Способ получения фталевого ангидрида из смолы кубовых отходов производства фталевого ангидрида
Изобретение относится к усовершенствованному способу получения фталевого ангидрида, использующегося, например, в синтезе пигмента фталоцианинового из смолы кубовых отходов производства фталевого ангидрида, который включает обработку при перемешивании смолы кубовых отходов производства фталевого ангидрида диметилформамидом при температуре 60-70 градусов С и выделение фталевого ангидрида. Смола - токсичный отход производства. С применением растворителя в оптимальных условиях при обработке смолы достигается безотходное производство и возвращается ценный продукт - фталевый ангидрид.
Изобретение относится к использованию промышленных отходов производства фталевого ангидрида.
Из кубовых отходов, которые ежегодно составляют до 500 тонн только на объединении «Пигмент» и утилизируются сжиганием или выбрасываются, авторами получена фталевая кислота с выходом до 95-97 процентов. Как показали наши исследования, уничтожается ценный полупродукт и загрязняется окружающая среда.
Основной вид заявляемого объекта отходы производства и растворитель, с помощью которого обрабатываются отходы производства
Как показали наши исследования, с помощью этого растворителя - диметилформамида Ткип=153°С, n20 д=1,4262 в подобранных авторами условиях от отходов отделяется смола около 7-10 процентов.
Основное достоинство этой стадии - получение и использование сразу фталевого ангидрида в синтезе пигмента фталоцианинового. Не требуется дополнительной стадии сушки и перевода фталевой кислоты в соответствующий ангидрид.
Фталевый ангидрид в промышленности получают окислением нафталина на пятиоксиде ванадия в качестве катализатора.
После возгонки в кубе остается смола до 60-65 процентов. Эта смола считается отходом производства и утилизируется сжиганием. Только за один год в Тамбове на объединении «Пигмент» утилизировалось до 500 тонн кубовых отходов сжиганием или выбрасывались. Уничтожался ценный полупродукт, а в плане охраны окружающей среды смола оказалась токсичной.
Поскольку такой технологический способ получения фталевого ангидрида широко распространен в России и странах ближнего зарубежья, стояла задача исследовать возможность возвращения смолы.
Изучая физико-химические константы смолы, нами было принято во внимание следующее: фталевая кислота растворяется в воде 0,54 грамм на 100 грамм воды при 14 градусах С, фталевый ангидрид очень трудно растворим в воде, оба перекристаллизовываются из спирта. Учитывая все качественные характеристики этих соединений, просмотрев на практике несколько растворителей, мы остановились на диметилформамиде. Растворитель - диметилформамид легко перегоняется при температуре 153 градуса С, во всех отношениях смешивается с водой и может использоваться многократно без перегонки, только после промывания смолы кубовых отходов.
При исследовании действия растворителя с качественной стороны было установлено, что смола кубовых отходов сразу перекристаллизовывается из горячей воды с углем. После однократной перекристаллизации получают бесцветный кристаллический продукт - фталевую кислоту с Tпл 181-182 градуса С, соответствующую литературным данным. После обработки смолы растворителем в отработанных условиях и однократной перекристаллизации из горячей воды с углем получен выход фталевой кислоты на 10-15 процентов больше. Фталевая кислота имеет широкий спектр применения: в синтезе промежуточных соединений для лекарственных и душистых веществ, в синтезе пигментов и красителей; используется в синтезе фталоцианина меди (I), в плаве реагентов и в среде высококипящих растворителей, в синтезе полимерных фталоцианинов меди [1-9].
В случае использования диметилформамида Tкип 153 градуса С, n20 д=1,4262 в отработанных оптимальных условиях из смолы кубовых отходов производства фталевого ангидрида была выделена смола в количестве 7-10 процентов, изучен состав ее компонентов, установлена ее токсичность [10]. Установлено, что фталевый ангидрид из смолы получается сразу при использовании диметилформамида, не требуется стадий дегидратации и сушки (пример). Фталевый ангидрид получается с выходом до 80-90 процентов в зависимости от осмола отходов. В промышленности используется в производстве крупнотоннажного пигмента «голубого» фталоцианинового-фталоцианина меди (I) [11].
