Способ выделения монокарбоновых кислот из щелочного стока производства капролактама

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистически к

Республик

<1>789500

К АВТОРСКЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 140878 (21) 2658286/23-04 с присоединением э а явки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 23,12.8 1 Бюллетень Ио 47

Дата опубликования описания 2 1280 (51)М. Кл.

С 07 С 51/42

Государствеииый комитет

СССР по деяам изобретеиий и открытий (53) УДК 547. 29 ° 07 (088. 8) (1

А. Е. Костанян, В. A. Преображенский Н. И. Городецкая, Л. А. Костанян, О. A. Громогласов и A. С. Бадриан, ! (72) Авторы изобретен и я (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ МОНОКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ ИЗ

ПДЛОЧНОГО СТОКА ПРОИЗВОДСТВА КАПРОЛАКТАМА

Изобретение относится к органическому синтезу, конкретно, к способу выделения монокарбоновых кислот из щелочного стока производства капролактама, имеющих широкое применение в химической промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемым результатам является способ выделения монокарбоновых кислот из щелочного стока производства капролактама, полученного при окислении циклогексана, заключающийся в том, что щелочной сток подкисляют серной кислотой до рН 0,5-4,0, предпочтитель- 15 но 1,5-3,0, разделяют получающиеся при этом два слоя — смоляной слой, содержащий большую часть монокарбоновых кислот и водный слой; содержащий основную часть дикарбоновых кислот и 2О лактоны. Оба слоя в отдельности подвергают экстракции циклогексаном для извлечения монокарбоновых кислот. 3атем из рафинатов циклогексаноном экстрагируют дикарбоновые кислоты..и 25 лактоны. Из экстрактов отгоняют растворители, которые вновь возвращают в процесс. Далее путем дистилляции, ректификации и кристаллизации выделяют отдельные продукты «1) . 30

Недостатками известного способа являются сложная, громоздкая, трудно реализуемая в промышленном масштабе схема переработки, включающая большое количество стадий, в которых используются многочисленные химические, физические и физико-химические процессы, сильная степень подкисления, ведущая к выделению в свободном виде (из солей) всех кислот и кислых .примесей, содержащихся в смоле, что затрудняет получение чистых монокарбоновых кислот, раздельная переработка смоляного и водного слоев, усложняющая аппаратурное оАормление процесса.

Цель изобретения — повышение качества целевого продукта а также упрощение процесса.

Поставленная цель достигается описываемым способом выделения монокарбоновых кислот из щелочного стока производства капролактама, полученного при окислении циклогексана воздухом, заключающимся в том, что щелочной сток подкисляют серной кислотой до рН 4,3-3, 5 в присутствии экстрагента, в качестве которого используют органический растворитель — циклогексан, с последующей отгонкой из полученного экстракта растворителя и вы789500 делением монокарбоновых кислот ректификацией.

Отличительным признаком процесса явлются проведение подкисления до рН 4;3-5,5 в присутствии экстрагента-. циклогексана, что позволяет улучшить качество целевого Йродукта и упростить процесс.

Щелочной сток производства капролактама получают путем воздушного окисления циклогексана, с последующей щелочной обработкой оксидата и выде- f6 лением из него циклогексана, циклогексанона и циклогексанола. Сток Содержит масляную, валериановую и капроновую кислоты.

В качестве критерия чистоты монокарбоновых кислот принято отношение концентрации монокарбоновых кислот к концентрации кислых примесей в циклогексановом экстракте.

При проведении подкисления по известному способу до рН 1,5-3,5, с последующей экстракцией циклогексаном монокарбоновых кислот, это отношение не превышает 0,2-0,25 (пример 3 сравнительный).

Подкисление же щелочного стока серной кислотой до рН 4,3-5,5 ведет к выделению монокарбоновых кислот, загрязненных кислыми органическими примесями в гораздо меньшей степени, чем при подкислении до рН 1,5-3 и 39 при дальнейшей экстракции циклогексаном — к получению более чистого их экстракта, чем по известному способу.

Кроме того, при подкислении до рН

4,3-5,5 ке происходит разделение ра- 35 створа ка два слоя и потому экстракцию кислот проводят из всего подкисленного нерасслоившегося щелочного стока, что сокращает число стадий и упрощает процесс. 4О

Подкисление щелочного стока в присутствии растворителя приводит к дальнейшему упрощение аппаратуркого оформления процесса, выделение монокарбоновых кислот из солей и экстракцию их 4а циклогексаном осуществляют одновременно в одном аппарате (колонне с механическим перемешиванием фаз), Получение монокарбоковых кислот из щелочного стока производства капролактама осуществляют следующим образом.

Щелочной сток смешивают с cåðíîé кислотой и подают сверху в колонный аппарат с механическим перемешиванием. Снизу в колонну подают растворитель (циклогексан), Отбор экстракта осуществляют из верхней части агпарата, рафинат щелочного стока отводят из нижней части колонны. В аппарате происходят одновременно реакция кей- 40 трализации и выделения монокарбоновых кислот в свободном виде и экстракция их циклогексаном. Серную кислоту подают в количестве, необходимом для доведения рН щелочного стока до 4,3- Я5

5,5. При этом получают экстракт монокарбоновых кислот, значительно менее загрязненный кислыми примесями и смолами, чем при подкислении до рН

0,5-4 по известному способу. Кроме того, отсутствие свободной серной кислоты в смеси облегчас-.т подбор материалов для аппаратов схемы.

