способ получения 1,4-нафтохинона из отходов производства фталевого ангидрида

Формула изобретения

Способ получения 1,4-нафтохинона из отходов производства фталевого ангидрида, включающий загрузку отходов производства фталевого ангидрида, разбавление их жидкостью, перемешивание, нагрев смеси, охлаждение, фильтрование и сушку, отличающийся тем, что отходы производства фталевого ангидрида разбавляют скрубберной жидкостью, после перемешивания нагревают смесь до полного растворения фталевой кислоты, осуществляют перегонку 1,4-нафтохинона при температуре 90-110°С с подачей острого пара, проводят охлаждение полученной парообразной фазы до кристаллизации 1,4-нафтохинона, затем подвергают фильтрованию водный раствор 1,4-нафтохинона с последующей сушкой готового продукта при косвенном нагреве.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области органической химии, конкретно к способу получения 1,4-нафтохинона, применяемого в медицине при производстве витамина К и в промышленности: в качестве катализатора при получении элементарной серы из сероводорода и циклическом способе получения перекиси водорода; в качестве ингибитора полимеризации олефиновых мономеров для получения косметических композиций и пищевых добавок; в качестве сырья для получения катализаторов делигнификации древесины.

Известен экстракционный способ получения 1,4-нафтохинона из отходов производства фталевого ангидрида о-ксилолом. Реакционную смесь обрабатывают водой и получают суспензию состава,% (массовые доли): нафтохинон 1,4, фталевая кислота 3,9, малеиновая кислота 0,85, серная кислота 0,72, вода 53,1. Эту суспензию нейтрализуют при 20° 14,7 (мас.ч.) 4%-ной NaOH до рН 1,5 и нагревают до 85°С для полного растворения фталевой кислоты. Затем экстрагируют из нее 1,4-нафтохинон о-ксилолом (5 мас.ч.) (Зарецкий М.И. Выделение 1,4-нафтохинона и фталевого ангидрида из продуктов окисления нафталина // Кокс и химия. - 2002. - 11, с.18-21).

Недостатком данного способа является то, что при экстракции в растворитель также переходят смолистые примеси и мелкие частицы механических примесей, которые неизбежно загрязняют конечный продукт - 1,4-нафтохинон.

Известен экстракционный способ получения 1,4-нафтохинона из отходов производства фталевого ангидрида гептаном в аппарате с мешалкой объемом 20 л, снабженным обогревателем и обратным холодильником. В аппарат загружают отходы производства фталевого ангидрида, гептан и добавляют воду в соотношении отходы: гептан: вода 1:4,3-4,5:4,5-6,5; интенсивно перемешивают в течение 3-4 ч. Экстракцию проводят при температуре 75-78°С. После разделения слоев, гептановый слой отфильтровывают от механических примесей, охлаждают до 20°С, выпавший осадок отфильтровывают на нутч-фильтре. Собранный продукт подвергают дополнительной сушке для удаления следов гептана (Усышкина И.В., Поветин А.А., Зарецкий М.И. Экстракционное извлечение 1,4-нафтохинона из промышленных отходов производства фталевого ангидрида // Кокс и химия. - 1992. - №3. - с.36-39).

Недостатком данного способа является получение продукта невысокой степени чистоты, т.к. в используемой жидкости для разбавления отходов производства фталевого ангидрида при экстракции растворяются и примеси, содержащиеся в отходах, которые при фильтровании и сушке не удаляются и остаются в конечном продукте.

Задачей изобретения является получение 1,4-нафтохинона высокой степени чистоты и утилизация промышленных отходов.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения 1,4-нафтохинона из отходов производства фталевого ангидрида, включающем загрузку отходов производства фталевого ангидрида, разбавление их жидкостью, перемешивание, нагрев смеси, охлаждение, фильтрование и сушку, согласно изобретению отходы производства фталевого ангидрида разбавляют скрубберной жидкостью, после перемешивания нагревают смесь до полного растворения фталевой кислоты, осуществляют перегонку 1,4-нафтохинона при температуре 90-110°С с подачей острого пара, проводят охлаждение полученной парообразной фазы до кристаллизации 1,4-нафтохинона, затем подвергают фильтрованию водный раствор 1,4-нафтохинона с последующей сушкой готового продукта при косвенном нагреве.

