СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЛОТОРЕАГЕНТА НА ОСНОВЕ N-АЦИЛИРОВАННОЙ Na-СОЛИ ЭПСИЛОН-АМИНОКАПРОНОВОЙ КИСЛОТЫ
METHOD OF PRODUCING FLOATATION AGENT BASED ON N-ACYLATED Na-SALT OF EPSILON-AMINOCAPRONIC ACID

Изобретение относится к технологии получения флотореагентов, используемых при флотации вольфрамовых, оловянных, редкоземельных, фосфатных, фосфоритовых и флюоритовых руд, а именно к способу получения флотореагента на основе N-ацилированной Na-соли ε-аминокапроновой кислоты (ε-АКК).
Известен способ получения N-ацилированных аминокислот, используемых при флотации несульфидных руд, включающий конденсацию высших жирных кислот с Na-солью аминоуксусной кислоты при 195°С с последующим гидролизом и выделением целевого продукта (SU №405868, С07С 101/40, опубл. 15.04.74).
Известен способ получения Na-ациламинокислот и их солей, обладающих поверхностно-активными и флотационными свойствами, заключающийся в прибавлении к эфирам карбоновых кислот при 140-160°С водного раствора солей аминокислот, выдержке реакционной массы при 160-190°С до завершения реакции (RU 2083558, С07С 233/47, 233/49, 231/02, опубл. 10.07.97).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является получение флотореагента на основе N-ацилированной Na-соли ε-AKK, известного под названием «Таллактам», с использованием в качестве сырья отходов производства капролактама (заявка RU 92014004, С07С 231/10, С07С 233/31, опубл. 20.12 96). Способ включает гидролиз лактама (отхода производства капролактама) при температуре 108-110°С, ацилирование водного раствора Na-соли ε-АКК жирными кислотами таллового масла - при температуре 220-230°С. Продукт получается в виде пасты.
Недостатками этого способа являются:
1. Неполное использование технологических мощностей из-за возможных выбросов реакционной массы вследствие высокого пенообразования.
2. Усложнение технологии, обусловленное бурным пенообразованием реакционной массы при введении Na-соли ε-АКК в жирные кислоты таллового масла, что приводит к увеличению длительности процесса за счет низкой скорости подачи Na-соли ε-АКК.
3. Ацилирование водного раствора Na-соли ε-АКК жирными кислотами таллового масла проходит при температуре 220-230°С, что нежелательно. При такой температуре идет разложение целевого продукта и падает содержание основного вещества в готовом продукте.
Задачей изобретения является разработка безотходной технологии получения флотореагента на основе N-ацилированной Na-соли ε-АКК, а также интенсификация процесса за счет увеличения скорости подачи Na-соли ε-АКК и увеличения объема загрузки реактора.
Указанная задача решается тем, что в способе получения флотореагента на основе N-ацилированной Na-соли ε-аминокапроновой кислоты, включающем щелочной гидролиз капролактама при 110-120°С, конденсацию полученной натриевой соли ε-аминокапроновой кислоты с жирными кислотами таллового масла при повышенной температуре с одновременной отгонкой реакционной воды, согласно изобретению гидролиз ведут в течение 5-7 часов 20-35% раствором щелочи, приготовленным с использованием водного погона со стадии конденсации, а процесс конденсации ведут при температуре 190-215°С в присутствии пеногасителя. Причем в качестве пеногасителя используют кремнийорганический пеногаситель в количестве 0,001-0,01 мас.%, а для конденсации используют техническое талловое масло.
Предлагаемый способ включает две стадии.
На первой стадии проводят щелочной гидролиз капролактама. Для этого к 20-35%-ному раствору щелочи, приготовленному с использованием водного погона со второй стадии (стадии конденсации) предыдущей операции, нагретому до 60-70°С при перемешивании, загружают капролактам и перемешивают 5-7 часов при температуре 110-120°С. Оптимальное время выдержки реакционной массы составляет 6 часов.
Экспериментально подтверждено, что уменьшение времени выдержки меньше 5 часов приводит к получению продукта с низким содержанием основного вещества (2 часа -53%; 4 часа - 55%) и к повышению содержания остаточной щелочи (2 часа - 5%; 4 часа 0,5%). Дальнейшее увеличение времени выдержки (более 7 часов) не влияет на показатели качества получаемого продукта.
Использование 20-35% раствора щелочи также способствует наиболее полному протеканию реакции и получению продукта с оптимальными физико-химическими характеристиками. Повышение концентрации щелочного раствора выше 35% приводит соответственно к увеличению концентрации Na-соли ε-АКК, что вызывает трудности на второй стадии из-за высокой вязкости даже горячего раствора Na-соли ε-АКК и вспенивания реакционной массы.
