СПОСОБ ОЧИСТКИ 2-МЕРКАПТОБЕНЗТИАЗОЛА Советский патент 1972 года по МПК C07D277/72 

Изобретение усовершенствует снособ очистки 2-меркаптобентиазола, широко применяемого в качестве ускорителя вулканизации каучука.

Известно много снособов очистки 2-меркаптобензтиазола, получаемого из аниляна, серы и сероуглерода. На практике ггаиболее часто используют способ очистки 2-меркаптобензтиазола путем растворения расплава этого соединения в горячем водном ш,елэчном растворе с последующими подкисленнем этого раствора я выделением продуктов известным способом.

При этом стадию растворения 2-меркаптобензтиазола осушествляют для освобождения от смолистых продуктов. Однако очищенный таким образом 2-меркаптобензтиазол (каптакс) имеет примеои ряд органических соединений, полученных в результате побочных процессов, а также непрореагирэвавшие исходные вещества.

Имеется целый ряд патентов, в которых описаны способы удаления органических примесей, например путем экстракции водного раствора соли 2-меркаптобензтиазола органическими растворителями.

Это объясняется тем, что, например, при выливании горячего сырого расплава в нагретый водный раствор гидроокиси щелочного металла происходит частичное расщепление

тиазольного кольца. При этом степень расщепления зависит от продолжительности, температуры и концентрации применяемого раствора гидроокиси натрия. Эти побочные соединения могут реагировать как с образующимся

2-меркаптобензтиазолом, так н друг с другом, образуя целый ряд соединений, подобных 2-меркаитобензтиазолу по физическим свойствам и выиадающих вместе с ним после подкисления щелочного раствора. Очистка от этих

продуктов затруднительна.

С целью повышения чистоты 2-меркаптобензтиазола и упрощения процесса, предлагается горячий технический расплав этого соединения

растворять в инертном органическом растворителе, не смещивающемся с водой и не реагирующем с гидроокисью щелочного металла. Из полученного раствора экстрагируют 2-меркаптобензтиазол разбавленным водным раствором гидроокиси щелочного металла с последующими подкислением щелочного экстракта и выделением продуктов известным способом. В качестве растворителя желательно «спользовать углеводороды, алифатические, цикло60 и ниже 160°С. Предпочтительно применять О-, -и -ксилолы.

В качестве гидроокиси щелочного металла можпо использовать гидроокись калия или натрия или смесь этих соединений. Можно использовать также гидроокись аммония. Концентрацию растворов поддерживают так, чтобы образовавшийся после экстракции раствор соли 2-меркаптобепзтиазола содержал 1:50 вес. % 2-меркаптобензтиазола. Предпочтительной является концентрация 5-25 вес. %.

Наиболее желательной для проведения процесса является температура 10-50°С, предпочтительно 20-30°С. При необходимости реакционную массу можно охладить до нужной температуры, например, при экстракции. Процесс можно вести по стадиям или непрерывно. Растворитель также при этом можно непрерывно очищать и обратно возвращать в процесс.

На чертеже схематически изображена технологическая схема для непрерывной работы.

Через дозирующее устройство 1 подводят к смесителю 2 горячий сырой расплав с температурой 180-220° С. Через дозирующее устройство 3 подают растворитель в постоянном соотношении к потоку расплава. Раствор гидроокиси щелочного металла направляют в экстрактор 4 равномерным потоком через трубопровод 5. Отделение водной фазы проводят в сосуде 6, а концентрацию ионов водорода регулируют с помощью регулятора 7.

Освободивщуюся теплоту нейтрализации отводят с помощью охлаждающего змеевика 8. Выходящую из экстрактора через трубопровод 9 суспензию растворителя и экстрагирующего агента разделяют в сосуде 6, причем нижнюю фазу, содержащую соль 2-меркаптобензтиазола, смешивают с минеральной кислотой, подаваемой по трубопроводу 10, что приводит к выделению 2-меркаптобензтиазола в смесителе 11.

Верхнюю органическую фазу или фазу растворителя подводят к перегонной колонне 12, из которой растворитель отводят через верхнюю, загрязнение через нижнюю части колонны, а более высококипящие вещества (анилин или бензтиазол)-потоком из средней части колонны. Растворитель возвращают в процесс через трубопровод 13.

