Способ получения бензойной кислоты

Способ получения бензойной кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕНЗОЙНОЙ .КИСЛОТЫ, заключающийся « растворе- НИИ бензоата натрия или кгшия в воде с последующей обработкой полученного водного раствора, включаютц&Л использование кислого агента, отличающийся тем, что, с целью повышения качества целевого продукта., обработку ведут вначале активированным углем, а затем соляной кислотой 10-15%-ной объемной концентрации, взятой в эквимолярном крличестве к бензоату натрия или калия, при молярном соотношении бензоата натрия или калия и воды Is

„SU„„1065404 А

СОЮЗ GOBETCHHX йе.мли . РЕСИУБЛИН

3(Я) С 07 С 63 06; С 07 С 51 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАН ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ р . гС )н :,*, р

1 f

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и АВТОРСНОИМ СВИРЕТВФСТВМ (21) 3337072/23-04 (22) 11.06.81 (46) 07.01.84. Вюл. 9 1 (72) Ю.Н.Александров, Г.П.Федорченко, Г.А.Новиков, Н.В.ЗахарЬИна, И.Г.Мартинсон и В.Ф.Юшкевич (53) 547.681.2 ° 07(088.8) (56) 1. Труды .ВНИИПИМ, Тула, 1969, т.1, вип.1, с.133.

2. ВЕридзе П.З., ЯИич.П.А.

Сарабунович П,Г. Получение бензойной «ислоты методом Н-катионирования. - Сообщения AH Грузинской

CCP ° 1969, т,53, 9 3, с.609-612 (прототип), (54)(57) CaOeOS П0ЛУ1ЕНИЯ ВЕНЗ0ЯНОй ,.КИСЛ0ТЙ, заключающийся в растворении бензоата натрия или калия в воде с последующей обработкой полученного водного раствора, включаю-. щей использование кислого агента, отличающийся тем, что, с целью повыаения качества целевого продукта, обработку ведут вначале активированным углем, а затем соляной кислотой 10«15%-ной объемной концентрации, взятой в эквимолярном количестве к бензоату натрия или калия, прн молярном соотношении бензоата натрия или калия н воды 1 (35-40), с.последующей сублимацией полученной бензойной кислоты при 95-127 С и остаточном давлении (5-7) 10 мм рт.ст. Е 1065404

36

Изобретение 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 теплотыджоуля к средствам измерения l-го, 2-го разрядов и рабочим приборам.

Известен способ получения бен" войной кислоты путем жидкофазного окисления толуола кислородом воэдуха при 175ОC и давлении 10 атм 1).

Недостаток этого способа заключается в том, что содержание бензойной кислоты в целевом Ilpo» дукте не превышает 99,5 моль.В.

Наиболее 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)g доводят до концентрации 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-2. Получают бензойную кислоту с содержанием основно" го вещества 99,6-99,8 моль.%

Недостатком известного способа является сравнительно низкое качество получаемого целевого продукта.

Це/ъю изобретения является повышение 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 моль.З.

Предлагаемый сцособ получения бенэойной кислоты с содержанием основного компонента не ниже 99,94 моль.Ъ состоит из трех основных последовательных стадий: очистки водного раствора бонзоатг н,атрия или калия активированным углем от органических примесей в молекулярной форме;

65 пеРевода бензоат-иона в бенэойную кислоту с помощью соляной кислоты и осаждения бензойной кислоты, не содержащей органических примесей; осушки бензойной кислоты методом вакуумной сублимации.

Исключение любой из стадий не позволяет получать продукт требуемой чистоты. Например, исключение первой стадии приводит к сохранению в конечном продукте органических примесей, обладающих давлением пара, близким к давлению пара бенэойной кислоты. Исключение стадии вакуумной сублимации приводит к избыточной влажности продукта. Не представляется возможным также изменить последовательность стадий: бенэоат натрия или калия не может быть подвергнут сублимации иэ-эа малого давления пара, а осаждеНие бензойной кислоты из раствора в качестве первой стадии делает невозможным ее очистку от органических примесей адсорбцией активированным углем, так как сама бензойная кислота сорбируется на угле.

Таким образом, только последовательность операций, изложенная в предлагаемом способе, позволяет получать бенэойную кислоту с содержанием основного компонента не ниже 99,94 моль.В.

Пример 1. Бенэоат натрия с содержанием основного вещества

98% в количестве 1670 г (11,6 моль) при комнатной температуре раство ряют в 5000 г (277,8 моль) воды.

В отфильтрованный от органических примесей раствор загружают 33 г (2,8 моль) активированного угля и перемешивают в течение 1,5 ч. К осветленному раствору приливают "

11,6 моль НС1 15%-ной концентрации.

