Способ получения бензоата натрия
Союз Советсник
Социалистические республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свив-ву (22)Заявлено 18.0?.80 (21) 2959705/23-04 с присоединением заявки М "
С 07 С 63/08
С 07 С 51./41
1ЪеуааретеенньЖ квинтет
CCCP нв денем нзоеретеник н втерытнй (23) Приоритет" (53) УДК 547.581. .2.07(088 8) Опубликовано 07 05.82, Бюллетень М 17
Дата опубликования описания 07.05.82 (22) Авторы изобретения
Р.Э.Иоонас, О.Я.Велицкая и Л.Н.Митрофанова (7I ) Заявитель
Научно-исследовательский институт сланц в к (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕНЗОАТА НАТРИЯ
Изобретение относится к органическому синтезу, а именно к улучшенному способу получения бензоата натрия из остаточного продукта ректификации бензойной кислоты, полученной окислением толуола, и может быть использовано в химической и сланцеперерабатывающей отраслях промышленности при производстве консерванта сельскохозяиственных кормов, целлюло1О зы и др.
При производстве бензойной кислоты непрерывным окислением толуола в жидкой фазе при повышенных температуре и давлении в присутствии катализаторат5 солей поливалентных металлов, промотированных соединениями брома, наряду с бензойной кислотой образуются промежуточные и.побочные продукты; такие как бензальдегид, дифенил, бенэилбензоат, смолообраэные продукты конденсации и др. Бензойную кислоту из реакционной смеси выделяют ректификацией. При этом образуется оста"
2 точный продукт ректификации - кубовый остаток — в количестве 3-5Ф, содержащий 60-904 бензойной кислоты, катализатор, бензилбензоат, смолообразные продукты конденсации и др. (1).
Более полная отгонка бензойной кислоты из кубового остатка приводит к загрязнению товарной бензойной кислоты бензилбензоатом и к ужесточению коррозионных условий процесса ° Рециркуляция кубового оста.ка на стадии окисления вызывает ингибирование реакций окисления толуола смолообраз" ными продуктами и продуктами коррозии.
Использование кубового остатка в качестве компонента топлива также затруднено, так как содержащаяся в нем бензойная кислота при смешении с топливом выпадает в осадок. Поэтому кубовый остаток является отходом производства и вывозится в отвал или сжигается.
Известен способ получения бензоата натрия из бенэойной кислоты, получен. л
933
1S зо
4О
3 925 ной жидкофазным окислением толуола в присутствии тяжелого металла, заключающийся в добавлении к реакционной массе алкоголята натрия для получения суспензии, содержащей твердый бенэоат натрия в виде гранул, с последующим его фильтрованием. Содержание бензоата натрия 93,23 t2).
Недостатками этого способа являются сравнительно низкое качество целевого продукта, а также применение в процессе большого количества толуола, который требует регенерации.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения бензоата натрия из остаточного продукта ректификации бензойной кислоты, полученной окислением толуола, заключающийся в том, что продукт измельчают на частицы размером . 4:- 5 мм, обрабатывают водным раствором едкого натра, взятом с избытком, 5 вес.3, к полученному водному раствору бензоата натрия, имеющему рН»
>10, добавляют чистую бензойную кислоту, доводя рН до 8, после чего раствор фильтруют, полученный фильтрат обрабатывают 1Ф-ным раствором перманганата калия, в таком количестве, чтобы раствор не обесцвечивался при 20 С, обычно в течение 1 ч затем раствор нагревают до кипения, дебавляют активированный угол и кипятят 20 мин, после чего .снова фильтруют и к фильтрату добавляют бензойную кислоту (до рН 8), затем раствор выпаривают, сухой остаток измельчают и сушат при 120 С. Получают бензоат натрия с содержанием основного вещества 99,8 f3) °
Недостатками этого способа являются его многостадийность, а кроме того, необходимость дважды проводить фильтрование, которое протекает медленно из-за забивки пор фильтра.
