течение 10 ч, получают выход 98,6% гекса- гидробензойной кислоты.

Количество примесей 1,34 мас.%, в том числе:

Гексагидробензоил- гексадробензонат 0,069 Бензойная кислота 0,262 Метилдициклогексил 0,131 Дициклогексилметан 0,540 Дициклогексил 0,118 Этилциклогексил 0,119 Другие побочные продукты0,101

Аппарат для получения капролакта- ма по реакции гексагидробензойной кислоты (ГГБ), растворенной в олеуме с нитрозилсерной кислотой NOH 30, состоит из реактора.для предварительного смешивания гексагидробензойной кислоты с олеумом (смесителя), реактора (лактамизатора), где поступающая из смесителя масса обрабатывается NOH S04 гидролизатора, в котором реакционную массу из лактамизатора разбавляют водой, экстрактора, в котором избыток ГГБ и растворитель, используемый для контроля температуры лактамизации, выделяют из реакционных масс, разбавленных водой, колонны для отмывания газов лактамизации (COj), которые выделяются согласно стехиометричному уравнению

соон

-l-l OHSO/iг с о - г о -ьсог

5

0

от растворителя регулирования температуры, которы захватывается двуокисью углерода согласно стехиомет- рическому уравнению, и ректификационной колонны, которая отделяет растворитель регулирования температуры и экстракции ГГБ от собственно ГГБ,

I В промывную колонну загружают 2453 кг/ч загрязненной гексагидробензойной кислоты, содержащей 37 кг/ч 5 нейтральных (1,4%) побочных продуктов. Эту гексагидробензойную кислоту объединяют с потоком гексагидробензойной кислоты и растворителя (гек- сан) регулирования температуры, ко- 0 торый поступает из аппарата для

экстракции ГГБ из кислотной реакционной массы.

В ректификационной колонне реакционный растворитель частично отде- 5 ляют от ГГБ и нейтральных побочных продуктов, растворитель направляют в емкость для хранения, а ГГБ и нейтральные побочные продукты - в блок смешения, где их смешивают с 0 олеумом (температура ЗО С) и затем пропускают в декантатор. Декантацию проводят при 30°С. Тяжулую фазу из декантатора направляют в лактамиза- тор, а легкую фазу - в ректификационную колонну.

Состав легкой фазы, %: Гексагидробензой- ная кислота5

Нейтральные побочные продукты ч-Гексан Поток выпускной жидкости непрерывно отводят от трубопровода, который транспортирует легкую фазу де- 5 кантатора в ректификационную колонну растворителя, причем этот поток содержит после отгонки растворителя 2 кг/ч ГГБ и 14 кг/ч нейтральных побочных продуктов (отношение нейт- 0 ральных побочных продуктов к гексагидробензойной кислоте 7,0:1).

Чистота гексагидробензойной кислоты, подаваемой в лактамизатор 97,8%, Скорость потока кислоты в лак35 60

55

тамизатор 5858 кг/ч. I

Пример 2. Проводят аналогично примеру 1. В устройстве для декантации поддерживается температура 20 С

и используется в качестве растворителя для терморегулирования (регулирования температуры в течение процесса лактамизации) Н-гексан. Температура на стадии смешения 20 С.

Легкая фаза, которая покидает- устройство для декантации и направляется в колонну для дистилляции, имеет следующий состав,ч, :,ГГБ 197, SO, отсутствует, HjS04 39, нейтральные побочные продукты 545, Н-гексан 593.

26 ч./ч непрерывно извлекается из этого потока и выгружается.Отношение нейтральных побочных продуктов к гек- сагидробензойной кислоте равно 2,77:1

Чистота гексагидробензойной кислоты 97,5%, Скорость потока кислоты в лактамизйтор 5860 кг/ч.

Пример 3. Проводят аналогично примеру 1, однако в качестве растворителя-регулятора температуры ис- пользуется цнклогексан, а температура поддерживается равной 40 С в устройстве для смешения и в устройстве для декантации.

Выгружается 19 ч./ч легкой фазы, поток содержит 2,6 , 3,65 ч нейтральных побочных продуктов и 8,5 ч циклогексана, отношение нейтральных побочных продуктов к гексагидробендойной кислоте 1,4:1,

Чистота гексагидробензойной кислоты 97,8%. Скорость потока кислоты в лактамизатор 5759 кг/ч.

19

22

21

Составитель И.Ковалев Редактор И.Николайчук Техред Н.Бонкало Корректор А.Зимокосов

Заказ 1337/62 Тираж 379 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 1Л3035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

-15 г,,. 26

Фиг. г