Способ получения 1,10-декандикарбоновой кислоты

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1,10ДЕКАНДИКАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ путем окисления кислородсодержащего производного циклододекана или их смеси азотной кислотой, содержащей окислы азота, при нагревании и массовом соотношении кислородсодержащего производного циклододекана и азотной кислоты 1:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (! 9) (11) (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3623883/23-04 (22) 31. 05.83 (46) 07.08.85. Бюл. Р 29 (72) А.Е-.Костанян, А.А.Милорадов, В.А. Преображенский, Т.Л. Весел ьчакова, С.М.Седова, Л.А.Костанян и Ю.К.Рогулев (53) 547.46 1.07(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

Ф 1555781, кл. С 07 С 55/02, опублик. 1979.

2. Заявка ФРГ В 2217003, кл. 12о11, опублик. 1973 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1, 10ДЕКАНДИКАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ путем окисления кислородсодержащего производного циклододекана или их смеси азотной кислотой, содержащей окислы азота, при нагревании и массовом соотношении кислородсодержащего производного циклододекана и азотной кислоты 1:(5-20)i1! реакторе, имеющем ( трубу, соединенную с кожухотрубчатым теплообменником, с последующим выделением целевого продукта, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения безопасности и выхода целевого продукта и упрощения процесса, последний проводят при линейной скорости окислов азота в трубе 5-. о

100 см/с, температуре 40-50 С и последующим доокислением 0,05-2,0Х циркулирующего потока в колонне при о

36-75 С, при этом теплообменник и труба соединены параллельно.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве произ-, водного циклододекана используют циклододеканон, циклододеканол или смесь циклододеканона и циклододека : иола при соотношении 1:(1-9).! 11714

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к процессам окисления органических соединений азотной кислотой, и может быть использовано в химической промышленности для получения 1, 10-декандикарбоновой кислоты.

Известен способ получения 1,10декандикарбоновой кислоты путем взаимодействия циклододеканола или >0 циклододеканола с двуокисью азота о при 18-20 С и выделением целевого продукта фильтрацией и последующей промывкой его бензолом. Выход 1, 10декандикарбоновой кислоты 88-90Х $1) 15

Основными недостатками данного способа получения 1,10-декандикарбоновой кислоты являются использование в качестве окислителя очень агрессивной и опасной в обращении дву- щ окиси азота, недостаточно высокий выход целевого продукта, а также образование побочных продуктов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту 25 к предлагаемому является способ получения 1,10-декандикарбоновой кислоты путем взаимодействия циклододеканола или смеси циклододеканола и циклододеканона (4:1) с азотной кислотой и окислами азота в реакторе, соединенном последовательно с кожухотрубо чатым теплообменником при 38,3-42 С с последующей подачей реакционной смеси в теплообменник, где поддержио вается температура 28-36 С, после чего отделяют образовавшуюся 1,10декандикарбоновую кислоту, а окислы азота подают на рециркуляцию. Массовое соотношение кислородсодержащее 4б производное циклододекана:HNO<=

1:(5-40). Выход целевого продукта

95,9-96,57 (2) .

Недостатками известного способа являются неустойчивость и повышен- 45 ная опасность процесса получения

1, 10-декандикарбоновой кислоты. Процесс окисления циклодеканона и/или циклодеканола сопровождается выделением большого количества тепла, поэтому стадию отвода тепла реакции осуществляют в кожухотрубном теплообменнике. Образующаяся в процессе окисления 1,10-декандикарбоновая кислота выделяется в виде кристаллов из насыщенного раствора азотной кислоты. Для предотвращения инкрустации поверхности теплообмена необходима

53 г высокая скорость реакционной жидкости в трубках теплообменника, что достигается организованной циркуляцией жидкости через все стадии процесса за счет эффекта эрлифта. Согласно известному способу на стадию отвода тепла реакции подают реакционную жидкость вместе с газовой фазой.

Однако при пропускании газа через пучок трубок практически невозможно обеспечить равномерный его расход через все трубки. В результате возникает неорганизованная циркуляция жидкости внутри кожухотрубного теплообменника, что приводит к неравномер.ному распределению исходного органического сырья и, как следствие, к опасности местных перегревов и взрывообразного течения реакции.

По известному способу окисление проводят в одном циркуляционном контуре (поток реакционной жидкости циркулирует через все стадии процесса). При этом возможен проскок, унос непрореагировавших исходных органичес- ких веществ вместе с выводимым продуктом, что сопряжено с опасностью протекания неконтролируемых реакций на дальнейших стадиях производства.

Кроме того, проведение окисления в одном циркуляционном контуре снижает селективность процесса изsa широкого спектра времен пребывания потока в контуре. Возможность возникновения указанных неуправляемых явлений обуславливает неустойчивость всего процесса получения

1,10-декандикарбоновой кислоты.

