Большая энциклопедия нефти и газа. Адипиновая кислота

Изобретение относится к способу получения адипиновой кислоты окислением капролактама, где в качестве исходного сырья используются капролактамсодержащие отходы производства капролактама - кубы дистилляции производства капролактама окислением циклогексана, с содержанием капролактама не менее 90%, при температуре 75-100°С в жидкой среде, причем реакцию осуществляют с помощью окислителя, представляющего собой смесь 30% перекиси водорода, взятой в количестве H 2 O 2 /КЛ (1-1,1)/1 моль/моль, и концентрированной серной кислоты (96%) в количестве 0,2-0,36 моль/кг реакционной массы, в котором оксидат подкисляют концентрированной серной кислотой с целью выделения адипиновой кислоты. Технический результат - использование промышленных отходов, более высокий выход, отсутствие трудноотделяемых примесей в товарной адипиновой кислоте. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способу получения адипиновой кислоты, в котором в качестве сырья используются отходы производства капролактама окислением циклогексана: кубы дистилляции (КД), представляющие кубовые остатки после ректификации капролактама, содержащие не менее 90% капролактама (остальное органические примеси). При средней мощности производства 100 тыс. т/год капролактама ориентировочно образуется 700-800 т КД.

В современной технологии производства капролактама предусмотрено возвращать данный отход после отделения олигомеров обратно в процесс на стадию перегруппировки или на стадию экстракции. Известен также «Способ выделения капролактама из кубовых продуктов его дистилляции» , согласно которому обработку кубовых продуктов дистилляции капролактама проводят раствором сернокислой соли капролактама при 110-130°С или продуктами Бекмановской перегруппировки при 40-80°С. Однако, как показывают результаты, при этом происходят химические превращения, при которых уменьшаются одни примеси, но появляются другие. Следовательно, возврат КД в процесс приводит к рециркуляции примесей и, как следствие, к дополнительной нагрузке на стадиях экстракции и ионообменной очистки, частичной потере капролактама при высоких температурах в условиях рециркуляции. Все это влияет на качество полиамида, получаемого из капролактама.

Мы предлагаем новый подход: вывести кубы дистилляции из рецикла, найдя способ переработки в целевые продукты, которые по физико-химическим свойствам радикально отличаются от свойств примесей, присутствующих в капролактамсодержащих отходах и могут быть отделены от них в достаточно чистом виде, например, в адипиновую кислоту (АК).

Адипиновая кислота - технически востребованный дорогостоящий продукт органического синтеза, широко используемый в различных областях. Главными потребителями являются производство полимеров (полиамида) и пластификаторов для ПВХ композиций. Рыночная стоимость АК - 60-70 тыс. руб./т, пластификаторов на ее основе 90-150 тыс. руб/т (при стоимости капролактама 73 тыс. руб./т).

В настоящее время основным методом получения АК является прямое окисление углеводородов, чаще всего циклогексана или смеси циклогексанол / циклогексанон воздухом, кислородсодержащим газом в присутствии и без катализаторов и растворителей .

Указанные способы имеют недостатки, связанные с низкой селективностью процесса н/б 50-60%, сложностью выделения и очистки товарной адипиновой кислоты от примесей и микропримесей.

Наиболее близким по составу к заявленному изобретению является способ получения АК , в котором в качестве сырья используются отходы производства капролактама фенольным методом: головные фракции ректификации циклогексанола и циклогексанона. Способ включает их окисление 40-70% азотной кислотой, взятой в количестве 2-5 мас.ч. на 1 мас.ч. головной фракции циклогексанола или циклогексанона при температуре 40-70°С, отгонку из оксидата непрореагировавшего циклогексана или циклогексена в виде водного азеотропа, охлаждение реакционной массы до 5-20°С, отделение адипиновой кислоты, промывку ее водой и сушку. Для увеличения выхода адипиновой кислоты в оксидат добавляют концентрированную азотную кислоту до содержания ее в оксидате 60-70% и проводят доокисление циклогексана или циклогексена при температуре 70-120°С и давлении 0,1-0,3 МПа. Преимуществом способа является использование промышленных отходов; однако применение азотной кислоты приводит к появлению новых - трудноутилизируемых газовых выбросов, содержащих оксиды азота; селективность процесса не превышает 60-65%.

