Способ выделения метаксилола из смеси ксилолов
пал
ЙЙТВнтно-те ...чьскавав
l библнотекаМБ
О П И С А Н И Е 269805
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союэ Советских
Социалистических
Расптблик
К ПАТЕНТУ
Зависимый от патента ¹
Кл. 12о, 1/06
Заявлено 24.ЧИ1,1967 (№ 1182675/23-4)
Приоритет 01.IX.1966 (№ 57774, 66, Япония) МПК С 07с
Иомитет по делам иэобретений и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 54? 53 2(088.8) Опубликовано 17.IV.1970. Бюллетень ¹ 15
Дата опуоликования описания 28 Ч11.1970
Авторы изобретения
Иностранцы
Тамоцу Уено, Такаси Накано и Казуо Окамото (Япония) Иностранная фирма
«Джапэн Гэз-Кемикал Ко, Инк» (Япония) Заявитель
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ МЕТАКСИЛОЛА ИЗ СМЕСИ КСИЛОЛОВ
Изобретение относится к способу выделения метаксилола и параксилола (каждого отдельно) из смеси ксилолов.
Известен способ выделения метаксилола из смеси ксилолов путем обработки исходной смеси фтористым водородом и фтористым оором, получившийся при этом комплекс разлагают при нагревании.
Чтобы выделить из смеси ксилолов параксилол высокой степени чистоты, предлагается исходную смесь, обработанную фтористым водородом, фтористым бором, обрабатывать соединением, способным к образованию эвтектических кристаллов с параксилолом, при температуре от 0 до — 60 С. Полученную реакционную смесь разделяют известными приемами.
В качестве соединения, способного к образованию эвтектических кристаллов с параксилолом, предлагается использовать четыреххлористый углерод, четырехбромистый углерод, бромоформ, дибромдихлорметан, трехбромистую или треххлористую сурьму.
Фтористый водород берут в количестве
5 — 20 моль, фтористый бор в количестве
0,5 — 2 моль на 1 мо ль метаксилола, содержащегося в смеси ксилолов, а соединение, образующее эвтектические кристаллы с параксилолом, берут в количестве 0,5 — 1,5 моль на
1 моль параксилола, содержащегося в смеси ксилолов.
Когда в одном сосуде производят экстракцию метаксилола из смеси ксилолов с применением фтористого водорода и фтористого бора и одновременное выделение параксилола из смеси ксплолов в виде эвтектических кристаллов используя четыреххлорпстый или четырехбромистый углерод, вся система разделяется на три фазы. Первая из них (снизу) твердая фаза эвтектического кристалла состоит из параксилола и соединения, образующего эвтектические кристаллы. Вторая фаза, жидкая, содержит фтористый водород, фтористый бор и метаксилол, а третья углеводородная жидкая фаза содержит ксилольный рафинат
15 и соединение, образующее эвтектические кристаллы. Разделение на фазы происходит в результаге разности пх удельных весов. При добавлении к смеси ксилолов соединения, образующего эвтектические кристаллы, и фтористого бора при перемешивании и поддержании температуры системы на определенном уровне ксилолы, состоящие главным образом из метаксилола. образуют комплексное со25 единение с фтористым водородом и фторпстым бором. Это соединение растворяется во фтористом водороде. В результате этого концентрация метаксилола в ксилольной фазе уменьшается, а потому уменьшается и относительная концентрация других изомеров.
269805
40
Эвтектические кристаллы состоящие из параксилола и соединения, образующего эвтектические кристаллы, начинают выпадать в осадок по мере увеличения концентрации параксилола и выделяются из системы, образуя твердую фазу, При спокойном состоянии системы эвтектические кристаллы, имеющие относительно большой удельный вес, оседают и образуют нижний слой. Над слоем эвтектических кристаллов образуется промежуточный слой, состоящий из фтористоводородного экстракта, выше которого располагается верхний слой, состоящий из рафината. В таком случае эвтектические кристаллы падают вниз через фазу фтористого водорода и накапливаются под этой фазой, удерживая в своей массе маточный раствор. Удельный вес этого маточного раствора можно уменьшить по сравнению с удельным весом фазы фгористого водорода, выбирая соответствующий состав рафината и температуры. В результате маточный раствор, состоящий из ксилольного рафината вещества, образующего эвтектические кристаллы, поднимается вверх через фазу фтористого водорода и объединяется с рафинатом. Фтористоводородная фаза действует как среда, через которую просачивается маточный раствор из эвтектических кристаллов.
