Кристали адипінової кислоти та спосіб їх одержання

Даний винахід відноситься до способу одержання кристалів адипінової кислоти й таким чином одержаних кристалів. Конкретніше він відноситься до способу обробки кристалів адипінової кислоти, одержаних наприкінці кристалізації, для одержання кристалів, що їх можна зберігати з мінімальним ризиком спікання. Адипінова кислота є основним проміжним продуктом, зокрема в галузі полімерів та, більш конкретно, поліаміду та в синтезі поліуретанів. Вона також застосовується в численних інши х випадках, наприклад як ад'ювант в миючих складах. Адипінову кислоту переважно синтезують шляхом окислення азотною кислотою суміші циклогексанону/циклогексанолу за наявності каталізаторів окислення, як-от ванадій та мідь. Адипінову кислоту відновлюють та очищують послідовними операціями кристалізації. Цю кристалізацію переважно здійснюють у водному середовищі. Під час цих операцій адипінову кислоту відокремлюють, зокрема від інших дикарбонових кислот, що утворилися, як-от глутарова кислота або бурштинова кислота. Кристали адипінової кислоти, одержані наприкінці кристалізації, переважно подовжені й можуть мати вкрай нерівну поверхню. Після промивання та висушування ці кристали переважно зберігаються в бочонках, резервуарах або контейнерах великого розміру та можуть транспортуватися до місця їхнього застосування, наприклад заводів для виготовлення поліаміду або солі адипінової кислоти гексаметилендіаміну. Під час цього зберігання та можливого транспортування часто має місце спікання, тобто злипання декількох кристалів один з одним. Це явище є вкрай шкідливим, оскільки воно значною мірою зменшує сипкість адипінової кислоти під час подання кристалів в установки, наприклад для виготовлення поліамідів. В патенті US 5471001 представлено окремий спосіб кристалізації адипінової кислоти за допомогою застосування ультразвуку. Одержані кристали виявляють кращу сипкість та зменшений ризик "спікання" під час зберігання й транспортування. У французькій патентній заявці №2795721 представлено спосіб обробки кристалів з метою модифікації поверхні останніх для зменшення здатності до спікання. Ці різноманітні способи потребують застосування стадій обробки, які вимагають значних витрат та можуть призводити до втрат у кількості одержаної адипінової кислоти. Одна з цілей даного винаходу полягає в тому, щоб запропонувати спосіб, який уможливить одержання кристалів адипінової кислоти, що виявляють мінімальну здатність до спікання під час зберігання, для того, щоб отримати гарну сипкість під час завантаження або розвантаження контейнерів або резервуарів, у яких вони містяться. Отже, першим об'єктом даного винаходу є кристали адипінової кислоти, одержані шляхом кристалізації або обробки у водному середовищі, які можуть зберігатися в контейнерах або резервуарах, непроникних для зовнішньої вологи при різних термінах зберігання, без ризику спікання, агломерації або злипання кристалів. За допомогою кристалів адипінової кислоти за винаходом легко випорожнити контейнери для зберігання або транспортування. Застосування адипінової кислоти з цієї причини значно полегшується. Згідно з винаходом кристали адипінової кислоти відрізняються тим, що вміст мігруючої води в кристалах менший за або дорівнює 100 проміль, краще менший за 50 проміль. Термін "мігруюча вода" має розумітися як вода, наявна в кристалах та яка мігрує до поверхні останніх під час зберігання. Кристали адипінової кислоти можуть також містити воду, відому як включена вода, яка походить від включення певної кількості розчину кристалізації під час утворення або обробки кристалів. Ця вода переважно не є мігруючою, тобто без зовнішнього зусилля вона не мігрує до поверхні гранули. Іншою характеристикою кристалів винаходу є загальна концентрація води в гранулі, яка має бути більшою за таку мігруючої води на принаймні 20 проміль. Бажано, щоб різниця була приблизно 30-2000 проміль, краще 50-1000 проміль. Кількість мігруючої води за вагою кристалів визначають відповідно до такого методу: Точно зважену кількість порошку або кристалів вагою приблизно 300г, що підлягають аналізу, вміщують у герметично закритий контейнер, непроникний для зовнішньої атмосфери. Об'єм контейнера становить 500мл. Вологопоглинальний матеріал, утворений з кристалів силікагелю (точно зважений, приблизно 2г), також розміщується над або на масу порошку або кристалів для аналізу. Цей поглинальний матеріал поміщають на годинникове скло для уникнення будь-якого контакту між різними матеріалами. Продукти для аналізу та поглинальний матеріал зберігаються в герметично закритому контейнері протягом 24 годин, за умов температури та тиску навколишнього середовища, тобто а тмосферного тиску та температури приблизно від 5°С та 25°С. За 24 години поглинальний матеріал зважують. Різницю у вазі корегують різницею у