Способ выделения диангидрида пиромеллитовой кислоты

 

Использование: в производстве термостойких полимеров. Сущность: продукт - пиромеллитовый диангидрид. Б. Ф. C₁₀0H₂O₆. Степень выделения 94,0%. Реагент 1: высокотемпературный контактный газ, образующийся при парофазном окислении дурола. Условия: охлаждаемая поверхность теплообменника, представляющего собой поперечно оребренные трубы, при этом скорость прохождения газа через теплообменник составляет 0,05-0,95 м/с, а для удаления продукта с поверхности труб теплообменника применяют органический растворитель. 1 табл.

Изобретение относится к методу выделения диангидрида пиромеллитовой кислоты из высокотемпературного газа, содержащего его пары, в частности из высокотемпературного контактного газа, образующегося при парофазном окислении дурола.

Диангидрид пиромеллитовой кислоты (ПМДА) исходный продукт получения термостойких полимеров, обладающих высокой механической, электрической и термической прочностью при температурах от -270 до 450^оС. Его используют для создания изоляционных покрытий в электротехнике и радиоэлектронике [1] Один из способов промышленного синтеза ПМДА парофазное каталитическое окисление дурола кислородом воздуха при 300-500^оС, при котором получаются контактные газы, содержащие 5-7 г/нм³ ПМДА и 1-2 г/нм³ примесей (фталевый ангидрид, тримеллитовый ангидрид, 4,5-диметилфталевый ангидрид и др.). Получаемый из контактных газов сырец имеет содержание основного вещества 80-95% и для получения товарного продукта его необходимо очищать. Известны методы очистки путем перекристаллизации из органического растворителя, высокотемпературной ректификацией, дегидратацией из пиромеллитовой кислоты [2-5] Для выделения ПМДА-сырца из контактных газов предложены различные методы. Так, в патенте [6] рекомендуется разбавлять контактные газы воздухом в соотношении 1: 1 по объему. Выделение ПМДА, происходящее благодаря охлаждению, осуществляют в аппарате колонного типа при линейной скорости потока смеси газов 0,05-0,5 м/с и времени пребывания в колонне 5-60 с, степень выделения не более 78% В этих условиях большая часть кристаллов ПМДА достигает размеров, позволяющих выделять их без циклонов или фильтров. Достоинство способа простота и непрерывность процесса, недостаток повышенные потери ПМДА с отходящими газами из-за увеличения их расхода и уноса части продукта в виде аэрозоля (вследствие резкого охлаждения при смешении).

Патент [7] прототип предлагает способ выделения ПМДА из контактных газов в теплообменнике с вертикальной охлаждаемой "гладкой" поверхностью. Оказалось, что при скоростях газов до 3 м/с меньшая часть продукта осаждается на теплообменной поверхности, а большая проходит аппарат в "свободном полете" и улавливается сепарирующими устройствами. Достоинство способа по сравнению с описанным выше большая полнота улавливания до 89%-; недостатки трудность выделения из-за необходимости использования сепарирующих устройств.

Задача изобретения разработка способа, обеспечивающего максимально полное выделение ПМДА из контактных газов без применения сепарирующих устройств. Эта задача решается путем выделения ПМДА на охлаждаемой поверхности, в качестве которой используют оребренные трубы, при этом скорость контактных газов в межтрубном пространстве теплообменника должна составлять 0,05-0,95 м/с, а для удаления ПМДА с поверхности применяют органический растворитель.

Вопреки прототипу оказалось, что только использование оребренных труб в указанном диапазоне скоростей позволяет эффективно улавливать из контактных газов ПМДА с последующим удалением его органическим растворителем. Как показали проведенные эксперименты, чем меньше в этих условиях скорость контактных газов, тем больше полнота выделения ПМДА на охлаждаемой поверхности; минимально допустимая скорость диктуется технологическими условиями. Минимальной, технологически обоснованной скоростью оказалось 0,05 м/с. При увеличении скорости больше 0,95 м/с резко увеличивается унос продукта, по-видимому, из-за образования аэрозоля.

П р и м е р 1. Контактные газы, полученные при окисления дурола кислородом воздуха, содержащие 74 м³ ПМДА и 1 г/м³ прочих примесей (тримеллитовый диангидрид; 4,5 диматилфталевый ангидрид, метилтримеллитовый ангидрид, 4-метилфталевый ангидрид, фталид-ангидрид; 2,4,5-трикарбоксибензальдегид, смолистые вещества), направляют в кожухотрубный теплообменник с поперечно-оребренными трубами. Используют теплообменник с диаметром труб 20-32 мм, наружным диаметром ребер 45-60 мм, толщиной 0,7-1 мм и шагом между ребрами 4-10 мм.

Скорость газов в межтрубном пространстве теплообменника 0,05 м/с, температура на выходе 70-90^оС соответственно в начале и конце цикла намораживания, продолжающегося 12 ч. Выделение целевого продукта осуществляют путем циркулирования растворителя через теплообменник и промежуточные емкости из полученного раствора ПМДА выделяют кристаллизацией. Выделенный продукт удаляют из теплообменника промывкой его диоксаном. Степень выделения ПМДА составила 95,0 она определялась по балансу продукта, собранного в аппарате и контрольных ловушках (гидролизерах), установленных за ним.

П р и м е р ы 2-9. Процесс выделения осуществляли по примеру 1, но скорость контактных газов в теплообменнике составляла 0,1; 0,25; 0,36; 0,50; 0,95 и 1,5 м/с. Применяемые растворители и степень выделения ПМДА при каждой из указанных скоростей приведена в таблице.

Таким образом, предложенный способ позволяет достичь выделения ПМДА, близкого к количественному; степень улавливания до 95,0 (по прототипу до 89% ), кроме того, предложенный способ позволяет упростить технологическое оформление процесса за счет исключения необходимости использования циклонов и фильтров.

Формула изобретения

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ДИАНГИДРИДА ПИРОМЕЛЛИТОВОЙ КИСЛОТЫ из контактных газов, образующихся при окислении дурола воздухом в теплообменнике с охлаждаемой поверхностью, отличающийся тем, что в качестве охлаждаемой поверхности используют поперечно оребренные трубы, при этом контактные газы подают в межтрубное пространство теплообменника со скоростью 0,05 0,95 м/с, а для удаления продукта с поверхности используют органический растворитель.

РИСУНКИ

Рисунок 1