Спосіб очищення адипінової кислоти у воді

1 Спосіб очищення адипінової кислоти, що містить сліди каталізатора, шляхом кристалізації або перекристалізації у воді, який відрізняється тим, що згадана адипінова кислота має мінімальну чистоту приблизно 95% та вказану кристалізацію або перекристалізацію здійснюють за наявності сильної протонної кислоти та/або за наявності монооксиду вуглецю Винахід стосується способу очищення адипінової кислоти у воді Адипінова кислота - один із двох основних матеріалів для отримання поліаміду 6-6 Для застосування поліаміду 6-6 необхідно, щоб він мав дуже високу чистоту, і ця чистота повинна існувати вже на стадії попередників, особливо на стадії адипінової кислоти В залежності від способу, яким отримують адипінову кислоту, очевидно відрізняються домішки, які вона містить Даний спосіб може бути застосований до адипінової кислоти, що походить з різних способів синтезу Фактично, одним із найбільш неприємних і ІНОДІ найбільш дорогих домішок, є присутність СЛІДІВ каталізатора, який використовували в процесі отримання адипінової кислоти Однак, в подальшому описі спосіб буде застосовано зокрема до адипінової кислоти, отриманої 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що сильну протонну кислоту вибирають серед йодоводневої кислоти, бромоводневої кислоти, соляної кислоти, азотної кислоти та сірчаної кислоти 3 Спосіб за будь-яким з пп 1 та 2, який відрізняється тим, що КІЛЬКІСТЬ сильної протонної кислоти змінюється від 0 до 100 моль на моль металу каталізатора, що міститься в адипіновій кислоті, та бажано змінюється від 1 до 50 моль на моль металу каталізатора 4 Спосіб за будь-яким з пп 1-3, який відрізняється тим, що монооксид вуглецю становить принаймні частину атмосфери над розчином в реакторі кристалізації чи перекристалізації або створює всередині цього реактора тиск, більший за атмосферний 5 Спосіб за будь-яким з пп 1-4, який відрізняється тим, що його здійснюють при абсолютному тиску монооксиду вуглецю від 0 бар до 50 бар 6 Спосіб за будь-яким з пп 1-4, який відрізняється тим, що його здійснюють при абсолютному тиску від 1 бар до 50 бар монооксиду вуглецю шляхом подвійного пдроксикарбонілування бутадієну або шляхом окислення циклогексану Перше пдроксикарбонілування бутадієну веде до утворення суміші пентенових кислот, переважно 3-пентеновоі кислоти Друге пдроксикарбонілування впливає на пентенові кислоти, отримані в першій реакції, і призводить до утворення адипінової кислоти, що також включає деяку КІЛЬКІСТЬ 2метилглутарової кислоти, 2-етилсукциновоі кислота та інших сполук, що утворюються в першій реакції пдроксикарбонілування, таких як гамавалеролактон, неперетворені пентенові кислоти і метилбутенова кислота Вона також містить сліди каталізатора, який використовували у другій реакції пдроксикарбонілування, звичайно іридій та/або родій Пряме окислення циклогексану до адипінової кислоти взагалі здійснюється в присутності кобальту, і отримана в цьому способі адипінова кисло О О (О (О ю та містить сліди каталізатора - кобальту Зважаючи на те, що адипінова кислоти має низьку розчинність у холодній воді, але набагато кращу розчинність у гарячій, цей розчинник звичайно використовується для кристалізації названої кислоти Однак, внаслідок вимоги все вищої і вищої чистоти адипінової кислоти, що особливо стосується СЛІДІВ металів, однієї або навіть більшої КІЛЬКОСТІ перекристалізацій з води часто виявляється замало Крім проблем, що можуть бути викликані присутністю СЛІДІВ металів при різних використаннях адипінової кислоти, собівартість деяких каталізаторів, таких як іридій або родій, зважаючи на великий тоннаж адипінової кислоти, означає, що необхідно відновлювати їх настільки повно, наскільки це можливо в контексті економічно життєздатного промислового процесу Даний винахід полягає в поліпшеному способі кристалізації або перекристалізації адипінової кислоти у воді, який відрізняється тим, що згадану