Отримання солі – АГ
Схема методів синтезу АГ — солі
Гексаметілендіамінадіпат H2N(CH2)6NH2• НООС(СН2)4СООНє мономером, що служить для синтезу поліамідного волокна типу найлон (аніду). Це волокно широко застосовується для виготовлення шинного корду, одягу,різних технічних тканин. Останнім часом значно розширилося виробництво нейлонових пластмас. Збільшується також і вироблення паперу з добавкою найлона, яка володіє підвищеною міцністю нарозрив і вигин.
З прикладеної схеми можливих (Рис. 1) шляхів синтезу АГ-солі видно, що багато хто з них проходить через стадію утворення динітріла адипіновоїкислоти, який є основною сировиною для отримання гекметилендиамина. Розвиток цих методів залежить, в основному, від наявності і вартості сировини, від вартості подальшої його переробки.
Слід зазначити можливість синтезу гексаметилендіаміна і динітріла адипінової кислотиз ацетилену і формальдегіду.Обидва ці початкові речовини можуть бути отримані з метану, отже, для отримання поліамидноговолокна можливо використовування такої дешевої сировини, як природний газ. Можливість застосування різних відходів, які містять пентозани — лушпиння соняшнику, коробочок бавовника, відходів паперового виробництваі інше дозволяє отримати значну кількість фурфурола, придатного для органічного синтезу і, зокрема, для отримання 1,4—дихлорбутана, з якого через динітрил адипінової кислоти приходять до гексаметилендиамину.
Має перспективи і шлях синтезу гексаметилендиаминаз бутадиенаособливо при застосуванні бутадиена, отриманого з нафтової сировини. Скорочення попиту на бутадиендля виробництва синтетичного каучуку у зв'язку з використовуванням для отримання останньої більш дешевої сировини, наприклад, газів нафтопереробки (див. Рис.2) дозволить організувати виробництвоАГ-солі через гексаметилендиаминз бутадиена.
Рис. 1. Схема методів синтезу АГ- солі
Рис.2. Схема методів синтезу дивінілу, ізопрену та хлоропрену
Технологія отримання солі — АГ
Сіль АГ (гексаметилендиаммонийадипиннт) застосовуєтьсяпри отриманні найлона6,6 і інших полиаміднихволокон. Початкові продукти для отримання солі АГ — гексаметілендіамін і адипінова кислота— вводяться в реактор в точно еквимолярних кількостях, оскільки надлишокодного з компонентів при синтезі поліаміду приводить до припиненняреакції поликонденсації. Сіль АГ утворюється при взаємодії обох компонентів в розчиннику, наприклад в метанолі, в якому сама сіль порівняно мало растворима. Введення точно еквимолярнихкількостейконтролюється по значенню рНі порівнянню з калібрувальною кривою. Гексаметілендіамін (60—80%) додають в киплячий 20%-вийрозчин адипиновоеї кислоти в метанолі до тих пір, поки не досягається задане значення рН. З охолодженого розчину сіль легко висаджується і далі центрифугирується. Після фільтрації сіль звільняютьвід домішок, що залишилися в матковому розчині. Далі сіль промивають метанолом і сушать. При цьому виходить білий розчинний у воді кристалічний порошок (темп. пл. 190— 191° С).
Сіль АГ, яка вживається для виробництва волокна найлон6,6, повинна відповідати наступним вимогам:
/>
Технологічна характеристика процесу
Опис технологічної схеми отримання солі АГ
Отримання солі-АГ
H2N– (CH2)6– NH2+ HOOC– (CH2)4 – COOH→
→ />
Технологічна схема отримання АГ-солі приведена на Рис.3. З апарату 2 50%-вийрозчин гексаметилендиаминав метанолі перекачують в реактор 3, де нейтралізують 20%-вимметанольнимрозчином адипиновоеї кислоти, що подається з апарату 1. За рахунок теплоти реакції (533,9 ккал/моль) починається кипіння реакційної суміші. Після закінчення реакції суспензії АГ-солі в метанолі направляють в проміжну місткість 5, де охолоджують до 20—30 °С; отриману АГ-сіль відділяють на центрифузі 6 і збирають в бункері 7. Вихід АГ- солі складає 95%. Від маткового розчину, що містить невелику кількість АГ-солі(по розчинності), на колоні 9 відгоняють метанол, який повертають в процес. Кубовий залишок після відгонки метанолу розчиняють в йоді а кількість АГ-солі, що залишилася, висаджують метанолом. В цьому випадку вихід АГ-солі можна збільшити до 97—99%. При проведенні процесу в середовищі метанолу чистота отриманої АГ-солі іноді не відповідає вимогам ГОСТ по температурі плавлення (192—193 °З). В Україні розроблений спосіб отримання АГ-солі, відмінний тим, що процес ведуть в середовищі 75—80%-воговодного изопропиловогоспирту при 65—70°С таким чином. До 30%-вого розчину адипиновоеї кислоти в изопропиловому спирті, що містить 20—25% води, поступово при ефективному перемішуванні додають 50%-вийрозчин гексаметилендиаминав тому ж розчиннику так, щоб температура в реакторі підтримувалася в межах 65— 70 °С. Реакцію закінчують, коли адипиноваякислота повністю нейтралізується гексаметилендиаминомі в матковому розчині знаходитиметься 0,2—0,3% останнього. Реакційну масу охолоджують до 15—20 °С, випавшу в осад АГ-сіль фільтрують, промивають водним розчином изопропиловогоспирту і сушать у вакуумі (залишковий тиск 250—300 мм рт. ст., температура 65—70 °С). Вихід АГ-солі складає 96—96,5% з розрахунку на узяту адипиновуюкислоту. Отримана цим способом АГ-сіль характеризується високою чистотою і має температуру плавлення 195 °С.--PAGE_BREAK--
Отримання АГ-солі можна також проводити у водному середовищі. Згідно цьому способу, водний розчин гексаметилендиаминаобробляють водним розчином адипиновойкислоти. Отриманий розчин АГ-солі очищають активованим вугіллям. Спосіб представляє інтерес у зв'язку з тим, що водний розчин АГ-солі може бути безпосередньо використаний для поліконденсації. Проте висока якість АГ-солі в цьому способі досягається тільки при використовуванні добре обчищених гексаметилендиамината адипиновоеї кислоти. В осоружному випадку переважно процес, що проводиться в спиртному або у водно-спиртовому середовищі, оскільки є в початковій сировині домішки, краще розчинні в органічних розчинниках, ніж у воді, залишаються в матковому розчині.
