Способ получения сульфата метакриламида Советский патент 1981 года по МПК C07C103/133 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТА МЕТАКРИЛАМИДА

I

Изобретение относится к усовершенствованию способов получения сульфата метакриламида (САМК), используемого в производстве метакряповых мономеров.

Сульфат метакриламида, представлшощий собой раствор метакриламнда (АМК) в серной кислоте, получают взаимодействием ацетонциангидрина (АЦГ) :с серной кислотой или гидратацией метакрипонитрила в среде серной кислоты.

Известен способ получения сульфата метакриламида взаимодействием .ацетонциангидркна и 100 Ь-ной серной кислоты при 70-90С, в результате чего образуется кислый сернокислый зфир а-оксиизобутирамида (СЭА). На второй стадии при нагревании до 125-135 С СЭА превращается в САМК Ц.

Однако по этому способу около 10% АЦГ превращается в побояные продукты, основная часть которых - сульфопродукты.

Известен также способ -получения сульфата метакриламида, согласно которому ацетонциангцдрин с помощью пироборной кислоты переводят в эфир борной кислоты, который далее

обработкой 100%-ной серной кислотой и водой при превращают в целевой продукт 2.

Недостатком этого способа, является то, что при осуществлении его возникает проблема выделения борной кислоты. Так как проблема регенерации борной кислоты не рещена, данный способ не нашел лромыщленного применения. Кроме того, по этому способу при дальнейшем пол)ении метакриловой кислоты образуется

10 метиловый эфир борной кислоты, который обуславливает не только нежелательную потерю борной кислоты, но и вследствие, легкой воспламеняемости, летучести и сильной ядовитости, представляет серьезную .опасность при осущест«5влении этого метода.

Кроме того, известен способ получения суль|фата метакриламнда нагреванием смеси АЦГ с 10%-ной серной кислотой при 120-140 С в присутствии еолей щелочных металлов серной

