Способ получения 1,4-нафтохинона из отходов производства фталевого ангидрида
Владельцы патента RU 2276131:
Открытое акционерное общество "Западно-Сибирский металлургический комбинат" (RU)
Изобретение относится к органической химии, в частности к получению 1,4-нафтохинона, который используется в медицине при производстве витамина К и различных промышленных катализаторов. Способ основан на выделении 1,4-нафтохинона из отходов производства фталевого ангидрида, которые разбавляют скрубберной жидкостью и перемешивают. Смесь нагревают до полного растворения фталевой кислоты и ведут перегонку 1,4-нафтохинона при температуре 90-110°С с подачей острого пара. Полученную парообразную фазу охлаждают до кристаллизации 1,4-нафтохинона, затем фильтруют его водный раствор с последующей сушкой готового продукта при косвенном нагреве. Технический результат - утилизация промышленных отходов с получением 1,4-нафтохинона высокой степени чистоты. 2 табл.
Изобретение относится к области органической химии, конкретно к способу получения 1,4-нафтохинона, применяемого в медицине при производстве витамина К и в промышленности: в качестве катализатора при получении элементарной серы из сероводорода и циклическом способе получения перекиси водорода; в качестве ингибитора полимеризации олефиновых мономеров для получения косметических композиций и пищевых добавок; в качестве сырья для получения катализаторов делигнификации древесины.
Известен экстракционный способ получения 1,4-нафтохинона из отходов производства фталевого ангидрида о-ксилолом. Реакционную смесь обрабатывают водой и получают суспензию состава,% (массовые доли): нафтохинон 1,4, фталевая кислота 3,9, малеиновая кислота 0,85, серная кислота 0,72, вода 53,1. Эту суспензию нейтрализуют при 20° 14,7 (мас.ч.) 4%-ной NaOH до рН 1,5 и нагревают до 85°С для полного растворения фталевой кислоты. Затем экстрагируют из нее 1,4-нафтохинон о-ксилолом (5 мас.ч.) (Зарецкий М.И. Выделение 1,4-нафтохинона и фталевого ангидрида из продуктов окисления нафталина // Кокс и химия. - 2002. - 11, с.18-21).
Недостатком данного способа является то, что при экстракции в растворитель также переходят смолистые примеси и мелкие частицы механических примесей, которые неизбежно загрязняют конечный продукт - 1,4-нафтохинон.
Известен экстракционный способ получения 1,4-нафтохинона из отходов производства фталевого ангидрида гептаном в аппарате с мешалкой объемом 20 л, снабженным обогревателем и обратным холодильником. В аппарат загружают отходы производства фталевого ангидрида, гептан и добавляют воду в соотношении отходы: гептан: вода 1:4,3-4,5:4,5-6,5; интенсивно перемешивают в течение 3-4 ч. Экстракцию проводят при температуре 75-78°С. После разделения слоев, гептановый слой отфильтровывают от механических примесей, охлаждают до 20°С, выпавший осадок отфильтровывают на нутч-фильтре. Собранный продукт подвергают дополнительной сушке для удаления следов гептана (Усышкина И.В., Поветин А.А., Зарецкий М.И. Экстракционное извлечение 1,4-нафтохинона из промышленных отходов производства фталевого ангидрида // Кокс и химия. - 1992. - №3. - с.36-39).
Недостатком данного способа является получение продукта невысокой степени чистоты, т.к. в используемой жидкости для разбавления отходов производства фталевого ангидрида при экстракции растворяются и примеси, содержащиеся в отходах, которые при фильтровании и сушке не удаляются и остаются в конечном продукте.
Задачей изобретения является получение 1,4-нафтохинона высокой степени чистоты и утилизация промышленных отходов.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения 1,4-нафтохинона из отходов производства фталевого ангидрида, включающем загрузку отходов производства фталевого ангидрида, разбавление их жидкостью, перемешивание, нагрев смеси, охлаждение, фильтрование и сушку, согласно изобретению отходы производства фталевого ангидрида разбавляют скрубберной жидкостью, после перемешивания нагревают смесь до полного растворения фталевой кислоты, осуществляют перегонку 1,4-нафтохинона при температуре 90-110°С с подачей острого пара, проводят охлаждение полученной парообразной фазы до кристаллизации 1,4-нафтохинона, затем подвергают фильтрованию водный раствор 1,4-нафтохинона с последующей сушкой готового продукта при косвенном нагреве.
Технический эффект достигается выполнением заявляемой последовательности указанных операций при соблюдении диапазона температур перегонки 1,4-нафтохинона. Перегонка 1,4-нафтохинона при температуре 90-110°С с подачей острого пара обеспечивает благоприятные условия для получения 1,4-нафтохинона, обладающего высокой летучестью, который увлекается пузырьками пара и переносится в холодильник, где охлаждение полученной парообразной фазы проводят до кристаллизации 1,4-нафтохинона. При данной температуре фталевая, малеиновая кислоты и смолистые примеси практически не испаряются, поэтому степень загрязнения 1.4-нафтохинона этими соединениями минимальна и составляет не более 0,2%.
