способ получения пентаэритрита с содержанием основного вещества более 98 мас.% и пентаэритрита, обогащенного дипентаэритритом в количестве 5-20 мас.%

Формула изобретения

1. Способ получения пентаэритрита с содержанием основного вещества более 98 мас.% и пентаэритрита, обогащенного дипентаэритритом в количестве 5-20%, заключающийся в том, что осуществляют конденсацию ацетальдегида с формальдегидом в водной щелочной среде, с последующими нейтрализацией реакционной смеси, десорбцией избытка формальдегида, выпариванием, вакуум-кристаллизацией при 45-55^oС и плотности суспензии ₅₀ = 1,30-1,35 г/см³, фильтрованием, промывкой полученного технического пентаэритрита, дальнейшей его перекристаллизацией в горячей воде, фильтрацией при 45-55^oС и сушкой с выделением пентаэритрита с содержанием основного вещества более 98 мас.%, фильтрат суспензии технического пентаэритрита и фильтрат со стадии перекристаллизации затем объединяют, выпаривают, подвергают вакуум-кристаллизации при 38-45^oС, фильтруют образовавшуюся суспензию, осадок промывают, повторно его перекристаллизовывают в горячей воде, фильтруют осадок при 45-55^oС и сушат с получением пентаэритрита, обогащенного дипентаэритритом в количестве 5-20 мас.%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывку осадка, полученного после стадии вакуум-кристаллизации при 38-45^oС и фильтрования, осуществляют деминерализованной водой и/или фильтратом, обогащенным пентаэритритом, взятым со стадии перекристаллизации.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что на стадиях получения пентаэритрита с содержанием основного вещества более 98 мас.%, последний выделяют в количестве 55-74 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии органического синтеза, в частности пентаэритрита, используемого в лакокрасочной и других отраслях промышленности

Известен способ получения пентаэритрита путем взаимодействия ацетальдегида с формальдегидом в присутствии гидроксида кальция с дальнейшей обработкой реакционного раствора серной кислотой с целью устранения избыточной щелочности среды и связывания ионов кальция. Образующийся при этом мелкодисперсный осадок сульфата кальция в виде гипса отделяют фильтрованием, как побочный продукт. Отфильтрованный реакционный раствор, содержащий пентаэритрит, муравьиную кислоту и технологические примеси, концентрируют выпариванием и охлаждают для кристаллизации пентаэритрита. Полученный осадок пентаэритрита фильтруют, промывают водой, перекристаллизовывают в горячей воде и сушат [А.С. СССР 585149, 1974].

Недостатком способа является сложность качественного выделения из реакционного раствора гипса, что усложняет процесс выпаривания и значительно снижает качество готового продукта.

Известен также способ получения пентаэритрита, основанный на взаимодействии ацетальдегида с формальдегидом, взятым в избыточном количестве, в присутствии гидроксида натрия. Образующийся реакционный раствор, содержащий в своем составе пентаэритрит, формиат натрия, формальдегид и небольшое количество технологических примесей, обрабатывают муравьиной кислотой для устранения щелочности среды и подвергают ректификации для удаления избытка формальдегида. После кристаллизации раствор выпаривают и кристаллизируют пентаэритрит путем охлаждения выпаренной массы от начальной температуры 100-105^oС до конечной, равной 20-25^oС. После кристаллизации суспензию фильтруют, осадок промывают от примесей формиата натрия, перекристаллизовывают в горячей воде и сушат [Патент США 2951095, 1960].

Недостатком способа является низкая эффективность процессов охлаждения выпаренной реакционной массы и кристаллизации пентаэритрита. Это вызвано тем, что в результате выпаривания общая концентрация растворенных веществ, в том числе и формиата натрия, увеличивается в несколько раз. При охлаждении такой высококонцентрированной массы резко возрастает ее вязкость, что ухудшает эффективность процессов перемешивания, охлаждения и кристаллизации пентаэритрита.

Кроме того, известен способ получения пентаэритрита, включающий взаимодействие ацетальдегида с формальдегидом в присутствии гидроксида натрия, десорбцию и выпаривание реакционной массы, кристаллизацию в процессе охлаждения, фильтрование и сушку готового продукта, при этом при кристаллизации реакционную массу подвергают пульсационному перемешиванию с амплитудой 0,2-0,5 м и частотой 10-40 колебаний в минуту, а охлаждение проводят ступенчато с перепадом температур 2-4^oС между смежными ступенями, причем часть реакционной массы в количестве 10-20% от общего его количества возвращают с каждой последующей ступени охлаждения на предыдущую [RU 2110508, 10.05.98].

Недостатком данного способа (прототипа) является снижение степени выделения пентаэритрита (увеличение расходных норм) для обеспечения качества товарного продукта по содержанию основного вещества монопентаэритрита (МПЭ) не менее 98 мас.%.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является возможность получения пентаэритрита (ПЭ) с содержанием основного вещества монопентаэритрита (МПЭ) более 98% и ПЭ, обогащенного дипентаэритритом (ДПЭ) в количестве 5-20 мас.%, используемого для производства алкидных лаков повышенной вязкости, повышение степени выделения пентаэритрита и, как следствие, снижение расходных норм по основным видам сырья.