20 и фосфорной кислот. Соотношение Hj 804: соль равно 100:0,5-10 по весу. Выход сульфата метакриламида по этому способу составляет около 95% (3. 3 Недостаток этого способа - дополнительны затраты .на использование и регенерацшо добавок. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сульфата метакриламида, согласно которому серную кислоту и н-гексан загружают в реактор и при температуре 68-72°С в течение 20 мин добавляют ацетонциангидрин. Затем реакционную м ссу нагревают до 120-140 С (при этом н-гексан удаля ется из реакционной массы) и вьщерживают при этой температуре 30 мин. Для синтеза используется серная кислота концешрапией не ниже 99% или олеум.. Мольное соотношение компонентов АЦГ: н-гексан составляет 1:1,4:0, Выход сульфата метакрилам)ща 95% (бромированием) 4. Несмотря на то, что известный способ обеспечивает некоторое повышение выхода, он имеет существенные недостатки:, в полученном сульфате метакриламида -содержится 5-7% суль финированных продуктов, кроме того, в ходе синтеза метакриловой кислоты и метилметакри лата из САМК сульфированные продукты превращаются в нерастворимые смолы, которые вызывают забивку реакторов -и трубопроводов из-за чего часто останавливаются технологические системы. Сульфированные продукты и смолы осложняют также технологический процесс переработки отходов серной кислоты в сульфат аммония. Цель изобретения - увеличение выхода целевого продукта и упрощение его технологии.. Поставленная цель достигается способом получения сульфата метакриламида взаимодействием ацетоициангидрина с 90-98% серной кислотой при 15-60 С, после чего полученную реакционную массу обрабатывают серным ангидридом или олеумом при зквимолярном количестве серного ангидрида к воде реакционной массы, затем подвергают дегидратации при 120 -140°С. При уменьщении концентрации серной кислоты (меньше 90%) необходимо увеличить расход ЗОз, что приводит к увеличению конеч ного соотнощения серной кислоты (100%) бол -чем 1:2, что увеличивает агрессивность среды и делает способ не экономичным. Использование серной кислоты выше 98%-ной концентрации приводит к увеличению содержания суль фированных продуктов. Пример 1. К 108,8 г (1 моль H2SO и 0,6 моль воды) водного раствора серной кислоты концентрации при 15°С и перемешивании приливают 85 г (I моль) АЦГ в течение 15 мин. Далее к реакционной смеси приливают при интенсивном охлаждении и перемешивании при той же температуре 48 г (0,6 моль) серного ангидрида. Полученную реакционную массу (соотношение АЦГ:Н28О41:1,6) нагревают до 130°С и выдерживают при зтой температуре 40 мин. Выход сульфата метакриламида (САМК) 98,1%. Определение сульфированных побочных продуктов. К 100 г САМК приливают 100 мл ледяной воды и нейтрализуют аммиаком. Воду отгоняют в токе воздуха. Полученный остаток трижды обрабатывают диэтиловым эфиром по 200 мл, затем три раза горячим метанолом по 150 мл. Метанольный раствор упаривают в токе воздуха до 30 мл. Из метанольного раствора, добавляя 150 мл эфира, вьщеляют 0,72 г амлюнийной соли сульфированного продукта. Анализ аммонийной соли дает следующие резу.льтаты,%: аммонийный азот 8, общий азот 11,6, углерод. 22,33, водород 5,2, сера 20,62. Содержание сульфированного продукта в CANdK 0,98%. Пример 2. К 160 г (1,6 моль H2SO4 и 0,18 моль HjO) водного раствора серной кислоты 98%-ной концентращш при при-, ливают при перемешивании 85 г (1 моль) АДГ в течение 15 мин. Далее к реакционной смеси приливают 16 г (0,18 моль) серного ангидрида при той же температуре. Полученную реакционную массу (соотношение АЦГ: H2SO4 1:1,8) нагревают до 130°С и вьщерживают при этой температуре 40 мин. Выход САМК 97,2%. Содержание сульфопрризводных 1,5%. Пример 3. К 113,4 г (1,1 моль HjSO и 0,3 моль HjO) водного раствора серной кислоты 95%-ной концентрации постепенно при перемешивании добавляют 85 г (1 моль) .АЦГ. Температура смещения 2СГС, время смешения 20 мин. К полученной реакционной массе добавляют 36,92 г 659Ji-Horo олеума (0,3 моль 5Оз). Далее смесь (соотношение АПГ: H2SO4 1:1,5) нагревают до 130°С и выдерживают при этой температуре в течение 40 мин. Выход САМК 97%. Содержание сульфопроизводных 1,5%. Как видно из примеров, сульфат, метакриламцца получают с выходом 97-98% при содержании сульфированных, побочных продуктов 0,98-1,5% (по известному способу выход составляет 95%, а содержание, сульфопронэводных 5-7%). Таким образом, предлагаемый способ позволяет, по сравнению с известньш, увеличить выход и повысить качество целевого продукта за счет уменьшения образования -сульфированных побочных продуктов. примерно л 5 раз. Кроме того, улучшаются, условия труда, так как не используется органический растворитель. 58 а также упрощается технология, аак как не требуется регенераюш растворителя. Формула изобретения Способ получения сульфата, метакрнламида взаимодействием.ацетонциангидрина с верной кислотой с последующей дегидратацией при 120-140 С, от личающийся тем, что, с целью увелнчмшя .выхода целевого продукта и упрощения технологии процесса, используют 90-989&-ную верную кислоту и процесс ведут при 15-60 С, полученную цри 646« этом реакционную массу, перед дегвдратацией обрабатывают серным ангндрндом или олеумом при эквимолярном количестве серното ангидрида к воде реакционной массы. sИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Химическая промьпиленность, 1973, N 6, с. 410-:414. 2. Патент США № 2571194, кл. 260-486, в опублик... 1951. 3. Патент ФРГ № 1159428, кл. 120,21, опублик. 1957. 4. Патент Японии № 25725/71, кл. 16 В 631, 12, опублик. 1971 (прототяп;.