Способ очистки о-хлорбензальмалононитрила

Способ очистки о-хлорбензальмалононитрила

Реферат

Изобретение относится к области органической химии, в частности к способу обезвреживания токсичных химических веществ, а именно очистке нитрилов карбоновых кислот, углеродного скелета, замещенного атомами галогена (о-хлорбензальмалононитрила), являющимся отравляющим веществом раздражающего действия, от продуктов разложения, образовавшихся в результате его длительного хранения (Александров В.Н., Емельянов В.И. Отравляющие вещества: Учебное пособие. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Воениздат, 1990. - 271 с.).

В технической литературе описан способ выделения различных производных малононитрила (Latif N., Asaad F.M., Girgis N.S. Malonoitriles and cyanoesters. Part VII. Diaryl - and dithienylpropenones and - cyanopyridines and their molluscicidal activity. Indian. J. Chem., 1981. В. 20, №6. - Р. 463-466. РЖХим. 1982; 8Ж 393) путем перекристаллизации из различных растворителей (диоксана, этилацетата и др.). Предложен метод (РЖХим. 1988; 8Ж205) выделения о-хлорбензальмалононитрила в виде осадка, который для удаления примесей промывается водой с последующей перекристаллизацией из 95% этанола. Представленные методы обеспечивают возможность очистки целевого вещества от примесей, однако в результате проведения операций образуется значительное количество водных растворов и органических растворителей, что требует поиска специальных методов их обезвреживания и регенерации. Кроме того, в процессе перекристаллизации происходят значительные потери целевого продукта.

Известна технологическая линия получения о-хлорбензальмалононитрила, используемая в производстве. Выделение целевого продукта осуществляется путем перекристаллизации из водной суспензии. К недостатку линии относятся:

- сложность технологического оформления процесса перекристаллизации;

- необходимость использования значительного количества воды (5 тонн на 1 тонну целевого продукта);

- сложная процедура обеззараживания маточного раствора после выделения целевого продукта;

- значительный расход дегазатора (на 1 тонну целевого продукта расходуется 2 тонны 42% раствора едкого натра);

- значительные энергетические затраты на перегонку воды.

Наиболее близким по достигаемому эффекту является способ извлечения о-хлорбензальмалононитрила из мелкодисперсных смесей с коллоидальной окисью кремния (Pat. UA №4140710 МРК 260/465 G С07С 121/70. Recovery of o-Chlorbenzilidene malononitrile from finely divided mixtures thereof with Colloidal silica / Joel M. Klein; заявл. 01.08.1978, №930082, опубл. 20.02.1979), заключающийся в использовании органических растворителей (хлористый метилен, метанол, этанол, пропанол, изопропиловый спирт), с последующим отделением нерастворимых примесей фильтрацией и кристаллизацией целевого продукта и фильтрата. Однако его недостаток в том, что перед растворением в хлористом метилене необходимо CS₁ CS₂ измельчить, иначе процесс растворения будет носить долговременный характер; при фильтровании необходимо создавать гидравлическое давление в фильтр-прессе; извлечение о-хлорбензальмалононитрила приобретает многостадийный процесс; органические растворители метанол, этанол, пропанол и изопропиловый спирт обладают низкой растворяющей способностью; в результате проведения операций образуется значительное количество жидких органических отходов, которые необходимо обеззараживать.

Настоящее предложение определяет условия очистки о-хлорбензальмалононитрила с истекшим сроком хранения и непригодного для дальнейшего использования по назначению. Реализация настоящего изобретения приводит к получению о-хлорбензальмалононитрила - продукта, пригодного для использования в интересах МО РФ по получению составов для проверки СИЗ и обучения войск действиям в условиях химического заражения и может быть использовано для снаряжения боеприпасов раздражающего действия, применяющихся для вывода из строя правонарушителей или воздействия на террористов.

В процессе длительного хранения о-хлорбензальмалононитрила в железной или полиэтиленовой таре под воздействием влаги и кислорода воздуха происходят процессы, приводящие его к частичному разложению и образованию примесей: о-хлорбензальдегида, малонодинитрила и воды.

Целью настоящего изобретения является разработка способа очистки о-хлорбензальмалононитрила с получением продукта, пригодного для дальнейшего использования, а также установление методов переработки отходов процесса до экологически безопасных соединений.

