PL93409B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób rozdziela¬ nia m- i p-dwuchlorobenzenów z ich mieszanin, zawierajacych ewentualnie o-dwuchlorobenzen i slady jedno- i trójchlorobenzenów.Wiadomo, ze wszystkie sposoby otrzymywania dwuchlorobenzenu, polegajace na chlorowaniu ben¬ zenu, prowadza zawsze do powstania mieszaniny trzech izomerów dwuchlorobenzenu, wystepuja¬ cych w róznych ilosciach. Mieszanina zawiera równiez male ilosci jedno- i trójchlorobenzenów, których usuniecie z mieszaniny dwuchlorobenzenów nie stwarza problemów, poniewaz zwiazki te róz¬ nia sie znacznie wlasciwosciami fizycznymi, w przeciwienstwie do poszczególnych izomerów dwu¬ chlorobenzenu, których rozdzielenie jest bardzo trudne.Na ogól jednak dosc latwo oddziela sie wieksza czesc o-dwuchlorobenzenu przez destylacje, wsku¬ tek jego wyzszej temperatury wrzenia od izome¬ rów meta i para, zwlaszcza pod zmniejszonym ci¬ snieniem. Tak wiec uzyskuje sie mieszanine m- i p-dwuchlorobenzenu i co najwyzej 30% izomeru orto, jak równiez kilka tysiecznych czesci mono- i trójchlorobenzenów. Otrzymanie z powyzszej mie¬ szaniny czystego m-dwuchlorobenzenu natrafia na liczne trudnosci i droga zwyklej destylacji nie moz¬ na tego osiagnac, poniewaz temperatury wrzenia izomerów meta i para sa bardzo bliskie. Równiez metody krystalizacji pozwalaja otrzymac tylko eutektyk izomerów meta-para o zawartosci 88% molowych izomeru meta oraz izomer meta w ste¬ zeniu molowym ponizej 0,88% w stosunku do mie¬ szaniny eutektycznej izomerów meta-para.W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3170961 opisano sposób rozdzielania izomerów m- i p-dwuchlorobenzenu, polegajacy na bromowaniu dwuchlorobenzenów i rozdzielaniu bromowanych izomerów przez destylacje, a na¬ stepnie na odbromowaniu i uzyskaniu w ten spo¬ sób czystych izomerów. Sposób ten jest zlozoray i kosztowny, a ponadto nie rozwiazuje calkowicie problemu. W opisie patentowym Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr 2958708 omówiono metode roz¬ dzielania izomerów m- i p-dwuchlorobenzenu za pomoca sit molekularnych, lecz sposób ten jest równiez niezadowalajacy ze wzgledu na trudnosc regeneracji sit molekularnych oraz wysoki ich koszt.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze izomery m- i p-dwuchlorobenzenu mozna rozdzielic w prosiy sposób i uzyskac rozdzielone zwiazki o czystosci powyzej 90%, co ma duze znaczenie w rozwiaza¬ niu waznego problemu technicznego, poniewaz jest duze zapotrzebowanie na czysty m-dwuchloroben- zen.Wedlug wynalazku, sposób rozdzielania m- i p-dwuchlorobenzenów z ich mieszanin, ewentual¬ nie zawierajaych do 30% wagowych o-dwuchloro¬ benzenu i slady jedno- i trójchlorobenzenów, po¬ lega na tym, ze oddziela sie m-dwuchlorobenzeii 93 4093 93 409 4 w destylacji ekstrakcyjnej, w obecnosci co naj¬ mniej jednego rozpuszczalnika polarnego o stalej dielektrycznej powyzej 20 i momencie dipolowym powyzej 3 Debye, po czym pozostalosc, zawieraja¬ ca glównie p-dwuchlorobenzen w rozpuszczalniku polarnym poddaje sie destylacji.Mieszanina m- i p-dwuchlorobenzenów moze skladac sie tylko z tych dwóch izomerów, lub mo¬ ze zawierac i inne chlorobenzeny, zazwyczaj w ilosci nie przekraczajacej 