вазі, одержаною для холостого тесту, коли ні порошок, ані кристали для аналізу не поміщали в контейнер, здійснюваного паралельно та за тих самих умов, як указано вище. Справжня різниця у вазі, тобто після коригування, дорівнює такій мігруючої води, що є у порошку або кристалах для аналізу, поглинутій поглинальним матеріалом. Вона виражена у проміль стосовно до маси порошку або кристалів, уміщених до контейнера. Загальну концентрацію води в кристалах визначають відповідно до такого аналітичного методу: Аналізи здійснюють в лунці Perkin-Elmer DSC7 за наступних операційних умов: - швидкість підвищення температури: 5°С/хвил., - носій зразка: скручена алюмінієва капсула, - тестовий зразок: приблизно 20мг, точно зважено, - зниження температури до -50°С, за яким відбувається підвищення до 25°С. Ендотермічний пік, що йде після підвищення температури, з'являється приблизно при 0°С, представляючи тверде/рідке переміщення води, наявної в кристалах. Виміряна різниця ентальпії переводиться на загальний уміст води. Загальна концентрація води виражена у проміль відносно до маси кристалів. Іншим об'єктом даного винаходу є спосіб одержання кристалів адипінової кислоти, що виявляють вищезгадані характеристики. Цей спосіб полягає в піддаванні кристалів адипінової кислоти, одержаних шляхом кристалізації, визріванню. Це визрівання полягає у ви тримуванні кристалів при температурі від 10°С до 80°С в атмосфері, що виявляє абсолютну вологість, меншу за 20г/м 3, на період часу, необхідний, щоб досягти видалення принаймні більшої частини мігруючої води, наявної в кристалах. Іншими словами, час визрівання визначається для того, щоб одержати концентрацію мігруючої води в кристалах, меншу за 100 проміль, краще меншу за 50 проміль, як зазначено вище. Згідно з винаходом спосіб залучає засоби для підтримування абсолютної вологості атмосфери, в якій розміщені кристали, при значенні меншому за 22 г/м 3 газу, наприклад повітря. Абсолютна вологість вигідним чином підтримуватиметься при значенні меншому за 10г/м 3 повітря. Такими засобами є, наприклад, засоби для поглинання вологи, як-от гідроскопічні продукти, наприклад силікагелі, або застосування сухого газу, як-от сухе повітря, що його періодично або безперервно замінюють. Як приклади здійснення стадії визрівання відповідно до винаходу, слід зазначити зберігання кристалів у камері з продуванням вільного простору камери потоком сухого повітря або спрямуванням потоку сухого повітря через масу кристалів. В останньому прикладі кристали можуть утворювати нерухомий шар, через який проходить потік сухого повітря, або псевдозріджений шар, якщо швидкість потоку повітря достатня для зміщення кристалів. Також можливо здійснювати стадію визрівання кристалів шляхом уміщення їх у негерметичні упаковки, тобто упаковки, які дозволяють принаймні волозі, наявній у кристалах, випарюватися в атмосферу, що оточує упаковки, або, краще, які вможливлюють тільки випарювання вологи назовні упаковки та не дозволяють волозі проникати всередину вказаної упаковки. Упаковки можуть розміщуватися або в закритій камері, що має атмосферу з контрольованою абсолютною вологістю, достатньо низькою для вможливлення випарювання мігруючої води, наявної в кристалах, або у відкритій камері із заміною атмосфери для того, щоб остання виявляла абсолютну вологість, достатньо низьку для вможливлення випарювання мігруючої води. Звичайно, можливо поєднати ці різноманітні приклади здійснення без виходу за межі обсягу винаходу. Крім того, опис різноманітних прикладів здійснення стадії визрівання подається виключно шляхом ілюстрації та не має обмежувального характеру. Кристали адипінової кислоти, оброблені способом за винаходом, переважно одержуються шляхом кристалізації з водного розчину адипінової кислоти. Крім того, способи виготовлення адипінової кислоти переважно включають стадію очищення адипінової кислоти, яка полягає у кристалізації кислоти з води. Цю кристалізацію можна здійснювати під час єдиної стадії кристалізації або декількох послідовних стадій кристалізації. Адипінова кислота, відновлена шляхом фільтрації або центрифугування, представлена у вигляді досить великих кристалів неправильної форми. Діапазон розмірів кристалів може бути як дуже широким, так і вузьким. Кристали можуть також промиватися водою один або більше разів. Нарешті, кристали висушують і потім зберігають у резервуарах або упаковках з метою транспортування їх до або подання їх на місце їхнього застосування. Згідно зі способом за винаходом кристали адипінової кислоти після висушування піддають вищезгаданій стадії визрівання. Проте висушені кристали можуть зберігати та піддавати стадії визрівання перед упакуванням у контейнери транспортування. Стадія визрівання може також здійснюватися під час транспортування вказаних кристалів за допомогою застосування придатних контейнерів, наприклад контейнера, непроникного щодо зовнішньої вологи, але який уможливлює випарювання мігруючої води або що його витримують в а тмосфері з низькою абсолютною вологістю. Відповідно до кращого здійснення винаходу стадію визрівання кристалів здійснюють перед упакуванням останніх для транспортування, причому це впакування виконують у непроникних контейнерах для уникнення поглинання вологи. 