Способ получения ацетонциангидрина

 

ц 486506

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимый от патента № (51) М. Кл. С 07с 121/36 (22) Заявлено 20.10,70 (21) 1485509/23-4 (32) Приоритет 21.10.69 (31) 84029/69 (33) Япония

Опубликовано 30.09.75. Бюллетень ¹ 36

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 547.239.3.07 (088.8) Дата опубликования описания 25.12.75 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Ясунобу Иидо, Хидеки Като, Масаси Икеда и Ясумаса Ямамото (Япония) Иностранные фирмы

«Нитто Кагаку Кошо Кабусики Кайся» и «Мицубиси Рэйон Кабусики Кайся» (Япония) (71) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЦЕТОНЦИАНГИДРИНА

Изобретение относится к способам получения оксинитрилов, в частности к способу получения ацетонциангидрина.

Известен способ получения ацетонцнангндрина путем взаимодействия цианистоводородной кислоты или цианистоводородной кислоты, содержащейся в коксовом газе от 5 до 7% цианистоводородной кислоты, от 70 до 80% сероводорода, от 10 до 15% газообразной двуокиси углерода и 5% других веществ, таких как азот с подаваемым противотоком ацетоном в присутствии щелочного катализатора, который вводят в ацетон в количестве большем, чем количество сероводорода и двуокиси углерода. Сероводород и двуокись углерода после синтеза конденсируют, а неконденсируемые газы, т. е. часть сероводорода, двуокиси углерода и ацетона вводят в промывную колонну, в которой неабсорбированные газы удаляются из верхней части. Сконденсированную жидкость снова рециркулируют в реакционную систему. Затем реакционную массу нейтрализуют. После нейтрализации неочищенный ацетонциангидрин, содержащий ацетон и воду, т. е. кубовый продукт процесса синтеза вводят в колонну дистилляции при атмосферном давлении, в которой происходит отделение ацетона и части воды. Остаточную воду кубового продукта отделяют в последующей колонне в процессе дистплляцнн при пониженном давлении ацетонциангпдрпна от

5 остаточного продукта дистнлляции. Недостатком известного способа является использование большого количества водного раствора щелочного катализатора, в результате чего возрастает разложение ацетонциангидрина во10 дой и образующейся солью, а также расход тепла на дпстилляцпю.

Кроме того, наличие большого количества воды приводит к гидролизу сульфида щелочного металла на стадии очистки, что вызывает

15 сильную коррозио материалов.

Цель изобретения — повышение выхода и степени чистоты ацетонцнангпдрнна.

Для этого первичную и вторичную дистилляции проводят прн условиях, описанных

20 ниже.

П е р в а я с т а д н я очистки согласно изобретеншо заключается в удалении цианистоводородной кислоты (и примесей с более нпз25 кими температурами кипения) в стадии первичной дистилляции, т. е. дистнлляцнн, осуществляемой мгновенным испарением.

486506

Первичная дистилляция осуществляется при следующих условиях; давление внутри колонны составляет от 200 мм рт. ст. (абсолютное) до атмосферного; температура ниже

140 С; среднее время пребывания в колонне менее 30 мин. При данной степени снижения давления конденсация цианистоводородной кислоты (и сопутствующего ей ацетона) в результате использования обычного хладагента возможна в особенности в тех случаях, где теплообмен, происходящий способом смачиваемой стенки, в котором ацетонциангидрин направляется вниз вдоль поверхности нагреваемой стенки, осуществляется при значительном снижении времени пребывания ацетонциангидрина в зоне нагрева, в результате чего термическое разложение также значительно снижается.

При конденсации дистиллята (первичного), получаемого способом мгновенного испарения, цианистоводородная кислота и сопутствующий ей ацетон могут быть извлечены. B тех случаях, где первичный дистиллят содержит кислые газы и (или) примеси, имеющие низкую температуру кипения, конденсация происходит частично или селективно, вызывая конденсацию лишь цианистоводородной кислоты и ацетона, или наряду с этим происходит полная конденсация, и затем конденсат подается в колонну десорбции, где нежелательные вещества, такие как кислые газы, выпариваются. Колонна десорбции газа может представлять собой обычную дистилляционную колонну башенного типа, которая действует при атмосферном или повышенном давлении.

