способ получения реагента-вспенивателя

Формула изобретения

Способ получения смеси 2,2,4-триметилпентадиол-1,3-моноизобутирата и 2,2,4-триметилпентадиола-1,3, использующейся в качестве реагента-вспенивателя, методом сложноэфирной конденсации изомасляного альдегида в присутствии водного раствора гидрата окиси натрия в трубчатом реакторе при нагревании с последующим разделением реакционной смеси на углеводородную часть и водный раствор гидрата окиси натрия, с промывкой водой углеводородной части и выделением из нее методом ректификации целевого продукта и непрореагировавшего изомасляного альдегида, отличающийся тем, что коэффициент рециркуляции реакционной смеси находится в пределах 0,6-10.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения смеси гликолевых эфиров, например 2,2,4-триметилпентадиол-1,3-моноизобутирата (синоним - 2,2,4-триметил-3-пентанол-1-изобутират) и двухатомных спиртов 2,2,4-триметилпентадиол-1,3 в качестве реагента-вспенивателя.

Известно применение в качестве реагента-вспенивателя гликолевых эфиров, например - 2,2,4-триметилпентадиол-1,3-моноизобутирата (синоним - 2,2,4-триметил-3-пентанол-1-изобутират), выпускаемого по ТУ 38-05767858-05-94, показавшего более высокую эффективность по сравнению с такими известными вспенивателями, как Оксаль, сосновое масло и т.п. (патент RU 2152264 С1).

Известна технология получения 2,2,4-триметилпентадиол-1,3-моноизобутирата непрерывным способом сложноэфирной конденсации изомасляного альдегида в присутствии водного раствора гидрата окиси натрия в трубчатом реакторе при нагревании с последующим разделением реакционной смеси на углеводородную часть и водный раствор гидрата окиси натрия и выделением из углеводородной части методом ректификации целевого продукта и непрореагировавшего изомасляного альдегида (патент DE 3447029 А1 - прототип). Выход продукта, получаемого по данной технологии, составляет 34,3-49,6 мас.% с содержанием диола 11,4-19,8 мас.%.

Другая известная технология получения 2,2,4-триметилпентадиол-1,3-моноизобутирата непрерывным способом сложноэфирной конденсации изомасляного альдегида в присутствии водного раствора гидрата окиси натрия в трубчатом реакторе при нагревании с последующим разделением реакционной смеси на углеводородную часть и водный раствор гидрата окиси натрия и выделением из углеводородной части методом ректификации целевого продукта и непрореагировавшего изомасляного альдегида предусматривает возвращение части реакционной смеси из реактора на его вход (патент DE 3833033 А1). Выход получаемого продукта составляет 16,0-30,6 мас.% с содержанием диола 0,1-1 мас.%.

Недостатком известной технологии получения данного реагента-вспенивателя является повышенная энергоемкость и значительные удельные расходы сырья. Кроме того, известная технология не позволяет получать готовый продукт с изменением содержания в нем диолов в широком диапазоне концентраций, что сдерживает расширение области его применения.

Целью изобретения является разработка способа получения смеси 2,2,4-триметилпентадиол-1,3-моноизобутирата (синоним - 2,2,4-триметил-3-пентанол-1-изобутират) и 2,2,4-триметилпентадиола-1,3, обеспечивающего снижение энергоемкости и удельного расхода сырья, а также позволяющего получать продукт с широким диапазоном содержания в нем диолов (от 6 до 45 мас.%). Это создает условия для уменьшения затрат на производство и применение смеси моногликолевых эфиров и диолов в качестве вспенивателя при флотационной переработки горнорудного сырья.

По известному и предлагаемому способам были проведены опыты по синтезу смеси моногликолевого эфира и диола на установке ЗАО «Сибур-Химпром». Сложноэфирную конденсацию изомасляного альдегида проводили в непрерывном трубчатом реакторе в присутствии водного раствора гидрата окиси натрия концентрации 20 мас.% при нагревании до температуры 80°С с последующим разделением реакционной смеси на углеводородную часть и водный раствор гидрата окиси натрия, с промывкой водой углеводородной части и выделением из нее методом ректификации целевого продукта и непрореагировавшего изомасляного альдегида. Массовое соотношение изомасляный альдегид водный раствор щелочи составлял 10:1.

Оценка технологических свойств продуктов, полученных по известной и заявляемой технологиям, в качестве вспенивателя осуществлялась путем проведения флотационных опытов на пробах медно-никелевой руды Ждановского и калийной руды Верхнекамского месторождений.

Опыты на медно-никелевой руде, измельченной до крупности 74 микрона, проводились при расходе собирателя (ксантогенат + аэрофлот) 180 г/т руды и 100 г/т руды соответственно и расходе полученных реагентов-вспенивателей - 40 г/т руды.

