способ получения фталевого ангидрида из смолы кубовых отходов производства фталевого ангидрида

Формула изобретения

Способ получения фталевого ангидрида из смолы кубовых отходов производства фталевого ангидрида, отличающийся тем, что включает обработку при перемешивании смолы кубовых отходов производства фталевого ангидрида диметилформамидом при температуре 60-70°С и выделение фталевого ангидрида.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к использованию промышленных отходов производства фталевого ангидрида.

Из кубовых отходов, которые ежегодно составляют до 500 тонн только на объединении «Пигмент» и утилизируются сжиганием или выбрасываются, авторами получена фталевая кислота с выходом до 95-97 процентов. Как показали наши исследования, уничтожается ценный полупродукт и загрязняется окружающая среда.

Основной вид заявляемого объекта отходы производства и растворитель, с помощью которого обрабатываются отходы производства

Как показали наши исследования, с помощью этого растворителя - диметилформамида Т_кип=153°С, n²⁰ _д=1,4262 в подобранных авторами условиях от отходов отделяется смола около 7-10 процентов.

Основное достоинство этой стадии - получение и использование сразу фталевого ангидрида в синтезе пигмента фталоцианинового. Не требуется дополнительной стадии сушки и перевода фталевой кислоты в соответствующий ангидрид.

Фталевый ангидрид в промышленности получают окислением нафталина на пятиоксиде ванадия в качестве катализатора.

После возгонки в кубе остается смола до 60-65 процентов. Эта смола считается отходом производства и утилизируется сжиганием. Только за один год в Тамбове на объединении «Пигмент» утилизировалось до 500 тонн кубовых отходов сжиганием или выбрасывались. Уничтожался ценный полупродукт, а в плане охраны окружающей среды смола оказалась токсичной.

Поскольку такой технологический способ получения фталевого ангидрида широко распространен в России и странах ближнего зарубежья, стояла задача исследовать возможность возвращения смолы.

Изучая физико-химические константы смолы, нами было принято во внимание следующее: фталевая кислота растворяется в воде 0,54 грамм на 100 грамм воды при 14 градусах С, фталевый ангидрид очень трудно растворим в воде, оба перекристаллизовываются из спирта. Учитывая все качественные характеристики этих соединений, просмотрев на практике несколько растворителей, мы остановились на диметилформамиде. Растворитель - диметилформамид легко перегоняется при температуре 153 градуса С, во всех отношениях смешивается с водой и может использоваться многократно без перегонки, только после промывания смолы кубовых отходов.

При исследовании действия растворителя с качественной стороны было установлено, что смола кубовых отходов сразу перекристаллизовывается из горячей воды с углем. После однократной перекристаллизации получают бесцветный кристаллический продукт - фталевую кислоту с T_пл 181-182 градуса С, соответствующую литературным данным. После обработки смолы растворителем в отработанных условиях и однократной перекристаллизации из горячей воды с углем получен выход фталевой кислоты на 10-15 процентов больше. Фталевая кислота имеет широкий спектр применения: в синтезе промежуточных соединений для лекарственных и душистых веществ, в синтезе пигментов и красителей; используется в синтезе фталоцианина меди (I), в плаве реагентов и в среде высококипящих растворителей, в синтезе полимерных фталоцианинов меди [1-9].

В случае использования диметилформамида T_кип 153 градуса С, n²⁰ _д=1,4262 в отработанных оптимальных условиях из смолы кубовых отходов производства фталевого ангидрида была выделена смола в количестве 7-10 процентов, изучен состав ее компонентов, установлена ее токсичность [10]. Установлено, что фталевый ангидрид из смолы получается сразу при использовании диметилформамида, не требуется стадий дегидратации и сушки (пример). Фталевый ангидрид получается с выходом до 80-90 процентов в зависимости от осмола отходов. В промышленности используется в производстве крупнотоннажного пигмента «голубого» фталоцианинового-фталоцианина меди (I) [11].