Цель изобретения — упрощение и интенсификация процесса.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения бензоата натрия из остаточного продукта рактификации бензойной кислоты с использованием обработки водным раствором едкого натра, остаточный продукт обрабатывают реакционной водой при их соотношении 1: 1-1: 3, соответственно, при 65-95 С с последующим разделением водного и органического слоев, обработкой органического слоя водным раствором фаОН при
25-95 С и рН 5,6-6,8, отделением водного раствора бенэоата натрия с последующим его упариванием.
Содержание основного вещества
>99,8i.
Предлагаемый способ осуществляют в четыре операции, При получении твердого бензоата натрия раствор упаривают и сушат остаток при 120 С, Получают продукт с содержанием основного вещества > 99,84.
Отделенный органический слой представляет смолообразную массу (вязкость ВУ О =3,58), компаундируемую с топочным маслом, и может быть использован как компонент топлива. При любых укаэанных значениях рН и температуры достигается отделение смолообразных продуктов от водного раствора бенэоата натрия простым отстаиванием реакционной смеси в течение
15-20 мин или центрифугированием, что по сравнению с процессами очистки и фильтрования является более технологичным, производительным и менее трудоемким. Регенерацией катализатора из кубового остатка удаляются соли поливалентных металлов (кобальта, марганца)> которые в процессе получения бензоата натрия образуют гидроокиси и выпадают из реакционной смеси в виде мелкодисперсных частиц, загрязняющих раствор. Проведение процесса при более высоких значениях температуры (>95 С) и рН (>6,8) приводит к растворению смолистых примесей в растворе бенэоата натрия. Понижение рН ниже оптимального ведет к снижению выхода бензоата натрия.
Так, при уменьшении рН от 6,8 до 5,6 выход падает с 97,2 до 78,5Ф.
Выход определяют с учетом содержания бензойной кислоты во взятом для обработки кубовом остатке по формуле
А С Ма
° 100, A ° С Н где А1 - количество полученного водного раствора бензоата натрия, г;
А - исходное количество остаточного продукта, г;
С, - концентрация бензоата натрия в водном растворе, 3;
Cp - концентрация бенэойной киспоты в остаточном продукте, 4;
»
1О
2О
so
5 92
M q - мол.вес бензоата натрия;
М - мол.вес бензойной кислоты.
Поскольку содержание бензойной кислоты в кубовом остатке может колебаться от 60 до 904 интервал изменения температур выбран таким образом, что в любом случае кубовый ос-таток не будет застывать и будет хорошо перемешиваться с раствором едкого натра.
Остаточный продукт ректификации бензойной кислоты, содержит 40-704 бензойной кислоты, 24 (в расчете на металл) катализатора (кобальт, марганец)» более 103 бенэилбензоата и до 403 смолистых продуктов.
В приведенных примерах применяют остаточный продукт, содержащий,вес.3:
57, 1 бензойная кислота; 11, 8 бензилбензоат; 1,4 (на металл) катализатор; 29,7 смолистые продукты.
Пример 1 (сравнительный).
Из остаточного продукта ректификации бензойной кислоты, регенерированного от катализатора. следующим путем: 210 r кубового остатка контактируют при перемешивании с 240 r реакционной воды процесса окисления толуола при 80 С в течение 30. мин, Затем отстаивают 20 мин при той же температуре и отделяют органический слой от водного, (4) .
Органический» слой в количестве
200 г с содержанием бензойной кислоты 57,13 обрабатывают 786,3 г 53-ного раствора едкого натра при 20 С (рН полученной реакционной смеси>
>11)i добавляют 5,5 .г чистой бенэойной кислоты, доводя рН до 8. Раствор отфильтровывают от смолистых продуктов (79,0 г) ° Раствор соответствует
100 ед. по иодметрической шкале.
