способ очистки монохлоруксусной кислоты

Формула изобретения

Способ очистки монохлоруксусной кислоты от дихлоруксусной кислоты путем каталитического гидрогенолиза при нагревании с использованием палладиевого катализатора на угле, отличающийся тем, что процесс ведут в реакторе, снабженном эрлифтом-газовым подъемником, в который подают водород.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается усовершенствования процесса очистки монохлоруксусной кислоты (МХУК) от примесей дихлоруксусной кислоты и может быть использовано в технологии получения чистой МХУК путем хлорирования уксусной кислоты.

МХУК является ценным продуктом для получения карбоксиметилцеллюлозы, различных пестицидов и лекарственных средств.

Монохлоруксусную кислоту в промышленности получают хлорированием уксусной кислоты элементарным хлором. В результате протекания побочных реакций в процессе хлорирования образуется дихлоруксусная кислота, которая является нежелательной примесью в монохлоруксусной кислоте.

Известен способ очистки монохлоруксусной кислоты от примесей дихлоруксусной кислоты путем кристаллизации [1] Недостатком этого способа является невозможность использования отделенной примеси дихлоруксусной кислоты в процессе, что приводит к большому расходному коэффициенту по сырью.

Наиболее близким к изобретению является способ очистки монохлоруксусной кислоты от примесей дихлоруксусной кислоты путем каталитического гидрогенолиза (заместительного гидрирования) при 125-140^оС на катализаторе, содержащем 0,5-1% палладия на активированном угле [2]

Процесс осуществляют в емкостном аппарате, в который загружают монохлоруксусную кислоту, содержащую дихлоруксусную кислоту, и палладиевый катализатор. В аппарат барботируют газообразный водород, который за определенное время на палладиевом катализаторе восстанавливает дихлоруксусную кислоту до монохлоруксусной кислоты.

CHCl₂COOH+H₂ ->> CH₂ClCOOH+HCl.

Недостатком известного способа является большой расход палладиевого катализатора (1,5 кг на 1 т продукта) и загрязнение им очищенной монохлоруксусной кислоты, а также низкая селективность процесса. Столь высокий расход катализатора, содержащего 2 мас. палладия на активированном угле, объясняется его истиранием в период барботирования водорода через реактор: катализатор подхватывается потоком газа и за счет взаимного трения частиц катализатора происходит их истирание и последующий унос с реакционной массой при ее сливе. Низкая селективность процесса объясняется тем, что в процессе гидрогенолиза по известному способу восстановлению подвергается не только дихлоруксусная кислота, но и монохлоруксусная кислота:

CH₂ClCOOH+H₂ ->> CH₃COOH+HCl

Целью изобретения является снижение расхода катализатора в процессе очистки МХУК методом гидрогенолиза и увеличение селективности процесса.

Это достигается путем проведения процесса гидрогенолиза в аппарате, снабженном газовым подъемником (эрлифтом). Газовый подъемник представляет собой трубу, в нижней части которой имеет ввод водорода и смеситель, в котором образуется газожидкостная смесь водорода и МХУК. За счет уменьшения удельного веса газожидкостной смеси она поднимается по трубе, захватывая МХУК из нижней части реактора. На выходе из трубы происходит разделение газожидкостной смеси. При этом непрореагировавший водород удаляется и реактора с абгазами, а монохлоруксусная кислота возвращается в верхнюю часть реактора.

Реактор между нижним и верхним концом трубы (эрлифта), в которую подается водород, заполнен катализатором гидрогенолиза. За счет эффекта, создаваемого эрлифтом, обеспечивается циркуляция реакционной массы по объему реактора сверху вниз, в результате чего потоком этой реакционной массы слой катализатора прижимается к опорной решетке. Процесс гидрогенолиза протекает за счет растворенного в реакционной массе в момент прохождения эрлифта водорода.

На чертеже приведена принципиальная схема реактора гидрогенолиза МХУК.

