Способ получения бензоата натрия Советский патент 1982 года по МПК C07C63/08 C07C51/41 

(5) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕНЗОАТА НАТРИЯ

Изобретение относится к органическому синтезу, а именно к улучшенному способу получения бензоата натрия из остаточного продукта ректификации бензойной кислоты, получен ной окислением толуола, и может быть использовано в химической и сланцеперерабатывающей отраслях промышленности при производстбё консерванта сельсКохозяЙственных кормов, целлюло зы и др. При производстве бензойной кислот непрерывным окислением толуола в жид кой фазе при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатор солей поливалентных металлов, промотированных соединениями брома, наряду с бензойной кислотой образуются промежуточные и побочные продукты, такие как бензальдегид, дифенил, бен зилбензоат, смолообразные продукты конденсации и др. Бензойную кислоту ;из реакционной смеси выделяют ректификацией . При этом образуется остаТОЧНЫЙ продукт ректификации - кубовый остаток - в количестве 3-5%, содержащий 60-90 бензойной кислоты, катализатор, бензилбензоат, смолообразные продукты конденсации и др. 1. Более полная отгонка бензойной кислоты из кубового остатка приводит к загрязнению товарной бензойной кислоты бензилбензоатом и к ужесточению коррозионных условий процесса. Рециркуляция кубового оста, ка на стадии окисления вызывает ингибирование реакций окисления толуола смолообразными продуктами и продуктами коррозии. Использование кубового остатка в качестве компонента топлива также затруднено, так как содержащаяся в нем бензойная кислота при смешении с топливом выпадает в осадок. Поэтому кубовый остаток является отходом производства и вывозится в отвал или сжигается. Известен способ получения бензоата натрия из бензойной кислоты, получен392ной жидкофазным окислением толуола в присутствии тяжелого металла, заключающийся в добавлении к реакционной массе алкоголята натрия для получения суспензии, содержащей твердый бензоат натрия в виде гранул, с последующим его фильтрованием. Содержание бензоата натрия 93,21 121. Недостатками этого способа являются сравнительно низкое качество целевого продукта, а также применени в процессе большого количества толуо ла, который требует регенерации. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемы результатам является способ получения бензоата натрия из остаточного продукта ректификации бензойной кислоты, полученной окислением толуола, заключающийся в том, что продукт измельчают на частицы размером .4:5 мм, обрабатывают водным раствором едкого натра, взятом с избытком, 5 весД, к полученному водному раствору бензоата натрия, имеющему рН 10, добавляют чистую бензойную кислоту, доводя рН до 8, после чего раствор фильтруют, полученный фильтрат обрабатывают раствором перманганата калия, а таком количестве, чтобы раствор не обесцвечи-вался при 20°С, обычно в течение 1 ч затем раствор нагревают до кипения, дебавляют активированный угол и кипятят 20 мин, после чего .снова фильт руют и к фильтрату добавляют бензойную кислоту (до рН 8), затем раствор выпаривают, сухой остаток измельчают и сушат при 120°С. Получают бензоат -натрия с содержанием основного вещества 99,8% 3. Недостатками этого способа являют ся его многостадийность, а кроме того, необходимость дважды проводить фильтрование, которое протекает медленно из-за забивки пор фильтра. Цель изобретения - упрощение и интенсификация процесса. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения бензоата натрия из остаточного продукта ректификации бензойной кислоты с использованием обработки водным раствором едкого натра, остаточный продукт обрабатывают реакционной водои при их соотношении 1:1-1:3, соответственно, при б5-95С с последующим разделением водного и органического слоев, обработкой органического слоя водным раствором faOH при 25-95°С и рН 5,6-6,8, отделением водного раствора бензоата натрия с последующим его упариванием. Содержание основного вещества 99,8. Предлагаемый способ осуществляют в четыре операции. При получении твердого бензоата натрия раствор упаривают и сушат остаток при 120°С. Получают продукт с содержанием основного вещества 2:.99,8. Отделенный органический слой представляет смолообразную массу (вязкость ВУуо 3,58), компаундируемую с топочным маслом, и может быть использован как компонент топлива. При любых указанных значениях рН и температуры достигается отделение смолообразных продуктов от водного раствора бензоата натрия простым отстаиванием реакционной смеси в течение 1520 мин или центрифугированием, что по сравнению с процессами очистки и фильтрования является более