Способ получения оксида хлора (уп)

(19) 1 0 С 51)5 С ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ МУ СВИДЕТЕЛЬСТ К АВТО кий инс" .Осадчая езводно6, с. 1151 ХЛОРА ческой получесида), и органиС) С 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Росоловский В.Я. Химияхлорной кислоты. - М.: Наука, 19118,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИД(57) Изобретение относится к химтехнологии, в частности к способамния оксида хлора (уИ) (дихлоргептоможет быть использовано в обдаст Изобретение относится к химической технологии,в частности к способам получения оксида хлора (ЧП) (дихлоргептоксида) и может быть использовано в области органического и неорганического синтеза в качестве доступного и сильного перхлорирующего агента.Известен способ, разработанный Росо-ловским. К 6 мл 75-ной хлорной НС 104 кислоты в конической колбе при охлаждении сухим льдом и тщательном перемешивании приливают 20 мл 600-ного олеума, Во время приливания олеума недопускают кристаллизации смеси. Закристаллизовавшуюся смесь снимают с сухого льда, расплавляют и после этого продолжают . приливание, При достижении соотношения 75-ного НС 104 и олеума 1;1 начинается расслоение смеси: .верхний слой - С 1 гОт,ческого и неорганического синтеза в качестве доступного и сильного перхлорирующего агента. Цель - упрощение процесса, обеспечение его вэрывобезопасности при одновременном повышении выхода продукта. Способ включает взаимодействие соединений, содержащих ионы С 10, с олеумом при перемешивании и отделение целевого продукта, В качестве соединений, содержащих ионы СО, используют перхлораты и взаимодействие ведут с 20 - 600,-ным олеумом при мольном соотношении 1;1 в среде хлористого метилена при комнатной температуре, а отделение целевого продукта осуществляют через 1,5 - 4 ч в виде раствора декантацией, В качестве перхлоратов используют перхлораты аммония и калия.1 з.п,ф-лы, 1 табл,нижний - Нг 304 - олеум. Обьем С 1 г 07 у личивается при соотношении НС 104.олеум = 1:3. По окончании приливания олеума смеси дают отстояться и осторожно сливают верхний слой в сосуд для перегонки. Перегонку осуществляют с небольшим количеством Р 401 о. Приемник Сг 07 охлаждается до 78 С. Перегонка осуществляется , при остаточном давлении 2 мм рт,ст. Выход С 1 г 074 г(61,57; от теор.).Проведение синтеза по этой методике требует большой осторожности и принятия мер защиты от возможности взрыва. Этот метод имеет ряд серьезных недостатков; использование больших количеств высококонцентрированного олеума, глубокое охлаждение реакционной смеси, нетехнологичность процесса (возможные остановки синтеза из-за кристаллизации смеси), вакуумная перегонка целевого продукта без растворителя, не исключающая взрыв,Целью изобретения является упрощение процесса, обеспечение его взрывобезопасности при одновременном повышении 5 выхода продукта.Поставленная цель достигается тем, что оксид хлора (ЧИ) получают в результате взаимодействия солей хлорной кислоты (МН 4 С 104, КО 04 и др.) и олеума концентра ции 20-60 опри мольном соотношении 1:1 (против теор. 1:0,5) в среде хлористого метилена. 