Для получения удерживающейся в течение 1 ч при 20 С розовой окраски к фильтрату добавляют 205,8 г перман ганата калия. Затем вновь отфильтровывают от выделившегося МпО и смолистых примесей. Цвет полученного фильтрата 20 ед. по иодометрической шкале. Нагревают до кипения, добавляют 2 r активированного угля и кипятят 20 мин. Далее отфильтровывают от активированного угля. Получают
878,2 r раствора бенэоата натрия.
Цвет раствора соответствует 10 ед. по иодометрической шкале„ Содержание бензоата натрия в нем 15,63. Выход бензоата натрия от теоретического
5933 6
96,83. Водный раствор бенэоата натрия выпаривают и остаток сушат до постоянного веса до 120 С. Количество сухого остатка 136,4 r с содер- жанием бензоата .натрия 99,803.
Пример 2. 210 г кубового остатка, содержащего 58,43 бензойной кислоты (кубовый остаток идентичен использованному в примере 1)> контактируют при перемешивании с
210 г реакционной воды процесса окисления толуола (соотношение кубовый остаток: реакционная вода 1:1) о при 65 С в течение 30 мин. Затем отстаивают 20 мин и отделяют водный слой от органического. 197,6 г отделенного органического слоя, содержащего 57, 73 бензойной кислоты, добавляют при перемешивании к 720,4 r
5Ф-ного раствора едкого натра при
35 С. После установления рН 6,8 перемешивание прекращают, реакционную массу отстаивают 15 мин, затем отделяют нижний слой - смолистые продукты (90,2 г) от водного раствора бенэоата натрия (830,2 r) ° Цвет полученного раствора соот ветствует
10 ед. по иодометрической шкале. Содержание бенэоата натрия 15,63. Выход бензоата натрия от теоретического 96,24. После упаривания раствора и сушки остатка до постоянного веса при 1200С получают 129,6 г с содержанием бензоата натрия 99,853. зs Пример 3; Аналогично примеру 2 220 г остатка обрабатывают 660 реакционной воды (соотношение кубовый остаток:реакционная вода 1:3) при
65 С, далее 202 г отделенного оргаю нического слоя, содержащего 56,33 бензойной кислоты, обрабатывают при перемешивании 587,8 г 54-ного раствора едкого натра при 35ОС и рН 5,6.
После установления рН реакционную массу отстаивают 15 мин, затем отделяют смолистые продукты (112,1г) от водного раствора бензоата натрия (675» 7г) ° Цвет полученного раствора (1 О ед. по иодометрической шкале. Содержание бензоата натрия 15,63. Выход бензоата натрия от теоретического 78,53. После упаривания раствора и сушки остатка до постоянного веса при 120 С получено 105,8 г с содер5 жанием бензоата натрия 99,903.
fl р и м е р 4. Аналогично примеру 2 230 г кубового остатка обрабатывают 230 г реакционной воды (соот7 92593 ношение кубовый остаток: реакционная вода 1:1) при 95 C далее 205,5 г отделенного органического слоя, содержащего 55,54 бенэойной кислоты, обрабатывают при перемешивании 726,0г s
5Ô-ного раствора едкого натра при
75 С и рН 6, 7. После установления рН реакционную массу отстаивают 15 мин, затем отделяют смолистые продукты (89,2 c) от водного раствора (836,8г) tO
Содержание бензоата натрия 15,63.
Цвет раствора 10 ед.по иодометрической шкале. Выход бензоата натрия от теоретического 97,03. После упаривания раствора и сушки остатка до по- 1S о стоянного веса при 120 С получают
130,8 г с содержанием бензоата натрия 99,833.
Пример 5. Аналогично приме" ру 2 300 r кубового остатка обраба- 20 тывают 900 r реакционной воды (соот" ношение кубовый остаток : реакционная вода 1:3) npvi 95 С, далее 235,8 r отделенного органического слоя, содер-жащего 48, 43 бензойуой кислоты обра- 2S батывают при перемешивании 723,4 г
53-ного раствора едкого натра при
95 С и рН 6,5. После установления рН б реакционную массу отстаивают 15 мин, затем отделяют смолистые продукты Sp (89,7 г) от водного раствора бензоата (833,7 г). Цвет раствора 10 ед. иодометрической шкале. Содержание . бензоата натрия в нем 15,63. Выход от теоретического 96,63. После упаривания раствора и сушки, остатка до постоянного веса при 120 С, получают 130,3 r с содержанием бензоата натрия 99, 803.