Цианистоводородная кислота и ацетон, извлекаемый таким образом, циркулируют в указанную выше зону химического синтеза либо сразу же, либо после их хранения в течение некоторого времени.

Сырой ацетонциангидрин после удаления по крайней мере большей части цианистоводородной кислоты путем дистилляции мгновенным испарением подвергается далее вторичной дистилляции для отгона ацетона. Вторичная дистилляция осуществляется в условиях температуры в зоне нагрева от 100 до

160 С и при времени пребывания ацетонциангидрина в зоне нагрева, отставляющем менее

30 мин. Эта температура и время пребывания в зоне нагрева задаются таким образом, чтобы степень разложения ацетонциангидрина составляла менее 0,5 / .

Наиболее предпочтительными условиями вторичной дистилляции является время пребывания ацетонциангидрина в зоне нагрева, составляющее менее 10 мин, и степень разложения менее 0,2 /, Для уменьшения времени пребывания в зоне нагрева желательным являются использование в качестве зоны нагрева теплообменника с теплообменом методом смачивающей стенки, в котором ацетоциангидрин направляется вниз вдоль поверхности нагреваемой стенки.

Поскольку дистилляция осуществляется при

1О !

3О

6Б относительно высокой температуре, то давление дистилляции относительно высокое (составляющее, например, 1000 мм рт. ст.). В результате этого конденсация отогнанного таким образом ацетона может осуществляться в обычном конденсационном устройстве.

Вторичный дистиллат, полученный при вторичной дистилляции, после частичной конденсации по мере необходимости подвергается абсорбции при использовании сырого ацетонциангсдридна, содержащего щелочной катализатор.

Для абсорбции сырого ацетонциангидрина может использоваться жидкость в пределах данной системы, направляемая со стадии синтеза и используемая перед стадией нейтрализации катализатора.

Поскольку этот абсорбент содержит щелочной катализатор, то абсорбируемая цианистоводородная кислота и ацетон образуют ацетонциангидрин. Абсорбция происходит с большей эффективностью, чем в случаях, где очищенный ацетонциангидрин используется в качестве абсорбента.

Наилучшими условиями такой абсорбции являются следующие: температура подачи абсорбента от — 25 до +20, преимущественно от — 20 до 0 С, и давление абсорбции от 50 до 400 (абсолютное), преимущественно от 100 до 250 мм рт. ст.

Ацетонциангидрин, полученный как неотогнанный продукт в стадии вторичной дистилляции, является очищенным веществом в том смысле, что из него удалены цианистоводородная кислота и ацетон, а также примеси, имеющие низкую температуру кипения. Однако возможно также повысить чистоту этого очищенного ацетонциангидрина путем дегидратирования, например, путем последующей дистилляции. Последующая дистилляция с целью дегидратирования может осуществляться при пониженном давлении, составляющем примерно 10 — 100 мм рт. ст. (абсолютное давление).

Схема осуществления способа приведена на чертеже.

После синтеза, нейтрализации щелочного катализатора и отделения осажденной соли в системе синтеза полученный в результате сырой ацетонциангидрин подают через трубопровод 1, через насос 2, трубопровод 3 и подогреватель 4 в колонну мгновенного испарения 5. Кислые газы, примеси с низкой температурой кипения, цианистоводородная кислота, ацетон и небольшое количество ацетонциангидрина отгоняют из верхней части этой колонны 5 и конденсируют в конденсаторе 6.

Сконденсированную таким образом жидкость подают через трубопровод 7 в колонну десорбции 8. Кислые газы и вещества с низкой температурой кипения, оказывающие вредное влияние на протекание химической реакции, удаляют из верхней части колонны 8 через трубопровод 9, и цианистоводородная кислота и ацетон, которые не содержат эти

486506 вещества, оказывающие вредное влияние на протекание химической реакции, извлекают из нижней части колонны 8 и рециркулируют через трубопровод 10 в систему синтеза.