При выбранных параметрах процесса продукт получается со стабильными показателями качества (содержание основного вещества 56-58%, содержание остаточной щелочи менее 0,4%, выход Na-соли ε-АКК - 96-99%).
На второй стадии проводят конденсацию полученной Na-соли ε-АКК с кислотами таллового масла в присутствии пеногасителя. К нагретому до 160-170°С талловому маслу добавляют горячий раствор (температура около 100°С) Na-соли ε-АКК. При этом отгоняется реакционная вода. Полученный водный погон (водный конденсат) с данной стадии возвращается в технологический процесс на приготовление щелочного раствора для стадии гидролиза. Реакционную массу выдерживают при перемешивании при температуре 190-215°С, которая является оптимальной.
Использование более низких и более высоких температур приводит к уменьшению содержания основного вещества в целевом продукте. При низких температурах (170-190°С) реакция проходит не до конца, а более высокая температура(220-230°С) способствует разложению целевого продукта.
Проведение процесса в присутствии пеногасителя уменьшает вспенивание реакционной массы и предотвращает ее выброс, что позволяет увеличить скорость подачи горячего раствора Na-соли ε-АКК и объем загрузки реактора. Преимущественно используют кремнийорганические пеногасители, например Жидкость ПГКО 1001, представляющий собой жидкий полиметилсилоксан, или Пента 483, представляющий собой
олиго-(W)-бутоксипропиленокси-этиленокси-пропилметилсилокси) диметилсилоксан с концевыми триметилсилоксигруппами.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1.
1 стадия. В четырехгорлую колбу емкостью 2 л, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружают 540 г водного погона с предыдущей стадии синтеза, 203 г (5 моль) гидроксида натрия и перемешивают при нагревании до 60°С. После полного растворения гидроксида натрия (получают 27% раствор) при перемешивании загружают 566 г (5 моль) капролактама. Синтез ведут при 110°С в течение 6 ч. Получают 1306 г водного раствора Na- соли ε-АКК с содержанием основного вещества 57%. Выход натриевой соли ε-аминокапроновой кислоты составил 97%.
2 стадия. В четырехгорлую колбу емкостью 5 л, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником и капельной воронкой, загружают 1860 г (4 моль) сырого таллового масла и 0,2 г (0,006 мас.%) пеногасителя (Жидкость ПГКО 1001). Температуру в колбе доводят до 160°С и при интенсивном перемешивании прикапывают 1306 г горячего раствора (95°С) Na- соли ε-АКК. Синтез ведут с одновременной отгонкой воды. При этом отгоняется вода, содержащаяся в масле, поступающая с раствором Na-соли ε-АКК и образующаяся в результате конденсации жирных кислот с Na- солью ε-АКК. Реакционную массу нагревают до 195 - 200°С и перемешивают в течение 4 ч. Получают 2473 г N-ацилированной Na- соли ε-АКК (выход технического продукта 95%) и 693 г водного погона, содержащего до 10% органических примесей.
Пример 2.
Синтез проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что используют 25% раствор гидроксида натрия, а температура и время выдержки на 1 стадии составляют соответственно 120°С и 7 ч. Получают 1306 г водного раствора Na-соли ε-АКК с содержанием основного вещества 58%. Выход Na-соли ε-АКК составил 99%. На 2 стадии температуру доводят до 170°С, прикапывают Na-соль ε-АКК, реакционную массу выдерживают 3 ч при 205-210°С. Получают 2470 г N-ацилированной Na-соли ε-АКК (выход технического продукта 96%) и 696 г водного погона, содержащего до 12% органических примесей.
Пример 3.
Синтез проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что на 1 стадии 35% раствор гидроксида натрия, а температура и время выдержки составляют 115°С и 5 ч, на второй стадии загружают 0,04 г.(0,001 мас.%) пеногасителя Пента 483. Получают 1306 г водного раствора Na-соли ε-АКК с содержанием основного вещества 56%. Выход натриевой соли ε-аминокапроновой кислоты составил 95,5%. На 2 стадии температуру доводят до 165°С и прикапывают Na-соль ε-АКК, реакционную массу выдерживают 3,5 ч при 200°С. Получают 2471 г N-ацилированной Na-соли ε-АКК (выход технического продукта 94%) и 695 г водного погона, содержащего 90% воды и 10% органических примесей.
Предложенный способ позволяет упростить и интенсифицировать ведение технологического процесса за счет использования пеногасителя на стадии конденсации, что позволяет увеличить скорость подачи горячего раствора Na-соли ε-аминокапроновой кислоты в 2 раза и улучшить эффективность использования технологического оборудования.
Использование же водного погона (утилизированного отхода) со стадии конденсации для приготовления щелочного раствора позволит исключить образование отходов в данном производстве.