кристалізацію або перекристалізацію проводять в присутності сильної протонної кислоти та/або в присутності монооксиду вуглецю У цьому тексті під сильною протонною кислотою розуміють неорганічну протонну кислоту, що має рКа менше ніж 1 Як приклади такої сильної протонної кислоти, що не обмежують застосування, можна навести йодоводневу кислоту, бромоводневу кислоту, соляну кислота, азотну кислоту і сірчану кислоту КІЛЬКІСТЬ сильної протонної кислоти може змінюватися від 0 до 100 моль на моль каталізаторного металу, що знаходиться в адипіновій кислоті Переважно, КІЛЬКІСТЬ протонної кислоти змінюється від 1 до 50 моль на моль каталізаторного металу Тиск монооксиду вуглецю над розчином у реакторі кристалізації або перекристалізації (або вільний простір реактора) може становити принаймні частину (переважно, абсолютне значення принаймні 0,5 бар) атмосферного, або може створювати в середині згаданого реактора тиск, що є більшим за атмосферний тиск Таким чином, на практиці спосіб буде здійснюватися при абсолютному тиску монооксиду вуглецю від 0 до 50 бар, верхня границя не є критичною за характером, але є показником не надмірно дорогого промислового приладу Переважно, абсолютний тиск монооксиду вуглецю становитиме від 1 бар до 50 бар Сировина адипінової кислоти, яка підлягає перекристалізації ВІДПОВІДНО до даного способу, звичайно є адипіновою кислотою, що вже пройшла одну або більшу КІЛЬКІСТЬ обробок по очищенню, зокрема шляхом кристалізації з води, рафінування або дистиляції, з утворенням мінімальної чистоти приблизно 95% Взагалі, перекристалізована адипінова кислота за способом згідно даного винаходу має чистоту від 95 до 99,95% Така перекристалізація полягає в розчиненні адипінової кислоти, що очищується, в мінімальній КІЛЬКОСТІ гарячої води, тобто звичайно при температурі від 80 до 250°С, в присутності сильної про 52660 тонної кислоти та/або при принаймні частковому тиску або в атмосфері монооксиду вуглецю, і в подальшому стимулюванні кристалізації розчиненої адипінової кислоти шляхом охолодження розчину, необов'язково додаючи в розчин затравку у вигляді кристалів чистої адипінової кислоти Загалом, КІЛЬКІСТЬ ВОДИ, ЩО використовується, є такою, що призводить до утворення насиченого розчину адипінової кислоти при обраній температурі Для ілюстрації, при 80°С насичений розчин містить приблизно 40% за вагою адипінової кислоти Спосіб згідно даного винаходу також охоплює кристалізацію адипінової кислоти з реакційних сумішей, в яких вона присутня В такий спосіб можливо, наприклад, кристалізувати адипінову кислоту з суміші, отриманої шляхом пдроксикарбонілування пентенової кислоти з водою і монооксидом вуглецю Ця реакційна суміш може бути змішана з водою в присутності сильної протонної кислоти та/або при принаймні частковому тиску або в атмосфері монооксиду вуглецю, та вся суміш може витримуватися при температурі від 80 до 250°С, як зазначено вище для перекристалізації Якщо промотором, що використовується в реакції пдроксикарбонілування, може бути йодоводнева кислота або бромоводнева кислота, може бути необов'язковим додавати сильну протонну кислоту Однак, якщо бажано, КІЛЬКІСТЬ сильної протонної кислоти в реакційній суміші може бути підвищена Так само, якщо реакція пдроксикарбонілування здійснюється в присутності монооксиду вуглецю, може бути необов'язковим додавання цієї сполуки для кристалізації, хоча ця можливість не виключена, в разі потреби Що стосується перекристалізації адипінової кислоти, и також можливо здійснювати за відсутності монооксиду вуглецю, шляхом очищення атмосфери суміші пдроксикарбонілування до кристалізації Наступні приклади ілюструють даний винахід Приклад 1 Скляну колбу наповняють 5,16г адипінової кислоти, що містить 31,0мкг Со (0,0006% за вагою на вагу адипінової кислоти), і 7,5мл води Адипінова кислота була отримана прямим окисленням циклогексану в присутності ацетату Со та була очищена перекристалізацією з води