Исследованиями установлено, что при несоблюдении указанного интервала температур эффект от перегонки 1,4-нафтохинона резко снижается. Перегонка 1,4-нафтохинона при температуре ниже 90°С протекает в пассивной форме с очень низкой скоростью испарения воды и 1,4-нафтохинона. Перегонка 1,4-нафтохинона при температуре выше 110°С нежелательна, т.к. наблюдается дополнительное испарение фталевой, малеиновой кислот, которые при охлаждении выпадают в осадок, загрязняя конечный продукт.
Использование в качестве сырья для получения 1,4-нафтохинона промышленых отходов цеха фталевого ангидрида, в частности, отходов производства фталевого ангидрида и скрубберной жидкости обусловлено тем, что в данных отходах содержится 1,4-нафтохинон. Химический состав каждой составляющей смеси отходов представлен в таблице 1.
Пример. В аппарат, оснащенный мешалкой, паровой рубашкой и барботером для подачи водяного пара загружали отходы производства фталевого ангидрида в виде густой водяной пасты, которые разбавляли скрубберной жидкостью. После загрузки указанных составляющих смесь перемешивали, нагревали до полного растворения фталевой кислоты и вели перегонку 1,4-нафтохинона при температуре 100°С с подачей острого пара. Охлаждение полученной паровой фазы проводили в холодильнике до кристаллизации 1,4-нафтохинона. Полученный водный раствор 1,4-нафтохинона отфильтровывали. Остаток на фильтре готового продукта подвергали сушке при косвенном нагреве. Выход 1,4-нафтохинона составил 54,2%, температура плавления 1,4-нафтохинона - 126°C, что соответствует 99% степени чистоты (Гуревич Д.А. Фталевый ангидрид, М., Химия, 1968, с.153).
Данные испытаний заявляемого способа получения 1,4-нафтохинона из отходов производства фталевого ангидрида сведены в таблицу 2, из которой видно, что лучшие результаты получены при заявляемых параметрах. При несоблюдении последовательности операций способа получения нового продукта и предлагаемого интервала температур перегонки получен 1,4-нафтохинон пониженной степени чистоты.
Заявленный способ промышленно применим при утилизации отходов производства фталевого ангидрида с одновременным получением нового чистого продукта, применяемого в медицине при производстве витамина К и в промышленности: в качестве катализатора при получении элементарной серы из сероводорода и циклическом способе получения перекиси водорода; в качестве ингибитора полимеризации олефиновых мономеров для получения косметических композиций и пищевых добавок; в качестве сырья для получения катализаторов делигнификации древесины.
| Таблица 1. | |||||
| Наименование отхода | Содержание, % | ||||
| 1,4-нафтохинон | Фталевая кислота | Малеиновая кислота | Механические примеси | ||
| Отходы производства фталевого ангидрида | 0,9-7,7 | 27,9-45,5 | 3,4-4,2 | 12,9-18,9 | |
| Скрубберная жидкость | 0,1-0,6 | 0,6-10,1 | 0,8-2,9 | 0,1-0,3 | |
| Таблица 2. | |||||
| № примера | Температура перегонки 1,4-нафтохинона, °С | Жидкость для разбавления | Температура плавления 1,4-нафтохинона, °С | Степень чистоты 1,4-нафтохинона, % | Выход 1,4-нафтохинона, % |
| 1 | 85 | Скрубберная жидкость | 126,1 | 98,6 | 40,6 |
| 2 | 90 | Скрубберная жидкость | 126,1 | 98,6 | 53,9 |
| 3 | 100 | Скрубберная жидкость | 126,0 | 98,6 | 54,2 |
| 4 | 110 | Скрубберная жидкость | 125,7 | 98,4 | 54,4 |
| 5 | 115 | Скрубберная жидкость | 125,0 | 98,0 | 54,8 |
| 6 | 100 | Техническая вода | 126,0 | 98,6 | 51,8 |
Способ получения 1,4-нафтохинона из отходов производства фталевого ангидрида, включающий загрузку отходов производства фталевого ангидрида, разбавление их жидкостью, перемешивание, нагрев смеси, охлаждение, фильтрование и сушку, отличающийся тем, что отходы производства фталевого ангидрида разбавляют скрубберной жидкостью, после перемешивания нагревают смесь до полного растворения фталевой кислоты, осуществляют перегонку 1,4-нафтохинона при температуре 90-110°С с подачей острого пара, проводят охлаждение полученной парообразной фазы до кристаллизации 1,4-нафтохинона, затем подвергают фильтрованию водный раствор 1,4-нафтохинона с последующей сушкой готового продукта при косвенном нагреве.