технологичным, производительным и менее трудоемким. Регенерацией катализатора из кубового остатка удаляются соли поливалентных металлов (кобальта, марганца), которые в процессе получения бензоата натрия образуют гидроокиси и выпадают из реакционной смеси в виде мелкодисперсных частиц, загрязняющих раствор. Проведение процесса при более высоких значениях тeмпepaJypы (-95°С) и рН (6,8) приводит к растворению смолистых примесей в растворе бензоата натрия. Понижение рН ниже оптимального ведет к снижению выхода бензоата натрия. Так, при уменьшении рН от 6,8 до 5,6 выход падает с 97,2 до 7В,5 Выход определяют с учетом содержания бензойной кислоты во взятом для обработки кубовом остатке по формуле AI. Мг I . г . М А Сгм; где А;, - количество полученного водного раствора бензоата натAj - исходное количество остаточного продукта, г; С;, - концентрация бензоата натрия в водном растворе, %} Ci - концентрация бензойной киспоты в остаточном продукта 9 те, -6, Mf - мол.вес бензоата натрия; мол. вес бензойной кислоты. Поскольку содержание бензойной кислоты в кубовом остатке может колебаться от 60 до 90 интервал изме нения температур выбран таким образом, что в любом случае кубовый остаток не будет застывать и будет хо рошо перемешиваться с раствором едкого натра. Остаточный продукт ректификации бензойной кислоты, содержит 0-70 бензойной кислоты, 2% (в расчете на металл) катализатора {кобальт, марганец), более 10 бензилбензоат и до 40 смолистых продуктов. В приведенных примерах применяют остаточный продукт, содержащий,вес. 57,1 бензойная кислота ; 11,8бензилбензоат; 1 , (на металл) катализатор; 29,7 смолистые продукты. Пример 1 (сравнительный). Из остаточного продукта ректификации бензойной кислоты, регенерированного от катализатора, следующим путем; 210 г кубового остатка контактируют при перемешивании с г реакционной воды процесса окисления толуола при 80°С в течение 30 мин. Затем отстаивают 20 мин при той же температуре и отделяют органический слой от водного, М . Органический слой в количестве 200 г с содержанием бензойной кислоты 57,U обрабатывают 786,3 г 5 -ного раствора едкого натра при 20 С (рН полученной реакционной смеси 11), добавляют 5,5-г чистой бензойной кислоты, доводя рН до 8. Раствор отфильтровывают от смолистых продук тов (79,0 г). Раствор соответствует 100 ед. по иодметрической шкале. Для получения удерживающейся в течение 1 ч при 20°С розовой окраски к фильтрату добавляют 205,8 г перман ганата калия. Затем вновь отфильтро вывают от выделившегося Мп( и смолистых примесей. Цвет полученного фильтрата 20 ед. по иодометрической шкале. Нагревают до кипения, добавляют 2 г активированного угля и кипятят 20 мин. Далее отфильтровывают от активированного угля. Получают 878,2 г раствора бензоата натрия. Цвет раствора соответствует 10 ед. по иодометрической шкале,, Содержание бензоата натрия в нем . Выход бензоата натрия от теоретического 3 96,8. Водный раствор бензоата натрия выпаривают и остаток сушат до постоянного веса до 120°С. Количество сухого остатка 136, г с содержанием бензоата .натрия 99,30%. Пример 2. 210 г кубового остатка, содержащего 58, бензойной кислоты (кубовый остаток идентичен использованному в примере 1) контактируют при перемешивании с 210 г реакционной воды процесса окисления толуола (соотношение кубовый остаток: реакционная вода 1:1) при 65 С в течение 30 мин. Затем отстаивают 20 мин и отделяют водный слой от органического. 197,6 г отделенного органического слоя, содержащего 57,7 бензойной кислоты, добавляют при перемешивании к 720, if г 5 -ного раствораедкого натра при 35°С. После установления рН 6,8 перемешивание прекращают, реакционную массу отстаивают 15 мин, затем отделяют нижний слой - смолистые продукты (90,2 г) от водного раствора бензоата натрия (830,2 г). Цврт полученного раствора соответствует 10 ед. по иодометрической. шкале. Содержание бензоата натрия 15,6. Выход бензоата натрия от теоретического 9б,2. После упаривания раствора и сушки остатка до постоянного веса при получают 129,6 г с содержанием бензоата натрия 99,85. Пример 5. Аналогично примеру 2 220 г остатка обрабатывают 660 г реакционной воды (соотношение кубовый остаток:реакционная вода 1:3) при 65 С, далее 202 г отделенного органического слоя, содержащего 5б,3 бензойной кислоты, обрабатывают при перемешив-ании 587,8 г раствора едкого натра при 35°С и рН 5,6. После установления рН реакционную массу отстаивают 15 мин, затем отделяют смолистые, продукты (Tl 2,1 г) от водного раствора бензоата натрия (б75,7г). Цвет полученного раствора ед. по иодометрической шкале. Содержание бензоата натрия 15,6. Выход бензоата натрия от теоретического 78, После упаривания раствора и сушки остатка до постоянного веса при получено 105,8 г с содеранием бензоата натрия 99,90. Пример 4. Аналогично примеру 2 230 г кубового остатка обрабатывают 230 г реакционной воды (соотношение кубовый остаток: реакционная вода 1:1) при , далее 205,5 г отделенного органического слоя, содержащего 55,5% бензойной кислоты, обрабатывают при перемешивании 726,О 5 -ного раствора едкого натра при 75°С и рН 6,7. После установления рН реакционную массу отстаивают 15 мин, затем отделяют смолистые продукты (89,2 г) от водного раствора (83б, 8г Содержание бензоата натрия 15,6. Цвет раствора 10 ед.