Поставленная цель достигается путем ведения процесса удаления примесей с дальнейшей переработкой образующихся отходов до соединений, не являющихся экологическими загрязнителями, из расплава при температурном режиме 120-130°С и при остаточном разряжении 40-50 мм рт.ст. с дальнейшей обработкой побочных продуктов 20-25% пароаммиачной смесью при температуре 120-130°С.

Для проведения экспериментальной проверки в настоящем исследовании использовался о-хлорбензальмалононитрил, имеющий следующий состав, масс.%:

о-хлорбензальмалононитрил	87,3
о-хлорбензальдегид	6,9
малонодинитрил	3,4
вода	2,4

Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях на оборудовании из стали и стекла. Типовые опыты выполнены в следующем порядке.

Отбирали навеску 1 кг о-хлорбензальмалононитрила и загружали в реактор, выполненный из стали 12Х18Н10Т вместимостью 3 л и обратным холодильником типа «труба в трубе» из стали 12Х18Н10Т. Сбор легко летучих примесей осуществляли в стеклянную колбу вместимостью 0,5 л. Процесс проводился при нагреве, создаваемом за счет подачи теплоносителя в рубашку реактора. Полнота прохождения процесса удаления примесей определялась температурным режимом и остаточным разряжением, установленным в реакторе. Оборудование, стеклянные трубки, арматура - тщательно теплоизолированы. Результаты исследований процесса удаления примесей из о-хлорбензальмалононитрила приведены в таблице 1.

Представленные экспериментальные данные в таблице 1 показывают, что ведение процесса удаления примесей из расплава при температурах 110-130°С (примеры 1-3) и остаточном разряжении 80 мм рт.ст. не приводят к полному удалению примесей. Ведение процесса при температурах выше 140°С и остаточном разряжении 50 мм рт.ст. (пример 6) приводит, наряду с удалением примесей, к уносу о-хлорбензальмалононитрила. Оптимальным температурным режимом ведения процесса является интервал 120-130°С при остаточном разряжении 40-50 мм рт.ст. (примеры 4-5), что обеспечивает получение продукта с содержанием основного вещества более 97% (ТУ 6-57-03-88).

В результате переработки 1 кг о-хлорбензальмалононитрила с истекшим сроком годности было выделено 806,6 г о-хлорбензальмалононитрила с содержанием основного вещества не менее 98%.

В процессе переработки о-хлорбензальмалононитрила образуются следующие виды отходов:

- о-хлорбензальмалононитрил;

- о-хлорбензальдегид;

- малонодинитрил;

- неидентифицированные примеси.

Все образующиеся побочные продукты подвергались обработке 20-25% пароаммиачной смесью при температуре 120-130°С. Образующиеся сточные воды содержали вредные вещества на уровне 1·10^-3 мг/м³, что позволяет направлять на станцию биологической очистки воды для дальнейшего разбавления или разложения до уровня 1·10^-5 мг/м³. (ПДК_{сточн·вод} - 1·10^-5 мг/м³, ВНИИ ГТП, г. Волгоград).

Предложенное техническое решение позволяет очистить о-хлорбензальмалононитрил от загрязненных продуктов с выходом основного вещества до требований ТУ 6-57-03-88 с содержанием основного вещества не ниже 97%. Что позволяет экономить значительное количество водных растворов, органических растворителей и обеспечивается экологическая безопасность производства.

Полученное очищенное вещество о-хлорбензальмалононитрил можно использовать в интересах МО РФ по получению составов для проверки средств индивидуальной защиты и обучения войск действиям в условиях химического заражения, для снаряжения боеприпасов, применяющихся для вывода из строя правонарушителей или воздействия на террористов, а также может быть использовано для изготовления жидких и твердых составов раздражающего воздействия на человека и животных при снаряжении ими средств обороны, в частности, в баллончики аэрозольные малогабаритные типа БАМ и БАМП.

Способ очистки о-хлорбензальмалононитрила с удалением примесей и дальнейшей переработкой образующихся отходов до соединений, не являющихся экологическими загрязнителями, отличающийся тем, что удаление примесей из расплава ведут при температурном режиме 120-130°C и при остаточном разряжении 40-50 мм рт. ст. с дальнейшей обработкой побочных продуктов 20-25%-ной пароаммиачной смесью при температуре 120-130°C.