Способ получения 1, 10-декандикарбоновой кислоты

( 9) (11) 1)4 С 0 орадов,сельчако и ЧЕНИЯ 1,10- ТЫ путем жащего произили их смеси жащей окислымассовом сожащего про ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУДЕКАНДИКАРБОНОВОЙ КИСЛОокисления кислородсодерводного циклододеканаазотной кислотой, содеазота, при нагреванииотношении кислородсоде водного циклододекана и аэотнои кислоты 1:(5-20)в реакторе, имеющем ( трубу, соединенную с кожухотрубчатым теплообменником, с последующим выделением целевого продукта, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения безопасности и выхода целевого продукта и упрощения процесса, последний проводят при линейной скорости окислов азота в трубе 5-.о 100 см/с, температуре 40-50 С и последующим доокислением 0,05-2,0 Х циркулирующего потока в колонне прио36-75 С, при этом теплообменник и труба соединены параллельно.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве произ-, водного циклододекана используют циклододеканон, циклододеканол или смесь циклододеканона и циклододека: иола при соотношении 1:(1-9).53 гвысокая скорость реакционной жидкости в трубках теплообменника, что достигается организованной циркуляцией жидкости через все стадии процесса за счет эффекта эрлифта, Согласно известному способу на стадию отвода тепла реакции подают реакционную жидкость вместе с газовой фазой. Однако при пропускании газа через пучок трубок практически невозможно обеспечить равномерный его расход через все трубки. В результате возникает неорганизованная циркуляция жидкости внутри кожухотрубного теплообменника, что приводит к неравномер.ному распределению исходного органического сырья и, как следствие, к опасности местных перегревов и взрывообразного течения реакции,По известному способу окисление проводят в одном циркуляционном контуре (поток реакционной жидкости циркулирует через все стадии процесса). При этом возможен проскок, унос непрореагировавших исходных органических веществ вместе с выводимым продуктом, что сопряжено с опасностью протекания неконтролируемых реакций на дальнейших стадиях производства. Кроме того, проведение окисления в одном циркуляционном контуре снижает селективность процесса изза широкого спектра времен пребывания потока в контуре. Возможность возникновения указанных неуправляемых явлений обуславливает неустойчивость всего процесса получения 1,10-декандикарбоновой кислоты.Цель изобретения - повьппение безопасности и выхода целевого продукта, а также упрощение процесса.Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения 1,10-декандикарбоновой кислоты путем окисления кислородсодержащего производного циклододекана или их смеси азотной кислотой при нагревании и массовом соотношении кислородсодержащего производного циклододекана и НИО =1:(5-20) в присутствии окис 5лов азота в реакторе, включающем трубу, соединенную параллельно с кожухотрубчатым теплообменником для рециркуляции реакционной смеси, при линейной скорости окислов азота в трубе 5-100 см/с,температуре 40-50 С453 10 3 1171 и последующим доокислением 0,05-2,0 Х циркулирующего потока в колонне при 36-75 С и последующим выделениемоцелевого продукта. Выход целевого продукта 96,72-98,5%, 5В качестве производного циклододекана используют циклододеканол, циклододеканон или смесь циклододеканона с циклододеканолом в соотношении 1:(1:9).На чертеже приведена схема предлагаемого способа получения 1,10- декандикарбоновой кислоты.Реакционная система содержит реактор - вертикальную циркуляционную 15 трубу 1, соединенную параллельно с кожухотрубным теплообменником 2, колонну 3, газоотделитель 4 и компрессор 5.Процесс проводят следующим обра зом.