Все вышесказанное требует продолжения исследований: используя все ценное в ранних работах, необходимо разработать эффективный способ получения адипиновой кислоты из промышленных отходов.

Задачей настоящего изобретения является создание способа получения АК окислением капролактама, содержащегося в отходах производства капролактама из циклогексана - кубах дистилляции. Технический результат - получение адипиновой кислоты товарных кондиций с выходом - н/м 70% из кубов дистилляции.

Для решения поставленной задачи кубы дистилляции, в которых содержание капролактама составляет более 90%, окисляли смесью 30% раствора перекиси водорода, взятого в количестве H 2 O 2 /КЛ=(1-1,1)/1 (мольн.) и серной кислотой в количестве 0,2-0,36 моль/кг реакционной массы, при температурах 75-100°С. Добавление концентрированной серной кислоты необходимо для гидролиза промежуточных продуктов окисления: адипимида и амида адипиновой кислоты (реакция 2).

Методика окисления:

В круглодонную колбу с мешалкой загружали 30 г кубов дистилляции, содержащих 0,27 моль капролактама, и приливали 30% раствор перекиси водорода, поддерживая соотношение в реакционной массе H 2 O 2 /КЛ=(1-1,1)/1 (мольн.). При достижении температуры реакции добавляли концентрированную серную кислоту (96%) в количестве 0,2-0,36 моль/кг реакционной массы и начинали отбор проб. Пробы анализировали на содержание капролактама (хроматографически) и содержание перекиси водорода титрометрически. Для определения состава продуктов окисления капролактама нами была разработана методика анализа, заключающаяся в этерификации продуктов окисления этанолом с последующим хроматографическим анализом образующихся эфиров.

Получение адипиновой кислоты окислением капролактама проходит по реакциям (1-2):

Способ окисления можно осуществить непрерывно или периодически. Оксидат по окончании реакции обрабатывают серной кислотой из расчета 0,5 моль кислоты на 1 моль капролактама, что позволяет, с одной стороны, выделить АК, а с другой, рециркулировать неокисленные или частично окисленные соединения (например, адипимид и амид адипиновой кислоты). После промывки, перекристаллизации и осушки определяли температуру плавления адипиновой кислоты (t пл =155-155,5°С).

Преимущества и особенности настоящего изобретения можно увидеть из примеров, которые приводятся ниже в качестве пояснения. Результаты приведены в таблице 1.

Примеры 1-3 выполнены при варьировании температуры от 75 до 100°С при постоянной концентрации серной кислоты 0,23 моль/кг реакционной массы с целью выяснения влияния температуры на процесс. Процесс окисления кубов дистилляции в интервале температур 75-90°С (примеры 1-2) протекает медленно (30-28 часов), конверсия капролактама 90-93%, выход адипиновой кислоты от теории не превышает 58%. При температуре 100°С (пример 3) за 14 часов при конверсии 94% выход АК составляет 81%.

Примеры 4-7 выполнены при температуре 100°С с варьированием добавления серной кислоты в количестве 0-0,36 моль/кг. Анализ результатов показывает, что при 100°С и добавлении концентрированной серной кислоты в количестве 0,2-0,23 моль/кг (примеры 5-6) за 14-18 часов выход АК составляет 75-81% при конверсии капролактама 94%; в отсутствие добавок серной кислоты (пример 4) капролактам с конверсией 95% окисляется в промежуточные продукты: адипимид и амид адипиновой кислоты; при увеличении количества серной кислоты до 0,36 моль/кг (пример 7) при конверсии капролактама 93% выход адипиновой кислоты снижается до 25%, что объясняется появлением параллельной реакции гидролиза капролактама в аминокапроновую кислоту.