В результате получают смесь бенэойной кислоты, поваренной соли и воды. Отделение осадка (бенэойной кислоты) и отмывку от СР производят на центрифуге со скоростью

1700 об/мин при ее диаметре 300 мм (увеличение числа оборотов центрифуги либо ее диаметра приводит к снижению выхода продукта, так как происходит унос вещества}. На этой стадии процесса очистки выход продукта составляет 1553 r (10,8 моль} или 93%.

Полученную кислоту подвергают сублимации при 127 С и давлении

5»»10 > аде рт.ст. Выход по основному продукту 80% (9,3 моль) или 1336 r, содержание основного вещества

99,95 моль.4.

П р и и е р ы 2-5. Проводят обработку условий, связанных с обработкой бензоата натрия соляной кис1065404

Выход бензойнай кислоты после обработки бенэоата натрия соляной кислотой, %

Добавляемая соляная кислота

Содержание основного ,компонента и бенэойнай кислоте после ее осаждения иэ раствора, моль,В

Концентрация бензоата натри.я после дабавления соляной кислоты, моль.%

Иольное соотношение бен зоат натрия:вада после добавления соляной кислоты к бензоату натрия

Пример

Количество взятого исходнага раствора соляной кислоты, r

Исходная концентрация, об.Ъ

1:63

99,93

99,91

99,90

99,80

О., 88

8600

5,0

1:40

1,38

3800

10,0

1:35

1 60

2814

15 0

1,74 1:32

2100

20,0 латой. Процесс осуществляют аналогично примеру 1.

В стеклянную колбу емкостью 10 л, снабженную мешалкой, загружают

5000 r (277,8 моль) дистиллированной воды и растворяют в ней 1670 г (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 1Î 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 раствора. фильтрованием через воронку

Бюхнера при пониженном"давлении. К осветленному фильтрату приливают

11,6 моль (423,4 r) соляной кислоты .в количествах, укаэанных s табл.1, са скоростью 70 мл/мин. В результате получают взвесь, состоящую иэ бензайной кислоты, поваренной соли

H воды. Отделение бензойной кислоты и отмывку ее до нейтральной реак- 25 ции на СГ осуществляют на центрифуге диаметром 300 мм при 1700 o6/ìèÿ с фильтрующим материалом - лавсаном.

Затем бенэойную кислоту сушат при

60©С при толщине слоя не более 5 мм.

Выход и качество бензойнай кислоты после обработки бензоата натрия со«« ляной кислотой представлены в табл.1.

Как следует из данных табл.i перевод бензаата натрия в бенэойную кислоту в водном растворе наиболее оптимально вести в условиях, когда соляную кислоту используют в исходной концентрации 10-15 об.,З и при малярном отношении бензоата натрия и 40 воды 1:(35-40).

Пример ы 6-13. В условиях примера 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 s табл.2.

Пример 14. Синтез бенэойной кислоты проводят в условиях примера 1, но в качестве исходнога используют бензоат калия с содержанием основного вещества 98%. Выход и качество целевого продукта соответствует бензайной кислоте, полученной в примере 1 °

Как видно из приведенных экспериментальных исследований, наибо-. лее оптимальными условиями прове-. дения процесса очистки путем суб лимации является диапазон температур 122-127 С. Если лроцесс очистки проводить при более низкой температуре, то скорость процесса умень-. шается, а при более высокой температуре происходит термическое разложение вещества, продукты ка гороно загрязняют целевой продукт.

Все исследования по изучению зависимости выхода вещества от температуры процесса проводят при остаточ-; ном давлении (5-7) 10. мм рт.ст.

В этих условиях скорость процесса максимальная, так как она зависит от парциальнога давления ачнщаемого вещества. При более высоком остатач" 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 цЕлевого продукта до 99,99 моль.Ъ содержания основного вещества.

Таблица 1

1065404

Таблица 2

«l»«««»

° Ф»««Ю» ««»«» «»«»«

Пример

10 11 12

»«»»»»»«»

Температура проведения процесса, ФС 79 95 104 112. 120 122 125 .127

« °

2,37 4,47 . 5,64 6,97 8,68

Выход целевого продукта, г/ч

12,42

»«» «i а

» ««»»«»»»»4ВВ»»«4ЮФФ«»»»

«е е юв

««» «

Составитель E.Øàáàð÷èê

Редактор В.Данко Техред O.éåöå Корректор%. Ильин

Эаказ,10994/27 . Тирам 416 „ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Уагород, ул. Проектная, 4.

Степень очистки, моль.% . 99,99 99,99 99,98 99,98 99,97 .99,95 99,94 99,95