способ получения пероксида бензоила

Формула изобретения

Способ получения пероксида бензоила взаимодействием в щелочной среде бензоилхлорида с перекисью водорода в реакторе с мешалкой и рубашкой при непрерывном перемешивании и температуре 0 4^oС, отличающийся тем, что процесс синтеза ведут в режиме непрерывной циркуляции реакционной смеси через реактор, выносной теплообменник и центробежный насос со скоростью циркуляции не менее 8 рециклов.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способам получения пероксида бензоила, применяемого в производстве пластмасс, резиновых, лакокрасочных изделий, клеевых композиций и других отраслях химической и нефтехимической промышленности.

Известны способы получения пероксида бензоила, которые отличаются разнообразием исходных реагентов и условиями синтеза (В.Л. Антоновский. Органические перекисные инициаторы. М."Химия", 1972, с. 277-279, 327-329).

Недостатком указанных способов является сравнительно невысокий выход пероксида бензоила. Это обусловлено термической нестабильностью последнего, которая значительно усиливается в присутствии металлов (железа, меди, свинца, алюминия и др.), а также сильными адгезионными свойствами реакционной смеси, чем и объясняется применение оборудования с эмалированным или фторопластовым покрытием, затрудняющее использование высокооборотных перемещающих устройств для реакторов, которые способствовали бы интенсивному перемешиванию и увеличению выхода продукта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения пероксида бензоила взаимодействием бензоилхлорида с перекисью водорода в щелочной среде (Регламент по получению пероксида бензоила - прототип, выписка прилагается). Процесс ведут в эмалированном реакторе с рубашкой и мешалкой, в котором смешиваются водные растворы едкого натра, пероксида водорода и поверхностно-активное вещество (ПАВ). Смесь охлаждается до 0-2^oC, к полученной смеси при перемешивании и охлаждении рассолом дозируется бензоилхлорид с такой скоростью, чтобы температура реакционной смеси была в пределах 0-4^oC. В результате реакции получают пероксид бензоила в виде гранул, которые отфильтровывают, промывают до нейтральной реакции и отсутствия хлористого натрия. Продукт соответствует требованиям ГОСТ 14888-78.

Этот способ обладает рядом существенных недостатков. В частности, длительность процесса синтеза составляет 6-7 часов, гранулы готового продукта имеют размер 2-5 мм с высокой концентрацией бензоилхлорида, повышен расход бензоилхлорида на синтез, необходимость применения ПАВ усложняет схему переработки маточника. Указанные недостатки связаны с тем, что синтез пероксида бензоила происходит в гетерогенной фазе на поверхности капель бензоилхлорида. При этом на поверхности в первую очередь образуется слой пероксида, который препятствует дальнейшему срабатыванию бензоилхлорида из центра капли. Этот фактор, а также ограниченность поверхности теплосъема рубашкой реактора приводят к увеличению длительности процесса синтеза. В гранулах товарного пероксида бензоила остается не вступивший в реакцию бензоилхлорид, который при хранении постепенно разлагается на бензойную и соляную кислоты. Образующаяся при этом соляная кислота вызывает не только автокаталитическое разложение пероксида бензоила, но и снижает его рН в кислую область, что приводит к невозможности использования такого пероксида бензоила в качестве инициатора процессов полимеризации и сополимеризации стирола. Причем увеличение длительности процесса синтеза не только снижает производительность оборудования, а и увеличивает расход бензоилхлорида на синтез за счет побочного процесса гидролиза до бензойной кислоты. Усложнение технологической схемы переработки маточника заключается в следующем. При использовании маточника (после отделения на фильтре пероксида бензоила), содержащего хлористый натрий, в процессе электролиза поваренной соли, с целью получения едкого натра и хлора, в рассоле очень жестко нормируются примеси органических веществ и особенно ПАВ, отрицательно влияющих на процесс электролиза. Поэтому содержание в маточнике ПАВ требует включения в схему дополнительного узла очистки.

