SU1728215A1 - Способ получени пентаэритрита - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  многоатомных спиртов, в частности получени  пентаэритрита , используемого в производстве лаков, взрывчатых веществ и пластических масс. Цель - повышение выхода и ускорение процесса . Его ведут конденсацией ацетальдеги- да с формальдегидом в присутствии NaOH при их мол рном соотношении 1:6:1,05. Затем удал ют ректификацией формальдегид, остаток разбавл ют до содержани  пентаэритрита 7-14 мас.% маточным раствором, полученным после выделени  целевого продукта . Разбавленный раствор при 50-80°С подвергаютэлектродиализу на ионитовых мембранах при плотности тока 500-800 А/м . Пентаэритрит выдел ют упариванием раствора и кристаллизацией. Эти услови  увеличивают выход пентаэритрита от 62-69 до 90-93% и сокращают продолжительность процесса в 2,5-18 раз. 4 табл., 1 ил. СО

Description

Изобретение касаетс  многоатомных спиртов, в частности усовершенствованного способа получени  пентаэритрита, используемого в производстве лаков, взрывчатых веществ и пластических масс.

Промышленное производство пентаэритрита (ПЭ) основано на конденсации аце- тальдегида с формальдегидом в водной среде в присутствии гидроксида натри . Полученный конденсационный раствор подвергают ректификации, упариванию, кристаллизации и фильтрации с выделением технического ПЭ, который затем перекри- сталлизовывают из воды. Выход ПЭ, соответствующего ГОСТу, составл ет 61-62% на загруженный ацетальдегид.

Недостатками данного способа  вл ютс  низкий выход ПЭ, а также многостадий- ность процесса из-за необходимости очистки ПЭ и большое количество промывных вод.

Известен способ получени  ПЭ конденсацией ацетальдегида с формальдегидом в присутствии гидрата окиси кальци  с последующей обработкой продуктов конденсации ионообменной смолой КУ-2 в Н-форме.

Недостатком способа  вл етс  низкий выход (69-72 %)ПЭ.

Кроме того, применение ионообменных смол в промышленном масштабе требует большого расхода регенерирующих компоJVI

ю со

ю

ел

нентов, а также решени  вопроса утилизации сточных вод.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности  вл етс  способ получени  ПЭ конденсацией ацетальдегида с формальдегидом в услови х электродиализа между ионитовыми мембранами в отсутствие катализатора. Процесс ведут при 20-70°С при плотности тока 0,01-0,05 А на 1 см сечени  камеры. После электродиализа получают раствор, содержащий до 9% формальдегидам 1-12% ПЭ. Количество ПЭ в растворе составл ет 62-69% от теории, продолжительность процесса 5-36 ч. Выделение ПЭ провод т упариванием конденса- ционного раствора с последующей кристаллизацией и фильтрацией целевого продукта.

Недостатками известного способа  вл ютс  больша  продолжительность процесса и сравнительно невысокий выход ПЭ.

Цель изобретени  - повышение выхода ПЭ и ускорение процесса.

Поставленна  цель достигаетс  конденсацией ацетальдегида с формальдегидом в присутствии гидроксида натри  при их мольном соотношении 1:6:1,05, из полученного раствора ректификацией удал ют формальдегид , конденсационный раствор разбавл ют маточным раствором, полученным после выделени  целевого ПЭ, до содержани  ПЭ 7-14 мас.%, при температуре 50-80°С направл ют на электродиализ, который провод т при плотности тока 500-800 А/м , и целевой продукт выдел ют упариванием раствора и кристаллизацией.

ПЭ по предлагаемому способу получают с выходом 90-93% и содержанием фор- миата натри  не более 0,01 %.

Концентраци  ПЭ в растворе, поступающем на электродиализ, должна быть не выше 14 мас.%, так как при более высокой концентрации забиваютс  тракты электродиализного аппарата.

При концентрации менее 7 мас.% снижаетс  производительность процесса. Электродиализ по предложенному способу ведут после удалени  формальдегида. В присутствии последнего происходит отравление мембран.

Наиболее высокие результаты могут быть получены, если электродиализ вести при плотности тока 500-800 А/м2. При плотности тока ниже 500 А/м2 снижаетс  скорость процесса электродиализа, а при плотности тока выше 800 А/м происходит концентрационна  пол ризаци  мембран, возрастает электрическое сопротивление и соответственно снижаетс  скорость процесса .