Из экстракта отгоняют циклогексан и возвращают вновь в процесс,Из KQHцентрата монокарбоковых кислот путем ректификации под вакуумом получают чистые масляную, валериановую и капроновую кислоты, Пример 1. К 100 мл щелочного стока производства капролактама методом воздушного окисления циклогексана уд. веса 1,14 г/см5, с содержанием солей органических кислот 18Ъ (в пересчете ка адипиновскислый натрий), в том числе Na-соли валериановой кислоты 3,25Ъ, Na — соли масляной кислоты 0,39Ъ, Иа-соли капроновой кислоты 0,97Ъ, добавляют 6,8 r 98Ъной Н0 50< в присут.твии 250 мл циклогексака. При этом рН раствора становится равным пяти. Подкисленный целочной сток содержит О,?9 вес.Ъ масляной, 2,51Ъ валериановой, 0,67Ъ капроновой кислот в свободном состоянии и 11,27Ъ кислых примесей. Отношение концентрации монокарбоновых кислот к концентрации кислых примесей составляет 0,308. Получают 250 мл цик логексанового экстракта с суммарным содержанием мококарбоновых кислот

1,85Ъ, в том числе масляной 0,1ОЪ„. валериановой 1,33Ъ, капроново". 0,42Ъ, и 120 г рафиката щелочного стока с содержанием монокарбоновых кислот :„34:. После отгонки основного колиства циклогексака из экстраК:a. iio лу ;тт 4,2 г кокцентрата с содержанием мокс. карбоковьх кислот 79 „)Ъ, из пи".;!поляной 4, 3 Ъ, валери» новой 5 6, 7 Ъ

Пример 2. 6 л щелочного стока уд. ве а "., "=. г/см с содержанием солей оргапк-еских кислот 16Ъ (в пересчете к;, адкликовокисл.;|й натрий }, в "..ом числ Na-соли масл"-кой кислоты

0,48Ъ, Na-соли валериановой кислоты

2,84Ъ, Na-соли капроновой кислоты

0,80Ъ, и б л циклогексака пропускают противотоком через колонну диаметром

30 мм и высотой 750 мм с механическим перемешивакием Ааз в течение 1,5 ч.

Щелочкой сток гри входе в колонку смешивают с 96Ъ-ной Н Б04. В колонне в присутствии растворителя происходит подкксление щелочного стока до рН

5,0. Расход кислоты 380 г. Подкисленный щелочкой сток содержит 0,36Ъ масляной, 2,21Ъ валериановой и 0,63Ъ капроновой кислот в свободном состоянии и 10,43Ъ кислых примесей. Отношение концентрации монокарбоковых кислот к концентрации кислых примесей составляет 0,307. После экстрак789500

Формула изобретения

Составитель E. Уткина

Редактор E. Шишкин Техред E.Ãàâðèëåøêo Корректор В,Бутяга

Тираж 495 Подписное

BHHHllH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, я.-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8971/24

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ции получают 6 л рафината щелочного стока с концентрацией монокарбоновых кислот 1,12Ъ, в том числе масляной

0,24Ъ, валериановой О, /8Ъ, капрондвой

0,10Ъ> и 6 л циклогексанового экстракта с содержанием монокарбоновых кислот 2,66Ъ, в том числе масляной 0,19Ъ валериановой 1,84Ъ, капроновой 0,63Ъ.

После отгонки основного количества циклогексана из экстракта получают

150 г концентрата с содержанием монокарбоновых кислот 81,7Ъ, в том числе масляной 4,0Ъ валериановой 54,7Ъ,. капроновой 23,0Ъ.

При высоте рабочей части промышленной колонны б м остаточная концентрация монокарбоновых кислот в 35 рафинате составит не более 0,4-0,5Ъ.

Пример 3 (сравнительный). К

100 мл щелочного стока, характеризующегося показателями как в примере 1, добавляют 14 г 98Ъ-ной Н 50д . При рр этом рН раствора становится равным двум. Подкисленный щепочкой сток co— держит 3,41 вес.Ъ монокарбоновых кислот, в том числе О, 37Ъ масляной, 2„27Ъ валериановой и 0,77Ъ капроновой кислот в свободном состоянии, и 19,49Ъ кислых примесей. Отношение концентрации монокарбоновых кислот к концентрации кислых примесей составляет

0,175.

Пример 4. К 100 мл щелочного стока, характеризующегося показателями как в примере 1, добавляют

1,5 r 98Ъ-ной Н 50 в присутствии

250 мл циклогексана. При этом рН раствора становится равным 4,3. Подкис- 35 ленный щелочной сток, содержащий

3,36 вес.Ъ монокарбоновых кислот, в том числе 0,31 вес,Ъ масляной

2,35 вес.Ъ валериановой и 0,70 вес,Ъ капроновой кислот в свободном состоянии, и 12,5 вес,Ъ кислых примесей.

Отношение концентрации монокарбоновых кислот к концентрации кислых примесей составляет 0,3.

Пример 5. К 100 мл щелочного стока, характеризующегося показателями как в примере 1, добавляют

4,3 r 98Ъ-ной H

250 мл циклогексана. При этом рН раствора становится равным 5,5. Подкисленный щелочной сток содержит

3,22 вес,Ъ монокарбоновых кислот, в том числе 0,27 вес,Ъ масляной, 2,28 вес,Ъ валериановой и 0,67 вес,Ъ капроновой кислот в свободном состоянии и 10,0 вес,Ъ кислых примесей, Отнощение концентрации монокарбоновых кислот к концентрации кислых примесей составляет 0,3, Способ выделения монокарбоновых кислот из щелочного стока производства капролактама, полученного при окислении циклогексана воздухом, путем подкисления стока серной кислотой и экстракции циклогексаном, с последующими отгонкой растворите..я из экстракта и ректифнкацией, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества целевого продукта и упрощения процесса, подкисление вецут до рН 4,3-5,5 в присутствии экстрагента — циклогексана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании У 997340, кл, С 2 С, 1961 (прототип),