15 2 ИН 4 С 104+ Н 2504 пЯОз -+ф С 207+ (ЙН 4)2 3042 КО 04+ Н 2304пЯОз +ф С 207+ К 2504 20 Реакция осуществляется при комнат-. ной температуре, перемешивании, с после- . дующим выделением целевого продукта 25 путем декантации, который растворяется в хлористом метилене. в результате экстракции выделяют целевой продукт через 1,5-4 часа, Раствор С 207 в СН 2 С 12 анализируют иодометрически по известному методу, Кон центрация С 207 в СН 2 С 2 по предлагаемому методу составляет 125-160 г/л или 85-93 от теоретического, Регистрируется отсутствие низших окислов в целевом продукте,Известны технические решения, в 35 которых используется олеум для введения сульфогрупп в органические соединения (например, в производстве моющих средств). Существуют технические решения, в которых олеум используется в нитро олеумных смесях для реакции нитрования. Кроме того, известны технические решения, в которых олеум выполняет функцию дегидратирующего средства, Но неизвестны технические решения, в которых бы олеум 45 выполнял 2 - 3 функции одновременно, как в предлагаемом способе, т,е. проявлялся в новом свойстве.В предлагаемом способе олеум выполняет в реакции три функции одновре менно: обменную химическую способность с солью, водоотнимающее свойство, проявлямое к реализуемой реакционной хлорной кислоте, разрушая ее молекулу с выделением С 207, а также в роли осушителя системы 55 на хлористом метилене, Предлагаемый способ характеризуется соотношением реагентов соль: олеум = 1;1, комнатной температурой реакции (благодаря незначительному эндотермическому эффекту), продолжительностью процесса 1,5 - 4 ч, использованием олеума концентрации 20-60 о , применением хлористого метилена в качестве растворителя целевого продукта с целью более полного его извлечения, эффективного перемешивания реагирующих компонентов и создания безопасного процесса.Реакция протекает плавно и совершенно безопасно, если вводить в реакцию хлористый метилен после повторного извлечения С 1207 с концентрацией 3-10 г/л. Существенным моментом является выбор оптимальной концентрации олеума, при которой достигается мягкое течение реакции, и не требуется дополнительных подготовительных операций во время реакций, связанных с расплавлением 60 о -ного олеума. Рабочей оптимальной концентрацией олеума для данной реакции является 30-40 о , поскольку выход достигает 135-150 г/л, и резко уменьшается отход в виде сульфата и избытка олеума. П р и м е р 1. В плоскодонную колбуобъемом 250 мл, снабженную мешалкой, помещают 22 г МН 4 О 04 100 мл СН 2 С 12, затемпо каплям вводят 78,9 мл олеума концентрацией 10(малярное сортношение ЙН 4 С 04; олеум = 1;1). После окончания прикап ы вания проводят анализ через 20 ч насодержание С 207 в хлористом метилене.Концентрация С 207 составляет 30,8 г/л,выход 17,9 о ,П р и м е р 2, В плоскодонную колбуобъемом 250 мл, снабженную мешалкой, помещают 22 г МН 4 С 10 а, 100 мл СН 2 С 2, затемпо каплям вводят 39.45 мл олеума концентрацией 20";ь (молярное соотношениеМН 4 О 04: олеум = 1:1). После окончанияприкапывания проводят анализ через 4 ч насодержание С 1207 в хлористом метилене,Концентрация С 207, составляет 124,5 г/л,выход 65,63 ф 6, При увеличении времениконтакта реагирующих компонентов более4 ч выход продукта не увеличивается,П р и м е р 3, В плоскодонную колбуобъемом 250 мл. снабженную мешалкой, помещают 22 г йН 4 С 04, 100 мл СН 2 С 2, затемпо каплям вводят 28 мл олеума концентрации 30 (молярное соотношение МН 4 С 04:олеум =. 1: 1). После окончания прикапывания проводят анализ через,1,5 ч на содержание С 207. в хлористом метилене.Концентрация О 207 составляет 154,5 г/л,выход 90,П р и м е р 4, Реакцию осуществляюткак в примере 2, но вместо перхлората аммония берут 26 г КО 04, 100 мл СН 2 С 2, 28 мл 30",ь - ного олеума. Концентрация С 207, определенная через два часа в хлористом метилене, составляет 136,8 г/л, выход 80,0 О(,П р и м е р 5. Осуществляют реакцию в. тех же условиях как в примере 1, но используют 35(,-ный олеум в количестве 22 мл (молярное соотношение соль: олеум = 1:1). Анализируют хлористый метилен,на содержание растворенного в нем С 207 через 1,5 ч после окончания прикапывания, Концентрация его составляет 162,7 г/л, выход 95 О,П р и м е р б. Осуществляют реакцию в тех же условиях как в примере 1, но исполь 5 10(молярное соотношение соль; олеум = 1:1).