Таким образом, условиями получения адипиновой кислоты являются: соотношение H 2 O 2:КЛ=(1-1,1)/1 (мольн); количество концентрированной серной кислоты - 0,2-0,23 моль/кг реакционной массы, t=75-100°С; при конверсии капролактама 94% и температуре 100°С выход адипиновой кислоты от теории составляет 75-81%, t пл =155-155,5°С.

По сравнению с прототипом предлагаемый метод обладает совокупностью технических преимуществ: технологически прост, отличается большей селективностью, отсутствием трудноотделяемых примесей в товарной адипиновой кислоте.

3. Патенты Франции № 2761984, 2791667, 2765930.

4. Патент США № 5294739.

5. Патент RU 2296743 C2. Франция. Заявлен 27.01.2006; опубликован 10.04.2007. «Способ получения адипиновой кислоты».

6. Патент № 93021182. Россия. Заявлен 05.11.1993; опубликован 20.06.1996. «Способ получения адипиновой кислоты».

7. Леванова С.В., Герасименко В.И., Глазко И.Л. и др. // Журнал Российского химического общества им. Д.И.Менделеева. 2006. Т. L. № 3. С.37-42.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения адипиновой кислоты окислением капролактама, где в качестве исходного сырья используются капролактамсодержащие отходы производства капролактама - кубы дистилляции производства капролактама окислением циклогексана, с содержанием капролактама не менее 90%, при температуре 75-100°С в жидкой среде, отличающийся тем, что реакцию осуществляют с помощью окислителя, представляющего собой смесь 30% перекиси водорода, взятой в количестве H 2 O 2 /КЛ (1-1,1)/1 моль/моль, и концентрированной серной кислоты (96%) в количестве 0,2-0,36 моль/кг реакционной массы, в котором оксидат подкисляют концентрированной серной кислотой с целью выделения адипиновой кислоты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество концентрированной серной кислоты в окислителе должно составлять 0,2-0,23 моль/кг реакционной массы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что оксидат с целью выделения адипиновой кислоты подкисляют концентрированной серной кислотой (96%) из расчета 0,5 моль кислоты на 1 моль капролактама.

РЕФЕРАТ

«Адипиновая кислота»

Донецк, 2013

Введение...............................................................................................................3

1. Физические и химические свойства адипиновой кислоты..........................4

2. Важность производства. Применение адипиновой кислоты......................6

3. Способы получения адипиновой кислоты....................................................7

4. Развитие производства адипиновой кислоты и современные технологические аспекты.................................................................................10

5. Производство адипиновой кислоты окислением циклогексанола..........11

6. Периодический и непрерывный методы производства адипиновой кислоты...............................................................................................................18

Реактор трубчатого типа...............................................................................21

Выводы...............................................................................................................24

Список использованной литературы...............................................................25

Введение

Адипиновая кислота - один из важнейших продуктов химической промышленности.

Основная область применения адипиновой кислоты – производство полиамидных смол и полиамидных волокон, а эти рынки давно сформировались и испытывают жесткую конкуренцию со стороны полиэфира и полипропилена.

Увеличивается использование адипиновой кислоты в производстве полиуретанов. Сейчас темпы роста производства и потребления полиуретанов превышают темпы роста производства и потребления полиамидов, особенно полиамидных волокон. В Украине и России собственное производство адипиновой кислоты пока отсутствует, хотя имеются весьма благоприятные для этого условия: развита сырьевая база (циклогексанол, циклогексанон, азотная кислота), имеются крупные потребители конечной продукции (пластификаторов, мономеров). Перспективная потребность в адипиновой кислоте оценивается величиной в несколько десятков тысяч тонн в год.