Следует отметить, что предложенные методы и очистка крупнотоннажных отходов производства фталевого ангидрида позволят получить хорошие колористические и реологические показатели соединений.
Пример
В колбу на 250 мл с мешалкой, обратным холодильником и делительной воронкой загружают навеску смолы в количестве 29,6 г (0,2 моль) и, при работающей мешалке, добавляют диметилформамид около 100 мл, нагревают до 60-70 градусов С в течение 20 минут. Затем содержимое колбы фильтруют. На воронке Бюхнера остается фталевый ангидрид, промывают 15 мл диметилформамида. В результате однократной перекристаллизации из спирта получают кристаллическое вещество с Tпл 130-131 градус С, Tкип 283 градуса С (возгоняется), выход 25 г.
Найдено, в процентах: С 6,49; Н 2,72; О 3,26. C8H4O.
Вычислено, в процентах: С 6,5; Н 2,7; О 3,24.
В фильтрат уходят диметилформамид и смола. После нескольких опытов диметилформамид перегоняется и используется многократно. Смолу нагревают с активированным углем до растворения в воде. Раствор отфильтровывают от угля, фильтрат охлаждают в бане со льдом, получают фталевую кислоту - бесцветный кристаллический продукт с Тпл 181-182 градуса С.
Литература
1. Березин Б.Д. Координационные соединения порфиринов и фталоцианина. М.: Наука, 1978. С.25.
2. Jasinski R. // J. Elektrochem Soc. 1956. V. 112. Р.526.
3. Акопов А.С., Ломова Т.Н., Березин Б.Д. Структурные особенности водорастворимого поли(дисульфофталоцианина) // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1978. Т. XXI, вып. 5. С.663-668.
4. Ширяева Л.С. Спектрофотометрическое определение металлического комплекса полимерного фталоцианина в смеси с мономерной фракцией // ОНИИТЕХИМ. Черкассы, 1990. Т. XII. С.790.
5. Ширяева Л.С., Тихонов М.П., Ширяев О.М. Синтез и исследование растворимых полимерных металлофталоцианинов (MPc)i с регулярной структурой на основе бензолполикарбоновых кислот // Вести. ТГУ. Сер. Естеств. и техн. науки. Тамбов, 2001. Т. 6. Вып. 4. С.408-413.
6. Ширяева Л.С. Использование смолообразных кубовых отходов производства фталевого ангидрида // Вопросы региональной экологии: Тез. докл. III науч.-техн. конф. Тамбов, 1998. 99 с.
7. Дворецкий С.И., Карнишев В.В., Ширяева Л.С., Омер А.С. Получение макрогетероциклических пигментов на основе фталоцианина меди (I) // Вести. ТГУ. Сер. Естеств. и техн. науки. Тамбов, 2001. Т. 6. Вып. 3. С.290-292.
8. Дворецкий С.И., Карнишев В.В., Ширяева Л.С., Омер А.С. Исследование кинетики геометрического модифицирования фталоцианиновых крастителей // Проблемы химии и хим. технологии: Тр. VIII регион. конф. Воронеж, СПб, 2000. 355 с.
9. Ширяева Л.С., Ширяев О.М., Карнишев В.В., Утробин Н.П. Использование смолообразных кубовых отходов производства фталевого ангидрида // Проблемы химии и хим. технологии: Тр. VIII регион. конф. Воронеж, СПб, 2000. 355 с.
10. Вигдорович В.И., Ширяева Л.С., Ширяева Л.В., Исаева И.Ю. Медицинский аспект исследований кубовых отходов производства фталевого ангидрида // Вести. ТГУ. Сер. Естеств. и техн. науки. Тамбов, 2002. Т. 7. Вып. 1. С.220.
11. Дворецкий С.И., Клинков А.С., Карнишев В.В. и др. Непрерывный способ получения пигментной формы фталоцианина меди β-модификации (Россия). 2000. №13.
Способ получения фталевого ангидрида из смолы кубовых отходов производства фталевого ангидрида, отличающийся тем, что включает обработку при перемешивании смолы кубовых отходов производства фталевого ангидрида диметилформамидом при температуре 60-70°С и выделение фталевого ангидрида.
