RU2072988C1

RU2072988C1 - Method of synthesis of benzoyl peroxide

Info

Publication number: RU2072988C1
Application number: RU94028241A
Authority: RU
Inventors: Алексей Григорьевич Голубов; Николай Андреевич Янковский; Анатолий Павлович Филонов; Николай Петрович Перепадья; Иван Николаевич Новиков; Фарид Хасанович Бикмулин; Игорь Иванович Соловьев; Валентин Александрович Скрипник; Алина Ивановна Островская; Борис Васильевич Кравченко; Валерий Андреевич Степанов; Леонид Карпович Кунчий; Борис Федорович Филимонов; Александр Семенович Бузин; Владимир Иванович Кондратенко; Александр Андреевич Ясногородский; Анатолий Федорович Бурлака
Original assignee: Киевский научно-исследовательский институт синтеза и экологии "СИНТЭКО" с опытным заводом; Горловский арендный концерн "Стирол"
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 1997-02-10
Also published as: RU94028241A

Abstract

FIELD: chemical industry and technology. SUBSTANCE: synthesis is carried out at continuous regime of mixture circulation through reactor, external heat-exchanger and rotary pump that provides ten turnovers of reaction mixture (not less) for synthesis period. EFFECT: increased yield, improved quality, increased output. 1 tbl

Description

Настоящее изобретение относится к способам получения пероксида бензоила, применяемого в производстве пластмасс, резиновых, лакокрасочных изделий, клеевых композиций и других отраслях химической и нефтехимической промышленности. The present invention relates to methods for producing benzoyl peroxide used in the manufacture of plastics, rubber, paints, adhesives and other chemical and petrochemical industries.

Известны способы получения пероксида бензоила, которые отличаются разнообразием исходных реагентов и условиями синтеза (В.Л. Антоновский. Органические перекисные инициаторы. М."Химия", 1972, с. 277-279, 327-329). Known methods for producing benzoyl peroxide, which differ in the variety of starting reagents and synthesis conditions (V. L. Antonovsky. Organic peroxide initiators. M. "Chemistry", 1972, S. 277-279, 327-329).

Недостатком указанных способов является сравнительно невысокий выход пероксида бензоила. Это обусловлено термической нестабильностью последнего, которая значительно усиливается в присутствии металлов (железа, меди, свинца, алюминия и др.), а также сильными адгезионными свойствами реакционной смеси, чем и объясняется применение оборудования с эмалированным или фторопластовым покрытием, затрудняющее использование высокооборотных перемещающих устройств для реакторов, которые способствовали бы интенсивному перемешиванию и увеличению выхода продукта. The disadvantage of these methods is the relatively low yield of benzoyl peroxide. This is due to the thermal instability of the latter, which is significantly enhanced in the presence of metals (iron, copper, lead, aluminum, etc.), as well as the strong adhesive properties of the reaction mixture, which explains the use of equipment with enamelled or fluoroplastic coating, which complicates the use of high-speed moving devices for reactors that would facilitate intensive mixing and increase product yield.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения пероксида бензоила взаимодействием бензоилхлорида с перекисью водорода в щелочной среде (Регламент по получению пероксида бензоила - прототип, выписка прилагается). Процесс ведут в эмалированном реакторе с рубашкой и мешалкой, в котором смешиваются водные растворы едкого натра, пероксида водорода и поверхностно-активное вещество (ПАВ). Смесь охлаждается до 0-2^oC, к полученной смеси при перемешивании и охлаждении рассолом дозируется бензоилхлорид с такой скоростью, чтобы температура реакционной смеси была в пределах 0-4^oC. В результате реакции получают пероксид бензоила в виде гранул, которые отфильтровывают, промывают до нейтральной реакции и отсутствия хлористого натрия. Продукт соответствует требованиям ГОСТ 14888-78.The closest in technical essence and the achieved effect is a method for producing benzoyl peroxide by the interaction of benzoyl chloride with hydrogen peroxide in an alkaline medium (Regulation on the production of benzoyl peroxide - prototype, statement attached). The process is carried out in an enameled reactor with a jacket and stirrer, in which aqueous solutions of caustic soda, hydrogen peroxide and a surfactant are mixed. The mixture is cooled to 0-2 ^o C, benzoyl chloride is dosed to the resulting mixture with stirring and cooling with brine so that the temperature of the reaction mixture is in the range 0-4 ^o C. The reaction gives benzoyl peroxide in the form of granules, which are filtered off, washed to a neutral reaction and the absence of sodium chloride. The product complies with the requirements of GOST 14888-78.