Пример 1. 50 г сырого расплава 2-меркаптобензтиазола, имеющего температуру 200°С и полученного непрерывным способом получения 2-меркаптобензтиазола из анилина, серы и сероуглерода по американскому патенту 1 631 871, выливают в 100 г о-ксилола, имеющего т. кип. 135°С. Образуется прозрачный темно-коричневый раствор, который не содержит никаких нерастворенных частей. Этот раствор выливают при сильном размешивании в водный натровый щелок, имеющий температуру 15°С и содержащий 37 г гидроокиси натрия в литре. Через 1 мин прекращают размещивание. Температура повышается в это время на 23°С. Фазы разделяют немедленно. Отделяют водную фазу и выделяют меркаптобемзтиазол с помощью добавления кислоты до рН-7, промывают и сущат его. Анализ показывает содержание продукта 98,8% (йодометрически) 5 и меньше 0,1 вес. %; бензтиазола и анилина, т. пл. 178-180°С (по литературным лианным 181°С).

Для сравнения выливают 50 г того же сырого расплава 2-меркаптобензтиазола неносред10 ственно в такое же количество натрового шелока с той же концентрацией при 70°С. Образуется мутный раствор, из которого после отстаивания в течение 8 час при 70°С выделяют коричнево-черную массу. Остальной раст15 вор сливают и подкисляют серной кислотой до рН 7. Выпадающий 2-меркаптобензтиазол имеет серо-желтую окраску. Его промывают и сушат. Анализ показывает содержание продукта 91,3%, 2,2 вес. % бензтиазола, 0,4 0 вес % анилина, т. пл. 165-170° С.

Для другого сравнения обрабатывают непосредственно растворенную в натровом щелоке пробу после отстаивания в течение 8 час при 70°С потоком воздуха при той же температуре, как в американском патенте 2631 153. При этом раствор осветляется незначительно. После подачи серной кислоты до рН 7 отделяют, промывают и сушат сильно желтоокрашенный продукт. Анализ показывает содержание 0 93,6% продукта, 2,1% бензтиазола и 0,3% анилина,т. пл. 169-172°С.

Пример 2. При непрерывной работе аппаратуры для получения 2-меркаптобензтиазола по способу американского патента 1631871 5 получают ежечасно 2100 г сырого расплава, состоящего из 1 613 г 2-меркаптобензтиазола, 8,4 г анилина, 47,2 г бензтиазола и 432,8 г смолообразных веществ. Его подают через нагретый трубопровод, снабженному мешалкой 0 сосуду для растворителя, к которому одновременно подводят 400 г/час ксилола. При этом поддерживают температуру раствора около 135°С.

Раствор стекает в экстрактор, к которому 5 направляют 14284 г/час 2,8%-ногэ натрового шелока. Температуру поддерживают 25°С посредством охлаждения. Смесь из органической и водной фаз направляют в делительную воронку, где фазы разделяют. Водную фазу 0 направляют к отстойнику, к которому ежечасно подводят 2368 г 20%-ной серной кислоты. При этом получают 1600 г/час 2-меркаптобензтиазола, который после промывки и сушки имеет т. пл. 178-180,5°С. Содержание анилина и бензтиазола ниже 0,1 вес. %, йодометрически определенное содержание 2-меркаптобензтиазола составляет 98,8%. Выход (по отношению к содержанию в сыром расплаве) выше 99 вес. %.

0 Органическую фазу (ежечасно 4687 г) подводят к непрерывно работающей перегонной колонне. Через верхнюю часть колонны отводят 4180 г л-ксилола, из средней части смесь из 8 г бензтиазола и 45 г анилина и из нижней части 433 г смолообразных веществ. Ксилол

Ёозвращают в процесс экстракции, анилин и бензтиазол-в процессе синтеза.

Предмет изобретения

1. Способ очистки 2-меркаптобензтиазола, полученного из анилина, серы и сероуглерода, с использованием водного раствора гидроокиси натрия с последующими подкислением щелочного раствора и выделением продуктов известным способом, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты продукта и упрощения процесса, горячий технический расплав 2-меркаптобензтиазола растворяют в инертном органическом растворителе, а затем экстрагируют разбавленным водным раствором гидроокиси щелочного металла.

2.Способ по п. I, отличающийся тем, что для растворения расплава используют алифатический или циклоалифатический или ароматический углеводород, кипящий при 60-160°С.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что экстракцию органического раствора проводят при 10-50°С.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, концентрация используемого водного раствора гидроокиси натрия такова, что получаемый после экстракции раствор соли 2-меркаптобензтиазола содержит 1-50 вес. % 2-меркаитобензтиазола.