Способ получения пентаэритрита

ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ нное е хизаай мен - 87 Недостатками да ся низкий выход ПЭ, ность процесса из очистки ПЭ и большо ных вод. ного способа являют- также многостадийза необходимости количество промывсмо бол ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Кемеровское научно-производствеобъединение "Карболит" и Черкесскомическое производственное объедине(56) Производство пентаэритрита. Врный технологический регламент 271987.Авторское свидетельство СССРМ 177868, кл. С 07 С 31/24, 1965.Авторское свидетельство СССРМ 229480, кл, С 07 С 31/24, 1967,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТАЭТА Изобретение касается многоатомных спиртов. в частности усовершенствованного способа получения пентаэритрита, используемого в производстве лаков, взрывчатых веществ и пластических масс,Промышленное производство пентаэритрита (ПЭ) основано на конденсации ацетальдегида с формальдегидом в водной среде в присутствии гидроксида натрия. Полученный конденсационный раствор подвергают ректификации, упариванию, кристаллизации и фильтрации с выделением технического ПЭ, который затем перекристаллизовывают из воды. Выход ПЭ, соответствующего ГОСТУ, составляет 61 - 62% на загруженный ацетальдегид,(57) Изобретение касается многоатомных спиртов, в частности получения пентаэритрита, используемого в производстве лаков, взрывчатых веществ и пластических масс, Цель - повышение выхода и ускорение процесса. Его ведут конденсацией ацетальдегида с формальдегидом в присутствии КаОН при их молярном соотношении 1:6:1,05, Затем удаляют ректификацией формальдегид, остаток разбавляют до содержания пентаэритрита 7 - 14 мас.% маточным раствором, полученным после выделения целевого продукта. Разбавленный раствор при 50-80 С подвергаютэлектродиализу на ионитовых мембранах при плотности тока 500 - 800 А/м . Пентаэритрит выделяют упариванием2раствора и кристаллизацией. Эти условия увеличивают выход пентаэритрита от 62 - 69 до 90 - 93% и сокращают продолжительность процесса в 2,5 - 18 раз, 4 табл., 1 ил,Известен способ получения ПЭ конденсацией ацетальдегида с формальдегидом в присутствии гидрата окиси кальция с последующей обработкой продуктов конденсации ионообменной смолой КУв Н-форме,Недостатком способа является низкий выход (69 - 72%) ПЭ.Кроме того, применение ионообменных л в промышленном масштабе требует ьшого расхода регенерирующих компо 1728215нентов, а также решения вопроса утилизации сточных вод.Наиболее близким к предложенному по технической сущности является способ получения ПЭ конденсацией ацетальдегида с формальдегидом в условиях электродиализа между ионитовыми мембранами в отсутствие катализатора. Процесс ведут при 20-70 С при плотности тока 0,01 - 0,05 А на 1 см сечения камеры. После электродиализа получают раствор, содержащий до 9 формальдегида и 1 - 12ПЭ. Количество ПЭ в растворе составляет 62-69от теории, продолжительность процесса 5 - 36 ч. Выделение ПЭ проводят упариванием конденсацион ного раствора с последующей кристаллизацией и фильтрацией целевого продукта,Недостатками известного способа являются большая продолжительность процесса и сравнительно невысокий выход ПЭ,Цель изобретения - повышение выхода ПЭ и ускорение процесса.Поставленная цель достигается конденсацией ацетальдегида с формальдегидом в присутствии гидроксида натрия при их мольном соотношении 1;6:1,05, из полученного раствора ректификацией удаляют формальдегид, конденсационный раствор разбавляют маточным раствором, полученным после выделения целевого ПЭ, до содержания ПЭ 7 - 14 мас, , при температуре 50 - 80 С направляют на электродиализ, который проводят при плотности тока 500 - 800 А/м, и целевой продукт выделяют упариванием раствора и кристаллизацией,ПЭ по предлагаемому способу получают с выходом 90 - 93 и содержанием формиата натрия не более 0,01 .Концентрация ПЭ в растворе, поступающем на электродиализ, должна быть не выше 14 мас./, так как при более высокой концентрации забиваются тракты электродиализного аппарата.При концентрации менее 7 мас.