Способ очистки терефталоилхлорида
Изобретение относится к усовершенствованному способу очистки терефталоилхлорида, применяемого в производстве полимерных продуктов, отгонкой из продуктов реакции его получения с последующей конденсацией паров и получением кристаллического продукта, причем процесс ведут при атмосферном давлении в токе инертного газа при температуре, большей, чем температура плавления терефталоилхлорида, но меньшей, чем температура его кипения, а выделение продукта из паровой фазы осуществляют при температуре, меньшей, чем температура его плавления. Простой способ отгонки позволяет повысить качество целевого продукта. 2 табл.
Изобретение относится к химической промышленности и более конкретно - к способам получения терефталоилхлорида, применяемого в производстве различных полимерных продуктов.
Известны способы получения терефталоилхлорида (ТФХ) из различных 1,4-производных бензола. Как правило, получаемый ТФХ содержит примеси, содержание которых обусловлено как наличием примесей в исходных продуктах, так и протеканием побочных реакций. Качество ТФХ принято характеризовать двумя основными параметрами - прозрачностью раствора в четыреххлористом углероде в видимой области спектра, отражающей содержание примесей, не растворимых в нем, и оптической плотностью раствора в диоксане, связанной с наличием окрашенных примесей (также в видимой области).
Присутствие этих примесей в продуктах реакции обусловливает необходимость очистки сырца ТФХ.
Известны способы очистки ТФХ, получаемого взаимодействием терефталевой кислоты (ТФК) с тионилхлоридом (SU 486668, С 07 С 51/64, 1984; SU 722898, С 07 С 51/58 63/14, 1980) или фосгеном (GB 1415980, С 07 С 63/10, 53/30, 63/22, 63/30, 1975; US 6429334, С 07 С 51/60, 51/58, 2002), хлорированием терефталевой кислоты (US 4167525, В 01 D 3/34, С 07 С 63/00, 1979), диметилтерефталата (SU 122745, 1959; US 4528146, С 07 С 51/60, 1985) или метилового эфира п.-толуиловой кислоты (SU 176884, С 07 С, 1965), либо частичньм гидролизом 1,4-бис(трихлорметил)бензола (SU 729186, С 07 С 63/10, 63/30, 51/58, 1980; US 4091017, С 07 С 51/58, 1978), путем отгонки ТФХ в вакууме, при остаточном давлении 2-25 мм рт.ст. и соответственно температуре 117-157°С.
Наиболее близким к предложенному является известный способ очистки терефталоилхлорида отгонкой из продуктов реакции его получения в вакууме с последующей конденсацией паров в виде жидкости и получением кристаллического продукта (SU 729186, С 07 С 63/10, 63/30, 51/58, 1980). ТФХ, очищенный по этому способу (так же, впрочем, как и по другим способам), всегда содержит некоторое количество примесей, затрудняющих его последующее использование для получения полимерных продуктов. Поэтому после вакуумной отгонки часто прибегают к дополнительным способам очистки, например перекристаллизации, что усложняет процесс и увеличивает затраты на получение ТФХ.
Для улучшения качества продукта и упрощения процесса предложен способ очистки терефталоилхлорида отгонкой из продуктов реакции его получения с последующей конденсацией паров и получением кристаллического продукта, отличающийся тем, что процесс ведут при атмосферном давлении в токе инертного газа при температуре, большей, чем температура плавления терефталоилхлорида, но меньшей, чем температура его кипения, а выделение продукта из паровой фазы осуществляют при температуре, меньшей, чем температура его плавления.
Техническим результатом предложенного способа является снижение содержания примесей в перегнанном ТФХ. Этот результат достигается несмотря на то, что отгонка при атмосферном давлении (даже в токе инертного газа) требует применения более высоких температур, чем вакуумная отгонка, и, казалось бы, может привести к протеканию побочных реакций.
Сущность предложенного способа иллюстрируется приведенными ниже примерами.
