Способ непрерывного разделения изомерных

 

И Е 383278

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Респуолин

К ПАТЕНТУ

Зависимый от патента М

М. Кл. С 07с 79/14

Заявлено 20.XI.1970 (№ 1495959/23-4)

Приоритет 21.XI.1969, Же Р1958461,3, ФР!

Комитет по делам изооретеиий и открытий при Совете Министров

Опубликовано 23Х.1973. Бюллетень . и 23

УДК 542.928.2(088.8) Дата опубликования описания 30Х111.1973

Авторы изобретения

Иностранцы

Хорст Хербст, Юлиус Шпис, Вольфганг Бандель и Хорст Шалес (Федеративная Республика Германии) Иностранная фирма

«Фарбверке Хехст АГ» (Федеративная Республика Германии) Заявитель

СПОСОБ- НЕПРЕРЫВНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОМЕРНЪ|Х

СМЕСЕЙ НИТРО-, ХЛОР- И НИТРОХЛОРБЕНЗОЛОВОГО

И НИТРОХЛОРТОЛУОЛОВОГО РЯДА

Изобретение относится к усовершенствовайию способа разделения изомерных смесей, которые получаются при хлорировании или нитрованпи хлорбензола н хлортолуола.

Известно, что изомерные смеси замещенных ароматических углеводородов разделяют путем фракционной кристаллизации или фракционной дистилляции, а также оба процесса разделения комбинируют.

Фракционная дистилляция непригодна для получештя чистых изомеров вследствие незначительной разницы в точках кипения.

Известные процессы кристаллизации являются или шихтовым способом, который при больших производственных мощностях пе экономичен, или предусматривают использование растворителей, которые необходимо регенерировать.

Так, 1,4-нитрохлорбензол получают из технической изомерной смеси в трубках — кристаллизаторах. При этом содержащую 60—

80 /о 1,4-нитрохлорбензола изомерную смесь вначале охлаждают до 16 — 20 С причем кристаллизуется только 1,4-соединение. Почти эвтектический остаточный расплав стекает при помощи растворителя, промывают прилипший к стенкам трубок кристаллизат, влажный растворитель расплавляют, а затем дистиллируют. Слитый остаточный расплав при помощи вакуумной дистилляции отделяют в обогащенные 1,2- и 1,4-соединением фракций.

Этот спосоо не может осуществляться непрерывно.

По известному пепрерывно осуществляемо* му способу кристаллизации из растворов в аппаратуре Осло-Кристалл кристаллизуемый материал в циркулирующем контуре направляют через трубчатый теплообменцик, причем перенасыщение осуществляют посредством охла.к10 дения или подвода тепла, в результате чего часть растворителя испаряется, Этот способ в основном применяется при кристаллизации неорганических солей из водного раствора.

Для кристаллизации из расплава ароматиче15 ских изомерных смесей аппаратура Осло-Кристалл непригодна, так как в трубчатом теплообменнике после непродолжительного срока работы собираются остатки продуктов, которые затрудняют или предотвращают теплооб20 мен.

С целью упрощения процесса и повышения его эффективности, предлагается способ, по которому изомерную смесь нитро-, хлор- и нитро-хлорбензолового и нитрохлортолуолово25 го рядов разделяют непрерывно и при этом отдельные изомеры получают с высокой степенью чистоты. Изомерную смесь посредством охлаждения и фильтрации разделяют на кристаллизат, состоящий в основном из изомеров

30 и эвтектический остаточный расплав, Кристал383278 лизат отделяют от остаточного расплава и прп помощи прессования очищают.

Кристаллизат можно предварительно o÷èстить во время процесса фильтрования, когда

011 PЯ ll;1213ЛЯС1 и П013Е(?ХИОС! НО 11(?II 1!О 510 |и! теплового потока инертного газа. Это позволяет удалить прилипающие частички остаточного расплава и тем самым повысить при фильтровании степень предварительного обогащения кристаллизата.

К процессу фильтрации примыкает процесс последующеи очистки посредством прессования. Дл51 этОГО кристяллизят подаlот к Фильтровальному шнековому прессу и прессуют его. Шнековый вал нагревают таким образом, что спресованный продукт выходит из выходной щели с температурой несколько ниже точки плавления получаемого чистого соединения.

Выделяющееся масло, состоящее в ос»оНном из получаемых изомеров, возвращают обратно в процесс кристаллизации. Частично в процессе кристаллизации возвращается обратно выпадающий при фильтрации фильтрат. (1!i ф!! Г. 1 l! 2 1130бpci?Iio» bl C. ;L II>I ОC) III CCT вления способа, по которому фильтрация производится на непрерывно работающем вращающемся фнльтровальном оарабане, По этому cllocoo) можс| !113!1л!СIIHò!iñ5!;Iioáoñ нсll(?срьшно или периодически работающее разделительное устройство. Выбор его зависит от свойства поступающей из процесса кристаллизации кристаллической смеси.