С одной стороны, кубовая жидкость мгновенного испарения 5, т. е. ацетонциангидрин, содержащий небольшие количества цианистоводородной кислоты и ацетона, подают через трубопровод 12 в колонну дистилляции 13.

Остаточную цианистоводородную кислоту, ацетон и небольшое количество ацетонциангидрина отгоняют из верхней части этой колонны 13, и конденсируют в конденсаторе 14. Одна часть полученной в результате конденсационной жидкости рециркулирует в колонну дистилляции 13, в то время как другая часть возвращается через трубопровод 15 в систему синтеза О.

Несконденсированные газы, т. е. цианистоводородную кислоту и ацетон, находящиеся в конденсаторе 14, подают через теплообменник

16 и трубопровод 17 в колонну абсорбции 18 и контактируют по принципу противотока с сырым ацетонциангидрином, содержащим щелочной катализатор, и подают через теплообменник 19 и трубопровод 20, тем самым сопутствуя процессу абсорбции и химической реакции. Жидкость, полученную в нижней части абсорбционной колонны 18, возвращают в систему синтеза.

По мере необходимости, кубовую жидкость колонны дистилляции 13 подают через трубопровод 16 и с помощью насоса 21 через трубопровод 22 в колонну дегидратирования 23, из верхней части которой отгоняют воду. Кубовую жидкость этой колонны 23 подают с помощью насоса 24 через холодильник 25, и извлекают в виде очищенного ацетонциангидрина высокой степени чистоты.

В случае, когда кислые газы и примеси, имеющие низкую температуру кипения, не содержатся в цианистоводородной кислоте, составляющей исходное вещество для получения ацетонциангидридна, дистиллятная жидкость, полученная в колонне мгновенного испарения

5, может конденсироваться в конденсаторе 6, и этот конденсат может затем быть возвращен в систему синтеза через трубопроводы 7 и 11.

Пример. Сырой ацетонциангидрин, синтезированный из цианистоводородной кислоты и ацетона, в частности жидкость, содержащую

3,4 / цианистоводородной кислоты; 2,66 / ацетона; 0,29 / воды; 0,017 /с двуокиси серы и

93,6 /о ацетонциангидрина, пропускают через подогреватель 4, и направляют в колонну мгновенного испарения 5 при скорости потока

131 кг/час. Колонна мгновенного испарения 5 работает под вакуумом 450 мм рт. ст. при температуре 110 С.

Из верхней части колонны 5 получают 5,4 кг дистиллятной жидкости, содержащей 0,40 / двуокиси серы; 54,4 /ц цианистоводородной кислоты; 14,2/ ацетона; 1,1 воды; и 29,5/ ацетонциангидрина. Из подаваемой жидкости отгоняют 97 /ц двуокиси серы и 66 / цианис5 !

О

3О

65 товодородной кислоты. Дистиллятную жидкость подают в колонну десорбции 8, на верхней части которой удаляют двуокись серы. Дистиллятную жидкость удаляемую из нижней части колонны 8, возвращают в систему синтеза.

86 / двуокиси серы, подаваемой в колонну десорбции 8, удаляют из ее верхней части, совместно с 0,5 / цианистоводородной кислоты и 0,04 / ацетона. Поскольку эти количества цианистоводородной кислоты и ацетона черезвычайно маленькие, то можно считать, что можно удалять двуокись серы из данной системы в основном избирательно.

Жидкость, полученная в нижней части колонны мгновенного испарения 5, содержит ничтожное количество двуокиси серы, 1,2 / цианистоводородной кислоты; 2,2 /ц ацетона;

0,26/ц воды и 96,4/ ацетонциангидрина. Эту жидкость подают непосредственно в колонну дистилляции 13, которая действует при давлении 100 мм рт. ст. (абсолютное давление).

В качестве подогревателя используется теплообменник, работающий с использованием метода смачивающих стенок, которые посредством нагрева паром поддерживается при 120 С.