Вона не містить ніякої вимірної КІЛЬКОСТІ органічних домішок Відкриту колбу поміщують у 125 мл автоклав, який потім закривають Вільний простір заповнюють холодним монооксидом вуглецю (приблизно 1 бар) Температуру піднімають до 185°С і підтримують на цьому рівні приблизно ЗО хвилин Після охолодження автоклаву і його очищення азотом, адипінову кислоту відфільтровують, і автоклав промивають декількома мл води Відфільтровану адипінову кислоту промивають 2 рази по 5 мл води і потім 3 рази по 8мл води Адипінову кислоту висушують протягом ночі в термостаті (60°С) Кобальт, що міститься в кінцевій адипіновій кислоті визначають шляхом індуктивне зв'язаної плазми в поєднанні з мас 52660 спектрометрією (ІЗП/мас) Визначено 0,000012% кислоті Знайдено 0,00009% за вагою Co за вагою Co Приклади від 3 до 7 Приклад 2 Приклад 1 повторюють з адипіновою кислоПовторюють Приклад 1, наповнюючи колбу тою, що містить іридій Адипінова кислота була 5,21г адипінової кислоти з тієї ж парти, що містить отримана шляхом пдроксикарбонілування 331,2мкг Co (0,0006% за вагою на вагу адипінової пентенової кислоти в присутності каталізатора на кислоти), 7,5мл води і 1мл розчину 96,7мг НСІ у основі Іг і була очищена шляхом перекристалізації 50мл води Молярне співвідношення НСІ до Co з води Вона не містить ніякої вимірної КІЛЬКОСТІ дорівнює 10 органічних домішок Робочі умови - ті ж самі, що й для Прикладу 1, Таблиця 1 нижче підсумовує умови, за яких за винятком того, що СО у вільному просторі замібули проведені приклади (Тм=температура), а нений азотним вільним простором (1 бар абсолютакож початковий і кінцевий вміст І г ("початковий тного тиску) Іг" і "кінцевий Іг"), виражений у мікрограмах на грам адипінової кислоти (AdOH), що використовуПісля МИТТЯ І висушування, КІЛЬКІСНО визначавалася ють кобальт, що міститься в кінцевій адипінової Таблиця 1 Приклад 3 4 5 6 7 AdOH, г 5,2 5,2 Вода, г 7,75 5,35 9,0 8,2 4,9 7,25 4,95 8,0 Тм, °С 185 185 185 90 185 Тривалість, хв Тиск СО, бар 30 30 1 1 1200 1200 30 1200 0 (1 бар N2) 0 (1 бар N2) Приклад 8 Скляну колбу з округлим дном, з приєднаним зверху конденсором і обладнану засобами для нагрівання й охолодження наповняють 5,44г адипінової кислоти, що містить 0,00095% Rh, 7,5г води і водяний розчин НІ (молярне співвідношення НІ до Rh, що міститься в адипінової кислоті, дорівнює 10) Адипінова кислота була отримана шляхом пдроксикарбонілування 3-пентеновоі кислоти в присутності каталізатора на основі Rh і була очищена шляхом перекристалізації з води Вона не містить ніякої вимірюваної КІЛЬКОСТІ органічних домішок Вільний простір наповнюють холодним азотом (приблизно 1 бар) Реакційну суміш нагрівають до 90°С, і таку температуру підтримують протягом приблизно ЗО хвилин Після охолодження адипінову кислота відфільтровують і промивають 2 рази по 5мл води, насиченої адипіновою кислотою Адипінову кислоту висушують протягом ночі в Молярне спів- Початковий відн НІ Іг Іг 10 10 20 10 20 2,2 2,2 2,2 5,0 2,2 Кінцевий Іг 0,86 0,82 0,92 3,8 1,06 термостаті (60°С) Визначають КІЛЬКІСТЬ родію, що присутній в заключній адипіновій кислоті Знайдено 0,00054% за вагою Rh Порівняльний тест 1 Адипінову кислоту, отриману шляхом пдроксикарбонілування 3-пентеновоі кислоти в присутності іридію і НІ перекристалізовують з води Ця адипінова кислота вже перенесла одну кристалізацію й все ще містить 0,00022% іридію Перекристалізацію проводять традиційним способом, розчиняючи адипінову кислоту в мінімальній КІЛЬКОСТІ води при приблизно 95°С і потім поступово охолоджуючи розчин з подальшою фільтрацією і, нарешті, промиваючи відфільтровану адипінову кислоту 2 рази по 5мл води і 3 рази по 8мл води Адипінову кислоту висушують в термостаті (60°С) протягом ночі Визначають іридій, що присутній в заключній адипінової кислоті Знайдено 0,00022% Іг за вагою Таким чином, вміст іридію в адипіновій кислоті не був успішно зменшений ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24