Способ получения жидкого безводного катализатора

Способ получения жидкого безводного катализатора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»)649459

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. Свид-эу— (22) Заявлено 26.05.75 (21) 2137258, 23-04 с присоединением заявки №вЂ” (23) Пр иоритет— (51) М.Кл.- В 01 J 37/20

В 22 1/00

С 07 С 143/24

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (53) УДК66.097.3 (088.8) (45) Дата опубликования описания 29.03.79 (72) Авторы изобретения

В. А. Козлов, И, А. Попкова, С. С. Жуковский, В. В. Андреянов и Л. Б. Комаров (71) Заявитель

Ивановский химико-технологический институт (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ

ЖИДКОГО БЕЗВОДНОГО КАТАЛИЗАТОРА

Настоящее изобретение относится к получению жидких безводных катализаторов на основе ароматических сульфокислот, предназначенных преимущественно для холодного отверждения резольных смол в литейном производстве при изготовлении стержней (форм).

Такие общедоступные сульфокислоты, как, например, бензолсульфокислота, и-Толуолсульфокислота, и-ксилолсульфокислота, м-ксилолсульфокислота, о-ксилолсульфокислота, а- и р-нафталинсульфокислоты и другие, представляют собой твердые продукты при комнатной температуре, что исключает их применение в качестве катализаторов холодного отверждения резольных смол. Чтобы перевести их в жидкое состояние при комнатной температуре необходимо в процессе их получения достигнуть определенного соотношения ингреди- 20 ентов сульфомассы: сульфокислот, воды, серной кислоты, углеводорода, сульфонов.

Известен способ получения жидкого безводного катализатора — способ парофазного сульфирования (1) на основе сульфокислот ароматического ряда для холодного отверждения резольных смол путем сульфирования ароматического углеводорода серной кислотой при 100 †1 С и удаления воды в виде азеотропа в течение

10 — 18 ч по реакции

100 — 140 С

Аг — Н+Н $04 - Ar — ЯОзН+ Н О . (1)

Для перевода таких сульфомасс в жидкое состояние (1,5% воды) процесс парофазного сульфирования смесей ароматических углеводородов — бензола и алкилбензолов — углубляют, применяя в заключительной стадии вакуум, тем самым замедляя процесс образования сульфонов по реакции

Аг — ЬОзН+Аг — Н вЂ”. Ar — SOq — Аг+ Н О i (азеотропная отгонка воды). (2)

Ближайшим решением аналогичной задачи по технической сущности и достигаемому результату является .известный способ получения жидкого безводного катализатора на основе сульфокислот ароматического ряда для холодного отверждения резольных смол путем сульфирования ароматического углеводорода серной кислотой при 100 — 140 С с азеотропной отгонкой воды, прекращения подачи углеводорода в сульфомассу при содержании серной кислоты и воды 1 — 5 и 2 — 4% (вес.) соответственно и удаление остаточного углеводорода из сульфомассы (2). При удалении остаточ649459

0,4

14,1

0,5

Толуолсульфокислоты

Вода (остаточная)

Серная кислота

Сульфон (4) Н О+ ЯОз > HzSO4

65 ного углеводорода сульфомассу прогревают при температуре 150 †2 С в течение 1—

2 ч. На этой стадии идет обезвоживание массы за счет частичного гидролиза сульфокислот:

Аг — ОзН+Н О вЂ” > Аг — Н +HqSO4. (3) В результате получают жидкий катализатор с достаточно высокой каталитической активностью и содержанием побочных продуктов — сульфонов — до 10%.

Известный способ получения катализатора имеет следующие основные недостатки.

1. Образование значительных количеств (до 10%) побочных продуктов (сульфонов) по реакции (2). Реакции способствуют следующие факторы: высокая температура, присутствие (непрерывное образовагп1с) углсгодорода и удаление из системы воды.

2. Большие энергозатраты, связанныс с нагреванием сульфомассы до 150 — 200 С.

3. Изомерационные процессы, связaI»ные с изменением изомсрпого состава сульфокислот, что влияет на температуру плавления катализатора, так как увеличе.!ие пара-пзомера повышает температуру его плавления.

Целью настоящего изобретения является упрощение технологии, снижение энсргозатра „получение катализатора повыше:.ного качества и уменьшение образованнл побо-IIII Ix IIpoäóêòoâ.

Для достижения поставленной цели настоян1ий способ получения жидкого безводного катализатора HB основе сульфокислот ароматического ряда для холодного отверждения резольных смол путем сульфирования ароматического углеводорода серной кислотой при 100 — 140 С с азеотропной отгонкой воды, прекращения подачи углеводорода в сульфомассу при содержании серной кислоты и воды 1 — 5 и 2 — 4% (вес.) соответственно и удаления остаточного углеводорода из сульфомассы предусматривает после удаления углеводорода сии>кение температуры сульфомассы до 50 — 60 С и введение при непрерывном перемешивании серного ангидрида в количестве, эквимолярном по отношению к воде, оставшейся з реакционной массе после сульфирования.

При этом за счет реакции происходит обезвоживание массы с 2 — 4 до

0,1 — 0,6% (вес.) .и увеличение содер>кания в ней серной кислоты до 10 — 15%, что благоприятно влияет на понижение температуры плавления сульфомассы, которая снижается до — 10 С и ниже, и при этом улучшается качество продукта. Проведение взаимодействия с серным ангидридом при 50—

60 С снижает энергозатраты по сравнению

5

50 с известным способом, в котором обезвоживание происходит при 150 †2 С.