Жидкость, удаляемую из подогревателя, охлаждают до 80 С, и получают в виде очищенного ацетонциангидрина со скоростью

120 кг/час.

Очищенный ацетонциангидрпн содержит

0,03 /д цианистоводородной кислоты; 0,2 /д аце. тона; 0,2 / воды и 99,4 / ацетонциангидрина.

Газ, полученный в верхней части колонны дистилляции 13, частично конденспруют в парциальном конденсаторе 14, и конденсат возвращают в верхнюю часть колонны дистилляции 13. Несконденсированный в парциальном конденсаторе 14 газ направляют в общий конденсатор 16, и там охлаждают до температуры от — 5 до — 10 С почти до полного конденсирования.

Конденсат общего конденсатора возвращают в систему синтеза. Состав этого общего конденсата следующий: 30,1 / цианистоводородной кислоты, 60,7 / ацетона; 8,5 /р ацетонциангидрина и 0,7o воды.

Очень незначительное количество газа, который не сконденспрован в общем конденсаторе 16, направляют в абсорбцпонную колонну 18, и там контактирует по принципу противотока с реакционной жидкостью сырого ацетонциангидрина, содержащей щелочной катализатор, при температуре от — 5 до — 10 С со скоростью потока 20 кг/час. Несконденсированный газ таким образом абсорбируется и химически реагирует, а затем он удаляется в вакуумную выхлопную систему. Таким образом в выхлопную систему выпускают ничтожно малое количество цианистоводородной кислоты и ацетона.

Жидкость колонны дистилляцпи 13 проходит в колонну дегидратирования 23, работа которой осуществляется при давлении 10 мм рт. ст. (абсолютное), и при температуре 40 С

486506

Предмет изобретения р

Составитель В. Глуховцев

Техред Т. Миронова

Pe,".àêòoð Л. Герасимова

Корректор Н. Лебедева

Заказ 3051, 18 Иад. ¹ 1876 Тираж 529 Подписное

ЦНИИПИ Госуд рствснпого когаитста Совета Министров СССР ио,.".IH!: и обрстсllпи и о: крьггпп

Москва, )I(-35 оаушскаи пай., д. 4, 5 биографии, пр. Сапунова, 2

Данную жидкость этой колонны дистилляции

23 охлаждают и извлекают в качестве целевого продукта ацетонциангидрина высокой степени чистоты. Найдено, что этот продукт имеет очень высокую степень чистоты, составляющую 99,7%.

1. Способ получения ацетонцпангидрина путем взаимодействия цианистоводородной кислоты с ацетоном в присутствии щелочного катализатора с последующей нейтрализацией реакционной массы, первичной дистилляцией сырого ацетонциангидрина от низкокипящих газов и цианистоводородной кислоты, вторичной дистилляции от ацетона, воды и цианпстоводородной кислотой, с последующим выделением целевого продукта известными приемами, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода и чистоты конечного продукта, первичную днстилляцию осуществляют путем мгновенного испарения при давлении от 200 мм рт. ст. до атмосферного при температуре ниже 140 С и среднем времени пребывания в эток зоне менее 30 мин с отбором и возвратом части цианистоводородной кислоты и ацетона на стадию синтеза, а вторичную дистилляцию осуществляют при 100 — 160 С в зоне нагрева, времени пребывания ацетонциангидрина менее 30 мин, степени разложения ацетонциангидрина менее 0,5% с отбором и направлением части вторичного дистиллата на

10 стадию контактирования с сырым ацетонциангидрином, содержащим щелочной катализатор с последующим возвратом полученной при этом реакционной жидкости с температурой от — 25 до +20 С на стадию синтеза.

15 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вторичную дистилляцию осуществляют при времени пребывания ацетонциангидрина

10 мин, степени разложения ацетонциангидрина 0,2% с последующим возвратом реакцион20 ной жидкости, полученной в результате контактирования части вторичного дистиллата с сырым ацетонциангидрином, содержащим щелочной катализатор, с температурой от — 20 до 0 С на стадию синтеза.