Способ получения кристаллического диметилдитиокарбамата натрия

Способ получения кристаллического диметилдитиокарбамата натрия

Реферат

Изобретение относится к области химии, а именно к способам получения диметилдитиокарбамата натрия, который широко применяется в промышленности в качестве ускорителя вулканизации, в производстве кабелей, при производстве других дитиокарбаматов и тиурамов, а также в качестве флотореагента при обогащении руд цветных металлов.

Диметилдитиокарбамат натрия (ДМДКН) производят в настоящее время в двух модификациях: жидкий и кристаллический. Активность жидкого ДМДКН составляет 40-45%, активность кристаллического - до 76%.

Диметилдитиокарбаматы щелочных металлов получают взаимодействием сероуглерода с вторичными аминами в щелочной среде при перемешивании и охлаждении растворов до 0-5°С (Бырько В.М. Дитиокарбаматы. М., Наука, 1984, с.17). В описанном способе используют сероуглерод, растворенный в бензоле. К смеси при энергичном перемешивании и охлаждении по каплям добавляют 0,1 моля какого-либо вторичного амина и затем перемешивают в течение часа. Для более полной кристаллизации добавляют петролейный эфир. Выход составляет 80-95%. Реагенты содержат до трех молекул кристаллизационной воды. Практически взаимодействие сероуглерода с алифатическими и циклическими аминами, обладающими сильноосновными свойствами, протекает в щелочной среде быстро с выделением тепла. Поэтому сероуглерод обычно добавляют по каплям при охлаждении раствора до 0-5°С. Этот способ пригоден в лабораторной практике, но не пригоден в промышленности.

Известен промышленный способ получения диметилдитиокарбамата натрия взаимодействием сероуглерода с водным раствором диметиламина и гидроксида натрия при 15°С в выпускной форме в виде 40-42% водного раствора. (Горбунов Б.Н., Гуревич Я.А., Маслова И.П. Химия и технология стабилизатров полимерных материалов. М., Химия, 1981, 171 с.).

Основным недостатком жидкой выпускной формы карбамата МН является низкая концентрация целевого продукта при наличии большого количества водной фазы, что ведет к значительным транспортно-эксплуатационным расходам из-за необходимости перевозки больших количеств воды. Кроме того, имеются практические трудности применения и транспортирования жидкого карбамата во флотационных процессах в зимний период (при пониженных температурах раствор замерзает, и его приготовление требует создания специальных установок и энергетических затрат).

Известен способ получения диметилдитиокарбамата натрия взаимодействием сероуглерода с диметиламином в присутствии гидроксида натрия, процесс ведут с использованием в качестве растворителя реагентов водного раствора диметилдитиокарбамата натрия, затем осуществляют очистное фильтрование целевого продукта, кристаллизацию и фильтрование конечного целевого продукта. При этом на конденсацию подают раствор диметиламина в водном растворе диметилдитиокарбамата натрия концентрации 50-320 г/дм³, а гидроксид натрия смешивают с раствором диметиламина в диметилдитиокарбамате. Другая особенность известного способа заключается в том, что фильтрат в виде раствора диметилдитиокарбамата натрия концентрации 485±10 г/дм³ возвращают в цикл для приготовления раствора диметиламина в диметилдитокарбамате натрия. Полученный фильтрат может быть использован в качестве товарного продукта. Целевой продукт получается в виде кристаллического порошка - тригидрата диметилдитиокарбамата натрия (RU 2147576, 20.04.2000).

Известным способом получают продукт с содержанием основного вещества приблизительно 76-78%, однако он не лишен определенных недостатков, в частности необходимость использования двойного фильтрования (очистного фильтрования и окончательного фильтрования целевого продукта), что может привести к потерям продукта. Кроме того, полученный продукт в виде кристаллического порошка, сыпучего при хранении, комкуется и слеживается, а также содержит большое количество остаточной щелочи.

Технической задачей заявленного изобретения является улучшение качества получаемого кристаллического диметилдитиокарбамата натрия.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе получения кристаллического диметилдитиокарбамата натрия конденсацией сероуглерода, диметиламина и гидроксида натрия в среде растворителя и последующими кристаллизацией и фильтрованием целевого продукта, в качестве растворителя используют толуол, на стадии конденсации диметиламин вводят в виде 42-44%-ного водного раствора в охлажденную до 2-5°С реакционную смесь, содержащую толуол, сероуглерод и 40-45%-ный водный раствор гидроксида натрия при мольном отношении сероуглерод:диметиламин:гидроксид натрия 1:1:1,03 соответственно, далее полученную реакционную массу выдерживают при 10-30°С до образования водно-толуольной суспензии диметилдитиокарбамата натрия, а перед кристаллизацией осуществляют азеотропную отгонку воды при 75-90°С и кристаллизацию осуществляют при 0-5°С.

Сущность заявленного способа по изобретению заключается в следующем.