снижается производительность процесса, Электродиализ по предложенному способу ведут после удаления формальдегида, В присутствии последнего происходит отравление мембран,Наиболее высокие результаты могут быть получены, если электродиализ вести при плотности тока 500 - 800 А/м, При плотгности тока ниже 500 А/м снижается скорость процесса электродиализа, а при плотности тока выше 800 А/м происходит концентрационная поляризация мембран, возрастает электрическое сопротивление и соответственно снижается скорость процесса. На стадии электродиализа происходитразделение конденсационного раствора надва материальных потока: водный растворформиата натрия с концентрацией НСООМа5 9 - 10и очищенный раствор ПЭ,Удаление формиата натрия из конденсационного раствора позволяет ускоритьпоследующие стадии, в частности стадиикристаллизации и фильтрации ПЭ.10 На чертеже дана схема стадии электродиализа конденсационного раствора.Конденсационный раствор ПЭ направляют в электродиализатор 1 с анодом 2 икатодом 3, Ячейка снабжена катионоселек 15 тивной 4 ианионоселективной 5 мембранами, анодной 6, катодной 7 и рабочей 8камерами.Конденсационный раствор ПЭ поступает в рабочую камеру 8, Анодная 6 и катодная20 7 камеры заполнены электропроводнойжидкостью - раствором едкого натра (0,1).На электроды электродиализатора подаютпостоянный электрический ток,В экспериментах (примеры 1 - 5) элект 25 родиализ осуществляют в многокамерномаппарате (420 камер), тип установки ЭДУ,техническая характеристика которого данав табл, 1,П р и м е р 1, Конденсацию ацетальде 30 гида с формальдегидом ведут в водной среде в присутствии гидроксида натрия примольном соотношении ацетальдегид; формальдегид: гидроксид натрия; вода = 1; 6:1,05: 72 из расчета 25 моль ацетальдегида35 на одну загрузку.В реактор загружают формальдегид,гидроокись натрия, воду и затем в течение50 мин добавляют ацетальдегид по следующей рецептуре (табл. 2),40 По окончании дозировки ацетальдегидапроводят выдержку в течение 20 мин, затемдобавляют 4,5 кг муравьиной кислоты до рН6,0 - 6,5 и полученный конденсационныйраствор в количестве 39054,5 кг направляют45 на ректификацию. Конденсационный раствор имеет следующий состав, мас,:Пентаэритрит с примесямипобочных продуктов 8,3Формиат натрия 4,850 Формальдегид 4,9Вода 82,0Ректификацию ведут при 130 - 135 С иизбыточном давлении 2 ати,После ректификации получают 20400 кг55 дистиллята, содержащего 93 формальде- гида, остальное вода, и 18600 кг кубовогоостатка в составе,мас, :Пентаэритрит 17,0Формиат натрия 10,1Вода 72,945 50 55 Потери на стадии ректификации 54,5 кг, К конденсационному раствору, полу- ценному в кубе ректификационной колонны, добавляют 4000 кг воды. При этом содержание ПЭ в растворе снижается до 14 мас.%.Разбавленный раствор при температуре 80 С направляют 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 постоянно циркулирует через электродные камеры.На электроды электродиализатора подают постоянный электрический ток плотностью 500 А/м, Время пребывания раствора в диализаторе 20 мин.В результате процессов, протекающих под действием электрического тока, содержание формиата натрия в рабочем растворе снижается и повышается его концентрация в минерализате.В результате проведения процесса получают очищенный раствор ПЭ в количестве 20600 кг, содержащий, мас.%:Пентаэритрит 15,3 Формат натрия 0,01 Вода Остальное А также минерализат в количестве 18700 кг, содержащий, мас.%:Формиат натрия 10.Едкий натр 0,1 Вода Остальное Водный раствор формиата натрия (ми не рализат) испол ьзуют как то ва рн ый продукт в строительстве и угольной промышленности,Время всего процесса до стадии упаривания составляет 2 ч, Очищенный раствор пентаэритрита упаривают до 8200 кг, кристаллизуют, фильтруют, продукт на фильтре промывают 1000 л воды для более полного удаления формиата натрия и сушат,Получают 2800 кг влажного пентаэритрита (2420 кг сухого) с содержанием формиата натрия 0,01 о , маточник (основной фильтрат и промывные воды) в количестве 6400 кг, содержащий 10 ПЭ и 0,03 формиата натрия.