Итак, адипиновая кислота – стратегически и экономически важное сырье в производстве полигексаметиленадипинамида (~ 90% производимой кислоты), ее эфиров, полиуретанов; пищевая добавка (придает кислый вкус, в частности в производстве безалкогольных напитков). То есть продукты на основе адипиновой кислоты находят широкое применение в производство полиамидов, пластификаторов, полиэфиров, полиэфирных смол для ПУ, ППУ, в промышленной переработке стекла, в радиоэлектронной и электротехнической промышленности, в производстве дезинфицирующих средств, в пищевой и химико-фармацевтической промышленности, в получении лаков и эмалей, растворителей, самоотверждающихся составов.

В данной работе освещены вопросы развития и состояния производства адипиновой кислоты, экологические аспекты производства, её физико-химические свойства, области применения.

Физические и химические свойства адипиновой кислоты

Адипиновая кислота (гександиовая кислота) НООС(СН 2) 4 СООН - двухосновная предельная карбоновая кислота. Обладает всеми химическими свойствами, характерными для карбоновых кислот.

Таблица№1. Физические и химические свойства адипиновой кислоты

Адипиновая кислота обладает всеми химическими свойствами, характерными для карбоновых кислот

· при реакции с различными металлами, их основными гидроксидами и оксидами дает соответствующие соли.

· может вытеснять более слабую кислоту из ее соли.

· в присутствии кислого катализатора адипиновая кислота реагирует со спиртами. При этом образуются сложные эфиры.

· при нагревании аммонийных солей адипиновой кислоты образуются их амиды.

· под воздействием SOCl 2 адипиновая кислота превращается в соответствующий хлорангидрид.

· легко этерифицируется в моно- и диэфиры;

· с гликолями образует полиэфиры. Соли и эфиры адипиновой кислоты называются адипинатами ;

· при взаимодействии с NH 3 и аминами адипиновая кислота дает аммонийные соли, которые при дегидратации превращаются в адипамиды;

· с диаминами адипиновая кислота образует полиамиды;

· с NH 3 в присутствии катализатора при 300-400 °С – адиподинитрил.

· при нагревании адипиновой кислоты с уксусным ангидридом образуется линейный полиангидрид НО[-СО(СН2)4СОО-]nН, при перегонке которого при 210°С получается нестойкий циклический ангидрид, переходящий при 100°С опять в полимер. Выше 225 °С адипиновая кислота циклизуется в циклопентанон (II), который легче получается пиролизом адипината кальция.

Адипиновая кислота

Химическая формула продукта: C 6 H 10 O 4 / HOOC(CH 2) 4 COOH

Торговые обозначения продукта:

• Адипиновая кислота

• 1,4-Butanedicarboxylic acid
• 1,6-Hexanedioic Acid
• Acifloctin
• Hexanedioic acid
• E-355

Описание продукта:

