Способ получения бензойной кислоты

СОЮЗ СОВЕТСИИХВНВ.МПИИВИ ПРЕСРУБ ЛИК РЕТЕНИЯ ЫЬ ЙФГБ(А ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ДЕЛАН ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОПИСАНИЕ ИЗОдОИН СВЩЕВФС(56) 1Труды .ВНИИПИМ, Тула, 19 б 9,т.1, вып.1, с 133,2. ВЕридзе П.З., Явич П.А.,Сарабунович П,Г. Получение бензойной ислоты методом Н-катионирования. - Сообщения АН ГрузинскойССР, 1969 т,53, 9 3, с.б 09-612,.КИСЛ 0 ТЙ, заключающийся в растворе.80.1065404 А С 6306 у С 07 С 5102 нии бензоата натрия или калия в воде с последующей обработкой полученного водного раствора, включаю-.щей использование кислого агента,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повыаения качества целевого продукта, обработку ведут вначалактивированным углем, а затем соляной кислотой 1015-ной объемнойконцентрации, взятой в эквимолярном количестве к бензоату натрияили калия, при молярном соотношении бензоата натрия или калия н воды 1(35-40), с.последующей сублимацией полученной бензойной кислоты при 95-127 фС и остаточномдавлении (5-7)ф 10 мм рт.ст.ФИзобретение относится к способам получения особо чистых веществ, конкретно к способу получения бензойной кислоты, которую используют в термохимии в качестве стандартных образцов передачи размера единицы количества теплоты от Государственного первичного эталона единицы количества теплоты- джоуля к средствам измерения 1-го, 2-го разрядов и рабочим приборам.Известен способ получения бен" войной кислоты путем жидкофазного окисления толуола кислородом воэдуха при 175 ОС и давлении 10 атм 1Недостаток этого способа заключается в том, что содержание бензойной кислоты в целевом продукте не превышает 99,5 мольНаиболее близким по технической ,сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ получения бензойной кислоты, который заключается в том, что бензоат калия нли натрия растворяют в воде, полученный водный раствор обрабатывают Ва(ОН)у, доводят до кон" центрации 0,150-0,175 моль/л по бензоату натрия или калия (молярйое соотношение бензоата натрия или калия воды 1:(320-370), соответственно) и пропускают его через колонну, содержащую н-катионит марки КУ. Получают бензойную кислоту с содержанием основно" го вещества 99,6-99,8 моль.%Недостатком известного способа является сравнительно низкое качест во получаемого целевого продукта.ЦеФъю изобретения является ловы" шение качества бензойной кислоты.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения бензойной кислоты, который заключается в том, что бензоат натрия или калия растворяют в воде,. полученный водный раствор обрабатывают вначале активированным углем, затем соляной кислотой 10-15-ной концентрации, взятой в эквимолярном количестве к бензоату натрия или калия, при молярном соотношении бензоата натрия или калия и воды 1:(35-40) с последующей сублимацией полученной бензойной кислоты при 95-127 С и остаточном давлении (5-7) 10 3 мм рт.ст.Содержание бензойной кислоты в целевом продукте 99,94-99,99 мольПредлагаемый сцособ получения бенэойной кислоты с содержанием основного компонента не ниже 99,94 моль. состоит из трех основных последовательных стадий:очистки водного раствора бонзоатг и;ьтрия или калия активированным углем от органических примесей в молекулярной форме; перевода бензоат-иона в бенэойную кислоту с помощью солянойкислоты и осаждения бензойной кислоты, не содержащей органическихпримесей;осушки бензойной кислоты методом вакуумной сублимации.Исключение любой из стадий непозволяет получать продукт требуемой чистоты, Например, исключение Ю первой стадии приводит к сохранениюв конечном продукте органическихпримесей, обладающих давлением пара,близким к давлению пара бенэойной. кислоты. Исключение стадии вакуум, ной сублимации приводит,к избыточной влажности продукта. Не представляется возможным также изменить последовательность стадий:бенэоат натрия или калия не можетбыть подвергнут сублимации иэ-эамалого давления пара, а осаждение бензойной кислоты из растворав качестве первой стадии делаетневозможным ее очистку от органических примесей адсорбцией активированным углем, так как сама бензойная кислота сорбируется на угле,Таким образом, только последова"тельность операций, изложенная в 30 предлагаемом способе позволяетполучать бенэойную кислоту с содержанием основного компонента нениже 99,94 мольП р и м е р 1. Бенэоат натрияс содержанием основного вещества98 в количестве 1670 г (11,6 моль)при комнатной температуре раство"ряют в 5000 г (277,8 моль) воды.В отфильтрованный от органическихпримесей раствор загружают 33 г 40 (2,8 моль) активированного угля иперемешивают в течение 1,5 ч. К осветленному раствору приливают "11,6 моль НС 1 15-ной концентрации.