3 цієї причини кристали адипінової кислоти, одержані способом за винаходом, виявляють чудову сипкість та дуже низьку здатність до спікання. Контейнери, таким чином, можуть випорожнятися без складнощів, полегшуючи контроль подання кристалів адипінової кислоти в різноманітні установки, де використовують адипінову кислоту. Тому можливо зберігати й транспортувати ці продукти протягом тривалих періодів часу та за неконтрольованих умов відносно до атмосфери. Винахід може бути краще проілюстрований у світлі нижчеподаних прикладів, що надані тільки з ілюстративною метою. Приклад 1 4кг адипінової кислоти у вигляді кристалів із середнім розміром 450мкм зі вмістом мігруючої води 150 проміль, визначеним відповідно до вищезгаданого способу, розміщують в 6-літровому контейнері. 5г дегідратуючого агенту (силікагель) розміщують на годинникове скло вище шару. Контейнер непроникний. Після визрівання протягом 24 годин при температурі навколишнього середовища (20-25°С) спостерігається, що різноманітні оброблені серії не спікаються, тобто після зберігання в закритому контейнері протягом декількох тижнів не спостерігалося агломерації кристалів один з одним. Уміст мігруючої води в оброблених кристалах, визначений за допомогою тесту, описаного вище, менший за 10 проміль, і загальна концентрація води становить 900 проміль. Порівняльний приклад 2 Тест на зберігання в непроникному контейнері адипінової кислоти, розглянутий вище, яка не була піддана жодному визріванню, показує численні агломерації кристалів один з одним, що перешкоджають легкому видаленню кристалів з контейнера зберігання. Приклад 3 1,4кг адипінової кислоти у вигляді кристалів з середнім розміром 300мкм зі вмістом мігруючої води 150 проміль, визначеним відповідно до вищезгаданого способу, вміщують у закриту скляну колонку (діаметром 75мм, заввишки 1м). Після зберігання протягом кількох годин кристали спікалися та ставало неможливим випорожнити колону шляхом натурального потоку кристалів. Продукт, наявний у колоні, витримують у колоні протягом приблизно 15 годин та потім піддають флюїдизації сухим повітрям на декілька хвилин. Після зберігання цієї обробленої кислоти в непроникному контейнері для зберігання протягом декількох тижнів не спостерігається жодної агломерації кристалів. Уміст мігруючої води відповідно до вищезгаданого способу менший за 10 проміль, і загальна концентрація води становить 920 проміль. Приклад 4 500мг кристалів адипінової кислоти з середнім розміром 420мкм та зі вмістом мігруючої води 130 проміль, визначеним відповідно до вищезгаданого способу, вміщують у проникний мішок (тканинний мішок) та залишають за умов температури (12-25°С) та тиску навколишнього середовища (зовнішня відносна вологість варіюється відповідно до температури від 40 до 50%) [вказують значення абсолютної вологості]. Сенсори вологості, розміщені в продукті, дозволяють відстежувати відносну вологість в атмосфері продукту. Після зберігання протягом кількох годин спостерігається рівноважність між зовнішньою абсолютною вологістю й абсолютною вологістю всередині мішка. За цих умов зберігання не спостерігається жодної агломерації кристалів. Уміст мігруючої води в ци х кристалах менший за 20 проміль, та загальна концентрація води становить 910 проміль. Натомість зберігання в непроникних мішках за тих самих умов температури та вологості призводить до значної агломерації. Аналіз умісту мігруючої води в цих кристалах показує, що вміст не змінився. Приклад 5 Здійснення визрівання та видалення мігруючої води (шляхом продування сухим газом) з серії адипінової кислоти з середнім розміром 320мкм, яка первинно вміщує 120 проміль мігруючої води згідно зі способом, описаним у цьому патенті. 20т кристалів адипінової кислоти з середнім розміром 320мкм, що виявляють концентрацію мігруючої води 120мкм, розміщують у контейнері транспортування, що має мішок, не дуже проникний щодо вологості в газах (менше за 1г/м 2/д). Верх контейнера транспортування (з площею поверхні 20м) продувають сухим газом (400м 3/год.) протягом 10 днів. Після припинення цієї обробки та закриття мішка продукт не спікається та контейнер транспортування можна легко випорожнити (за менше ніж годину) після транспортування протягом 2 місяців. Абсолютна вологість під час транспортування становила менше за 10г/м 3, вміст мігруючої води в кристалах при вилученні з контейнера транспортування становив менше за 10 проміль, та загальна концентрація води становила 890 проміль.