СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОМЕРНЫХ Советский патент 1973 года по МПК C07C201/16 C07C205/12 

Йзобретекие oiнocиtcя к усовершенствовав (1ию способа разделения изомерных смесей, которые получаются при хлорированин или нитровании хлорбензола и хлортолуола. Известно, что изомерные смеси замещенных ароматических углеводородов разделяют путем фракционной кристаллизации или фракционной дистиллядии, а также оба процесса разделения комбинируют. Фракдионная дистилляция непригодна для10 получения чистых изомеров вследствие незнаЧительной разницы в точках кипения. Известные процессы кристаллизации являются или шихтовым способом, который нри больших производственных мощностях не эко-15 номичен, или предусматривают использование растворителей, которые необходимо регенерировать. Так, 1,4-нитрохлорбензол получают из технической изомерной смеси в трубках - кри- 20 сталлизаторах. При этом содержащую GOSO % 1,4-нитрохлорбензола изомерную смесь вначале охлаждают до 16-20°С нричем кристаллизуется только 1,4-соединение. Почти эвтектический остаточный расплав стекает 25 при помощи растворителя, промывают прилипший к стенкам труоок кристаллизат, влажный растворитель расплавляют, а затем дистиллируют. Слитый остаточный расплав при .ПОМОЩИ Вакуумной дистилляции отделяют в 30 5 обогащенные 1,2- и 1,4-соедннением фракции. Этот способ не может осуществляться непрерывно. По известному непрерывно осуществляемому способу кристаллизации из растворов в аппаратуре Осло-Кристалл кристаллизуемый материал в циркулирующем контуре направляют через трубчатый теплообменник, причем перенасыщение осуществляют посредством охла/кдения или нодвода тепла, в результате чего часть растворителя испаряется. Этот способ в основном нрименяется при кристаллизации неорганических селе из водного раствора, Для кристаллизацни из расплава ароматических изомерных смесей аппаратура Осло-Кристалл непригодна, так как в трубчатом теплообменнике после непродолжительного срока работы собираются остатки продуктов, которые затрудняют или предотвращают теплообмен. С целью упрощения процесса и повышения его эффективности, предлагается способ, по которому изомерную смесь ннтро-, хлор- и нитро-хлорбензолового и нитрохлортолуолового рядов разделяют непрерывно и при этом отдельные изомеры получают с высокой степенью чистоты. Изомерную смесь посредством охлаждения и фильтрации разделяют на кристаллизат, состоящий в основном из изомеров и эвтектический остаточный расплав. Кристаллизат отделяют от остаточного расплава и при помощи прессования очищают. Кристаллизат можно предварительно очистить во время процесса фильтрования, когда он расплавляется поверхностно при ноликци теплового потока инертного газа. Это позволяет удалить прилипающие частички остаточного расплава и тем самым повысить при фильтровании степень предварительного обогащения кристаллизата. К процессу фильтрации примыкает процесс последующей очистки посредство.м прессования. Для этого Кристаллизат подают к фильтровальному щиеково.му прессу и прессуют его. Шнековый вал нагревают таким образом, что спресованный продукт выходит из выходной щели с температурой несколько ниже точки плавления получаемого чистого соединения. Выделяющееся масло, состоящее в основном из получаемых изомеров, возвращают обратно в процесс кристаллизации. Частично в процессе кристаллизации возвращается обратно выпадающий при фильтрации фильтрат. На фиг. i и .2 изображены схемы осущестелеиия способа, по которому фильтрация производится на непрерывно работающем вращающемся фильтровальном барабане. По этому сносооу и 1нмепяться любое непрерывно или периодически работающее разделительное устройство. Выбор eio зависит от свойства поступающей из процесса кристаллизации кристаллической смеси. Пример 1. В аппаратуре (см. фиг. 1) из изомерной смеси нитрохлорбензолов отделяют 1,4-нитрохлорбензол. Изомерная смесь продуктов нитрования хлорбензола обогащается посредством фракционной кристаллизации в расплаве и последующей фильтрации до 85- 96% содержания 1,4-нитрохлорбензола. Из обогащенной смеси прессованием в шнековом прессе получают с чистотой свыще 99% 1,4-нитрохлорбензола. Для непрерывной кристаллизации применяют аппаратуру с циркулирующим контуро.м, которая имеет котел /, с 1абженный мещалкой, пере1;ачива1онгий насос 2 и один или несколько зигзагообразных холодильников 5. С номощью такого устройства получают хорощо профильтрованные кристаллы. В циркулирующем контуре перекачивается изомерная смесь нитрохлорбензола с содержанием твердых частиц в 5-30% (предпочтительно 10-20%) соединения 1,4-нитрохлорбепзола. В эту циркулирующую кристаллическую суспензию дозируют разделяемую расплавленную до жидкого состояния изомериую смесь. Появляюн1аяся тенлота кристаллизации отводится в зигзагообразном холодильнике. Температура в циркулируюн1ем контуре составляет 15-ЗО С. Она зависит при заданной теплообменнон поверхности от температуры хладагента и пропускной способности. Кристаллизоваппую часть 1,4-соедипения отводят в сопутствующем потоке и в последовательно подсоединенном непрерывно работа510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 юн1.ем фильтре 4 отделяют от остаточного раснлава. Донолнительного эффекта очистки достигают ири отсасывании маточного раствора иа фильтре благодаря то.му, что кристаллы рас.илавляют новерхностно при помощи потока нодо1ретого инертпого 1аза. Целесообразно часть фильтрата отводить обратно в кристаллизационный аппарат для доведения содержания твердых частиц в циркуляционной системе до Это зависит от конце прации 1,4-нитрохлороензола в изомерной с.меси, которая может быть более высокои или низкой, чем это соответствует естественному соотношению в изомерах, однако должна лежать за пределами содержания 1,4-соединения эвтектики. Остальную часть )ильтрата отделяют нри помощи фракционНОИ дистиллядии в оОо1ащениые J,4- или 1,2нитробензолом фракции. Часть 1,3-нитрохлорбензола отводят в виде смеси 1,3- и 1,4-соединения для устранения по.мехи нуте.м поднима;1ия уровня 1,3-соединення после продолжительной кристаллизации и дистилляции. Способ кристаллизации в циркулирующем контуре дает воз.можность получать кристаллы одннакового размера, которые в суспензии показывают хорошие сво11ства текучести и могут отделяться без трудностей. Ио.чная оч) осуо,ест)ляется в фильтровальном щнековом прессе 5, который снабжен запорным ириснособ.чением, подогревателем и холодильником. Для экономического применения способа щпекового нрессова шя решающим является более высокая степень предварительного обогащения. Напри.мер, из 90%-ного предварительного криеталлизата получают при помощи прессования примерно 50% состава в виде технически чистого 1,4-нитрохлорбензола, в то время как выход при 85%-ном применении продукта составляет менее 40%. Иоступающий из фильтра 4 продукт подается через стопорный щнек пресса 5. Благодаря охлаждению или подогреванию внутренней части HiHCKOBoro вала устанавливают те.мпературу таким образом, что спрессованный продукт выходит из ВЫХОДНОЙ щели с температу})ой, кото;)ая примерпо пиже точки плавления чистого соединения, предпочтительно . Уже после )откого периода работы достигается желаемая конечпая чистота свыHie 99%. Г1оступаюн1,ее из фильтра при прессовании масло с содержанием 1,4-нитрохлорбензола в 70-80% от)юдится обратно в нроцессе кристаллизации. Этот способ может быть применен также для очистки 0-нитрохлорбензола. ВыпадаюИ1,ую нри дистилляции маточного раствора фракцию о-нитрохлорбензола с о-содержанием нрнмерно 95% можно кристаллизовать при помош,и скребкового валка или охлаждающей лепты и затем при помощи шнекового прессу