Опыты на калийной руде, измельченной до крупности 1 мм, проводились при расходе собирателя (амин C₁₆, С₁₈) 35 г/т руды и расходе полученных реагентов-вспенивателей - 10 г/т руды.

Пример 1. Известный способ.

Сложноэфирную конденсацию изомасляного альдегида проводили в непрерывном режиме в трубчатом реакторе без рециркуляции при продолжительности синтеза 50 минут. Полученные пробы моногликолевого эфира были проанализированы на содержание 2,2,4-триметилпентадиола-1,3 и подвергнуты флотационным технологическим испытаниям. Удельный расход изомасляного альдегида за проход составил от 2,6 т/т эфира.

Пример 2. Заявляемый способ.

Сложноэфирную конденсацию изомасляного альдегида проводили в непрерывном режиме в трубчатом реакторе при коэффициенте рециркуляции реакционной смеси 0,6 -10 (продолжительность синтеза 5 - 100 минут). Полученные пробы смеси моногликолевого эфира и диола были проанализированы на содержание 2,2,4-триметилпентадиола-1,3 и подвергнуты флотационным технологическим испытаниям. Удельный расход изомасляного альдегида за проход составил от 1,3 (при времени контакта 100 минут) до 4,5 т/т продукта (при времени контакта 5 минут).

Пример 3.

Сложноэфирную конденсацию изомасляного альдегида проводили в непрерывном режиме в трубчатом реакторе при коэффициенте рециркуляции реакционной смеси 11 (продолжительность синтеза 120 минут). Полученные пробы смеси моногликолевого эфира и диола были проанализированы на содержание 2,2,4-триметилпентадиола-1,3 и подвергнуты флотационньм технологическим испытаниям. Удельный расход изомасляного альдегида за проход составил 1,3 т/т.

Результаты опытов приведены в таблице.

Как видно из представленных результатов, проведение синтеза по заявляемому способу позволяет:

- значительно увеличить скорость синтеза, что в промышленных условиях приводит к уменьшению энергоемкости;

- снизить на 20 - 30% расход изомасляного альдегида за проход на тонну готового продукта;

- получить продукт с широким диапазоном содержания в нем диола (от 6 до 45 мас.%);

- получить продукт с улучшенными технологическими свойствами в качестве вспенивателя при флотации руд. Применение продукта, полученного по заявляемому способу, в качестве вспенивателя увеличивает извлечение флотируемого материала во флотационный концентрат.

Увеличение коэффициента рециркуляции реакционной смеси более 10 нецелесообразно, т.к. улучшения качества продукта и его технологических свойств в качестве вспенивателя не происходит, а приводит только к дополнительным затратам на производство.

Способ получения смеси 2,2,4-триметилпентадиол-1,3-моноизобутирата и 2,2,4-триметилпентадиола-1,3 может быть применен на химических и нефтехимических предприятиях, например ЗАО «Сибур-Химпром», и позволяет повысить потребительские свойства готовой продукции и осуществить производство реагента-вспенивателя с улучшенными флотационными свойствами для горнорудной промышленности.

Таблица Результаты опытов по получению смеси 2,2,4-триметилпентадиола-1,3 моноизобутирата и 2,2,4-триметилпентадиола-1,3 по известному и заявляемому способам и испытанию ее в качестве вспенивателя при флотации медно-никелевых руд Ждановского и калийных руд Верхнекамского месторождений
Способ	Пример	Коэффициент рециркуляции	Продолжительность синтеза, мин	Выход продуктов конденсации (смесь 2,2,4-триметилпентадиола-1,3 моноизобутирата и 2,2,4-триметилпентадиола-1,3),мас.%	Содержание 2,2,4-триметилпентадиола-1,3 в готовом продукте, мас.%	Технологические свойства товарного продукта в качестве вспенивателя при флотации минерального сырья
						Медно-никелевая руда Ждановского месторождения	Калийная руда Верхнекамского месторождения
						Извлечение Ni в концентрат, мас.%	Извлечение KCl в концентрат, мас.%
Прототип	1	Без рециркуляции	50	38,2	19,8	77,1	89,5
Заявляемый способ	2	0,6	5	22,4	6,0	76,7	86,5
		1,0	10	34,7	13,0	77,0	88,9
		2.0	22	61,1	22,8	77,5	91,3
		5,0	45	65,3	32,8	78,2	93,2
		8,0	90	78,6	43,7	80,5	96,1
		10,0	100	78,7	45,1	80,7	96,6
	3	11,0	120	78,7	44,8	80,7	96,5