Способ получения пероксида бензоила

 

Способ получения пероксида бензоила (C₁₄H₁₀O₄) относится к области химической технологии инициаторов полимеризации, в частности органических перекисей. Процесс получения пероксида бензоила путем взаимодействия хлористого бензоила с гидроксидом натрия и пероксидом водорода осуществляют в две стадии, в которых на первой стадии смешивают исходные реагенты при температуре 15 - 25^oC в заданном соотношении, затем реакционную массу на второй стадии дозируют в воду. Процесс позволяет получать мелкокристаллический пероксид бензоила с размерами частиц 10 - 100 мкм, повысить выход и увеличить производительность в 1,5 - 2 раза. 1 ил., 1 табл.

Способ получения пероксида бензоила (C₁₄H₁₀O₄) относится к области химической технологии инициаторов полимеризации, в частности органических перекисей.

Прототипом предлагаемого технического решения является реализованный в промышленности способ [Технологический регламент производства пероксида бензоила N 149-86 ПО "Капролактам" г. Дзержинска. Утвержден 16.04.1986 г. заключающийся в медленном приливании при перемешивании хлористого бензоила к растворам NaOH и пероксида водорода в воде при температуре 0 4^oC при соотношениях: на 1 мас.ч. хлористого бензоила 0,28 0,31 мас.ч. NaOH, 0,15 - 0,2 мас.ч. H₂O₂ и 5 6 мас.ч. воды; с последующим фильтрованием и промывкой готового продукта водой.

Процесс описывается следующим уравнением: 2C₆H₅COCl + 2NaOH + H₂O₂ (C₆H₅COO)₂ + 2NaCl + 2H₂O Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что образующиеся гранулы пероксида бензоила имеют размеры 1 5 мм. В ряде областей применения требуется, чтобы размеры частиц пероксида бензоила не превосходили 50 100 мкм например, в пастах для отверждения полиэфирных композиций. В этих случаях приходится измельчать полученный таким способом пероксид, что небезопасно ввиду высокой взрывоопасности пероксида бензоила. Кроме того, при указанном способе пероксид, образовавшаяся вначале дозировки хлористого бензоила, длительное время (6 8 часов) находится в растворе щелочи. В результате чего идет побочная реакция разложения пероксида бензоила с образованием бензоата натрия и соответственно снижается выход пероксидом бензоила. Выход пероксида бензоила по известному способу составляет 84 86% от теоретического.

Целью предлагаемого технического решения является получение порошкообразного пероксида бензоила с размерами частиц 10 100 мкм, повышение выхода на 3 5% и увеличение производительности в 1,5 2 раза.

Указанная цель достигается тем, что процесс осуществляют в две раздельные стадии, в которых на первой стадии смешивают при интенсивном перемешивании одновременно хлористый бензоил и водный раствор, содержащий пероксид водорода и гидроксид натрия при соотношении воды на 1 массовую долю хлористого бензоила 2 5 при температуре исходных реагентов 15 25^oC и времени смешения реакционной массы 6 12 секунд, реакционную массу дозируют на второй стадии в воду с температурой 5 20^oC при соотношении хлористого бензоила и воды (масс.доли) 1:1,3 1,8 и времени пребывания 0,5 3 часа.

Выбор температуры смешения реагентов обусловлен с одной стороны выходом готового продукта и производительностью процесса. При температурах смешения ниже 15^oC увеличивается необходимое время пребывания массы в проточном реакторе и соответственно падает производительность. При температурах смешения выше 25^oC cнижается выход готового продукта. Пребывание массы в проточном реакторе менее 6 с приводит к тому, что непрореагировавший хлористый бензоил агломерирует частицы пероксид бензоила в буферном реакторе, и образуется более крупный готовый продукт. Время пребывания более 12 с ничего не дает с точки зрения выхода продукта и его качества, а лишь увеличивает объем реактора и энергозатраты. Вода в буферном реакторе заливается для того, чтобы первые порции массы из основного реактора не находились в буферном аппарате без перемешивания, что может приводить к агломерации готового продукта. Объем воды в буферном реакторе обусловлен минимальным перемешиваемым объемом этого аппарата, что составляет для типовых реакторов 1,3 1,8 мас.ч. на 1 мас. ч. хлористого бензоила. Увеличение количества воды непроизводительно увеличивает объем буферного реактора.

Температура в буферном реакторе поддерживается в пределах 5 20^oC. Увеличение температуры выше 20^oC приводит к агломерации частиц пероксида бензоила. Снижение температуры ниже 5^oC не сказывается на выходе и качестве продукта, но значительно увеличивает время процесса.

Соотношение воды в исходном реагенте обусловлено с одной стороны тем, что при соотношении воды на 1 масс. долю хлористого бензоила менее 2 на первой стадии получается густая суспензия и затруднен ее вывод из реактора. Соотношение более 5 нецелесообразно из-за большой нагрузки на буферный реактор и стадию фильтрации.

Время пребывания в буферном реакторе определяется временем дозировки в него реакционной массы и охлаждением ее в заданных температурных пределах.

На чертеже показана схема осуществления предлагаемого способа.

П р и м е р 1. В буферный реактор II стадии процесса (чертеж) объемом 2 м³ заливается 200 л обессоленной воды.

На I стадию процесса в основной реактор рабочим объемом 1,8 л дозируют 221 кг хлористого бензоила и раствор, содержащий 95,2 кг H₂O₂ (28%-ной); 164,3 кг NaOH (42%-ной); 800,0 кг обессоленной воды. Дозировка хлористого бензоила 90 92 л/час; дозировка раствора 500 505 л/час. Реакционная масса из основного реактора непрерывно подается в буферный реактор. Температура в буферном реакторе поддерживается в пределах 5 - 20^oC. После окончания дозировки реагентов масса из буферного аппарата сливается на вакуум-фильтр готовый продукт промывается обессоленной водой и выгружается. Характеристики процесса и готового продукта приведены в таблице 1. Там же приведены характеристики процесса прототипа проведенного с тем же количеством реагентов.

В последующих примерах процесс проводился аналогично Примеру 1, при этом варьировались следующие параметры.

Пример 2 Температура исходных компонентов 5 15^oC Пример 3 Температура исходных компонентов 26 30^oC Пример 4 Время смешения на I стадии 2 5 сек.

Пример 5 Время смешения на I стадии 14 18 сек.

Пример 6 Соотношение воды на 1 м.д. хлористого бензоила на I стадии - 1,9 Пример 7 Температура выдержки на II стадии 23 25^oC.

Формула изобретения

Способ получения пероксида бензоила путем взаимодействия хлористого бензоила с гидроксидом натрия и пероксидом водорода в присутствии воды при перемешивании с последующим отделением частиц пероксида бензоила и их промывкой водой, отличающийся тем, что процесс осуществляют в две раздельные стадии, в которых на первой стадии смешивают при интенсивном перемешивании одновременно хлористый бензоил и водный раствор, содержащий пероксид водорода и гидроксид натрия при соотношении воды на 1 мас.ч. хлористого бензоила 2 5, температуре исходных реагентов 15 25^oС и времени смешения реакционной массы 6 12 с, реакционную массу дозируют на второй стадии в воду с температурой 5 20^oС при массовом соотношении хлористого бензоила и воды 1:1,3 1,8 и времени пребывания 0,5 3 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2