Способ получения пентаэритрита с использованием параформальдегида

Настоящее изобретение относится к способу получения пентаэритрита, заключающемуся в конденсации формальдегида с ацетальдегидом в присутствии гидроксида натрия, ректификации и выпаривании конденсационного раствора, вакуум-кристаллизации, фильтровании, промывке полученного технического пентаэритрита, перекристаллизации, фильтровании и сушке пентаэритрита. При этом формальдегид используют в виде смеси формалина и параформальдегида, причем параформальдегид составляет до 1/5 части от общего количества формальдегида в реакционной смеси, мольное соотношение компонентов:

ацетальдегид 1 формальдегид 8,4-8,5 гидроксид натрия 1,15-1,20 вода 70-72.

Предлагаемый способ позволяет повысить производительность процесса при обеспечении высокого уровня качества готового продукта.

 

Предлагаемое изобретение относится к области химии, а именно к технологии органического синтеза, и может быть использовано для получения пентаэритрита.

Известен способ получения пентаэритрита по а.с. №77536, заключающийся в конденсации ацетальдегида и формальдегида в растворе в присутствии едкого натра, очистке растворов пентаэритрита, включающих другие органические примеси, такие как формиат натрия, дипентаэритрит, полипентаэритрит, ионообменными смолами после отделения не вступивших в реакцию альдегидов.

Недостаток известного способа заключается в низком выходе товарного пентаэритрита из-за недостаточного содержания формальдегида в реакционной смеси для обеспечения полноты протекания синтеза и повышения качества получаемого пентаэритрита.

Известен способ получения пентаэритрита (Патент SU 300018, C07C 31/24, 1971), включающий конденсацию формальдегида с ацетальдегидом в присутствии гидроокиси щелочных или щелочноземельных металлов при нагревании с последующим выделением целевого продукта известными приемами.

Недостатком является невысокое количество и качество получаемого пентаэритрита.

Известен способ получения пентаэритрита (Патент РФ №2078073, C07C 31/07, C07C 29/38, 1997), заключающийся во взаимодействии ацетальдегида с формальдегидом в присутствии гидроксида натрия, ректификации и выпаривании реакционного раствора, вакуум-кристаллизации, фильтровании, промывке и сушке готового продукта.

Недостаток заключается в том, что, несмотря на интенсификацию процесса, выход получаемого пентаэритрита является недостаточно высоким.

Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению является способ получения пентаэритрита с содержанием основного вещества более 98 мас.% и пентаэритрита, обогащенного дипентаэритритом в количестве 5-20% (Патент РФ №2208009, C07C 31/24, C07C 31/18, C07C 29/38, 2003). Известный способ включает конденсацию ацетальдегида с формальдегидом в водной щелочной среде, ректификацию, выпаривание, вакуум-кристаллизацию при 45-55°C и плотности суспензии 1,3-1,35 г/см³, фильтрование, промывку полученного технического пентаэритрита, дальнейшую перекристаллизацию в горячей воде, фильтрацию при 45-55°C и сушку с выделением пентаэритрита с содержанием основного вещества около 98 мас.%.

Использование известного способа существенно повышает выход пентаэритрита. Однако недостаток прототипа заключается в недостаточной производительности процесса получения пентаэритрита.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности процесса получения пентаэритрита при обеспечении высокого уровня качества готового продукта.

Технический результат при решении поставленной задачи заключается в ускорении процесса получения пентаэритрита.

Способ получения пентаэритрита, заключающийся в конденсации формальдегида с ацетальдегидом в присутствии гидроксида натрия, ректификации и выпаривании конденсационного раствора, вакуум-кристаллизации, фильтровании, промывке полученного технического пентаэритрита, перекристаллизации, фильтровании и сушке пентаэритрита, отличающийся тем, что формальдегид используют в виде смеси формалина и параформальдегида, причем параформальдегид составляет до 1/5 части от общего количества формальдегида в реакционной смеси, мольное соотношение компонентов:

ацетальдегид	1
формальдегид	8,4-8,5
гидроксид натрия	1,15-1,20
вода	70-72.

Технический результат обеспечивается тем, что не более 1/5 части формальдегида, используемого в процессе получения пентаэритрита составляет параформальдегид. Использование до 1/5 части формальдегида в виде параформальдегида позволяет повысить концентрацию конденсационного раствора, что объясняется более высоким содержанием формальдегида в параформальдегиде по сравнению с формалином. В параформальдегиде содержится не менее 91% формальдегида, в формалине (водном растворе формальдегида) - до 55%. Повышение концентрации конденсационного раствора способствует ускорению процесса получения пентаэритрита за счет сокращения длительности стадии упаривания. Снижение общего количества метанола, образующегося в процессе синтеза пентаэритрита, сокращает время прохождения стадии ректификации и уменьшает количество примесей (биспентаэритритформаля пентаэритрита) в готовом продукте, что обеспечивает высокое качество получаемого пентаэритрита.