На стадию смешения в трубу 1 по линии 6 подают. окислы азота, а по линии 7 - расплавленное исходное органическое сырье (циклододеканол и/или 25 циклододеканон) и 50-707 азотную кислоту. За счет разности плотностей газожидкостной смеси в трубе 1 (на стадии смешения) и реакционной жицкости в трубках теплообменника 2 (на З 0 стадии отвода тепла реакции) в трубе 1 возникает восходящий газожидкостный поток, который по линии 8 направляют на верхнюю трубную решетку теплообменника 2, а в трубках теплообмен ника 2 - нисходящий поток реакционной жидкости, который направляют по линии 9 в трубу 1 на стадию смешения, На верхней трубной решетке теплообменника 2 обеспечивается разделение 40 газовой фазы и циркулирующего потока реакционной жидкости: газовую фазу вместе с 0,05;2 Ж потока жидкости направляют по линии 10 в колонну 3, а освобожденный от газа основ ной поток реакционной жидкости 11 подают в трубки теплообменника 2. В восходящем турбулентном газожидкостном потоке на стадии смешения (в трубе 1) достигается интенсивное 50 диспергирование циклододеканола и/или циклододеканона и перемешивание всей смеси, что обеспечивает одинаковый состав реакционной жидкости во всех трубках теплообменни ка 2 на стадии отвода тепла реакции. При многократной циркуляции потока реакционной жидкости в контуре, состоящем из трубы 1 и теплообменника 2,происходит выделение и отвод основного количества тепла реакций окисления. На стадии доокисления, осуществляемой в колонне 3, происходитзавершение реакций, начавшихся в циркуляционном контуре 1-2, и полноепревращение проскочившего из контура1-2 исходного органического сырья.Тепло, выделяющееся на стадии доокисления, отводят охлаждением водой через рубашку колонны 3. Из стадии доокисления продукты реакции вместес окислами азота по линии 12 подаютна стадию выделения газовой фазыв газоотделитель 4. Окислы азота,выделяющиеся в газоотделителе 4,.с помощью компрессора 5 по линии 6подают на стадию смешения в нижнюючасть трубы 1. Количество подаваемыхпо линии 6 окислов азота поддерживают таким образом, чтобы скоростьгаза в раачете на сечение трубысоставляла 5-100 см/с. Отработаннуючасть газов выводят из системы по линии 13, Из газоотделителя 4 жидкиеи твердые продукты реакции по линии 14 направляют в емкость, гдепри 70-100 С подвергают разложениюазоторганические примеси.П р и м е р 1. Реакционную систему,состоящую из. трубы 1, теплообменни- .ка 2 и колонны 3, заполняют 652-нойазотной кислотой и включают компрессор 5, На стадию смешения в вертикальную трубу 1 подают расплавленныйциклододеканол с расходом 1 кг/ч,657.-ную азотную кислоту с расходом15 кг/ч и окислы азота с расходом0,4 м /ч (скорость газа, отнесеннаяк поперечному сечению трубы,5,6 см/с). Реакционную смесь извертикальной трубы 1 по линии 8 подают на верхнюю трубную решетку кожухотрубного теплообменника 2, гдепроисходит отделение газовой фазыот основного потока реакционной жидкости, направляемого сверху в трубкитеплообменника 2 (на стадию отводатепла реакции). Снизу теплообменника 2 основной поток реакционнойжидкости по линии 9 возвращается настадию смешения в трубу 1. Сверхутеплообменника 2 (перед стадией отво"да тепла реакции) отбирают 2 Х отпотока циркулирующей через стадиисмешения и отвода тепла реакции реакционной жидкости и вместе с газовойфазой направляют на стадию доокисления в колонну 3. На стадии смешения и стадии отвода тепла реакцииподдерживают температуру 40"С, настадии доокисления - 36 С. Из колонны 3 продукты реакции вместе с газовой Фазой подают в газоотделитель 4, откуда 1,10-декандикарбоновую кислоту и другие продукты реак Оции отводят в емкость, где выдерживают в течение 15 мин при 85 С. Даолее реактор -дную жидкость подаютв кристалл. затор, где ее охлаждаютодо 40 С. Выпавшие кристаллы продуктаотделт от от маточника. Маточниквозвращают на стадию смешения. Послефильтрации и промывки получают1,22 кг/ч 1,10-декандикарбоновойкислоты 0,023 кг/ч нонандикарбоновой 2 пкислоты, 0,0027 кг/ч себациновойкислоты и 0,001 кг/ч прочих кислот,Выход 1,10-декандикарбоновой кислотысоставляет 97,67 от теоретического,Т.