Технический результат достигается способом получения пентаэритрита с содержанием основного вещества более 98 мас.% и пентаэритрита, обогащенного дипентаэритритом в количестве 5-20 мас.%, который заключается в том, что осуществляют конденсацию ацетальдегида с формальдегидом в водной щелочной среде с последующими нейтрализацией реакционной смеси, десорбцией избытка формальдегида, выпариванием, вакуум-кристаллизацией при 45-55^oС и плотности суспензии ₅₀ = 1,30-1,35 г/см³, фильтрованием, промывкой полученного технического пентаэритрита, дальнейшей его перекристаллизацией в горячей воде, фильтрацией при 45-55^oC и сушкой с выделением пентаэритрита с содержанием основного вещества более 98 мас.%, фильтрат суспензии технического пентаэритрита и фильтрат со стадии перекристаллизации затем объединяют, выпаривают, подвергают вакуум-кристаллизации при 38-45^oС, фильтруют образовавшуюся суспензию, осадок промывают, повторно его перекристаллизовывают, фильтруют осадок при 45-55^oС и сушат с получением пентаэритрита, обогащенного дипентаэритритом в количестве 5-20 мас.%.

Промывку осадка, полученного после стадии вакуум-кристаллизации при 38-45^oС и фильтрования, осуществляют деминерализованной водой и/или фильтратом, обогащенным пентаэритритом, взятым со стадии перекристаллизации.

На стадиях получения пентаэритрита с содержанием основного вещества более 98 мас.% последний выделяют в количестве 55-74 мас.%.

Для конкретизации вышеизложенного приведен пример 1 осуществления предлагаемого способа в заявленных режимах.

Пример 1

Гидроксид натрия в виде 40%-ного раствора в количестве 2875 кг и ацетальдегид в количестве 1100 кг дозируют в течение 60 минут в водный раствор формальдегида.

Температура реакционной смеси в процессе синтеза повышается с 25-40 до 50-60^oС. Мольные соотношения реагентов Ac:CH₂O:NaOH:H₂O-1:8,5:1,15:68.

По окончании дозирования реагентов реакционную смесь выдерживают в течение 15 минут и нейтрализуют муравьиной кислотой. Полученный реакционный раствор подают на стадию десорбции для отгонки избыточного количества формальдегида. Кубовую жидкость, содержащую 3128 кг монопентаэритрита (92% от теоретического), 95 кг ДПЭ, 1955 кг формиата натрия, воду, органические примеси направляют на стадию выпаривания, затем на стадию вакуум-кристаллизации технического пентаэритрита с конечной температурой кристаллизации 50^oС и ₅₀ = 1,35 г/см³. Суспензию отфильтровывают, осадок технического петаэритрита промывают фильтратом со стадии перекристаллизации для удаления формиата натрия, перекристаллизовывают в горячей воде, фильтруют при температуре 51^oС, сушат, упаковывают. Получают 2055 кг товарного продукта - пентаэритрита, в том числе МПЭ 2033 кг (98,9 мас.%), ДПЭ 20 кг (1,0%масс.), органические примеси (по балансу).

Степень выделения МПЭ на первой стадии составляет 65%.

Затем объединяют фильтрат суспензии технического пентаэритрита и фильтрат со стадии перекристаллизации, обогащенные ПЭ, и полученный технический маточник с содержанием 1095 кг МПЭ, 75 кг ДПЭ, 1055 кг формиата натрия, воды и органических примесей выпаривают и подвергают вакум-кристаллизации при конечной температуре 40^oС, образовавшуюся суспензию фильтруют, осадок промывают деминерализованной водой для удаления формиата натрия. Промытый осадок подвергают перекристаллизации в горячей воде, фильтрации при температуре 48^oС, сушке и упаковке. Получают 915 кг товарного продукта - пентаэритрита, обогащенного дипентаэритритом, в том числе МПЭ - 845 кг (92,3 мас.%), ДПЭ - 65 кг (7,1 мас.%), органические примеси (по балансу).

Степень выделения МПЭ на второй стадии составляет 27% от общего содержания в исходном кубовом растворе.

Общая степень выделения МПЭ составляет 92%. Общая эффективность процесса 84,6%, что соответствует расходному коэффициенту по ацетальдегиду 382 кг/т (в пересчете на выделенный МПЭ).

Из анализа экспериментальных данных следует, что предлагаемый способ позволяет получить на первой стадии выделения пентаэритрит с содержанием основного вещества монопентаэритрита более 98 мас. % и на второй стадии пентаэритрит, обогащенный дипентаэритритом, в количестве 5-20 мас.%.

Указанные преимущества позволяют получить безотходное производство, улучшить качество получаемого пентаэритрита, получить одновременно два продукта - пентаэритрит высокого качества и пентаэритрит, обогащенный дипентаэритритом, используемый для производства алкидных лаков повышенной вязкости, повысить общую степень выделения пентаэритрита и снизить расходные нормы по основным видам сырья на ~10%.