На стадии электродиализа происходит

разделение конденсационного раствора на

два материальных потока: водный раствор

формиата натри  с концентрацией HCOONa

9-10% и очищенный раствор ПЭ,

Удаление формиата натри  из конденсационного раствора позвол ет ускорить последующие стадии, в частности стадии кристаллизации и фильтрации ПЭ. 0На чертеже дана схема стадии электродиализа конденсационного раствора.

Конденсационный раствор ПЭ направл ют в электродиализатор 1 с анодом 2 и катодом 3. Ячейка снабжена катионоселек- 5 тивной 4 ианионоселективной 5 мембранами , анодной 6, катодной 7 и рабочей 8 камерами.

Конденсационный раствор ПЭ поступает в рабочую камеру 8. Анодна  6 и катодна  0 7 камеры заполнены электропроводной жидкостью - раствором едкого натра (0,1 %). На электроды электродиализатора подают посто нный электрический ток.

В экспериментах (примеры 1-5) элект5 родиализ осуществл ют в многокамерном

аппарате (420 камер), тип установки ЭДУ-1,

техническа  характеристика которого дана

в табл. 1.

Пример 1. Конденсацию ацетальде- 0 гида с формальдегидом ведут в водной среде в присутствии гидроксида натри  при мольном соотношении ацетальдегид : формальдегид : гидроксид натри  : вода 1:6: 1,05 : 72 из расчета 25 моль ацетальдегида 5 на одну загрузку.

В реактор загружают формальдегид, гидроокись натри , воду и затем в течение 50 мин добавл ют ацетальдегид по следующей рецептуре (табл. 2).

0 По окончании дозировки ацетальдегида провод т выдержку в течение 20 мин, затем добавл ют 4,5 кг муравьиной кислоты до рН 6,0-6,5 и полученный конденсационный раствор в количестве 39054,5 кг направл ют 5 на ректификацию. Конденсационный раствор имеет следующий состав, мас.%:

Пентаэритрйт с примес ми

побочных продуктов8,3

Формиат натри 4,8

0Формальдегид4,9

Вода82,0

Ректификацию ведут при 130-135°С и избыточном давлении 2 ати,

После ректификации получают 20400 кг 5 дистилл та, содержащего 93% формальдегида , остальное вода, и 18600 кг кубового остатка в составе, мас.%:

Пентаэритрйт17,0

Формиат натри 10,1

Вода 72,9

Потери на стадии ректификации 54,5 кг. К конденсационному раствору, полученному в кубе ректификационной колонны, добавл ют 4000 кг воды. При этом содержание ПЭ в растворе снижаетс  до 14 мас.%. Разбавленный раствор при температуре 80°С направл ют на электродиализную установку. Раствор заливают в рабочую камеру 8. В анодную и катодную камеры заливают электропроводную жидкость (минерализат ) 0,1 %-ный.раствор едкого натра .в количестве 16700 кг. Минерализат посто нно циркулирует через электродные камеры .

На электроды электродиализатора подают посто нный электрический ток плотностью 500 А/м2. Врем  пребывани  раствора в диализаторе 20 мин.

В результате процессов, протекающих под действием электрического тока, содержание формиата натри  в рабочем растворе снижаетс  и повышаетс  его концентраци  в минерализате.

В результате проведени  процесса получают очищенный раствор ПЭ в количестве 20600 кг, содержащий, мас.%:

Пентаэритрит15,3

Формат натри  0,01

ВодаОстальное

А также минерализат в количестве 18700 кг, содержащий, мас.%:

Формиат натри 10

Едкий натр0,1

ВодаОстальное

Водный раствор формиата натри  (минерализат) используют как товарный продукт в строительстве и угольной промышленности .

Врем  всего процесса до стадии упаривани  составл ет 2 ч. Очищенный раствор пентаэритрита упаривают до 8200 кг, кристаллизуют , фильтруют, продукт на фильтре промывают 1000 л воды дл  более полного удалени  формиата натри  и сушат.

Получают 2800 кг влажного пентаэритрита (2420 кг сухого) с содержанием форми-. ата натри  0,01%, маточник (основной фильтрат и промывные воды) в количестве 6400 кг, содержащий 10% ПЭ и 0,03% формиата натри .