Этот способ обладает рядом существенных недостатков. В частности, длительность процесса синтеза составляет 6-7 часов, гранулы готового продукта имеют размер 2-5 мм с высокой концентрацией бензоилхлорида, повышен расход бензоилхлорида на синтез, необходимость применения ПАВ усложняет схему переработки маточника. Указанные недостатки связаны с тем, что синтез пероксида бензоила происходит в гетерогенной фазе на поверхности капель бензоилхлорида. При этом на поверхности в первую очередь образуется слой пероксида, который препятствует дальнейшему срабатыванию бензоилхлорида из центра капли. Этот фактор, а также ограниченность поверхности теплосъема рубашкой реактора приводят к увеличению длительности процесса синтеза. В гранулах товарного пероксида бензоила остается не вступивший в реакцию бензоилхлорид, который при хранении постепенно разлагается на бензойную и соляную кислоты. Образующаяся при этом соляная кислота вызывает не только автокаталитическое разложение пероксида бензоила, но и снижает его рН в кислую область, что приводит к невозможности использования такого пероксида бензоила в качестве инициатора процессов полимеризации и сополимеризации стирола. Причем увеличение длительности процесса синтеза не только снижает производительность оборудования, а и увеличивает расход бензоилхлорида на синтез за счет побочного процесса гидролиза до бензойной кислоты. Усложнение технологической схемы переработки маточника заключается в следующем. При использовании маточника (после отделения на фильтре пероксида бензоила), содержащего хлористый натрий, в процессе электролиза поваренной соли, с целью получения едкого натра и хлора, в рассоле очень жестко нормируются примеси органических веществ и особенно ПАВ, отрицательно влияющих на процесс электролиза. Поэтому содержание в маточнике ПАВ требует включения в схему дополнительного узла очистки. This method has several significant disadvantages. In particular, the duration of the synthesis process is 6-7 hours, the granules of the finished product have a size of 2-5 mm with a high concentration of benzoyl chloride, the consumption of benzoyl chloride for synthesis is increased, the need for surfactants complicates the mother liquor processing scheme. These disadvantages are associated with the fact that the synthesis of benzoyl peroxide occurs in a heterogeneous phase on the surface of the drops of benzoyl chloride. In this case, a peroxide layer is primarily formed on the surface, which prevents the further activation of benzoyl chloride from the center of the droplet. This factor, as well as the limited surface of the heat removal jacket of the reactor lead to an increase in the duration of the synthesis process. In the granules of commercial benzoyl peroxide, unreacted benzoyl chloride remains, which during storage gradually decomposes into benzoic and hydrochloric acids. The resulting hydrochloric acid causes not only the autocatalytic decomposition of benzoyl peroxide, but also lowers its pH in the acidic region, which makes it impossible to use such benzoyl peroxide as an initiator of the polymerization and copolymerization of styrene. Moreover, increasing the duration of the synthesis process not only reduces the productivity of the equipment, but also increases the consumption of benzoyl chloride for synthesis due to the side hydrolysis process to benzoic acid. The complication of the technological scheme of processing mother liquor is as follows. When using a mother liquor (after separating benzoyl peroxide on the filter) containing sodium chloride in the process of electrolysis of sodium chloride in order to obtain sodium hydroxide and chlorine, impurities of organic substances and especially surfactants that negatively affect the electrolysis are very strictly normalized in brine. Therefore, the content of the surfactant in the mother liquor requires the inclusion of an additional purification unit in the circuit.