пл. продукта 127 С. 25П р и м е р 2. Процесс проводят,как в примере 1. В качестве исходного сырья используют циклододекакон.Окислы азота подают на стадию смешения в трубу 1 со скоростью, отнесен- Зоной к поперечному сечению трубы,30 см/с, а на стадию доокисления направляют 0,57 потока циркулирующейчерез трубу 1 и теплообменник 2реакционной жидкости. На стадии смешения и стадии отвода тепла реакцииоподдерживают температуру 44 С, настадии доокисления - 38 С. При этомдостигается 100%-ное превращениециклододеканола и после кристаллизации, Фильтрации и промывки получают1,23 кг/ч 1,10-декандикарбоновой кис,лоты, что соответствует выходу 9857.Т.пл, продукта 127,5 С,45П р и м е р 3. Процесс проводят в условиях примера 1, но в качестве исходного сырья применяют смесь цик,лододеканола и циклододеканона в соотношении 1:1. При расходе исходного органического сырья 1,6 кг/ч, 65%50 ной азотной кислоты - 30 кг/ч на стадию смешения подаютм /ч окислов азота (скорость газа в трубе - 99 см/с), На стадию доокисления вместе с газовой Фазой направляют 0,05% циркулирующего потока реакционной жидкости. Температура на стадии смешения и стадии отвода тепла реакции - 50 оС, на стадии доокисления - 42 С. При этом достигают1007-ного превращения исходного органического сырья и выхода 1,10-декандикарбоновой кислоты 1,215 кг(97,27).П р и м е р 4 ;сравнительный),Процесс проводят, как в примере 1,но на стадию доокисления направляют37. циркулирующего потока реакционной смеси. При этом скорость окисловазота в вертикальной трубе 1 составляет 3 см/с, Процесс идет неустойчиво, на всех стадиях температураоколеблется от 50 до 60 С. При 1007 ном превращении циклододеканолавыход 1,10-декандикарбоновой кислоты составляет 1,202 кг/ч (962%).П р и м е р 5 (сравнительный,Процесс проьодят, ка в примере 1но на стадию доокисления направляют0,03% циркулирующей смеси, скоростьокислов азота в трубе 1 смешениясоставляет 100 см/с, а температурана стадиях смешения и отвода теплареакции - 52"С, на стадии доокисле.ония - 56 С. При 1007-ном превращении чиклододеканола выход продуктасоставляет 1,2 кг/ч (95,9%),П р и м е р 6 (сравнительный).Процесс проводят в условиях примера 1, но температуру на стадиях смешения и отвода тепла реакции пододерживают 30 С, а на стадии доокисоления - ЗЗ С. При 100%-ном превращении циклододеканола выход продукта составляет 1,17 кг/ч (94,27). П р и м е р 7, Процесс проводят в условиях примера 3, но применяют смесь циклододеканона и циклододекакола в соотношении 1:9 при расходе органического сырья 1 кг/ч, 65%-ной ННО - 5 кг/ч. Достигают 100%-ного превращения исходного органического сырья и выхода 1,10-декандикарбоновой кислоты 1,209 кг/ч (96,72%).П р и м е р 8. Процесс проводят аналогично примеру 3, но при соотношении органического сырья и 657-ной НЫО - 1:20 и температуре на стадии доокисления 75 С. При 100%-ном преовращении органического сырья выход 1,10-декандикарбоновой кислоты составляет 1,216 кг/ч (97,37),Преимущества предлагаемого способа по сравнению с известным состоят1 17 14 Составитель И,Ковалеведактор Н.Егорова Техред А.Бабинец Корректор М.Мак не Тираж 384дарственного к изобретений и Ж, Раушск Зака Подписи омитета СССР открытий ая наб., д. 4а филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная в следующем: повышается уровеньбезопасности процесса благодаряисключению возможности уноса исходного органического сырья с готовымпродуктом и его равномерному распределению по трубам теплообменникана стадии отвода тепла реакции; 4813/24ВНИИПИпо113035, М 53 8введение стадии доокисления и организация циркуляции реакционной жидкости только через две стадии процесса (стадию смешения и стадию отвода тепла реакции) на 1,3-2,0 Х повышает выход 1,10-декандикарбоновой кислоты и упрощает процесс,