Адипиновая кислота (также называемая гександиовая кислота ) представляет собой белое кристаллическое соединение дикарбоновой кислоты с прямой цепью С6; Слабо растворим в воде и растворим в спирте и ацетоне. Почти вся коммерческая адипиновая кислота получается из циклогексана через два последовательных процесса окисления. Первое окисление представляет собой реакцию циклогексана с кислородом в присутствии кобальтовых или марганцевых катализаторов при температуре 150-160 ° С, которые образуют циклогексанол и циклогексанон. Затем промежуточные соединения далее реагируют с азотной кислотой и воздухом с катализатором (медь или ванадий) или без азотной кислоты. Циклогексан может быть получен гидрированием бензола. Существуют и другие способы, такие как реакции с использованием фенола, бутадиена и различных жиров в качестве исходного материала. Потребление адипиновой кислоты связано почти 90% с получением нейлона поликонденсацией с гексаметилендиамином. Нейлон, имеющий белкоподобную структуру, далее обрабатывается в волокна для применения в ковровых покрытиях, автомобильных шинах и одежде. Адипиновая кислота используется в производстве компонентов пластификаторов и смазок. Применяется при изготовлении сложных полиэфирполиолов для полиуретановых систем. Адипиновая кислота пищевого качества используется как вспомогательная добавка для гелеобразования, подкислитель, разрыхлитель и буферный агент. Адипиновая кислота имеет две карбоновые кислоты, -COOH, группы, которые могут давать два сорта солей. Его производные, ацилгалогениды, ангидриды, сложные эфиры, амиды и нитрилы используются при получении целевых продуктов, таких как ароматизаторы, внутренние пластификаторы, пестициды, красители, средства для обработки текстильных изделий, фунгициды и фармацевтические препараты, посредством дальнейших реакций замещения, каталитического восстановления, металлизации Гидридное восстановление, восстановление диборана, образование кето с металлоорганическими реагентами, электрофильное связывание в кислороде и конденсация. Дикарбоновая кислота представляет собой соединение, содержащее две группы карбоновой кислоты, -COOH. Примеры с прямой цепью приведены в таблице. Общая формула представляет собой HOOC (CH 2) n COOH, где n обозначает оксалиновую кислоту, n = 1 для малоновой кислоты, n = 2 для янтарной кислоты, n = 3 для глутаровой кислоты и т. Д. В замещающей номенклатуре их названия Образованный добавлением -dioic "в качестве суффикса к имени родительского соединения. Они могут давать два типа солей, так как они содержат две карбоксильные группы в своих молекулах. Диапазон длин углеродных цепей составляет от 2, но дольше, чем C 24, очень редко. Термин длинная цепь относится обычно к C 12 до C 24. Карбоновые кислоты имеют промышленное применение прямо или косвенно через галоидные кислоты, сложные эфиры, соли и ангидридные формы, полимеризацию и т.д. Дикарбоновые кислоты могут давать два вида солей или сложных эфиров, так как они содержат две карбоксильные группы в одной молекуле. Это полезно в различных промышленных приложениях. Существуют почти бесконечные сложные эфиры, полученные из карбоновых кислот. Эфиры образуются путем удаления воды из кислоты и спирта. Эфиры карбоновой кислоты используются как в самых разных, так и косвенных применениях. Эфиры с более низкой цепью используют в качестве ароматизирующих базовых материалов, пластификаторов, носителей растворителей и связующих агентов. Высшие цепные соединения используются в качестве компонентов в жидкостях для обработки металлов, поверхностно-активных веществах, смазывающих веществах, детергентах, смазывающих агентах, эмульгаторах, смачивающих агентах, текстильных обработках и смягчающих средствах. Они также используются в качестве промежуточных продуктов для получения различных целевых соединений. Почти бесконечные сложные эфиры обеспечивают широкий диапазон вязкости, удельный вес, давление пара, температуру кипения и другие физические и химические свойства для выбора надлежащего применения.

Физико-химические свойства Адипиновой кислоты.

Транспортировка и хранение Адипиновой кислоты:

Кристаллическая адипиновая кислота имеет тенденцию образовывать конгломераты. Параметры, которые могут влиять на образование конгломератов, включают не только время хранения, но также влажность, температуру и размер частиц. Рекомендуется, чтобы расплавленная адипиновая кислота подлежала хранению благодаря своим параметрам. Храниться и транспортироваться в атмосфере азота. Основным риском обращения с адипиновой кислотой является опасность взрыва. Пыль адипиновой кислоты, взвешенная в воздухе, может воспламеняться при температурах 500-550 ° C. По данным Бюро горных работ, пыль адипиновой кислоты имеет индекс тяжести взрыва 1,9 и относительный рейтинг взрывоопасности. Хрустальная адипиновая кислота должна храниться в атмосфере азота или в смеси азота и воздуха с содержанием кислорода менее 10%. Во время пневматической транспортировки адипиновой кислоты можно использовать как азот, так и воздух. Однако в последнем случае необходимо принять меры предосторожности, чтобы избежать риска воспламенения пыли. В частности, транспортирующее оборудование должно иметь отверстия для взрыва, чтобы рассеять силу любой возможный взрыв, и все оборудование должно быть тщательно заземлено, чтобы предотвратить статические заряды. Твердая адипиновая кислота и ее водные растворы нападают на мягкую сталь даже при комнатной температуре, но не оказывают существенного влияния на нержавеющую сталь и алюминий.