Цель изобретения — повьппение безопасности и выхода целевого продукта, а также упрощение процесса.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения

1,10-декандикарбоновой кислоты путем окисления кислородсодержащего производного циклододекана или их смеси азотной кислотой при нагревании и массовом соотношении кислородсодержащего производного циклододекана и HNO =1:(5-20) в присутствии окис5 лов азота в реакторе, включающем трубу, соединенную параллельно с кожухотрубчатым теплообменником для рециркуляции реакционной смеси, при линейной скорости окислов азота трубе 5-100 см/с, температуре 40-50 С

453

3 1171 и последующим доокислением 0,05-2,0Х циркулирующего потока в колонне при

36-75 С и последующим выделением о целевого продукта. Выход целевого продукта 96,72-98,5%. 5

В качестве производного циклододекана используют циклододеканол, циклододеканон или смесь циклододеканона с циклододеканолом в соотношении 1: (1:9) .

На чертеже приведена схема предлагаемого способа получения 1,10декандикарбоновой кислоты.

Реакционная система содержит реактор - вертикальную циркуляционную 15 трубу 1, соединенную параллельно с кожухотрубным теплообменником 2, колонну 3, газоотделитель 4 и компрессор 5.

Процесс проводят следующим абра- 20 зом.

На стадию смешения в трубу 1 по линии 6 подают. окислы азота, а по линии 7 — расплавленное исходное органическое сырье (циклододеканол и/или 25 циклододеканон) и 50-70Х азотную кислоту. За счет разности плотностей газожидкостной смеси в трубе 1 (на стадии смешения) и реакционной жицкости в трубках теплообменника 2 (на щ стадии отвода тепла реакции) в трубе 1 возникает восходящий газожидкостный поток, который по линии 8 направляют на верхнюю трубную решетку теплообменника 2, а в трубках теплообмен- 35 ника 2 — нисходящий поток реакционной жидкости, который направляют по линии 9 в трубу 1 на стадию смешения..

На верхней трубной решетке теплообменника 2 обеспечивается разделение 40 газовой фазы и циркулирующего потока реакционной жидкости: газовую фазу вместе с 0,05;2Х потока жидкости направляют по линии 10 в колонну 3, а освобожденный от газа основ- 45 ной поток реакционной жидкости 11 подают в трубки теплообменника 2.

В восходящем турбулентном газожидкостном потоке на стадии смешения (в трубе 1) достигается интенсивное 50 диспергирование циклододеканола и/или циклододеканона и перемешивание всей смеси, что обеспечивает одинаковый состав реакционной жидкости во всех трубках теплообменни- 55 ка 2 на стадии отвода тепла реакции.

При многократной циркуляции потока реакционной жидкости в контуре, состаящем из трубы 1 и теплообменника 2, происходит выделение и отвод основного количества тепла реакций окисления. На стадии доокисления, осуществляемой в колонне 3, происходит завершение реакций, начавшихся в циркуляцианном контуре 1-2, и полное превращение проскочившего из контура

1-2 исходного органического сырья.

Тепло, выделяющееся на стадии доокисления, отводят охлаждением водой через рубашку колонны 3. Из стадии доокисления продукты реакции вместе с окислами азота по линии 12 падают на стадию выделения газовой фазы в газоотделитель 4. Окислы азота, выделяющиеся в газоотделителе 4,. с помощью компрессора 5 по линии 6 подают на стадию смешения в нижнюю часть трубы 1. Количество подаваемых по линии 6 окислов азота поддерживают таким образом, чтобы скорость газа в раачете на сечение трубы составляла 5-100 см/с. Отработанную часть газов выводят из системы по линии 13. Из газаотделителя 4 жидкие и твердые продукты реакции по линии 14 направляют в емкость, где при 70-100 С подвергают разложению азоторганические примеси.

Пример 1. Реакционную систему, состоящую из. трубы 1, теплообменни" . ка 2 и колонны 3, заполняют 65Х-ной азотной кислотой и включают компрессор 5. На стадию смешения в вертикальную трубу 1 подают расплавленный циклододеканол с расходом 1 кг/ч, 65Х-ную азотную кислоту с расходом

15 кг/ч и окислы азота с расходом

0,4 м /ч (скорасть газа, отнесенная к поперечному сечению трубы, 5,6 см/с). Реакционную смесь из вертикальной трубы 1 по линии 8 подают на верхнюю трубную решетку кожухотрубного теплообменника 2, где происходит отделение газовой фазы от основного потока реакционной жидкости, направляемого сверху в трубки теплообменника 2 (на стадию отвода тепла реакции). Снизу теплообменника 2 основной поток реакционной жидкости по линии 9 возвращается на стадию смешения в трубу 1. Сверху теплообменника 2 (перед стадией отвода тепла реакции) отбирают 2Х от потока циркулирующей через стадии смешения и отвода тепла реакции реакционной жидкости и вместе с газовой

1171453 фазой направляют на стадию доокисления в колонну 3. На стадии смешения и стадии отвода тепла реакции поддерживают температуру 40"С, на стадии доокисления — 36 С. Из колонны 3 продукты реакции вместе с газовой фазой подают в газоотделитель 4, откуда 1,10-декандикарбоновую кислоту и другие продукты реакции отводят в емкость, где выдерживают в течение 15 мин при 85 С. Дао лее peazll. - ную жидкость подают в кристалл-затор, где ее охлаждают о до 40 С. Выпавшие кристаллы продукта отделг.от от маточника. Маточник возвращают на стадию смешения. После фильтрации и промывки получают l,22 кг/ч 1,10-декандикарбоновой кислоты 0,023 кг/ч нонандикарбоновой кислоты, 0,0027 кг/ч себациновой кислоты и 0,001 кг/ч прочих кислот.