Пример 1. В круглодонную колбу, снабженную термометром и барботером для подачи азота, помещают 95,8 г сырца ТФХ, полученного фосгенированием терефталевой кислоты в среде расплава ТФХ и в присутствии диметилформамида (ДМФА) с последующей отдувкой растворенных фосгена и хлористого водорода (содержание основного вещества 95%). Колбу соединяют с наклонной трубкой, к другому концу которой присоединяют два полиэтиленовых мешка, вставленных друг в друга. Оба мешка содержат отверстия для выхода азота. Колбу помещают в нагретую масляную баню и после достижения температуры в колбе 170°С (температура кипения ТФХ при атмосферном давлении 265°С) начинают подавать через барботер газообразный азот со скоростью 260 л/ч. Для уменьшения осаждения ТФХ в верхней части колбы и в трубке их обогревают, поддерживая в них температуру 70-75° (немного ниже температуры плавления ТФХ, которая составляет 80-82°С). Парогазовая смесь проходит через наклонную трубку и поступает во внутренний полиэтиленовый мешок, на стенках которого при температуре окружающей среды происходит осаждение кристаллического ТФХ. Затем азот проходит через пространство между мешками; при этом некоторое количество ТФХ осаждается на внутренних стенках внешнего полиэтиленового мешка. Азот, выходящий через отверстия внешнего мешка, выпускается в атмосферу. Потери ТФХ не превышают 2,5%. Качество продукта оценивают, измеряя температуру его плавления, прозрачность раствора в четыреххлористом углероде при 364,5 нм и оптическую плотность раствора в диоксане при 364,5 нм. Результаты опытов по примерам 1-4 приведены в таблице 1.
Примеры 2, 3. Процесс ведут аналогично примеру 1, изменяя температуру в колбе и скорость подачи азота.
Пример 4. Процесс ведут аналогично примеру 1 с тем отличием, что обработке подвергают сырец ТФХ, полученный частичным гидролизом 1,4-бис(трихлорметил)-бензола (гексахлор-п.-ксилола) с последующей отдувкой газов.
Пример 5 (сравнительный). В колбу емкостью 0,5 л помещают 200 г сырца ТФХ, полученного фосгенированием терефталевой кислоты в среде расплава ТФХ и в присутствии ДМФА с последующей отдувкой растворенных фосгена и хлористого водорода (содержание основного вещества 95%). Колбу соединяют с наклонным холодильником, в рубашку которого подают горячую воду с температурой 85°С, и приемной колбой. Затем колбу с сырцом ТФХ помещают в масляную баню, и установку соединяют с вакуум-насосом. Отгонку ТФХ проводят при температуре паров 145-147°С и остаточном давлении 20 мм рт.ст. Степень отгона 84,3%. Показатели качества продукта: температура кристаллизации 80,9°С, оптическая плотность 0,16, прозрачность 87%.
Пример 6. 25 кг сырца ТФХ, полученного фосгенированием терефталевой кислоты в среде расплава ТФХ и в присутствии ДМФА с последующей отдувкой растворенных фосгена и хлористого водорода (содержание основного вещества 95%), помещают в перегонный куб с рубашкой для обогрева, двумя сифонами для ввода азота и термопарами для измерения температуры в нижней части аппарата и на выходе парогазовой смеси. Последнюю отводят с помощью присоединенной к верхней части куба перевернутой U-образной трубы, восходящий участок которой снабжен рубашкой для обогрева, а нисходящий - рубашкой для охлаждения, расположенными внутри трубы скребками для удаления кристаллов и секторным затвором в нижней части. Отгонку ТФХ осуществляют, нагревая куб и поддерживая в нижней части температуру 165°С, а в верхней - 90°С, и подавая в куб азот со скоростью 4 м3/ч. Отогнанный ТФХ конденсируется в виде кристаллов на внутренней поверхности нисходящей части перевернутой U-образной трубы, с помощью скребков ссыпается в ее нижнюю часть и выводится через секторный затвор в приемную емкость. Азот, содержащий некоторое количество взвешенных частиц ТФХ, из нижней части перевернутой U-образной трубы поступает в циклон, откуда ТФХ выводится через секторный затвор в приемную емкость, а азот поступает на стадию дополнительной очистки и выбрасывается в атмосферу. Отгонку ведут предпочтительно до содержания ТФХ в кубовом остатке не менее 75%. При этом кубовый остаток сохраняет транспортабельность и может быть повторно использован для последующих операций фосгенирования терефталевой кислоты. Результаты опытов по примерам 6-9 приведены в таблице 2.
Примеры 7-9. Процесс ведут аналогично примеру 6, изменяя температуру в кубе и скорость подачи азота.
Способ очистки терефталоилхлорида отгонкой из продуктов реакции его получения с последующей конденсацией паров и получением кристаллического продукта, отличающийся тем, что процесс ведут при атмосферном давлении в токе инертного газа при температуре, большей, чем температура плавления терефталоилхлорида, но меньшей, чем температура его кипения, а выделение продукта из паровой фазы осуществляют при температуре, меньшей, чем температура его плавления.