Маточник используют дл  разбавлени  конденсационного раствора в опытах с рециклом . К конденсационному раствору добавл ют 6400 кг маточника и 2100 л воды до получени  14%-ного раствора ПЭ.

В этом случае получают 3060 кг сухого ПЭ с содержанием формиата натри  0,01 %. Выход пентаэритрита составл ет 90% от теории . Качество ПЭ соответствует требовани м ГОСТа.

Показатели ГОСТа приведены в табл. 3. Содержание золы ПЭ практически соответствует содержанию в нем формиата натри .

Пример 2. Процесс провод т аналогично примеру 1, но к конденсационному раствору добавл ют маточник и воду до содержани  ПЭ в растворе 7 мас.% и при температуре 50°С этот разбавленный рас0 твор направл ют на электродиализную установку . Электродиализ ведут при плотности тока 800 А/м2. Получают 3162 кг ПЭ с содержанием формиата натри  0,009%. Выход ПЭ 93%.

5 П р и ме р 3. Процесс ведут по примеру 1, конденсационный раствор смешивают с маточником от предыдущей операции, добавл ют воды до содержани  ПЭ 9,0 мас.% и полученный раствор при температуре

0 60°С направл ют на электродиализную установку . Электродиализ провод т при плотности тока 700 А/м2. Получают 3108 кг ПЭ с содержанием формиата натри  0,008 мас.%. Выход ПЭ 91,4% от теории.

5В табл. 4 сведены результаты анализа

ПЭ, полученного по примерам 1-3. Испытани  проводились согласно ГОСТу.

Пример 4 (сравнительный). Процесс провод т по примеру 1 без разбавлени 

0 конденсационного раствора. Конденсационный раствор с содержанием пентаэритрита 17 мас.% при температуре 40°С направл ют на электродиализ. Через 10 мин скорость движени  конденсационного

5 раствора через рабочие камеры стала падать , что  вл етс  свидетельством забивани  трактов электродиализатора. Операци  была прекращена.

Пример 5 (сравнительный). Процесс

0 провод т по примеру 1, но конденсационный раствор направл ют на электродиализ при температуре 90°С. Через 20 мин содержание формиата натри  в очищаемом растворе практически не изменилось. Очистка

5 не идет (мембраны в этих услови х не работают ). Разбавление конденсационного раствора менее 7% нецелесообразно, так как происходит усложнение технологического процесса из-за необходимости очистки

0 большого количества воды при укреплении очищенного раствора. Кроме того, требуютс  большие энергозатраты и снижаетс  производительность процесса.

Насто щий способ позвол ет увеличить

5 выход ПЭ до 90-93% (против 62-69%) и сократить продолжительность процесса в 2,5- 18 раз за счет сокращени  количества стадий и ускорени  процессов кристаллизации и фильтарции ПЭ после удалени  формиата натри .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ получени  пентаэритрита, включающий конденсацию ацетальдегида с формальдегидом в водной среде при 20- 70°С, электродиализ на ионитовых мембра- нах, концентрирование раствора и выделение целевого продукта, отличающийс  тем, что, с целью повышени  выхода и ускорени  процесса, конденсацию ацетальдегида с формальдегидом ведут в

   0

   присутствии гидроксида натри  при их мол рном соотношении 1:6:1,05, затем удал ют ректификацией формальдегид, конденсационный раствор разбавл ют маточным раствором, полученным после выделени  целевого продукта, до содержани  пентаэритрита 7-14 мас.% при 50-80°С направл ют на электродиализ, который провод т при плотности тока 500-800 А/м2, и целевой продукт выдел ют упариванием раствора и кристаллизацией.

   Показатели

   Тип

   Производительность, м3/ч Количество аппаратов, шт. Количество камер, шт. Размер рабочей прокладки, м Размер мамбран, мм Тип мембран

   анионитовые

   катионитовые Число рабочих мембран аппа

   МА-40 К

   МК-40 К

   Коэффициент использовани  Число электродов, шт. Материалэлектродов

   Таблица 1

   Значение показателей

   ЭД У-1,400x6

   30

   6

   420

   750x480x1,2 745x480x0,6

   МА-40 К МК-40 К

   220

   200

   68

   4

   латинированный титан

   Т а б л и ц а 2

   Таблица 3

   Продолжение табл. 3

   Таблица 4