30% wagowych, takie jak o-dwuchlorobenzen, jednochlorobenzen i trójchloro- benzen, te ostatnie wystepuja w malych ilosciach, zazwyczaj ponizej 0,5% wagowych.Nie mozna bylo przewidziec z góry, jakie roz¬ puszczalniki beda skuteczne w rozdzielaniu izome¬ rów dwuchlorobenzenu metoda destylacji ekstrak¬ cyjnej. Dotychczas malo sa znane fizyczne i che¬ miczne 'mecHanizmy oddzialywania pomiedzy roz- puszczalnikiem\a skladnikami rozdzielonej miesza¬ niny i nie istnieje w tym wzgledzie scisla regula, która mozna by sie kierowac.Prowadzenie destylacji ekstrakcyjnej przy uzy¬ ciu pojedynczego rozpuszczalnika jest na ogól roz¬ wiazaniem najprostszym, nie wyklucza sie jednak koniecznosci stosowania mieszaniny rozpuszczalni¬ ków.W sposobie wedlug wynalazku szczególnie ko¬ rzystne sa nastepujace rozpuszczalniki: Trójamid szesciometylo- fosforowy Sulfotlenek metylowy N-metylopirolidon Sulfotlenek butylowy Wspólczynnik lot¬ nosci wzglednej mieszaniny m- i p-dwuchloroben¬ zenów 1,20 1,175 1,16 1,15 Powyzsze wspólczynniki oznaczono przy uzyciu ebuliometru Hala, pod cisnieniem 50 mm Hg i sto¬ sunku molowym rozpuszczalnik/dwuchlorobenzen 0,85.Sposób wedlug wynalazku prowadzi sie dwu¬ etapowo. W pierwszym etapie wydziela sie z mie¬ szaniny izomer meta, a w drugim etapie z roz¬ tworu w rozpuszczalniku ekstrakcyjnym wyodreb¬ nia sie izomer para. Pierwszy etap rozdzielania na ogól prowadzi sie w nizej opisanych warunkach: Przecietne proporcje wzgledne w kolumnie de¬ stylacyjnej mieszaniny izomerów dwuchlorobenzenu i rozpuszczalnika polarnego zaleza od wlasciwosci rozpuszczalnika i zadanej wydajnosci destylacji ekstrakcyjnej. Ogólnie biorac, wspólczynnik lot¬ nosci wzglednej mieszaniny izomerów wzrasta ze wzrostem ilosci uzytego rozpuszczalnika. Wydaj¬ nosc destylacji zmniejsza sie ze wzrostem ilosci rozpuszczalnika przy zachowaniu innych para¬ metrów destylacji bez zmiany. Tak wiec stosunek molowy rozpuszczalnik: mieszanina izomerów do¬ biera sie odpowiednio, uwzgledniajac powyzsze za¬ leznosci. Zazwyczaj stosunek ten wynosi 0,2—5, korzystnie okolo 1.Destylacje ekstrakcyjna mozna "prowadzic ! pod cisnieniem atmosferycznym w temperaturze wrze¬ nia rozpuszczalnika, w warunkach nie powoduja¬ cych rozkladu rozpuszczalnika. Rozpuszczalniki po- larne dostepne w skali przemyslowej sa stosunko¬ wo wrazliwe na temperature i z tego wzgledu de¬ stylacje najczesciej prowadzi sie pod zmniejszonym cisnieniem. Ponadto wspólczynnik lotnosci maleje ze wzrostem cisnienia, co powoduje obnizenie wy- dajnosci destylacji. Z powyzszych wzgledów w do¬ le kolumny utrzymuje sie cisnienie na ogól ponizej 120 mm Hg.Przy wyborze typu kolumny destylacyjnej, sto¬ sowanej w sposobie wedlug wynalazku, nalezy kie- rowac sie dwoma wzgledami. Mianowicie, kolumna powinna byc przystosowana do pracy pod zmniej¬ szonym cisnieniem oraz, ze wzgledu na maly wspólczynnik lotnosci wzglednej mieszaniny izome¬ rów, powinna charakteryzowac sie duza iloscia pólek teoretycznych. Niskie cisnienie oraz duza ilosc pólek teoretycznych wymagaja wyboru ko¬ lumny z wypelnieniem nie powodujacym wiek¬ szych strat cisnienia. Odpowiednia jest np. kolum¬ na z wypelnieniem z siatki metalowej o struktu- rze geometrycznej. Inne dane, jak