Технология элементоорганических мономеров и полимеров - Андрианов К.А.
Скачать (прямая ссылка):
Получение триметилбората
Синтез триметилбората основан на реакции метилового спирта с борной кислотой:
ЗСНзОН + НзВОз т^нТо^ В(ОСН3)3
Триметилборат с избытком метилового спирта образует азеотроп-ную смесь, кипящую при ~55 °С. Для разделения этой смеси и выделения чистого триметилбората имеется ряд методов: отмывка метилового спирта серной кислотой; отделение метилового спирта при помощи хлористого кальция, хлористого лития или других растворимых в спирте солей; отгонка метилового спирта (в виде азеотропной смеси с триметилборатом, кипящей при более низкой температуре, чем оба компонента), с последующей экстракцией триметилбората минеральным маслом и др.
Довольно простым и удобным для разделения метилового спирта и триметилбората является метод экстракции. Поскольку триметилборат обладает высокой реакционной способностью, для экстракции следует применять хорошо очищенные масла, например медицинский вазелин. Вазелин очень удобный агент, так как метиловый спирт в нем практически нерастворим, а в присутствии триметилбората растворимость метилового спирта возрастает пропорционально содержанию триметилбората, что хорошо видно из фазовой диаграммы для системы триметилборат — метиловый спирт — вазелин (рис. 89).
Исходное сырье: борная кислота (бесцветные кристаллы; т. пл. 169 °С), метиловый спирт (т. кип. 64,5 °С; ?1° = 0,7868) и медицинский вазелин.
Процесс получения триметилбората состоит из двух основных стадий: синтеза триметилбората и его экстракции; отгонки и ректификации триметилбората. Принципиальная технологическая схема производства триметилбората приведена на рис. 90.
Перед началом синтеза в куб колонны 10 из емкости 15 загружают метиловый спирт и нагревают куб до температуры кипения спирта
270
Гл. 14. Борорганические соединения
Метиловый спирт 100%
(—65 °С). Затем в среднюю часть колонны из мерника 3 со скоростью 16—18л/ч начинают подавать 19—20%-ный раствор борной кислоты
в метиловом спирте. Этот раствор предварительно готовят в аппарате 8 и фильтруют на фильтре 2.
Колонна синтеза работает при атмосферном давлении; верхняя ее часть заполнена насадкой из ни-хромовой проволоки. Вначале колонна работает с возвратом флегмы, до установления вверху постоянной температуры 54 °С. После этого со скоростью, соответствующей скорости подачи раствора борной кислоты, с верха колонны в сборник 11 начинают отбирать азеотропную смесь, содержащую примерно 75% триметилбората. ный водный раствор метилового и потом подают на
100% Вазелин
100% Триме тилборат
Рис. 89. Диаграмма расслаивания в системе триметилборат — метиловый спирт — вазелин.
В куб колонны стекает 70%-спирта, откуда его перегружают в сборник 9
Легкая
Тяжелая фракция
Триметилборат
Рис. 90. Схема производства триметилбората: 1,3, 5 - мерники; 2 - фильтр; a - конденсаторы; в 9, 11, 13, 14 18, 19 - сборники; /-ректификационная колоннаі 8 — аппарат для приготовления раствора; 10 — колонна синтеза; 12 - экстракционная колонна: 15, 17 — емкости; їв — отгонный куб.
Легкая фракция
Тяжелая фракция
Рис. 91. Вертикальная экстракционная колонна:
1 — вал; 2 — смесительные секции с мешалками; г - отстойные секции с насадкой.
отгонку метилового спирта, который возвращают в цикл. Экстракция триметилбората вазелином осуществляется в вертикальной колонне 12,
Борорганические соединения
271
разделенной на ряд чередующихся зон перемешивания и отстаивания. Зоны отстаивания заполнены кольцами Рашига, а в зонах перемешивания установлены лопастные мешалки. Схема экстракционной колонны приведена на рис. 91.
В качестве экстракторов могут быть использованы не только вертикальные, но и наклонные и горизонтальные аппараты.
Наклонный смесительно-отстойный экстрактор Ван-Дийка (рис. 92) представляет собой цилиндрический аппарат, в котором перемешивающие устройства
Легкая фракция
Тяжелая^ Фракция!
7I7I
ттг
«4
тпг
Легкая фракция
т
{Тяжелая •фракция
По Я-Я
Рис. 92. Наклонный смесительно-отстойный экстрактор Ван-Дийка:
1 — вал; 2 — перфорированные перегородки;^ — перегородки отстойных камер; 4 — перемешивающее устройство; / — смесительные камеры; // — отстойные камеры.
4 расположены на общем валу 1. Перфорированные перегородки 2 отделяют смесительные камеры / от отстойных камер //. Последние разделены перегородками 3, имеющими сверху и снизу переточные отверстия. Движение жидкостей в аппарате происходит исключительно под действием силы тяжести; скорость движения зависит от угла наклона аппарата и разности удельных весов.
Горизонтальный многосекционный трубчатый экстрактор (рис. 93) представляет собой цилиндрический аппарат, по оси которого проходит вал 2 с радиальными мешалками 3. В корпусе 1 последовательно расположены смесительные / и отстойные камеры //, причем первые ограничены перегородками 4 с симметричными срезами, а вторые — перегородками 5 с несимметричными срезами. Тяжелая фракция вводится в аппарат через штуцер в нижней части левой торцевой крышки и выводится через штуцер в нижней части правой торцевой крышки; легкая фракция движется противотоком. Легкая и тяжелая фракции, пройдя концевые отстойные секции, через систему перегородок поступают на ступени экстракции. При выходе из смесительной зоны смесь фракций проходит через каналы между перегородками 4 и 5.