Маточник используют для разбавления конденсационного раствора в опытах с рециклом, К конденсационному раствору добавляют 6400 кг маточника и 2100 л воды до получения 14%-ного раствора ПЭ В этом случае получают 3060 кг сухого ПЭ с содержанием формиата натрия 0,01 . Выход пентаэритрита составляет 90 оот теории, Качество ПЭ соответствует требованиям ГОСТа,5 10 15 20 25 30 35 40 Показатели ГОСТа приведены в табл. 3, Содержание золы ПЭ практически соответствует содержанию в нем формиата натрия,П р и м е р 2, Процесс проводят аналогично примеру 1, но к конденсационному раствору добавляют маточник и воду до содержания ПЭ в растворе 7 мас,ои при температуре 50 С этот разбавленный раствор направляют на электродиализную установкуу. Эле ктродиал из ведут п ри плотности тока 800 А/м . Получают 3162 кг ПЭ с содержанием формиата натрия 0,009 о , Выход ПЭ 930 ;П р и м е р 3, Процесс ведут по примеру 1, конденсационный раствор смешивают с маточником от предыдущей операции, добавляют воды до содержания ПЭ 9,0 мас,ои полученный раствор при температуре 60 С направляют на электродиализную установку. Электродиализ проводят при плотности тока 700 А/м, Получают 3108 кг ПЭ с содержанием формиата натрия 0,008 мас,. Выход ПЭ 91,4 от теории,В табл. 4 сведены результаты анализа ПЭ, полученного по примерам 1 - 3, Испытания проводились согласно ГОСТУ.П р и м е р 4,сравнительный), Процесс проводят по примеру 1 без разбавления конденсационного раствора, Конденсационный раствор с содержанием пентаэритрита 17 мас,% при температуре 40 С направляют на электродиализ. Через 10 мин скорость движения конденсационного раствора через рабочие камеры стала падать, что является свидетельством забивания трактов электродиализатора. Операция была прекращена,П р и м е р 5 (сравнительный), Процесс проводят по примеру 1, но конденсационный раствор направляют на электродиализ при температуре 90 С, Через 20 мин содержание формиата натрия в очищаемом растворе практически не изменилось, Очистка не идет (мембраны в этих условиях не работают), Разбавление конденсационного раствора менее 7 онецелесообразно, так как происходит усложнение технологического процесса из-за необходимости очистки большого количества воды при укреплении очищенного раствора, Кроме того, требуются большие энергозатраты и снижается производительностьь процесса.Настоящий способ позволяет увеличить выход ПЭ до 90 - 93(против 62 - 69) и сократить продолжительность процесса в 2,5 - 18 раз за счет сокращения количества стадий и ускорения процессов кристаллизации и фильтарции ПЭ после удаления формиата натрия,1728215 Таблица 1 Показатели ТипПроизводительность,м /чКоличество аппаратов, шт,Количество камер, шт.Размер рабочей прокладки,ммРазмер мамбран, ммТип мембрананионитовыекатионитовыеЧисло рабочих мембран аппарата, штМА - 40 КМК - 40 ККоэффициент использования мембран,Число электродов, шт,Материалэлектродов 15 Таблица аблица 3 оказа Б Высший Пе вый Высший Пе вый Белый к исталлический по ошок без посто онних и имесенешний вид Температура плавления, С Массовая доля воды и летуч веществ, % не более Массовая доля зоее,03 Массовая доля с ществ в пересчет , не более е о ми е Формула изобретения Способ получения пентаэритрита, включающий конденсацию ацетальдегида с формальдегидом в водной среде при 20 - 70 С, электродиализ на ионитовых мембранах, концентрирование раствора и выделение целевого продукта, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения выхода и ускорения процесса, конденсацию ацетальдегида с формальдегидом ведут в присутствии гидроксида натрия при их молярном соотношении 1:б:1,05, затем удаляют ректификацией формальдегид, конденсационный раствор разбавляют ма точным раствором, полученным после выделения целевого продукта, до содержания пентаэритрита 7 - 14 мас,при 50 - 80 С направляют на электродиализ, который проводят при плотности тока 500 - 800 А/м, и 10 целевой продукт выделяют упариваниемраствора и кристаллизацией. оде жание показателей для со тов10 1728215 Продолжение табл. 3 Таблица 4 Со е жание показателей по и име ам 1 2 3 Показатели Внешний вид 250 250250 0,210,010 0,180,010 0,20,01 0,01 0,01 0,01 200 200 100 49,0 5,7 0,008/УаО ф Расгпбор Т уКаддскн,он)СНООИаСоставитель Н,КапитановаРедактор Л.Гратилло Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревска аказ 1377 ТиражПодписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Температура плавления, СМассовая доля воды и летучих веществ, %Массовая доля золы, %Массовая доля сахаристых веществв пересчете на глюкозу, %Цветность плава по платиново-кобальтовой шкалеМассовая доля гидроксильныхгрупп, %рН 5 %-ного водного раствораМассовая оля о миата нат ия,Белый кристаллический порошок без посторонних и имесей