Области применения продукта:

1. В медицине. Адипиновая кислота была включена в таблетки с матрицей рецептурного препарата с контролируемым высвобождением для обеспечения независимого от рН высвобождения как для слабоосновных, так и слабокислых лекарственных средств. Он также был включен в полимерное покрытие гидрофильных монолитных систем для модуляции рН внутриклеточного слоя, что привело к высвобождению гидрофильного лекарственного средства нулевого порядка. Сообщается, что дезинтеграция при кишечном рН энтеросолюбильного шеллака улучшается, когда адипиновая кислота используется в качестве порообразующего агента, не влияя на высвобождение в кислой среде. Другие препараты с регулируемым высвобождением включают адипиновую кислоту с целью получения профиля высвобождения в конце всплеска. Адипиновую кислоту используют для того, чтобы сделать бисобрин антифибринолитическим.
2. В пищевой промышленности. Небольшие, но значительные количества адипиновой кислоты используются в качестве пищевого ингредиента в качестве ароматизатора и желирующего средства. Он используется в некоторых антацидах карбоната кальция, чтобы сделать их терпкими. В качестве подкислителя в пекарских порошках он избегает нежелательных гигроскопических свойств винной кислоты. Адипиновая кислота , редко встречающаяся в природе, естественным образом встречается в свекле, но это не экономичный источник коммерции по сравнению с промышленным синтезом.
3. В домашних условиях. Адипиновая кислота купить и применить при производстве широкого спектра продуктов для использования в домах, такие как ковровые покрытия, производство меблировки для помещений, а также ароматизаторов.
4. В офисных условиях. Адипиновая кислота купить и применить в производстве офисных напольных покрытий и мебели.
5. В автомобильной промышленности. Адипиновая кислота применяется на этапах производства широкого спектра легких деталей для автомобилей, а также обивки для сидений и автомобильных ковриков.
6. В повседневных рекреационных мероприятиях. Адипиновая кислота применяется при производстве специализированной обуви, оборудования для рекреации, а так же рекреационной специализированной одежды.
7. Адипиновая кислот а применяется в производстве найлона 6-6, широкого применяющегося по всему миру.
8. Адипиновая кислота применяется в производстве широкого спектра адсорбентов и абсорбентов.
9. Адипиновая кислота применяется при производстве отделочных материалов.
10. Адипиновая кислота применяется при производстве смазок и смазочных материалов.
11. Гександиовая кислота используется при производстве пластификаторов.
12. Гександиовая кислота используется при изготовлении красок и специализированных добавок к краскам.
13. Гександиовая кислота применяется в качестве агента-разделителя твердых веществпромышленных производствах.

Адипиновая кислота (1,4-бутандикарбоновая кислота, Гександиовая кислота, е355) – пищевая добавка группы антиоксидантов - двухосновная предельная карбоновая кислота (класс органических соединений, молекулы которых содержат одну или несколько функциональных карбоксильных групп - COOH).

Физико-химические свойства.

Брутто-формула: C 6 H 10 O 4 .

Структурная формула:

H O O O O H

Адипиновая кислота обладает всеми химическими свойствами, характерными для карбоновых кислот. Внешний вид: правильной формы белые кристаллы или порошок. Температура плавления 152 °С. Температура кипения 337,5 °С. Плотность 1,36 г/см 3 . По своему действию на организм человека безвредна. Адипиновая кислота образует соли, большинство из которых растворяются в воде. Адипиновая кислота легко этерифицируется в моно- и диэфиры, а с гликолями образует полиэфиры. Адипиновая кислота представляет собой бесцветный кристаллический порошок. Распадается при нагревании, выделяя летучие пары валериановой кислоты и других веществ.