Использование более 1/5 части параформальдегида в смеси формальдегида усложняет технологический процесс получения пентаэритрита и, следовательно, удлиняет процесс, так как требует применения погрузочных устройств для загрузки параформальдегида в реактор, установки внутри реактора перемешивающих устройств, осуществления дополнительного отвода избыточного тепла. Кроме того, для растворения более 1/5 части параформальдегида требуется большее количество воды, что также приводит к усложнению и удлинению технологического процесса получения пентаэритрита. В то же время экспериментально выявлено, что использование менее 1/280 части параформальдегида от общего количества формальдегида в реакционной смеси не оказывает заметного влияния на технический результат и поэтому является нецелесообразным.

Повышение концентрации конденсационного раствора приводит к повышению выхода готового продукта с высоким содержанием основного вещества монопентаэритрита, объясняющееся тем, что увеличение содержания формальдегида в реакционной смеси обеспечивает более полное протекание синтеза пентаэритрита. Опытным путем установлено, что предлагаемым способом можно получить пентаэритрит, включающий до 99,14% монопентаэритрита.

Следовательно, осуществление предлагаемого способа получения пентаэритрита с использованием до 1/5 части от общего количества формальдегида в реакционной смеси с заявляемым мольным соотношением компонентов ускоряет процесс получения пентаэритрита, при сохранении высокого качества готового продукта.

Способ получения пентаэритрита с использованием параформальдегида осуществляется следующим образом.

Для получения пентаэритрита используют:

альдегид уксусный технический с массовой долей основного вещества - 99,79%, формальдегид - в виде смеси, состоящей из формалина (водного раствора формальдегида), с содержанием основного вещества 55% и параформальдегида с содержанием основного вещества более 90%, например, марки «Granuform 91» производства немецкой фирмы Ineos Paraform с содержанием формальдегида 91%;

натр едкий технический (гидроксид натрия), с массовой долей основного вещества - 48,63%;

муравьиную кислоту, с содержанием основного вещества - 86%;

деминерализованную воду.

Синтез пентаэритрита проводят при мольном соотношении компонентов в реакционной смеси:

ацетальдегид - 1;

формальдегид (включая параформальдегид) - 8,4-8,5;

гидроксид натрия - 1,15-1,20;

вода - 70-72

как наиболее оптимальном для получения наибольшего количества готового продукта - пентаэритирита.

Для проведения процесса конденсации формальдегида и ацетальдегида в присутствии гидроксида натрия, параформальдегид загружают в реактор одновременно с формалином. При этом параформальдегид можно использовать в виде порошка или гранул. Предпочтительно использование параформальдегида в виде гранул из-за лучшей их растворимости. Кроме того, параформальдегид в виде гранул лучше хранится и транспортируется. Далее процесс получения пентаэритрита ведут, используя известные операции: ректификацию, выпаривание, вакуум-кристаллизацию, фильтрование и промывку полученного технического пентаэритрита. Причем время на ректификацию и выпаривание сокращается благодаря повышению концентрации формальдегида в конденсационном растворе и снижению количества метанола из-за использования части формальдегида в виде параформальдегида. Затем технический пентаэритрит очищают путем растворения и рафинации, подвергают вакуум-кристаллизации с получением и сушкой товарного пентаэритрита.

Предлагаемый способ иллюстрируется конкретным примером.

В реактор загружают 26434,12 кг технического раствора формалина, содержащего 55% формальдегида, 23,59 кг параформальдегида марки «Granuform 91», что составляет 1/280 часть от общего количества формальдегида, 2863,06 кг гидроксида натрия, содержащего 42,5% NaOH, 12219,74 кг деминерализованной воды. Полученную смесь перемешивают. Затем постепенно дозируют ацетальдегид в количестве 1146,29 кг. При этом получают общее количество смеси 42686,80 кг. После завершения синтеза пентаэритрита и получения готового продукта проводят анализ по его качеству. Качество готового продукта определяют по содержанию в нем монопентаэритрита. Содержание монопентаэритрита определяют за вычетом идентифицируемых компонентов: производных пентаэритрита, воды и зольности в перерасчете на формиат натрия. Идентификацию примесей - производных пентаэритрита, проводят с применением газохроматографического метода на хроматографе «Цвет-800». Анализ по качеству готового продукта на содержание монопентаэритрита, как основного идентифицируемого вещества, подтвердил, что продукт, полученный при синтезе пентаэритрита с использованием 1/280 части формальдегида в виде параформальдегида марки «Granuform 91» содержит 99,14% монопентаэритрита. При этом анализ показал, что в готовом продукте, полученном известным способом без использования параформальдегида, содержится 99,12% монопентаэритрита. Следовательно, результаты сравнительного анализа показали, что при осуществлении предлагаемого способа качество готового продукта не только сохраняется, но и улучшается.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить производительность процесса получения пентаэритрита, путем его ускорения, обеспечив при этом повышение качества готового продукта.

Способ получения пентаэритрита, заключающийся в конденсации формальдегида с ацетальдегидом в присутствии гидроксида натрия, ректификации и выпаривании конденсационного раствора, вакуум-кристаллизации, фильтровании, промывке полученного технического пентаэритрита, перекристаллизации, фильтровании и сушке пентаэритрита, отличающийся тем, что формальдегид используют в виде смеси формалина и параформальдегида, причем параформальдегид составляет до 1/5 части от общего количества формальдегида в реакционной смеси, мольное соотношение компонентов:

ацетальдегид	1
формальдегид	8,4-8,5
гидроксид натрия	1,15-1,20
вода	70-72