П р и м ер 1. В аппаратуре (см. Фиг. 1) из изомерной смеси нитрохлорбс!!золов отделя!оr

1,4-нитрохлорбензол. Изомерная смесь продуктов нитрования хлорбснзола обогащается посредством фракцио!|ной кристаллизации в расплаве и последующей фильтрации до 85—

96% содержания 1,4-нитрохлорбснзола. Из обогащенной смеси прессованием в шнекогом прессе получают с чистотой свыше 99,>

1,4-нитрохлороензола. Д.|!53 непрерывной кристаллизации применяют аппаратуру с ци(?к) лирующим контуром, которая имеет котел 1, снаб?кенный мешалкой, перекачивающий il2coc 2 и один или несколько зигзагообразных холодильни! .Ов 3. С помон|ью ства получают хорошо профильтрованные кристаллы. В ци(?к)ли(?) lощсм ео!1ry(?с !!с(?скы !!1вается изомсрпая смесь нитрохлороензо 12 содерж21IHC>I твердых частиц в 5- — 30% (пре7почтительно 10 — 20%) сосдиilc»èsl 1,4-нптрохлорбснзола. В JT) циркулирующу!О «рисI 2;Iличсскую суспспзию дознру!От раздсляемук? (?ЯСПЛ ЯВЛЕН!1)10 ДО ?Кl|ДКОГО COCT05IIIIIЯ НЗО|1ЕРную смесь. Появляющаяся теплота кристаллизации отводится в зигзагообразном холоJjHJ1bIIHI(c. Tc:3IIlcP2T) P2 I3 LI iIPK) :|и(?) IOIIIc 31 ко!1туре cocò2âë5låò 15--30 С. Она зависит при заданной теплообмснной поверхности от температуры хладагента и пропускной способности.

Кристаллпзовапную часть 1,4-соединения отводят в сопутствующем потоке и и последовательно подсоединенном»епрерыьп|о работа5

65 ющс31 фильтре 4 отдел!»от от остаточного расплава. . 1,0!!Олшпельного эффекта очистки достигают 1 ри отсасываш|и маточного раствора Hd фильтре благодаря тому, чlo кристаллы ран;1 и в. 151 10 l » O I3 L(? Õ I I O C T I I Î II p H 11 0 Ъ! О щи поТока подогретого нпср|ного Газа.

Це iiccooop22110 Га ть фильтрата отводить обрагно в кристаллизационныи аппарат для .IuI3L;ILHH» содержания твердых частиц в циркуляцио»нон системе до o — 30%. Это зависит ог ко!!це!Г!рации l,4-»итрохлороензола B изомернои смеси, которая может Оыть более высоко» ил» низкои, !Сч это соответствует естестве!шому «OOTIIO»iel»»0 в изомерах, однако должна;Iежять з2 IipLделами содержания

l 4-cuLpHIILIIH5I эвтек! |! .и. Остальную часть

|(?илы рата о Гделяют при помощи |рракционнои дис!и !яции в ооогащенные (,4- или (,2»5пробензолом фракции. Часть 1,3-нитрохлороензола огводят в виде смеси (,3- и 1,4-соединени5! для ) стра»ения помехи путем поднима,ния уровня l,3-соединения после продолжитслы!ои кристаллизации и дистилляции.

Способ кристаллизации в циркулирующем кон |уре дает возможно:ть пол) !ать кристалЛЫ ОД»»2КОВОГО (31!З3!Е()2, HOTOPbli 13 СУСПЕНЗИИ показывают хорошие cnolicTHa текучести и моГ) Г Отде;15ITbC51 ОСЗ 1(?) д1|OCTP?1.

1(олная очнс|ка oc)ществляегс5! в фильтровальном шнеково:1 прессе 5, который снабжен запорным iipHcliocouлением, подогревателем и холодильником.

Для экономического применения способа шнекоиого прессова |ия решающим является более высокая степень предварительного обо,гащения.

Например, из 90% -i|oго предварительного кристаллизата получают при помощи прессования примерно 50% состава в виде технически чистого 1,4-HHTpoxлорбензола, в то время как выход при 85%-ном применении продукта составляет менее 40%.

Поступа|ощий из фильтра 4 продукт подается через стопорньш шнек пресса 5. Благодаря охлаждению или подогреванию внутренней части шнекового вала устанавливают температуру таким образом, что спрессованный продукт выходит из выходной щели с температурой, которая примерно ниже точки плавления

»Hc roi u соединения, предпочтите 7ьно 75 С.