Применение.

В качестве сырья в производстве синтетических волокон (полиамидов) и полиуретанов;

В качестве пластификатора в производстве пластмасс;

В полиграфии для производства бумаги высокого качества;

В производстве эфиров и красителей;

В качестве основного компонента различных средств для удаления накипи.

Адипиновая кислота используется в качестве мягкого подкислителя с малой гигроскопичностью и кислым вкусом, сохраняющимся длительное время, например: в жевательной резинке до 3%; в десертах до 0,6%; в смесях для выпечки до 0,4%; в сухих смесях для напитков до 1% (в пересчёте на готовый к употреблению продукт).

Допустимое суточное потребление – 5 мг/кг веса тела в день в расчёте на адипат-ион. ПДК в воде 2,0 мг/л, класс опасности 3.

Е355 разрешена в десертах ароматизированных сухих в количестве до 1 г/кг продукта; в смесях порошкообразных для изготовления напитков в домашних условиях в количестве до 10 г/кг; в начинках, отделочных полуфабрикатах для сдобных хлебобулочных изделий и мучных кондитерских изделий и т. п. в количестве до 2 г/кг по отдельности или в комбинации с другими адипатами в пересчёте на кислоту.

Опасность адипиновой кислоты для здоровья.

Ингаляция: кашель, затрудненное дыхание, воспаление горла.

Кожный покров: покраснение.

Глаза: покраснение, боли.

Адипиновая кислота - малотоксична при попадании внутрь.

Взрыв возможен в том случае, если она в порошкообразной форме смешана с воздухом. В сухом виде вещество может быть электростатически заряжено при вихревых движениях, пневмотранспортировке, переливании, и т.д.

Получение.

Е355 получается при окислении циклогексана, проходящем в два этапа. Также препарат получают при взаимодействии циклогексана с азотной кислотой или озоном. Одним из перспективных способов получения считается гидрокаронилирование бутадиена. В мире производится 2,5 млн тонн в год адипиновой кислоты.

а) В промышленности адипиновую кислоту получают главным образом двухстадийным окислением циклогексана. На первой стадии (жидкофазное окисление воздухом при 142-145°С и 0,7 МПа) получают смесь циклогексанона и циклогексанола, разделяемую ректификацией. Циклогексанон используют для производства капролактама. Циклогексанол окисляют 40-60%-ной HNO 3 при 55°С (катализатор NH 4 VO 3); выход адипиновой кислоты 95%.

б) окислением циклогексена озоном или HNO 3 ;

в) из ТГФ по схеме:

г) карбонилированием ТГФ в ангидрид адипиновой кислоты, из которого действием Н2О получают кислоту.

Метод получения 1. (лабораторный синтез)

В 5-литровую круглодонную колбу, снабженную механической мешалкой, термометром и делительной воронкой емкостью 1 л, помешают 2100 г (16,6 моль) 50%-ной азотной кислоты (уд. вес 1,32; в вытяжном шкафу). Кислоту нагревают почти до кипения и добавляют 1 г ванадата аммония. Пускают в ход мешалку и медленно через делительную воронку добавляют 500 г (5 моль) циклогексанола. Сперва добавляют 40-50 капель циклогексанола и реакционную смесь размешивают до начала реакции (4-5 мин.), что становится заметным по выделению окислов азота (весьма важно, чтобы окисление началось до того, как будет прибавлено значительное количество циклогексанола, в противном случае реакция может стать бурной. Необходимо вести реакцию в хорошо действующем вытяжном шкафу.). Затем реакционную колбу помещают в баню со льдом и содержимое колбы охлаждают до тех пор, пока температура смеси не достигнет 55-60°С. После этого как можно скорее прибавляют циклогексанол, поддерживая температуру в пределах, указанных выше. К концу окисления (после того как прибавлено 475 г циклогексанола) ледяную баню удаляют; иногда колбу приходится даже нагревать для того, чтобы поддерживать необходимую температуру и чтобы избежать циклизации адипиновой кислоты.