Задачей настоящего изобретения является сокращение длительности процесса синтеза пероксида бензоила, получение продукта в виде порошка с меньшим содержанием в нем примесей, уменьшение расхода бензоилхлорида на синтез, повышение выхода целевого продукта, исключение из исходной рецептуры ПАВ. The objective of the present invention is to reduce the duration of the synthesis process of benzoyl peroxide, to obtain a product in the form of a powder with a lower content of impurities, to reduce the consumption of benzoyl chloride for synthesis, to increase the yield of the target product, to exclude surfactants from the original formulation.

Поставленная задача решается путем проведения процесса синтеза пероксида бензоила в реакторе с мешалкой и рубашкой в режиме непрерывной циркуляции реакционной смеси через реактор, центробежный насос и выносной теплообменник со скоростью не менее 10 рециклов реакционной массы за один процесс. The problem is solved by carrying out the synthesis of benzoyl peroxide in a reactor with a stirrer and a jacket in the continuous circulation of the reaction mixture through the reactor, a centrifugal pump and an external heat exchanger with a speed of at least 10 recycles of the reaction mixture in one process.

В отличие от известного способа проведение гетерогенной реакции синтеза в режиме непрерывной циркуляции реакционной смеси центробежным насосом позволяет эффективно измельчать бензоилхлорид до мелких капель, а также интенсивно отводить тепло при получении пероксида бензоилхлорида за счет использования дополнительных теплообменных поверхностей в выносном контуре. In contrast to the known method, carrying out a heterogeneous synthesis reaction in the continuous circulation of the reaction mixture by a centrifugal pump allows efficient grinding of benzoyl chloride to small droplets, as well as intensive heat removal during the production of benzoyl chloride peroxide through the use of additional heat-exchange surfaces in a remote circuit.

Пример 1. В эмалированный реактор емкостью 2,5 м³, снабженный мешалкой при скорости 45 об/мин, соединенный с центробежными насосом и выносным теплообменником F 30 м² типа "труба в трубе" с эмалированной рабочей поверхностью, загружают 105 кг 30% водного раствора пероксида водорода и 700 кг обессоленной воды или конденсата. В рубашку реактора и выносного теплообменника подают рассол с температурой минус 13^oC, смесь охлаждают до температуры 2-4^oC и к ней постепенно добавляют 737 кг 10% раствора едкого натра, смесь охлаждают до 0-2^oC. К полученному раствору из мерника за 1 час приливают 250 кг бензоилхлорида и дают выдержку в течение 15 мин. Температуру реакционной смеси во время дозировки бензоилхлорида и выдержки поддерживают в пределах 0-4^oC. Скорость циркуляции поддерживают не менее 10 рециклов реакционной массы за один процесс. После этого реакционную суспензию фильтруют, осадок на фильтре промывают обессоленной водой до нейтральной реакции и отсутствия хлор-иона, сушат до остаточной влаги 25-27 мас. и направляют на расфасовку. Выход порошка пероксида бензоила 271,3 кг. Основные характеристики процесса и показатели качества продукта приведены в таблице.Example 1. In an enameled reactor with a capacity of 2.5 m ³ , equipped with a stirrer at a speed of 45 rpm, connected to a centrifugal pump and an external heat exchanger F 30 m ² type "pipe in pipe" with an enameled working surface, load 105 kg of 30% aqueous a solution of hydrogen peroxide and 700 kg of demineralized water or condensate. A brine with a temperature of minus 13 ^o C is fed into the jacket of the reactor and the external heat exchanger, the mixture is cooled to a temperature of 2-4 ^o C and 737 kg of 10% sodium hydroxide solution is gradually added to it, the mixture is cooled to 0-2 ^o C. 250 kg of benzoyl chloride are poured over the measuring unit over 1 hour and the extract is allowed to stand for 15 minutes. The temperature of the reaction mixture during dosing of benzoyl chloride and aging is maintained within the range of 0-4 ^° C. The circulation rate is maintained at least 10 recycles of the reaction mixture per process. After that, the reaction suspension is filtered, the filter cake is washed with demineralized water until neutral and there is no chlorine ion, and dried to a residual moisture content of 25-27 wt. and sent for packaging. The yield of benzoyl peroxide powder is 271.3 kg. The main characteristics of the process and product quality indicators are given in the table.