В результате получают смесь бен эойной кислоты, поваренной соли иводы. Отделение осадка (бенэойнойкислоты) и отмывку от СР производят на центрифуге со скоростью1700 об/мин при ее диаметре 300 мм(увеличение числа оборотов центриФуги либо ее диаметра приводит кснижению выхода продукта, так какпроисходит унос вещества). На этойстадии процесса очистки выход про дукта составляет 1553 г (10,8 моль)или 93.Полученную кислоту подвергаютсублимации при 127 С и давлении510- мм рт,ст. Выход по основномупродукту 80 (9,3 моль) или 1336 г,содержание основного вещества99,95 моль П р и м е р ы 2-5. Проводят обработку условий, связанных с обра боткой бензоата натрия соляной кис1065404 Выход бензойнойкислоты после обработки бенэоата натриясоляной кислотой,,компонентаи бенэой"ной кислоте послеее осаждения иэ раствора,моль,В Концентрациябензоатанатрияпосле добавлениясолянойкислоты,моль.% Иольное соотношение бен зоат натрия:вода после добавления соляной кислоты к бензоату натрия Пример Количествовзятого исходногорастворасоляной кислоты, г Исходнаяконцентрация,об.Ъ 1:63 60 99,93 99,91 99,90 99,80 088 8600 5,0 1140 84 1,38 3800 10,0 93 1 з 35 1,60 2814 15,0 95 1 у 74 1:32 2100 20,0 лотой. Процесс осуществляют аналогично примеру 1.В стеклянную колбу емкостью 10 л, снабженную мешалкой, загружают 5000 г (277,8 моль) дистиллированной воды и растворяют в ней 1670 г 5 (11,6 моль) бенэоата натрия (с содержанием основного вещества 98) при 20 С и перемешивании в течение 0,5 ч. По истечении укаэанного времени проверяют степень растворения 1 О бенэоата натрия визуально. Затем к раствору добавляют 33 г (2,8 моль) активированного угля и перемешивают содержимое колбы в течение 1,5 ч. После этого угсль отделяют от радт вора. Фильтрованием через воронку Бюхнера при пониженном"давлении. К осветленному фильтрату приливают 11,6 моль (423,4 г) соляной кислоты .в количествах, укаэанных в табл.1, со скоростью 70 мл/мин. В результате получают взвесь, состоящую иэ бензойной кислоты, поваренной соли и воды. Отделение бензойной кислоты и отмывку ее до нейтральной реак ции на С 1 осуществляют на центриФуге диаметром 300 мм при 1700 об/мин с Фильтрующим материалом " лавсаном. Затем бенэойную кислоту сушат при 60 С при толщине слоя не более 5 мм, Выход и качество бензойной кислоты после обработки бензоата натрия со ляной кислотой представлены в табл.1. Как следует из данных табл.1,перевод бензоата натрия в бенэойную З 5кислоту в водном растворе наиболееоптимально вести в условиях, когдасоляную кислоту используют в исходной концентрации 10-15 об., и примолярном отношении бензоата натрия и 40воды 1:(35-40),П р и м е р ы 6-13. В условияхпримера 1 проводят синтез бензойной кислоты, но процесс сублимации: проводят при остаточном давлении 7 10 3 мм рт,ст при температуре, укаэанной в табл.2. Выход целевого продукта и степень его чистоты представлены в табл.2.П р и м е р 14. Синтез бенэойной кислоты проводят в условиях примера 1, но в качестве исходного используют бензоат калия с содержанием основного вещества 98%. Выход и качество целевого продукта соответствует бензойной кислоте, полученной в примере 1Как видно из приведенных экспериментальных исследований, наиболее оптимальными условиями прове-. дения процесса очистки путем сублимации является диапазон температур 122-127 ОС. Если процесс очистки проводить при более низкой температуре, то скорость процесса умень-. шается, а при более высокой температуре происходит термическое разложение вещества, продукты которого загрязняют целевой продукт. Все исследования по изучению зависимости выхода вещества от температуры процесса проводят при остаточном давлении (5-7) 10мм рт.стВ этих условиях скорость процесса максимальная, так как она зависит от парциального давления очнщаемого вещества. При более высоком остаточ" ном давлении скорость процесса резко замедляется, а достижение более низкого остаточного давления связано с большими техническими трудностями, что приводит к снижению экономических показателей предлагаемого способа.Таким образом, предлагаемый способ, позволяет .повысить качество цЕ- левого продукта до 99,99 моль.З содержания основного вещества.Таблица 11065404 Таблица 2 1Е аеввае аваев ееввв авве имер 0 8 еее 25 .12 5 104 2 12 Вммод целевогопродукта, г/ч,97 8,68 2,42 47 . 5,2 ф е е ееаееееееееаеееаввае е Еее Степень очистки,моль. 99,99 99,99 99,9899,98 99,97 .99,95 99,94 99,95 Составитель Е.ШабарчимРедактор В.Данко Техред О.йеце Еоррек тор%. ИльиГ нлиал ППП ффПатент, г. Умгород, ул. Проектная,Температура проведения процесса,фС 79 Эаказ,10994/27ВНИИПИпо д113035, И Тирам 416осударственного коми лам изобретенийи от сква, %-35, Раушская Подписноета СССРрмйнаб., д. 4/5