У?кс поег!е короткого периода работы дост |Гастс51 жc :!clcì2 2 КО»Очная чистота сI3ыи!е 99%.

IIocT) ï II0IIIåå пз фильтра при прессовании масло е содержанием 1,4-нитрохлорбензола в

70 — 80% Отво,7итc» обратно в процессе кристалл иза ции.

Этот способ может быть применен также для очистки о-нитрохлорбензола. Выпадающую при дистилляции маточного раствора фракцшо о-нитрохлорбензола с О-содержанием примерно 95% можно кристаллизовать при помош|и скребкового валка или охлаждающей ленты и затем при помощи шнекового пресс

383278 концентрировать до о-содержания свыше 99 /о.

При мер 2. В аппаратуре (см. фиг. 2), в ,которой вместо фильтра 4 применяется вращающееся сито, получают 1,4-нитротолуоч из .изомерной смеси 1,2-, 1,3- и 1,4-нитротолуола.

В процессе кристаллизации в циркулирующий контур 1 — 3 загружают 700 вес. ч. жидкой изомерной смеси нитротолуола, которая содержит 68О/о 1,4-нитротолуола.

Путем охлаждения до 25 С получают кристаллическую суспензию, содержащую 20О/о твердого вещества, и в эту циркулирующую при постоянной температуре 25 С кристаллизации суспензию подают поток нз 100 ч. в час изомерной смеси, состоящей нз 86 /о 1,4-нитротолуола, 10/о 1,3-нитротолуола и 4 /, 1,2-нитротолуола с температурой примерно 50 С.

Из циркулирующего потока отводят поток из 401 ч. в час и через непрерывно работающее вращающееся сито 4 разделяют на 50 ч. в час кристаллизата с содержанием 1,4-соединения в 94О/о и 343 ч. в час фильтрата с содержанием 1,4-соединения в 60 /о.

Обогащенный до 94 О/о 1,4-нитротолуолом кристаллизат подают через запорный шнек фильтрующего шнекового пресса 5 и там очищают при помощи прессования прилипающих частичек остаточного расплава при частично расплавленных кристаллах. Охлаждение шнскового вала и подогревание фильтра устанавливают таким образом, что прессованный материал выходит из выходной щели пресса виде теста с температурой примерно 45 С. За

1 час получают 34 ч. 1,4-нитротолуола с чистотой свыше 99 /p.

Выходящее при прессовании из фильтра масло 24 ч. в час с содержанием 1,4-соединения примерно на 86 /о отводится обратно в процесс кристаллизации.

Вспомогательный поток выходящего из центрифуги фильтрата (277 ч. в час) отводят аналогично в процессе кристаллизации, чтобы поддерживать постоянным содержание твердого вещества на уровне 20О(в циркулирующем контуре в процессе кристаллизации. Избыточньш фильтрат (66 ч. в час) можно опять концентрировать при помощи фракционной дистилляцни до обогащенного 1,4-соединением примененного продукта. Однако оказывается более экономичным заново кристаллизовать этот фнльтрат с содержанием 1,4-соединения порядка примерно 60 /д на второй ступени кристаллизации, которая работает по аналогичному принципу при температуре, например, — 20 С, так что ускоряемый маточный раствор имеет почти эвтектическнй состав. Выход

1,4-нптротолуола в результате этого заметно повышается.

20 Предмет изобретения

1. Способ непрерывного разделения изб мерных смесей ннтро-, хлор- и нитрохлорбензо IQBQIo и нитрохлортолуо IQBol.o ряда разделением нзомерной смеси путем охлаждения на кристаллнзат, состоящей в основном из изомеров, и на эвтектнческнй остаточный расплав, отделением крнсталлизата от остаточного расплава и очисткой его, отличающийся тем, что, З0 с целью упрощения процесса и повышения его эффективности, кристаллнзат отделяется от остаточного расплава путем фильтрации и затем очищается путем прессования.

2. Способ по и. 1, отяачающ шся тем, что

35 во время процесса фильтрования крнсталлизат расплавляют поверхностно прн помощи потока подогретого инертного газа.

3. Способ по пп. 1 и 2, от.пиаю ц шся тем, что отделяющийся при фильтровании филь40 трат и выделяющееся при прессованни масло возвращаются в процесс кристаллизации.

383278 двг 2

Составитель A. Нестеренко

Редактор Н. Джарагетти Текред Л. Богданова Корректор М. Гарцевич

Заказ 2337/4 Изд. ¹ 621 Тираж 523 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2