Сначала получают водно-толуольный раствор диметилдитиокарбамата натрия (ДМДКН).

Получение водно-толуольного ратвора ДМДКН осуществляют в реакторе вместимостью 6,3 м³, снабженном мешалкой и рубашкой для охлаждения рассолом (хлористый кальций) с температурой 0°С. Толуол из приемно-расходной емкости насосом подается в мерник, и далее расчетный объем толуола сливают в реактор. Затем в реактор подается расчетный объем сероуглерода. Из мерника в ректор загружают расчетный объем, например, 44%-ного водного раствора гидроксида натрия. После загрузки в реактор расчетных количеств толуола, сероуглерода, водного раствора гидроксида натрия масса охлаждается до 2-5°С рассолом с температурой 0°С. Реактор снабжен обратным холодильником с целью исключения уноса паров сероуглерода. После охлаждения массы в реакторе до 2-5°С вводят диметиламин в виде водного раствора, например, 43%-ного. Температура реакционной массы в реакторе поддерживается в пределах 10-30°С подачей рассола (например, хлористый кальций) с температурой 0°С. При проведении реакции поддерживают мольное отношение реагентов сероуглерод:диметиламин:гидроксид натрия = 1:1:1,03. По окончании загрузки диметиламина отключают подачу рассола в рубашку реактора и реакционную массу выдерживают при 10-30°С в течение 1 часа. По окончании выдержки в реакторе образуется двухслойная жидкость, верхний слой - толуол, нижний слой - водный раствор ДМДКН.

Далее осуществляют азеотропную отгонку воды из реакционной массы.

Отгонку азеотропа толуол - вода из реакционной массы осуществляют в реакторе. Пары азеотропа толуол - вода конденсируются и в виде конденсата, охлаждаемые оборотной водой, поступают во флорентин, где происходит разделение азеотропа на толуол и воду. Верхний толуольный слой поступает в реактор. Азеотропная отгонка воды ведется при температуре в массе 75-90°С. После азеотропной отгонки воды в реакторе образуется суспензия ДМДКН в толуоле, которая в горячем состоянии с температурой 80-90°С передается на стадию кристаллизации.

Кристаллизацию ДМДКН осуществляют в реакторе-кристаллизаторе с мешалкой и змеевиком для охлаждения рассолом с температурой 0°С. Горячую суспензию ДМДКН в толуоле с температурой 80-90°С передают в кристаллизатор, суспезия кристаллизуется постепенно в течение, например, 2-3 часов, самоохлаждается до 20°С. Затем в змеевик подают рассол с температурой 0°С, и суспензию ДМДКН захолаживают до температуры 0-5°С в течение, например, 1 часа, масса выдерживается при этой температуре, например, 20-30 минут и передается на фильтрацию.

Фильтрацию захоложенной суспензии ДМДКН осуществляют, например, в друк-фильтрах, где ДМДКН отфильтровывается от толуола. После окончания фильтрации осуществляют отжим пасты ДМДКН от толуола и проводят сушку пасты ДМДКН. Фильтрат (толуол) пердается в реактор для повторного использования в процессе получения ДМДКН или на регенерацию.

В таблице 1 представлены данные, показывающие расход компонентов, используемых в заявленном способе (в качестве примера).

В результате осуществления данного способа получают продукт следующего качества (таблица 2).

Таблица 2
Внешний вид	кристаллические чешуйки от белого до серого или желтого цвета
Массовая доля диметилдитиокарбамата натрия, %	75-78
Наличие свободного сероуглерода	отс.
Массовая доля свободной щелочи, %	н/б 0,4
Массовая доля свободного диметиламина, %	н/б 0,1

Получаемый продукт - диметилдитиокарбамат натрия - заявленным способом в виде кристаллов не комкуется, не слеживается, хорошо транспортируется, может храниться длительное время без изменения своих свойств.

Представленный в таблице 1 пример иллюстрирует способ, но не ограничивает его объем в отношении количественного соотношения загружаемых компонентов. Количества исходных компонентов в способе могут варьироваться относительно указанных в пределах ±10 кг.

Способ получения кристаллического диметилдитиокарбамата натрия, включающий конденсацию сероуглерода, диметиламина и гидроксида натрия в среде растворителя и последующие кристаллизацию и фильтрование, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют толуол, на стадии конденсации диметиламин вводят в виде 42-44%-ного водного раствора в охлажденную до 2-5°С реакционную смесь, содержащую толуол, сероуглерод и 40-45%-ный водный раствор гидроксида натрия при мольном отношении сероуглерод:диметиламин:гидроксид натрия соответственно 1:1:1,03, далее полученную реакционную массу выдерживают при 10-30°С до образования водно-толуольной суспензии диметилдитиокарбамата натрия, перед кристаллизацией осуществляют азеотропную отгонку воды при 75-90°С, а кристаллизацию осуществляют при 0-5°С.