/>
Рис. 3. Технологічна схема отримання АГ-солі: 1,2 –апарати для приготування розчинів; 3-реактор; 4- холодильник; 5- проміжна ємкість;6-центрифуга; 7-бункер; 8- збірник; 9- колона
Основні параметри виробництва та технологічного процесу виробництва АГ-солі
Гексаметілендіамінадіпат, АГ-сіль H2N(CH2)6NH2•НООС(СН2)4СООН, біла кристалічна речовина, без запаху; температура плавлення 194°, добре розчинне у воді, рН розчину = 7,2—7,3.
АГ-сіль застосовується для створення полімеру, що йде для отримання синтетичноговолокна—найлона. Сировиною для виробництва АГ-солі по описуванійсхемі служать гексаметилендиамині адипиноваякислота.
Адіпіновая кислота завантажується в розчинник 13, в нього ж з емністі 12 закачується необхідна кількість метанолу (Рис.4). Розчин адипиновойкислоти з розчинника13 стислим азотом видавлюється через фільтр 1 в мірник2. Розчин гексаметилендиаминав метанолі готується в розчиннику15, в який завантажується гексаметилендиамині закачується метанол з емністі 12. Для поліпшення розчинення гексаметилендиамина, окрім обігріву розчинника 15 парою через сорочку застосовується циркуляція розчину за допомогою поршневого насосу. Цим же насосом розчин гексаметилендиаминачерез фільтр5 подається в мірник 4. В необхідному для реакції співвідношенні розчини адипиновойкислоти і гексаметилендиаминаз мірників2 і 4 зливаються в емальований реактор 14. За рахунок теплоти реакції реакційна маса розігрівається. Необхідна температура в реакторі підтримується охолоджуванням через сорочку і за рахунок випаровування метанолу, пари якого конденсуються в конденсаторі3. З нього метанол, що сконденсувався, поступає в емність 12.
Продукти реакції з реактора 14 видавлюються стислим азотом в проміжну місткість6, з якої подаються на центрифугу 7. Відфільтрована АГ-сіль скидається на транспортер 11 і відправляється на сушку або безпосередньо на склад. Матковий розчин, що виходить з центрифуги7, збирається в збірці16.
З метою витягання що залишилася в маточнику АГ-солі вміст збірки 16 подають в колону відгону 8. Метанол в цій колоні відганяеться, пари його конденсуються в дефлегматоре9. Конденсат надалі охолоджується в холодильнику 10 і збирається в збірці 18. З цієї збірки метанол перекачується насосом в емність 12. Кубова рідина з колони 8 поступає в збірку 17. В ньому відбувається розчинення випавшої при упарюванні АГ-солі. Водний розчин АГ-солі відкачується на осадженняза допомогою метанолу (на схемі не вказано).
/>
/>
Рис.4. Технологічна схема виробництва АГ-солі: 1,5 – фільтри, 2,4- мірники, 6-проміжна місткість,7-центрифуга, 8-відгонна колона, 9-дефлегматор, 10-холодильник, 11-шнек, 12-емність,13,15 –розчиники,14- реактор,16,17,18 — збірки
Список використаних джерел
Казарновский С.Н., Козлов В.Н. Технологические схемы процессов основного органического синтеза / Методы производства исходных продуктов высокомолекулярных соединений – Горький, 1960 – 420с.
Гарбар М.И., Растанин И.В. Пластмасы и синтетические смолы в строительстве – М., Архитектура, 1960 -263с.
Ф. Фурне Синтетические волокна /перевод с нем. – М., Химия, 1970 – 680с.
Томилов А.П. Смирнов С.К. Адиподинитрил и гексаметилендиамин – М., Химия, 1974 – 280 с.
Г.Хопфф, А. Мюллер, Ф. Венгер Полиамиды /перевод с нем. – М., Химическая литература, 1968 – 453 с.
Новое в производстве соли АГ – Химия Украины, 2001, № 22, с. 32
Соль-АГ –Химическое производство 1974 (75) № 8, с. 13-15