Пример 6. 200 г органического слоя, полученного после контактирования кубового остатка с реакционной водой в условиях, описанных в примере 1, обрабатывают при переме- 4 шивании 3602 г 13-ного водного растворе едкого натрия при 35 С и рН
6,8. После установления рН реакционную массу отстаивают 15 мин, затем отделяют смолистые продукты (102 r) ° от водного раствора бензоата натрия (3700 г). Цвет полученного раствора
10 ед. по иодометрической шкале. Содержание бензоата натрия 3 53. Выход бензоата от теоретического 96,13.
SS
После упаривания раствора и сушки остатка до постоянного веса при 120 С получено 129,6 r с содержанием бензоата натрия 99,93.
3 0
Пример 7. 200 г органического слоя, полученного аналогично примеру 1, обрабатывают при перемешивании 240,1 г 153-ного раствора едкого натра при 70 С и рН 6, 8. После установления рН реакционную массу отстаивают 15 мин, затем отделячт смолистые продукты (101,5 г) от водного раствора бензоата натрия (338,6 г) . Цвет раствора 10 ед. по иодометрической шкале. Содержание бензоата натрия 36,8i. Выход бензоата натрия от теоретиче =кого 92,4i.
После упаривания раствора и сушки
Р остатка до постоянного веса при 120 С получают 110,2 г с содержанием бензоата натрия 99,83.
Пример 8. 200 r органического слоя, полученного аналогично примеру 1, обрабатывают при перемешивании 180,1 r 203-ного раствора едкого натра при 80 С и рН 6,8. После установления рН реакционную массу центрифугируют на центрифуге с числом оборотов 4000 об/мин. Через 4 мин . отделяют 90,1 г смолистых продуктов и 290,0 г водного раствора бензоата натрия, содержащего 38,8i целевого продукта. Выход бензоата натрия от теоретического 83,5i. После упаривания раствора и сушки остатка до постоянного веса при 120 С получено
112,2 г с содержанием бензоата натрия 99,8Ф.
Использование предлагаемого гпособа получения водного раствора бензоата натрия из остаточного продукта ректификации бензойной кислоты, полу-, ченной окислением толуола, обеспечивает по- сравнению с известным способом интенсификацию процесса и упрощение технологии (4 операции вместо
7) устранение расходов реагентов и отходов производства (отработанный активированный уголь, осадок двуокиси марганца со смолистыми примесями) °
Предлагаемый способ промышленно осуществим.
Формула изобретения
Способ получения бензоата натрия из остаточного продукта ректификации бензойной кислоты .с использованием обработки водным раствором едкого натра, отличающийся тем, что, с целью упрощения и интенсификации процесса, остаточный продукт
Составитель Е.Уткина
Редактор Н.Киштулинец Техред А. 6абинец
КорректорН,.Швыдкая
LЗаказ 2878/5 Тираж 448 . Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Косква, N-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4
9 . 925933 10 обрабатывают реакционной водой при I Патент CIOA Ю 3187036, их соотношении 1:1 - 1 .3, соответст- кл.260-524, опублик.1961. венно, при 65-95 С с последующим разделением водного и органического 2. Патент США И 3907877, слоев, обработкой органического слоя у кл. 260-515Р, опублик.1975. водным раствором Na0H при 25"95 C и, 3. Патент AHP 11 49384, .рН 5,6-6,8, отделением водного. раст" кл, 12 0 14, опублик. 1962 (прототип)е вора бензоата натрия с последующим его упариванием. 4. Авторское свидетельство СССР
Источники информации, в по заявке и 2844802/23-04, принятые во вниманив при экспертизе кл.С 07 C 63/06, 1979.