концентрировать до о-содержания свыпге 99%.

Пример 2. В аппаратуре (см. фиг. 2), в .которой вместо фильтра 4 применяется вращающееся сито, получают 1,4-питротолуол из .изомерной смеси 1,2-, 1,3- и 1,4-11Итротолуола.

В процессе кристаллизации в циркулирующий контур 1-3 загружают 700 вес. ч. жидкой изомерной смеси нитротолуола, которая содержит 68% 1,4-нитротолуола.

Путем охлаждения до 25°С получагот кристаллическую суспензию, содержащую 20% твердого вещества, и в эту циркулирующую при постоянной температуре 25°С кристаллизации суспензию подают поток из 100 ч. в час изомерной смеси, состоящей из 86% 1,4-нитротолуола, 10% 1,3-нитротолуола и 4% 1,2-нитротолуола с температурой примерно 50°С.

Из циркулирующего потока отводят поток из 401 ч. в час и через непрерывно работающее вращающееся сито 4 разделяют на 50 ч. в час кристаллизата с содержанием 1,4-соед11нения в 94% и 343 ч. в час фильтрата с содержанием 1,4-соединения в 60%.

Обогащенный до 94% 1,4-нитротолуолом кристаллизат подают через запорный шнек фильтрующего щнекового пресса 5 и там очищают при помощи прессования прилипающих частичек остаточного расплава при частично расплавленных кристаллах. Охлаждение щнекового вала и подогревание фильтра устанавливают таким образом, что прессованный материал выходит из выходной щели пресса з виде теста с температурой примерно 45°С. За 1 час получают 34 ч. 1,4-нитротолуола с чистотой свыще 99%.

Выходящее при прессовании из фильтра масло 24 ч. в час с содержанием 1,4-соед П ения примерно на 86% отводится обратно в процесс кристаллизации.

Вспомогательный поток выходящего из центрифуги фильтрата (277 ч. в час) отводят аналогично п процессе кристаллизации, чтобы поддерживать постоянным содержание твердого вещества на уровне 20% в циркулирующем контуре в процессе кристаллизации. Избыточный фильтрат (66 ч. в час) можно опять концентрировать нри помощи фракционной дистилляции до обогащенного 1,4-соединением примененного продукта. Однако оказывается более экономичным заново кристаллизовать

этот фильтрат с содержанием 1,4-соединения порядка примерно 60% на второй ступени кристаллизации, которая работает по аналогичному принципу при температуре, например, -20°С, так что ускоряемый маточный раствор

имеет почти эвтектический состав. Выход 1,4-иитротолуола в результате этого заметно повыщается.

Предмет изобретения

1.Способ непрерывного разделения изо мерных смесей нитро-, хлор- и нитрохлорбензолового -и ннтрохлортолуолового ряда разделением изомерной смеси путем охлаждения на кристаллизат, состоящей в основном из изомеров, и на эвтектическ 1Й остаточный расплав, отделением кристаллизата от остаточного расплава и очисткой его, отличающийся тем, что,

с целью упрощения процесса -и повышения его эффективности, кристаллизат отделяется от остаточного расплава путем фильтрации и затем очищается путем прессовання.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время процесса фильтрования кристаллизат расплавляют поверхностно прн помощи потока подогретого инертного газа.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что отделяющийся при фильтровании фильтрат и выделяющееся при прессовании масло возвращаются в процесс кристаллизации.

WftfWfb

,1 тплллги