Технический эффект достигается выполнением заявляемой последовательности указанных операций при соблюдении диапазона температур перегонки 1,4-нафтохинона. Перегонка 1,4-нафтохинона при температуре 90-110°С с подачей острого пара обеспечивает благоприятные условия для получения 1,4-нафтохинона, обладающего высокой летучестью, который увлекается пузырьками пара и переносится в холодильник, где охлаждение полученной парообразной фазы проводят до кристаллизации 1,4-нафтохинона. При данной температуре фталевая, малеиновая кислоты и смолистые примеси практически не испаряются, поэтому степень загрязнения 1.4-нафтохинона этими соединениями минимальна и составляет не более 0,2%.

Исследованиями установлено, что при несоблюдении указанного интервала температур эффект от перегонки 1,4-нафтохинона резко снижается. Перегонка 1,4-нафтохинона при температуре ниже 90°С протекает в пассивной форме с очень низкой скоростью испарения воды и 1,4-нафтохинона. Перегонка 1,4-нафтохинона при температуре выше 110°С нежелательна, т.к. наблюдается дополнительное испарение фталевой, малеиновой кислот, которые при охлаждении выпадают в осадок, загрязняя конечный продукт.

Использование в качестве сырья для получения 1,4-нафтохинона промышленых отходов цеха фталевого ангидрида, в частности, отходов производства фталевого ангидрида и скрубберной жидкости обусловлено тем, что в данных отходах содержится 1,4-нафтохинон. Химический состав каждой составляющей смеси отходов представлен в таблице 1.

Пример. В аппарат, оснащенный мешалкой, паровой рубашкой и барботером для подачи водяного пара загружали отходы производства фталевого ангидрида в виде густой водяной пасты, которые разбавляли скрубберной жидкостью. После загрузки указанных составляющих смесь перемешивали, нагревали до полного растворения фталевой кислоты и вели перегонку 1,4-нафтохинона при температуре 100°С с подачей острого пара. Охлаждение полученной паровой фазы проводили в холодильнике до кристаллизации 1,4-нафтохинона. Полученный водный раствор 1,4-нафтохинона отфильтровывали. Остаток на фильтре готового продукта подвергали сушке при косвенном нагреве. Выход 1,4-нафтохинона составил 54,2%, температура плавления 1,4-нафтохинона - 126°C, что соответствует 99% степени чистоты (Гуревич Д.А. Фталевый ангидрид, М., Химия, 1968, с.153).

Данные испытаний заявляемого способа получения 1,4-нафтохинона из отходов производства фталевого ангидрида сведены в таблицу 2, из которой видно, что лучшие результаты получены при заявляемых параметрах. При несоблюдении последовательности операций способа получения нового продукта и предлагаемого интервала температур перегонки получен 1,4-нафтохинон пониженной степени чистоты.

Заявленный способ промышленно применим при утилизации отходов производства фталевого ангидрида с одновременным получением нового чистого продукта, применяемого в медицине при производстве витамина К и в промышленности: в качестве катализатора при получении элементарной серы из сероводорода и циклическом способе получения перекиси водорода; в качестве ингибитора полимеризации олефиновых мономеров для получения косметических композиций и пищевых добавок; в качестве сырья для получения катализаторов делигнификации древесины.

Таблица 1.
Наименование отхода			Содержание, %
			1,4-нафтохинон		Фталевая кислота	Малеиновая кислота	Механические примеси
Отходы производства фталевого ангидрида			0,9-7,7		27,9-45,5	3,4-4,2	12,9-18,9
Скрубберная жидкость			0,1-0,6		0,6-10,1	0,8-2,9	0,1-0,3
Таблица 2.
№ примера	Температура перегонки 1,4-нафтохинона, °С	Жидкость для разбавления		Температура плавления 1,4-нафтохинона, °С		Степень чистоты 1,4-нафтохинона, %		Выход 1,4-нафтохинона, %
1	85	Скрубберная жидкость		126,1		98,6		40,6
2	90	Скрубберная жидкость		126,1		98,6		53,9
3	100	Скрубберная жидкость		126,0		98,6		54,2
4	110	Скрубберная жидкость		125,7		98,4		54,4
5	115	Скрубберная жидкость		125,0		98,0		54,8
6	100	Техническая вода		126,0		98,6		51,8