Положительный эффект, заключающийся в снижении расхода катализатора и повышения селективности, достигается за счет исключения подачи водорода в слой катализатора.

П р и м е р 1. В реактор объемом 150 мл загружают 30 г катализатора, содержащего 1 мас. палладия на активированном угле и 120 г сырца монохлоруксусной кислоты, содержащей 8,6 мас. дихлоруксусной кислоты. После нагревания реакционной массы до 140^оС подают водород со скоростью 6 л/ч.

Через 6 ч подачу водорода прекращают. В реакционной массе содержание дихлоруксусной кислоты снижается до 1,18 мас. содержание уксусной кислоты составляет 2,8 мас. а расход катализатора 1,5 г на 1 кг реакционной смеси.

П р и м е р 2. В реактор объемом 150 мл загружают 30 г катализатора, содержащего 1 мас. палладия на активированном угле и 120 г сырца монохлоруксусной кислоты, содержащей 8,6 мас. дихлоруксусной кислоты. После нагревания реакционной массы до 140^оС подают водород со скоростью 9 л/ч.

Через 6 ч подачу водорода прекращают. В реакционной массе содержание дихлоруксусной кислоты снижается до 1,08 мас. содержание уксусной кислоты составляет 3,7 мас. а расход катализатора 1,65 г на 1 кг реакционной смеси.

П р и м е р 3. В реактор объемом 150 мл загружают 30 г катализатора, содержащего 1 мас. палладия на активированном угле и 120 г сырца монохлоруксусной кислоты, содержащей 8,6 мас. дихлоруксусной кислоты. После нагревания реакционной массы до 140^оС подают водород со скоростью 6 л/ч в систему эрлифта, представляющего собой трубку, проходящую через слой катализатора (аналогично описанному выше).

Через 6 ч подачу водорода прекращают. В реакционной массе содержание дихлоруксусной кислоты снижается до 1,02 мас. содержание уксусной кислоты 1,56 мас. Расход катализатора составил 0,05 г на 1 кг реакционной массы.

П р и м е р 4. В реактор, объемом 150 мл загружают 45 г катализатора, содержащего 1 мас. палладия на активированном угле и 120 г сырца монохлоруксусной кислоты, содержащей 8,6 мас. дихлоруксусной кислоты. После нагревания реакционной массы до 140^оС подают водород со скоростью 6 л/ч в систему эрлифта.

Через 6 ч подачу водорода прекращают. В реакционной массе содержание дихлоруксусной кислоты снижается до 0,95 мас. содержание уксусной кислоты составляет 1,64 мас. Расход катализатора 0,04 г на 1 кг реакционной массы.

П р и м е р 5. В реактор, объемом 150 мл загружают 30 г катализатора, содержащего 1 мас. палладия на активированном угле и 120 г сырца монохлоруксусной кислоты, содержащей 8,6 мас. дихлоруксусной кислоты. После нагревания реакционной массы до 140^оС подают водород со скоростью 9 л/ч в систему эрлифта.

Через 6 ч подачу водорода прекращают. В реакционной массе содержание дихлоруксусной кислоты снижается до 0,92 мас. содержание уксусной кислоты составляет 1,62 мас. Расход катализатора составил 0,05 г на 1 кг реакционной массы.

Существенными отличительными признаками предлагаемого способа является проведение процесса с использованием эрлифта с подачей всего необходимого водорода в этот эрлифт. В результате использования эрлифта исключается подача водорода в зону катализатора, что приводит к исключению истирания катализатора, а следовательно, к снижению его расхода и улучшению качества готового продукта. Кроме того, повышается селективность процесса: меньшее количество монохлоруксусной кислоты переходит в уксусную кислоту.

Приведенные примеры подтверждают, что предлагаемый способ очистки монохлоруксусной кислоты позволяет при сохранении высокой степени очистки продукта от дихлоруксусной кислоты существенно снизить расход катализатора, содержащего драгметалл палладий, повысить качество продукта за счет снижения содержания в нем частиц катализатора и повысить селективность процесса.