Предлагаемый способ осуществляют при температуре от 0 до — б0 С, предпочтительно от — 10 до — 40 С. Фтористый водород желательно применять в количестве от 5 до
20 моль на 1 моль метаксилола, содержащегося в смеси ксилола, в то время как фтористый бор добавляют в количестве от 0,5 до
2,0 моль на 1 моль метаксилола, содержащегося в смеси ксилолов. Соединение, образующее эвтектические кристаллы, применяют в количестве от 0,5 до 1,5 моль на 1 моль параксилола, содержащегося в исходной смеси.
При осуществлении предлагаемого спосооа можно не только одновременно в одном аппарате выделить метаксилол и параксилол (порознь) из смеси ксилолов, чо также повысить избирательность процесса экстракции. Система, в которой одновременно существуют три фазы в равновесном состоянии, дает возмо..кность создавать концентрацию параксилола в рафинате (маточный раствор), значительно более низкую, чем во второй системе, состоящей из двух фаз, так как концентрацию параксилола в первой системе можно регулировать, пользуясь равновесием твердое вещество — жидкость или растворимостью при данн ой температуре.
Поэтому в фтористоводородном экстракте содержится только небольшое количество параксилола.
В данной трехфазной системе концентрация параксилола в маточном растворе зависит от растворимости кристаллов при данной темпе45
65 ратуре и поэтому она значительно меньше, чем концентрация параксилола в маточном растворе, которая зависит от равновесия экстракции жидкость — жидкость, при известном способе экстракции.
Параксилол можно выделять из смеси ксилолов при температуре примерно на 20 С выше, чем температура обычного процесса низкотемпературной кристаллизации, но в таком же количестве и при таких же выходах и концентрации, как достижимые при второй системе. Это объясняется тем, что параксилол в рафинате сконцентрирован в результате экстракции метаксилола. Таким образом, изобретенный способ имеет значительное преимущество перед известным, По предлагаемому способу получают эвтектические кристаллы значительно более чистые, без создания градиента концентрации в слое кристаллов, обусловленного действием фтористоводородной экстракционной фазы как среды.
При обычном способе кристаллизации при низкой температуре на первой стадии фильтрования с помощью центробежного сепаратора получа.от кристаллы параксилола примерчо 80%-ной степени чистоты, а по предла1аемому способу получаются эвтектические кристаллы параксилола тоже 80%-íîé степени чистоты (в пересчете на ксилол), но без применения центробежного сепаратора в результате действия фтористоводородной фазы в качестве среды.
Описываемый способ дает возможность сразу на одной стадии выделять метоксилол и пар аксилол (порознь) . Из смеси, оставшейся гюсле выделения метаксилола и параксилола, легко можно выделить этилбензол или ортоксилол при обычной перегонке.
Hp им ер 1. 29,8 г четыреххлористого углерода, 100 г смеси ксилолов и 100 г фтористого водорода загружают в сосуд «Кэл-мэйд» емкостью 400 мл, оборудованный рубашкой для охлаждения и комбинированным скребком с мешалкой. Через эту смесь пропускают при перемешивании и температуре — 45 С струю фтористого бора в количестве 31 г. Затем смесь выдерживают в спокойном состоянии, в результате чего она разделяется на три фазы (снизу): кристаллическую, фазу экстракта и фазу рафината (маточный раствор) . Температуру системы медленно повышают до — 42 С в течение примерно 10 мин при легком перемешивании, а затем через дно сосуда удаляют последовательно кристаллическую фазу, фазу экстракта и фазу рафината. Результаты анализа каждой из фаз приведены в табл. 1, 269805
Таблица 1
Кристаллическая фаза
Исходный продукт
Фтористоводородный экстракт
Рафинат
Соединение вес, вес. о; вес. вес. Оо
23,2
8,3
100
59,8
100
17,0
20,5
100
Всего
Чсгыреххлористый углерод
31,5
1,0
37,5
1,32
Всего
Удельный вес
1,15 пературе, равной — 70 С. Результаты приведены в табл. 2.