Следует отметить, что предложенные методы и очистка крупнотоннажных отходов производства фталевого ангидрида позволят получить хорошие колористические и реологические показатели соединений.

Пример

В колбу на 250 мл с мешалкой, обратным холодильником и делительной воронкой загружают навеску смолы в количестве 29,6 г (0,2 моль) и, при работающей мешалке, добавляют диметилформамид около 100 мл, нагревают до 60-70 градусов С в течение 20 минут. Затем содержимое колбы фильтруют. На воронке Бюхнера остается фталевый ангидрид, промывают 15 мл диметилформамида. В результате однократной перекристаллизации из спирта получают кристаллическое вещество с T_пл 130-131 градус С, T _кип 283 градуса С (возгоняется), выход 25 г.

Найдено, в процентах: С 6,49; Н 2,72; О 3,26. C₈H ₄O.

Вычислено, в процентах: С 6,5; Н 2,7; О 3,24.

В фильтрат уходят диметилформамид и смола. После нескольких опытов диметилформамид перегоняется и используется многократно. Смолу нагревают с активированным углем до растворения в воде. Раствор отфильтровывают от угля, фильтрат охлаждают в бане со льдом, получают фталевую кислоту - бесцветный кристаллический продукт с Тпл 181-182 градуса С.

Литература

1. Березин Б.Д. Координационные соединения порфиринов и фталоцианина. М.: Наука, 1978. С.25.

2. Jasinski R. // J. Elektrochem Soc. 1956. V. 112. Р.526.

3. Акопов А.С., Ломова Т.Н., Березин Б.Д. Структурные особенности водорастворимого поли(дисульфофталоцианина) // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1978. Т. XXI, вып. 5. С.663-668.

4. Ширяева Л.С. Спектрофотометрическое определение металлического комплекса полимерного фталоцианина в смеси с мономерной фракцией // ОНИИТЕХИМ. Черкассы, 1990. Т. XII. С.790.

5. Ширяева Л.С., Тихонов М.П., Ширяев О.М. Синтез и исследование растворимых полимерных металлофталоцианинов (MPc)i с регулярной структурой на основе бензолполикарбоновых кислот // Вести. ТГУ. Сер. Естеств. и техн. науки. Тамбов, 2001. Т. 6. Вып. 4. С.408-413.

6. Ширяева Л.С. Использование смолообразных кубовых отходов производства фталевого ангидрида // Вопросы региональной экологии: Тез. докл. III науч.-техн. конф. Тамбов, 1998. 99 с.

7. Дворецкий С.И., Карнишев В.В., Ширяева Л.С., Омер А.С. Получение макрогетероциклических пигментов на основе фталоцианина меди (I) // Вести. ТГУ. Сер. Естеств. и техн. науки. Тамбов, 2001. Т. 6. Вып. 3. С.290-292.

8. Дворецкий С.И., Карнишев В.В., Ширяева Л.С., Омер А.С. Исследование кинетики геометрического модифицирования фталоцианиновых крастителей // Проблемы химии и хим. технологии: Тр. VIII регион. конф. Воронеж, СПб, 2000. 355 с.

9. Ширяева Л.С., Ширяев О.М., Карнишев В.В., Утробин Н.П. Использование смолообразных кубовых отходов производства фталевого ангидрида // Проблемы химии и хим. технологии: Тр. VIII регион. конф. Воронеж, СПб, 2000. 355 с.

10. Вигдорович В.И., Ширяева Л.С., Ширяева Л.В., Исаева И.Ю. Медицинский аспект исследований кубовых отходов производства фталевого ангидрида // Вести. ТГУ. Сер. Естеств. и техн. науки. Тамбов, 2002. Т. 7. Вып. 1. С.220.

11. Дворецкий С.И., Клинков А.С., Карнишев В.В. и др. Непрерывный способ получения пигментной формы фталоцианина меди -модификации (Россия). 2000. №13.