СПОСОБ ОЧИСТКИ МАЛЕИНОВОГО АНГИДРИДА
MALEIC ANHYDRIDE PURIFICATION METHOD

Настоящее изобретение относится к способам очистки малеинового ангидрида, используемого в качестве исходного продукта при получении различных химических материалов, например синтетических смол, пластификаторов, синтетических волокон, адгезивов.
Малеиновый ангидрид, как известно, обычно получают каталитическим окислением бензола или С углеводородной фракции и последующей дистилляцией для разделения продуктов реакции. Однако такой продукт содержит значительное число примесей, являющихся побочными продуктами реакции окисления исходного сырья. Эти примеси отрицательно сказываются на термической стабильности получаемого малеинового ангидрида, что, в свою очередь, приводит к нежелательному окрашиванию продукта при нагревании. Кроме того, неочищенный малеиновый ангидрид неустойчив и при длительном хранении. Все это отрицательно сказывается на потребительских свойствах продуктов, полученных из малеинового ангидрида.
Дистилляционная очистка синтезируемого малеинового ангидрида не позволяет очистить его от побочных продуктов синтеза, в частности малеиновой и себациновой кислот.
Для повышения устойчивости малеинового ангидрида и удаления из него окрашивающих примесей используются различные способы его очистки. Например, широко применяется метод химической обработки малеинового ангидрида различными химическими соединениями. Известен широкий круг различных химических соединений, являющихся стабилизаторами малеинового ангидрида от его нежелательного окрашивания при термообработке либо при длительном хранении. К таким стабилизаторам относятся: галогениды и оксиды металлов (хлорид меди, хлорид цинка, хлорид алюминия, оксид цинка, оксид меди, оксид алюминия) /US 2296218/, галоидорганические кислоты /US 3903117/, фенолы и гидрохиноны, монохлорзамещенные алифатические спирты (хлорпропанолы, хлорбутанолы, хлорпентанолы, хлороктанолы и др.) /ЕР 0428746, C07D 307/60, 1994; ЕР 1144354, С07С 51/54, 2001/, полиэфиры фосфорорганических кислот, эфиры галловой кислоты /ЕР 0381362 C07C 57/145, 1994/. Однако, как показала практика, некоторые химические стабилизаторы, в частности фенолы и катехины, эфиры органических кислот, при длительном хранении либо под воздействием света и кислорода сами становятся неустойчивыми и при использовании их в большом количестве могут вызвать нежелательное окрашивание малеинового ангидрида.
Еще один известный метод очистки малеинового ангидрида - это перекристаллизация с применением органических растворителей, таких как ацетон, толуол, бензол. Данным методом получают очищенный малеиновый ангидрид в виде тонких частиц. Однако этот метод, как сказано в описании известного патента (ЕР 214645, C07D 307/60, 1992), осуществляется с относительно низким выходом. Кроме того, применение больших количеств органических растворителей делает данный метод пожароопасным и загрязняющим окружающую среду. Недостатком данного метода является и тот факт, что следы воды, присутствующие в органических растворителях, приводят к образованию в малеиновом ангидриде примесей малеиновой кислоты.
Другим известным методом, применяемым для очистки малеинового ангидрида, является метод кристаллизации из расплава /Chemical Abstracts, vol.75, abstract no.26211t/. Данный метод использован для очистки малеинового ангидрида в известном способе получения тонкодисперсного малеинового ангидрида /ЕР 0214645, C07D 307/60, 1992/. В последнем цитированном способе тонко кристаллический малеиновый ангидрид получают плавлением исходного неочищенного малеинового ангидрида при температуре 55-100°С, вращением расплавленной массы в герметически закрытом контейнере со скоростью 1-30 оборотов в минуту и медленным охлаждением расплава во вращающемся контейнере в течение не менее 3 часов. Получаемый таким способом очищенный тонкокристаллический малеиновый ангидрид собирают со стенок вращающегося контейнера. Кристаллические частицы определенного размера собирают на фильтре. Известным способом получают тонкокристаллический малеиновый ангидрид, имеющий температуру плавления 52,7°С, содержащий 99,9 мас.% основного продукта, 0,09 мас.% малеиновой кислоты со следующим распределением по размерам частиц: 28-42 меш. - 60 мас.%, 42-60 меш. - 20 мас.% и остальные с размером от 10 до 100 меш. - 20%.