Задачей настоящего изобретения является сокращение длительности процесса синтеза пероксида бензоила, получение продукта в виде порошка с меньшим содержанием в нем примесей, уменьшение расхода бензоилхлорида на синтез, повышение выхода целевого продукта, исключение из исходной рецептуры ПАВ.

Поставленная задача решается путем проведения процесса синтеза пероксида бензоила в реакторе с мешалкой и рубашкой в режиме непрерывной циркуляции реакционной смеси через реактор, центробежный насос и выносной теплообменник со скоростью не менее 10 рециклов реакционной массы за один процесс.

В отличие от известного способа проведение гетерогенной реакции синтеза в режиме непрерывной циркуляции реакционной смеси центробежным насосом позволяет эффективно измельчать бензоилхлорид до мелких капель, а также интенсивно отводить тепло при получении пероксида бензоилхлорида за счет использования дополнительных теплообменных поверхностей в выносном контуре.

Пример 1. В эмалированный реактор емкостью 2,5 м³, снабженный мешалкой при скорости 45 об/мин, соединенный с центробежными насосом и выносным теплообменником F 30 м² типа "труба в трубе" с эмалированной рабочей поверхностью, загружают 105 кг 30% водного раствора пероксида водорода и 700 кг обессоленной воды или конденсата. В рубашку реактора и выносного теплообменника подают рассол с температурой минус 13^oC, смесь охлаждают до температуры 2-4^oC и к ней постепенно добавляют 737 кг 10% раствора едкого натра, смесь охлаждают до 0-2^oC. К полученному раствору из мерника за 1 час приливают 250 кг бензоилхлорида и дают выдержку в течение 15 мин. Температуру реакционной смеси во время дозировки бензоилхлорида и выдержки поддерживают в пределах 0-4^oC. Скорость циркуляции поддерживают не менее 10 рециклов реакционной массы за один процесс. После этого реакционную суспензию фильтруют, осадок на фильтре промывают обессоленной водой до нейтральной реакции и отсутствия хлор-иона, сушат до остаточной влаги 25-27 мас. и направляют на расфасовку. Выход порошка пероксида бензоила 271,3 кг. Основные характеристики процесса и показатели качества продукта приведены в таблице.

Пример 2. Аналогично примеру 1. Скорость циркулирования составляет не менее 12 рециклов реакционной массы за один процесс.

Пример 3. Аналогично примеру 1. Скорость циркулирования составляет 8 рециклов реакционной массы за один процесс.

Пример 4 (прототип). Аналогично примеру 1. Циркуляцию реакционной массы не проводят, в реакционную массу вводят 60 г сульфанола.

Пример 5 (контрольный). Аналогично примеру 4. Скорость мешалки в реакторе увеличивают до 65 об/мин.

Из приведенных в таблице данных видно, что при получении пероксида бензоила в предложенном способе (примеры 1, 2) по сравнению с прототипом (пример 4) сокращается длительность процесса синтеза с 6-7 до 1 часа, расход бензоилхлорида уменьшается с 0,965 кг до 0,915-0,920 кг на один кг продукта, выход продукта увеличивается с 90,2 до 95,0% уменьшается размер гранул с 2-5 мм до порошка, содержание хлорсодержащих примесей снижается в три раза.

Из контрольных опытов видно, что при снижении скорости циркуляции ниже заявляемого предела (пример 3) утрачивается достигнутый эффект почти по всем показателям, при увеличении интенсивности перемешивания реакционной массы по прототипу (пример 5) существенного увеличения не достигнуто, однако повышается опасность производства.

Таким образом, предлагаемый способ получения пероксида бензоила позволяет сократить длительность процесса синтеза и тем самым увеличить производительность основного оборудования, повысить выход целевого продукта за счет снижения расхода бензоилхлорида на побочную реакцию гидролиза до бензойной кислоты, получить продукт в виде порошка с меньшим содержанием примесей, приводящих в процессе хранения к ограничению областей применения продукта, достигнуть возможности исключения из реакционной системы ПАВ.