Перемешивание продолжают еще 1 час после прибавления всего количества циклогексанола. Затем смесь охлаждают до 0°С, адипиновую кислоту фильтруют с отсасыванием, промывают 500 мл ледяной воды и сушат на воздухе в течение ночи.

Выход белых кристаллов с т. пл. 146-149°С составляет 395-410 г. Выпариванием маточных растворов можно получить еще 30-40 г продукта с т. пл. 141-144°С (в смеси с глутаровой и янтарной кислотами). Общий выход сырой адипиновой кислоты: 425-440г, или 58-60% от теоретического выхода. Полученный продукт для большинства целей достаточно чист; однако более чистый продукт может быть получен перекристаллизацией сырой адипиновой кислоты из 700 мл концентрированной азотной кислоты уд. веса 1,42. Потери при очистке составляют около 5%. Перекристаллизованная адипиновая кислота плавится при 151-152 С.

Примечания.

1. Имеется предположение не применять катализатора, если температуру реакционной смеси, после начала реакции, поддерживать при 85-900 (Хартман, частное сообщение).

2. Применялся технический циклогексанол, практически не содержащий фенола. Более 90% продукта кипело в пределах 158-1630.

3. Весьма важно, чтобы окисление началось до того, как будет прибавлено значительное количество циклогексанола, в противном случае реакция может стать бурной. Необходимо ваести реакцию в хорошо действующем вытяжном шкафу.

4. Азотнокислые маточные растворы содержат значительные количества адипиновой кислоты в смеси с глутаровой и янтарной кислотами. Оказалось, что разделение этих кислот кристаллизацией практически нецелесообразно. Однако, если азотную кислоту удалить выпариванием, а оставшуюся смесь кислот этерифицировать этиловым спиртом,то можно получить смесь этиловых эфиров янтарной (т. кип. 121-1260/20мм), глутаровой (т. кип. 133-1380/20мм) и адипиновой т. кип. (142-1470/20мм) кислоты. Эти сложные эфиры можно успешно разделить перегонкой.

5. Следующая видоизмененная пропись может дать лучший выход. В 3-хлитровую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капелоьной воронкой, укрепленными в асбестовых пробках, пропитанных жидким стеклом, помещают 1900мл 50%-ной азотной кислоты (1262мл азотной кислоты уд. веса 1,42, разбавленной до 1900мл) и 1г ванадата аммония. Колбу помещают на водяную баню, нагретую до 50-600, и очень медленно, при работающей мешалке, прибавляют 357г (3,5мол.) технического циклогексанола таким образом, чтобы температура бани поддерживалась при 50-600. Эта операция продолжается 6-8ч. Реакцию завершают нагреванием водяной бани до кипения, пока не прекратится выделение окислов азота (около 1 часа). Горячую реакционную смесь сливают с помощью сифона и дают ей охладиться. Выход сырой адипиновой кислоты: 372г (72% теоретич.).

Асбестовые пробки, пропитанные жидким стеклом, приготовляют из тонкого асбестового листа, нарезанного в полоски шириной 2,5см. Полоски смачивают раствором жидкого стекла и затем наматывают, например, на форштосс холодильника до получения пробки нужного размера. После сборки прибора пробки покрывают жидким стеклом и оставляют для затвердевания на ночь.

6. Азотнокислые маточные растворы после кристаллизации могут заменять часть свежей кислоты в последующих операциях окисления.

7. Адипиновую кислоту можно также перекристаллизовать из 2,5-кратного (по весу) количества воды или 50%-ного спирта. Однако эти растворители дают менее удовлетворительные результаты, чем азотная кислота.