Рассматриваемый способ получения тонкодисперсного малеинового ангидрида обеспечивает очистку исходного малеинового ангидрида только от примесей малеиновой кислоты, но не включает очистку от примесей себациновой кислоты, что сужает применение данного известного способа. Кроме того, данным способом достигается максимальная степень очистки по содержанию основного вещества 99,9 мас.%, что не всегда соответствует требованиям к чистоте в применяемой области.
Для создания неэнергоемкого и технологичного процесса, позволяющего повысить степень очистки малеинового ангидрида от примесей малеиновой и себациновой кислот, разработан новый способ очистки малеинового ангидрида, который осуществляют нагреванием в контейнере расплава неочищенного исходного малеинового ангидрида до температуры 60-65°С, охлаждением расплавленной массы до 53-54°С и последующей фильтрацией выпавших кристаллов при температуре на уровне 51,5-53°С.
Способ термообработки расплава осуществляют в атмосфере осушенного инертного газа либо при герметизации в атмосфере осушенного воздуха..
Основное отличие нового способа от его прототипа заключается в установлении определенной последовательности трехстадийного температурного режима обработки расплава: сначала при 60-65°С, затем при 53-54°С и на последней стадии фильтрации - при 51,5-53°С.
Выбор указанных температурных параметров, подобранных экспериментально, объясняется следующими причинами.
Известно, что температура плавления малеинового ангидрида 52,5°С. На первой стадии термообработки в контейнере расплав малеинового ангидрида, имеющий температуру около 52,5°С, нагревают до 60-65°С, поскольку именно в этом температурном интервале достигается оптимальная степень очистки малеинового ангидрида от примесей малеиновой и себациновой кислот. Как показали дополнительные исследования, проведение первой стадии термообработки очищаемого расплава малеинового ангидрида при температуре ниже 60°С приводит к застыванию расплава и быстрой кристаллизации, протекающей с образованием очень тонких, трудно фильтруемых кристаллов. В случае же проведения стадии термообработки при температуре выше 65°С значительно снижается степень очистки малеинового продукта такими примесями как малеиновая и себациновая кислоты из-за перевода названных кислот при этой температуре в растворенное состояние.
Второй этап обработки расплава - его охлаждение до 53-54°С, но не ниже (как в прототипе) проводится для того, чтобы избежать нежелательной кристаллизации малеинового ангидрида вместе с примесями.
И последняя стадия фильтрации проводится при поддержании температуры фильтруемой массы на уровне 51,5-53°С. Именно такой температурный интервал позволяет получать легко фильтруемые тонко- дисперсные частицы малеинового ангидрида высокой степени чистоты. В случае установления температуры фильтрации ниже 51,5°С имеет место забивание фильтров, а в случае завышения температуры ухудшается степень очистки основного продукта из-за растворения нежелательных органических примесей.
Процесс очистки проводят в среде осушенного инертного газа или при герметизации в среде осушенного воздуха для исключения возможности протекания побочной реакции гидролиза малеинового ангидрида. В качестве инертного газа возможно применение таких широко применяемых газов как аргон, азот, гелий. В случае проведения процесса при герметизации в качестве газообразной среды применяется предварительно осушенный воздух. Ниже способ иллюстрируется на одном из примеров его осуществления.
Процесс очистки проводят в стационарном контейнере, в который в токе азота загружают расплав малеинового ангидрида. Затем расплав подвергают нагреванию в среде азота до 60°С и охлаждают до 54°С. После этого расплав переносят на фильтр с размером пор 0,01-0,05 мм и фильтруют, поддерживая температуру на уровне 51,5-53°С.
Получаемый новым способом малеиновый ангидрид содержит 99,99 мас.% основного продукта, 0,01 мас.% малеиновой кислоты и 0,01 мас.% себациновой кислоты.
Аналогично проводят процесс очистки в среде любого допустимого инертного газа (аргона, гелия) или в атмосфере предварительно осушенного воздуха. Температуру на всех стадиях проводят в защищаемых температурных интервалах. Во всех примерах, осуществляемых в объеме заявляемых притязаний, получают малеиновый ангидрид, содержащий более 99,9 мас.% основного вещества и менее 0,05 мас.% малеиновой кислоты и менее 0,05 мас.% себациновой кислоты.
Преимущество нового способа перед способом-прототипом заключается в следующем.
Новый способ более экономичен, поскольку он проводится за более короткое время - за 0,5-1 час и при более низких температурных параметрах. Кроме того, способ обеспечивает более высокую степень очистки малеинового ангидрида (по содержанию основного вещества и примесей малеиновой и себациновой кислот).
Преимуществом нового способа перед прототипом является и его большая технологичность, поскольку для его осуществления не требуется использование энергоемкого и сложного оборудования.