Для контроля разделение производят обычным методом кристаллизации при низкой темТаблица 2
Исходный продукт
Маточный раствор
Кристаллы
Соединение вес. % вес. вес. о, 82,8
100
17,2
Всего
100
100
100
П р и м ер 2. В сосуд, описанный в приме- фтористого оора, поддерживая температуру ре 1, загружают 48,5 г четырехбромистого уг- — 35 С. Результаты анализа трех полученных лерода, 100 г смеси ксилолов и 50 г фтористо- 40 фаз показаны в табл. 3. го водорода. Через эту смесь пропускают 17 г
Таблица 3
Исходный продукт
Кристаллическая фаза
Фтористоводородный экстракт
Рафинат
Соединение вес. % вес. вес. % вес. %
100
Всего
Четыреххлористый углерод
100
100
13,3 100
41,5
34,5
7,0
100
52,5
41,5
1,01
Всего
Удельный вес
54,8
2,05
1,12
Яля контроля экстрагируют только метак- фторпстого водорода и 31 г фтористого бора. силол при температуре 0 С, применяя 100 г 65 Полученные результаты даны в табл. 4.
Этилбензол
Ортоксилол
Метаксилол
Параксилол
Этилбеизол
Ортоксилол
Метаксилол
Г1араксилол
Этилбеизол
Ор оксилол
Метаксилол
Параксилол
10,5
19,6
48,7
21,2
21,7
17,5
41,3
19,5
10,5
19,6
48,7
21,2
10,5
19,6
48,7
21,2
21,7
17,5
41,3
19,5
7,1
8,8
l,8
82,3
10,5
19,6
48,7
21,2
7,5
6,0
1,5
85,0
1,2
1,5
0,3
14,0
2,3
4,1
12,2
81,4
1,0
0,8
0,2
11,3
34,9
36,6
9,5
19,0
0,4
0,7
2,1
14,0
54,5
21,2
8,7
15,6
8,1
8,5
2,2
4,4
12,2
22,8
56,3
8,7
18,8
7,3
3,0
5,4
2,0
16,1
77,2
4,7
10,1
18,9
46,6
7,3
3,6
13,0
73,0
5,4
1,2
9,6
46,2
2,8
1,9
9,4
38,1
2,8
269805
Таблица 4
Фтори стоводородный экстракт
Исходный проду кт.
Рафинат
Соединение вес. % вес. % вес.
10,5
19,6
48,7
21,2
26,2
20,4
11,9
41,5
7,7
6,0
3,5
12,2
10,5
19,6
48,7
21,2
4,0
19,3
64,0
12,7
Этилбензол
Ортоксилол
Метаксилол
Параксилол
2,8
13,6
45,2
9,0
100 100
29,4
70,6
Всего
100
100
Предмет изобретения
Составитель М. Золотарева
Редактор С Лазарева Техред 3. Н. Тараненко Корректор С. А. Кузовенкова
Заказ 2080119 Тираж 480 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва уК-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
1. Способ выделения метаксилола из смеси ксилолов путем обработки исходной смеси фтористым водородом и фтористым бором, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности выделения и параксилола вы=окой чистоты, обработанную фтористым водородом и фтористым бором смесь подвергают взаимодействию с соединением, способным к образованию эвтектических кристаллов с параксилолом, при температуре от 0 до — 60 С, полученную при этом реакционную массу подвергают разделению известными приемами.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соединения, способного к образованию эвтектических кристаллов с параксилолом, берут четыреххлористый углерод, или четырехбромистый углерод, или бромоформ, или дибромдихлорметан, или трехбромистую сурьму, или треххлористую сурьму.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличтощийся тем, что фтористый водород берут в количестве
5 — 20 моль, фтористый бор в количестве
25 0,5 — 2 моль на 1 моль метаксилола, содержащегося в смеси ксилолов, а соединение, образующее эвтектические кристаллы с параксилолом, берут в количестве 0,5 — 1,5 моль на
- 1 моль параксилола, содержащегося в смеси
30 ксилолов,