Сульфоны по реакции (2) не образуются, так как в исходной сульфомассе отсутствует (удален) углеводород. Содержание сульфонов в сульфомассе остается на уровне 0,5 — 2%.

Длительность стадии обезвоживания севным ангидридом не превышает 1 — 2 ч и

Определяется формой внесения в расплавленную сульфомассу или суспензию серного ангидрида, которая может быть самой различной:

1) внесение жидкого стабилизированного серного ангидрида;

2) внесение серного ангидрида с током инертного газа путем барботированпя;

3) отгон.;а серного ",íãèäðèäà из олеума.

Способ "„vcäcIIèÿ серного ангидрида В массу может быть любой, проще осуществ ма продувка сухого воздуха последовательно через олеум и сульфомассу (оставшаяся при этом серная кислота !ожет быть использована В этом же произВодстВе 11а стадии сул фирования).

Пример. В реактор емкостью 1000 1!л загружа;от 519 г серной кислоты, пропуска!от барботнровани "м пары толуо",à (-10нра-ный избь:ток) прн температуре 13.—

1 10 С, течение 10 — 18 ч при азсотропно "I отгзпке Образующейся воды.

При достIН>кении содср>канпя В реакционной массе серной кислоты до 1 — 5ОО и воды до 2 — 4% прекращают подачу углеводородов в систему, тем са.лым останавливая процесс сульфирования, удаляют избыточный растворенный углеводород в сульфомассе Одним из изВестных спосооов: методом отдувкп (воздухом или инертным газом), при перемешивании мешалкой, или барботажем при 100 — 140 С, или созданием вакуума в системе (от 100 — 740 г1я! рт. ст.).

Затем отдутую от углеводорода сульфомассу охлаждают до темчературы 50 — 60 С (близкой к температуре плавления), после чего в расплавленную массу вводят серный ангидрид в количествах, эквимолярных по отношению к оставшейся после парофазного сульфирования воде или на 10 — 20% ниже расчетного при непрерывном перемешивании массы.

Полученная жидкая смесь имела следующий состав, %:

Температура плавления: не затвердевает при — 10 С

Пример 2. Получают катализатор по методике, указанной в примере 1. Полученная смесь имела следующий состав, 649459

85,1

0,2

13,7

1,0

Толуолсульфокислоты

Вода (остаточная)

Серная кислота

Сульфон

Формула изобретения

Составитель В. Теплякова

Текред С. Антипенко 1,оррсктср С. Фавн

Р.-,а:топ Г. 51-!ãàc5cêîâà

Заказ 41, 166 1 1зд, ¹ 180 Тираж 876

НПО Гocóäàðcòâåииого комитета СССР по делам изобретений и открь.тий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Температура плавления: не затвердевает при — 10 С.

Пример 3. Получают смесь по методике, указанной в примере 1, содержащую, о! . 10

Толуолсульфокислоты 85,9

Вода (остаточная) 0,7

Сульфон Нет (следы)

Серная кислота 13,4

Темпе атура плавления: не затвердевает

P при — 10 С.

Использование настоящего способа получения жидких безводных кислотных катализаторов на основе сульфокислот ароматических углеводородов, по сравнению с известным способом, обеспечивает следующи е п р еи муществ а.

1. Длительность процесса ооезвоживания в заключительной стадии сокращается более чем в 20 раз, что увеличивает произ- 25 водительность аппаратуры и снижает себестоимость продукта примерно на одну треть.

2. Легко достигается любая степень обезвоживания, наиболее оптимальная составляет 0,3 — 0,5", (вес.) остаточной воды 30 в готовом продукте.

3. Способ позволяет получать «плакиру|ощие» безводные катализаторы с высокой стабильностью жидкого состояния (температура плавления — 10 С) и высокой каталитической активностью, позволяющие устойчиво работать в зимнее время.

4. Присутствие в катализаторе до 15% серной кислоты способствует увеличению каталитической активности и позволяет достигать желаемого результата.

Способ получения жидкого безводного катализатора на основе сульфокислот ароматического ряда для холодного отверждения резольных смол путем сульфпрования ароматического углеводорода серной кислотой при 100 — 140 С с азеотропной отгонкой воды, прекращения подачи углеводорода в сульфомассу при содержании серной кислоты и воды 1 — 5 и 2 — 4 jo (вес.) соответственно и удаления остаточного углеводорода из сульфомассы, о т л и ч а ю щ и йс я те vt, что, с целью упрощения технологии, снижения энергозатрат, получения катализатора повышенного качества н уменьшения образования побочных продуктов, после удаления углеводорода темпер aòóðó сульфомассы снижают до 50 — 60 С и вводят при непрерывном перемешнвашш ссрпый ангидрид в количестве, эквимолярном по отношению к воде, оставшейся в реакционной массе после сульфированпя.

Источники информации, прн1гятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США ¹ 3458449, кл. 252-182, опубл. 1969.

2. Авторское свидетельство CCCP по заявке ¹ 2128162, кл. В 01 J 37 20, 28.04.75 (прототпп) .