przekrój kolum¬ ny, stopien deflegmacji, ustalane sa przez specja¬ liste w tej dziedzinie.Drugi etap sposobu wedlug wynalazku, polega¬ jacy na oddzieleniu rozpuszczalnika ekstrakcyjne- go od p-dwuchlorobenzenu i ewentualnie od o-dwu- chlorobenzenu, stanowi typowa destylacje, latwa do przeprowadzenia ze wzgledu na znaczna rózni¬ ce wlasnosci fizycznych poszczególnych skladników mieszaniny.Nizej podany przyklad ilustruje sposób wedlug wynalazku, przy uzyciu trójamidu szesciometylofo- sforowego jako rozpuszczalnika ekstrakcyjnego. Na zalaczonym rysunku podano schemat aparatury destylacyjnej. 40 Przykla d. Stosowano kolumne destylacyjna 1 o wysokosci 20 m i srednicy 600 mm, wypelniona ksztaltkami z siatki metalowej, o nastepujacej cha¬ rakterystyce: Powierzchnia wlasciwa 0,5 m2/l 45 Wysokosc warstwy odpowiadajaca jednej pólce teoretycznej 200 mm Strata cisnienia na jednej pólce teoretycznej 0,4 mm Hg Do kolumny destylacyjnej 1 przewodem 2 do- 50 prowadzono mieszanine m- i p-dwuchlorobenze¬ nów w stosunku wagowym 1:1 w ilosci 70 kg/godz., a przewodem 3 trójamid szesciometylofosforowy (HMPT) w ilosci 1000 kg/godz., odprowadzany z dolnej czesci kolumny 7 (lub pompowany do 55 zbiornika 4, skad przechodzi do wymiennika ciep¬ la 10). W glowicy kolumny destylacyjnej 1 utrzy¬ mywano cisnienie 40 mm \-\g i temperature 83°C, a w dole kolumny utrzymywano cisnienie 75 mmHg i temperature 150°C. Metadwuchlorobenzen o czy- 60 stosci 99% odprowadzano przewodem 5 i czescio¬ wo zwracano do kolumny, utrzymujac stopien de¬ flegmacji 18. W tych warunkach przecietny stosu¬ nek molowy rozpuszczalnik/mieszanina m- i p-dwu¬ chlorobenzenów fazy cieklej w kolumnie wynosil 65 okolo 1,5.z*34*9 Z dolu kolumny odprowadzano mieszanine p-dwu- chlorobenzenu i trójamidu szesciometylofosforowe- go i wprowadzano do kolumny 7 (wysokosc 4 m, srednica 300 mm, wypelnienie, jak w kolumnie 1).W glowicy kolumny 7 utrzymywano cisnienie 40 mm Hg i temperature 84°C, zas w dolnej czesci ko¬ lumny utrzymywano cisnienie 47 mm Hg i tempera¬ ture 151°C. Paradwuchlorobenzen o czystosci 95°/o odprowadzono przewodem 8 i czesciowo zawracano do kolumny, utrzymujac stopien deflegmacji 4.Trójamid szesciometylofosforowy odprowadzano z dolnej czesci kolumny 7 i wprowadzano do ko¬ lumny destylacyjnej 1. PL PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób rozdzielania m- i p-chlorobenzenów z ich mieszanin, ewentualnie zawierajacych do 30% wagowych o-dwuchlorobenzenu i slady jedno- i trójchlorobenzenów, znamienny tym, ze m-dwu- chlorobenzen oddziela sie na drodze destylacji ekstrakcyjnej, w obecnosci co najmniej jednego 5 rozpuszczalnika polarnego o stalej dielektrycznej powyzej 20 i momencie dipolowym powyzej 3 Debye, po czym pozostalosc, zawierajaca glównie p-dwuchlorobenzen w rozpuszczalniku polarnym, poddaje sie destylacji. io

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze destylacje ekstrakcyjna prowadzi sie pod cisnie¬ niem ponizej 120 mm Hg.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 15 jako rozpuszczalnik polarny stosuje sie trójamid szesciometylofosforowy, sulfotlenek butylowy lub N-metylopirolidon. m meta d< (©H.M.PT. ) © -l& I para I (T meta - para Sd £L Si te PL PL PL