Пример 2. Аналогично примеру 1. Скорость циркулирования составляет не менее 12 рециклов реакционной массы за один процесс. Example 2. Analogously to example 1. The circulation speed is at least 12 recycles of the reaction mass in one process.

Пример 3. Аналогично примеру 1. Скорость циркулирования составляет 8 рециклов реакционной массы за один процесс. Example 3. Analogously to example 1. The circulation rate is 8 recycles of the reaction mass in one process.

Пример 4 (прототип). Аналогично примеру 1. Циркуляцию реакционной массы не проводят, в реакционную массу вводят 60 г сульфанола. Example 4 (prototype). Analogously to example 1. The reaction mass is not circulated, 60 g of sulfanol are introduced into the reaction mass.

Пример 5 (контрольный). Аналогично примеру 4. Скорость мешалки в реакторе увеличивают до 65 об/мин. Example 5 (control). Analogously to example 4. The speed of the stirrer in the reactor is increased to 65 rpm

Из приведенных в таблице данных видно, что при получении пероксида бензоила в предложенном способе (примеры 1, 2) по сравнению с прототипом (пример 4) сокращается длительность процесса синтеза с 6-7 до 1 часа, расход бензоилхлорида уменьшается с 0,965 кг до 0,915-0,920 кг на один кг продукта, выход продукта увеличивается с 90,2 до 95,0% уменьшается размер гранул с 2-5 мм до порошка, содержание хлорсодержащих примесей снижается в три раза. From the data given in the table it is seen that upon receipt of benzoyl peroxide in the proposed method (examples 1, 2) compared with the prototype (example 4), the duration of the synthesis process is reduced from 6-7 to 1 hour, the consumption of benzoyl chloride decreases from 0.965 kg to 0.915- 0.920 kg per kg of product, the product yield increases from 90.2 to 95.0%, the granule size decreases from 2-5 mm to powder, the content of chlorine-containing impurities is reduced three times.

Из контрольных опытов видно, что при снижении скорости циркуляции ниже заявляемого предела (пример 3) утрачивается достигнутый эффект почти по всем показателям, при увеличении интенсивности перемешивания реакционной массы по прототипу (пример 5) существенного увеличения не достигнуто, однако повышается опасность производства. From control experiments it is seen that when the circulation speed decreases below the claimed limit (example 3), the achieved effect is lost in almost all indicators, with an increase in the intensity of mixing of the reaction mass according to the prototype (example 5), a significant increase is not achieved, but the production hazard increases.

Таким образом, предлагаемый способ получения пероксида бензоила позволяет сократить длительность процесса синтеза и тем самым увеличить производительность основного оборудования, повысить выход целевого продукта за счет снижения расхода бензоилхлорида на побочную реакцию гидролиза до бензойной кислоты, получить продукт в виде порошка с меньшим содержанием примесей, приводящих в процессе хранения к ограничению областей применения продукта, достигнуть возможности исключения из реакционной системы ПАВ. Thus, the proposed method for producing benzoyl peroxide allows to reduce the duration of the synthesis process and thereby increase the productivity of the main equipment, increase the yield of the target product by reducing the consumption of benzoyl chloride to the side hydrolysis reaction to benzoic acid, to obtain the product in the form of a powder with a lower content of impurities, resulting in the storage process to limit the scope of the product, to achieve the possibility of exclusion from the reaction system of surfactants.

Claims

The method of producing benzoyl peroxide by interaction in an alkaline environment of benzoyl chloride with hydrogen peroxide in a reactor with a stirrer and a jacket with continuous stirring and a temperature of 0 4 ^o C, characterized in that the synthesis process is carried out in continuous circulation of the reaction mixture through a reactor, a remote heat exchanger and a centrifugal pump with circulation rate of at least 8 recycles.