Анализируют хлористый метилен на содержание в нем С 207 через 1,5 ч, Концентрациясоставляет 160 г/л, выход 93,2 оь. 20 П р и м е р 7, Реакцию осуществляют в тех же условиях как в примере 1, но используют 50 О/,-ный олеум в количестве 15 мл (молярное соотношение соль: олеум = 1:1), Концентрация хлорного ангидрида составляет 107,5 г/л, выход 62,75 оь; При увеличении времени контакта реагирующих компонентов более 1,5 ч, выход продукта не увеличивается.П р и м е р 8. Реакцию осуществляют в 30 тех же условиях как в примере 1, но используют 60-ный олеум в количестве 12,5 мл. Концентрация С 207 составляет 103,02 г/л, выход 60,0 ф за период 1,5 ч. Дальнейшее увеличение времени контакта не приводит к изменению выхода, Олеум с концентрацией выше 60(, промышленностью не выпускается,П р и м е р 9. Зависимость выхода пРодукта (С 207) от продолжительности про 35 40 цесса. Осуществляют реакцию в тех же условиях как и в примере 3 (молярное соотношение ИН 4 С 04:. 30-ный олеум = =1;1). После окончания прикапывания проводят анализ раствора хлористого метилена на содержание в нем С 20 у через каждые 4530 мин (таблица),Практически полностью реализуетсяС 207 в растворе хлористого метилена через1,5-4 ч, Далее замечается незначительный 50 рост концентрации хлорного ангидрида, обеспечивая выигрыш в производительности процесса. Кроме того, при продолжизуют 40 О-ный олеум в количестве 19,09 мл 15 тельности процесса более четырех часов в реакционной массе появляются низшие оксиды хлора и наблюдается снижение концентрации.Предлагаемый способ по сравнению с известным имеет ряд преимуществ; исключает использование больших избыточных количеств высококонцентрированного олеума, приводящего к экономии сырья и резкому уменьшению отхода; создает возможность получения оксида хлора (И) на олеуме низкой концентрации (30 - 40 О) с наименьшими затратами и высоким выходом 90-95 О; процесс безопасен, поскольку полностью исключает работу со свободным (100 О) оксидом хлора И), его йодогрев и перегонку; уменьшает энергозатраты, так как отсутствует глубокое охлаждение, и не применяется вакуум; экономически выгоден (по сырью, энергии и наименьшему количеству отхода, содержащему аммонийную или калиевую сернокислые соли с перспективой их использования в качестве удобрений), вместо реагента перхлората аммония использован его отход; процесс протекает технологически мягче, исключает две стадии (подогрев закристаллизованной реакционной массы и перегонку), не требует сложного аппаратурного оформления (исключение систем перегонок, охлаждающих резервуаров, нагревательных приборов); обеспечивает максимальный выход целевого продукта, 85 - 95 ,Формула изобретения 1. Способ получения оксида хлора (И), включающий взаимодействие соединений, содержащих ионы С 104 с олеумом при перемешивании и отделение целевого продукта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса, обеспечения его взрывобезопасности при одновременном повышении выхода продукта, в качестве соединений, содержащих ионы С 10, используют перхлораты и взаимодействие ведут с 20-60 О олеумом при молярном соотношении 1;1 в среде хлористого метилена при комнатной температуре, а отделение целевого продукта осуществляют через 1,5 - 4 ч в виде раствора декантацией.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве перхлоратов используют перхлораты аммония и калия., г. Ужгород. ул,Гагарина, 101 аказ 308 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5