по иодометричес кой шкале. Выход бензоата натрия от теоретическо о 97,0%. После упаривания раствора и сушки остатка до постоянного веса при 120 С получают 130,8 г с содержанием бензоата натрия 99,83. Пример 5. Аналогично примеру 2 300 г кубового остатка обрабатывают 900 г реакционной воды (соотношение кубовы14 остаток : реакционна вода 1:3) при , далее 235,8 г от деленного органического слоя, содержащего 8, бензойной кислоты обрабатывают при перемешивании 723, г 5 -ного раствора едкого натра при 95 С и рН 6,5. После установления рН реакционную массу отстаивают 15 мин затем отделяют смолистые продукты (89,7 г) от водного раствора бензоата (833,7 г). Цвет раствора 10 ед.иодометрической шкале. Содержание . бензоата натрия в нем 15,6. Выход от теоретического 96,6%. После упаривания раствора и сушки, остатка до постоянного веса при , получают 130,3 г с содержаниембензоата натрия 99,80%., П (р И м е р 6. 200 г органического слоя, полученного после контактирования кубового остатка с реакционной водой в условиях, описанных в примере 1, обрабатывают при перемешиёании 3602 г 1%-ного водного рёствора едкого натрия при и рН 6,8. После установления рН реакцион массу отстаивают 15 мин, затем отделяют смолистые продукты (102 г). от водного раствора бензоата натрия (3700 г). Цвет полученного раствора 10 ед. по иодометрической шкале. Содержание бензоата натрия 3,5%. Выход бензоата от теоретического 96,1%; После упаривания раствора и сушки д остатка до постоянного веса при 120 С получено 129,6 г с содержанием бензоата натрия 99,9%. Пример 7. 200 г органического слоя, полученного аналогично примеру 1, обрабатывают при перемешивании ,1 г раствора едкого натра при и рН 6,8. После установления рН реакционную массу отстаивают 15 мин , затем отделяот смолистые продукты (101,5 г) от водного раствора бензоата натрия (338,6 г) , Цвет раствора 10 ед, по иодометрической шкале. Содержание бензоата натрия 36,8%. Выход бензоата натрия от теоретического 92,%. После упаривания раствора и сушки остатка до постоянного веса при 120 С получают 110,2 г с содержанием бензоата натрия 99,8%. Пример 8. 200 г органического слоя,.полученного аналогично примеру 1, обрабатывают при перемешивании 18о,1 г 20%-ного раствора едкого натра при 80°С и рН 6,8. После установления рН реакционную массу центрифугируют на центрифуге с числом оборотов 4000 об/мин. Через 4 мин отделяют 90,1 г смолистых продуктов и 290,0 г водного раствора бензоата натрия, содержащего 38,8% целевого продукта. Выход бензоата натрия от теоретического 83,5%. После упаривания раствора и сушки остатка до постоянного веса при получено 112,2 г с содержанием бензоата натрия 99,8%. Использование предлагаемого способа получения водного раствора бензоата натрия из остаточного продукта ректификации бензойной кислоты, полу-, ченной окислением толуола, обеспечивает по сравнению с известным способом интенсификацию процесса и упрощение технологии (Ц операции вместо 7) устранение расходов реагентов и отходов производства (отработанный активированный уголь, осадок двуокиси марганца со смолистыми примесями). Предлагаемый способ промышленно осуществим. Формула изобретения Способ получения бензоата натрия из остаточного продукта ректификации бензойной кислоты с использованием обработки водным раствором едкого натра, отличающийся тем, что, с целью упрощения и интенсификации процесса, остаточный продукт

9 92593310обрабатывакгг реакционной водой при1. Патент США fP 3187038

их соотношении 1:1 - 1:3 соответст-кл,2бО-52А, опублик.19б1. венно, при 65 95С с последующим

разделением водного и органического2. Патент США (Р 3907877

слоев, обработкой органического слоя5КЛ. 260-515Р, опублик.1975.

водным раствором NaOH при 25-95 С и; 3. Патент ПНР ff ,

рН 5f6-6|8, отделением водного раст-кл. 12 О , опублик.19б2 (прототип) вора бензоата натрия с последующим

его упариванием.k. Авторское свидетельство СССР

Источники информации,ю по заявке Н 28Ц802/23-0,

принятые во внимание при экспертизекл.С 07 С 63/06, 1979.