Выход 1,10-декандикарбоновой кислоты составляет 97,6% от теоретического, Т.пл. продукта 127 С. 25

Пример 2. Процесс проводят, как в примере 1. В качестве исходного сырья используют циклододекакон.

Окислы азота подают на стадию смешения в трубу 1 со скоростью, отнесенной к поперечному сечению трубы, 30 см/с, а на стадию доокисления направляют.0,5% потока циркулирующей через трубу 1 и теплообменник 2 реакционной жидкости. На стадии смешения и стадии отвода тепла реакции о поддерживают температуру 44 С, на стадии доокисления — 38 С. При этом достигается 100%-ное превращение циклододеканола и после кристаллизации, фильтрации и промывки получают

1,23 кг/ч 1,10-декандикарбоновой кис,лоты, что соответствует вьгходу 98,,5%.

Т.пл. продукта 127,5оС.

Пример 3. Процесс проводят в условиях примера 1, но в качестве исходного сырья применяют смесь цик.лододеканола и циклододеканона в соотношении 1:1. При расходе исходного органического сырья 1,6 кг/ч, 65%50

HO@ B3OTHOH KHCJT0Tbl — 30 KI /ч на стадию смешения подают 7 м /ч окислов азота (скорость газа в трубе — 99 см/с). На стадию доокисления вместе с газовой фазой направляют 0,05% циркулирующего потока реакционной жидкости. Температура на стадии смешения и стадии отвода тепла реакции — 50оС, на стадии доокисления — 42 С. При этом достигают

100%-ного превращения исходного органического сырья и выхода 1,10-декандикарбоновой кислоты 1,215 кг (97,2%).Пример 4 :;сравнительный).

Процесс проводят, как в примере 1, но на стадию доокисления направляют

3% циркулирующего по-.îêà реакционной смеси. При этом скорость окислов азота в вертикальной трубе 1 составляет 3 см/с. Процесс идет неустойчиво, на всех стадиях температура о колеблется от 50 до 60 С. При 100%ном превращении циклододеканола выход 1,10-декандикарбоновой кислоты составляет 1,202 кг/ч (96„2%).

Пример (cpa=.;нительный).

Процесс проьодят. ка.-с в примере 1„ но на стадию доокисления направляют

0,03% циркулирующей смеси, скорость окислов азота в трубе 1 смешения составляет 100 см/с, а температура на стадиях смешения и отвода тепла реакции — 52 С, на стадии доокисле.о ния — 56 C. При 100%-ном превращении -:иклодадеканола выход продукта составляет 1,2 кг/ч <95,9%).

Пример 6 (сравнительный).

Процесс проводят в условиях примера 1, но температуру на стадиях смешения и отвода тепла реакции подо держивают 30 С, а на стадии доокисо ления — 33 С. При 100%-ном превращении циклододеканола выход продукта составляет 1, 17 кг/ч (94,2%) .

Пример 7. Процесс проводят в условиях примера 3, но применяют смесь циклододеканона и циклододекакола в соотношении 1:9 при расходе органического сырья i кг/ч, 65%-ной

HN05 — 5 кг/ч. Достигают 100!-ного превращения исходного органического сырья и выхода 1,10-декандикарбоновой кислоты 1,209 кг/ч (96,72%).

Пример 8. Процесс проводят аналогично примеру 3, но при соотно— шении органического сырья и 65%-ной

HN0 — 1:20 и температуре на стадии доокисления 75 С. При 100%-ном прео вращении органического сырья выход

1,10-декандикарбоновой кислоты составляет 1,216 кг/ч (97,3%).

Преимущества предлагаемого способа по сравнению с известным состоят

11714

Составитель И.Ковалев

Редактор Н.Егорова Техред А.Бабинец Корректор М.Максимишинец

Заказ 4813/24 Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 в следующем: повышается уровень безопасности процесса благодаря исключению возможности уноса исходного органического сырья с готовым продуктом и его равномерному распре- 5 делению по трубам теплообменника на стадии отвода тепла реакции;

53 8 введение стадии доокисления и организация циркуляции реакционной жидкости только через две стадии процесса (стадию смешения и стадию отвода тепла реакции) на 1,3-2,0Х повышает выход 1,10-декандикарбоновой кислоты и упрощает процесс.