Спосіб виділення сульфокислот фталоціанінів металів - патент Україна 2387684 - Шеляпін Олег Павлович,
Винахід відноситься до способу виділення сульфокислот фталоціанінів металів з сульфомас, отриманих сульфуванням фталоціанінів металів олеумом, згідно з яким виділення здійснюють змішуванням сульфомаси з водою або розбавленою соляною кислотою в присутності високомолекулярного структурного катіонного полімеру
з молекулярною масою 3·10 5 взятого в кількості 0,3-0,7% від ваги сульфируемого фталоціаніну металу. Пропонованим способом одержують моно- та дисульфокислоти фталоціанінів міді, кобальту, ванадила, нікелю. Після виділення сульфокислоти її відокремлюють фільтрацією та промиванням. Спосіб дозволяє з високим виходом отримувати кінцеві продукти у вигляді вільних кислот та виключити утворення високомінералізованих стічних вод під час синтезу.
Метою винаходу є розробка універсального високопродуктивного та економічного способу виділення сульфокислот фталоціанінів металів з високим виходом. Сутність пропонованого винаходу полягає в тому, що виділення сульфокислот фталоціанінів металів з сульфомас, що утворюються в процесі сульфування вихідних фталоціанінів металів олеумом, здійснюють шляхом змішування сульфомас з водою або розбавленою соляною кислотою в присутності високомолекулярного структурного катіонного
з молекулярною масою 3·10 5 . Кількість катіонного полімеру, що застосовується, залежить від будови виділяється сульфокислоти фталоціаніну металу і становить 0,3-0,7% від ваги взятого для сульфування фталоціаніну металу.
Застосування зазначеної системи виділення дозволяє отримувати сульфокислоти фталоціанінів металів у вигляді вільнихсульфокислот, а не їх солей проводити процес без застосування мінеральних солей для висолювання, здійснювати фільтрацію цільового продукту з високою продуктивністю.
Винахід відноситься до хімічної промисловості, зокрема до технології виділення сульфокислот фталоціанінів металів, які застосовуються як барвники в текстильній промисловості, виробництві паперу, миючих засобів, продуктів побутової хімії, компонентів струминного друку, модифікаторів пігментів для лакофарбової промисловості, а також використовуються як каталізатор у процесах очищення нафти та газів.
Способи виділення сульфованих фталоціанінів металів залежать від методу сульфування.
Недоліками цього способу є обмежене застосування тільки для продуктів на основі дисульфокислоти фталоціаніну міді, складне апаратурне оформлення, пов'язане із застосуванням органічного екстрагента, багатостадійність, необхідність очищення стічних вод від токсичного органічного аміну, неможливість отримання вільних сульфокислот.
Недоліками даного способу є висока енергоємність процесу, використання як мінімум трьох органічних розчинників, два з яких є пожежонебезпечними (толуол, ацетон), що вимагають додаткового обладнання та суттєвих витрат на їх регенерацію, а також низька селективність самого процесу сульфування, оскільки окремі фталоціаніни металів (наприклад , кобальту) при взаємодії з хлорсульфоновою кислотою не тільки сульфуються, а й хлоруються
Найбільш близьким за технічною сутністю є традиційний спосіб виділення сульфокислот фталоціанінів металів, викладений у "Лабораторний практикум із синтезу проміжних продуктів та барвників". / За ред. А.В.Єльцова. - Ленінград, вид."Хімія", 1985, стор.330-331 (прототип). Згідно з цим способом після сульфування фталоціаніну міді олеумом в умовах отримання дисульфокислоти, продукти реакції виділяють на 7%-ний розчин хлориду натрію і витримують до випадання осаду продукту, який потім фільтрують, промивають 3%-ним розчином хлориду натрію. Отриману пасту обробляють 20% розчином кальцинованої соди, фільтрують і промивають водою. Після сушіння одержують продукт з виходом 73%.
Даний метод широко використовується в промисловості для отримання фталоціанінів металів, що не руйнуються в процесі сульфування олеумом.
Незважаючи на високу якість продуктів, що забезпечується даним способом, він має суттєві недоліки:
- низький вихід продукту сульфування через втрати при фільтраціях продукту;
- можливість одержання цільових продуктів лише у вигляді натрієвих солей;
- значна кількість неутилізованих високомінералізованих стічних вод;
- низька продуктивність фільтрувального обладнання, пов'язана з поганою фільтрованістю одержуваних суспензій;
- значну кількість мінеральних солей у цільових продуктах.
Метою даного винаходу є розробка універсального, високопродуктивного та екологічно прийнятного способу виділення сульфокислот фталоціанінів металів високої якості.
Сутність пропонованого винаходу полягає в тому, що виділення сульфокислот фталоціанінів металів з сульфомас, що утворюються в процесі сульфування вихідних фталоціанінів металів олеумом, здійснюють шляхом змішування сульфомас з водою або розбавленою соляною кислотою в присутності високомолекулярного структурного катіонного
з молекулярною масою3·10 5 . Кількість катіонного полімеру, що застосовується, залежить від будови виділяється сульфокислоти фталоціаніну металу і становить 0,3-0,7% від ваги взятого для сульфування фталоціаніну металу.
Технічний результат, що досягається при використанні даного способу, виражається в наступному:
- кінцеві продукти виділяються у вигляді вільних сульфокислот та не містять мінеральних солей;
- отримані сульфокислоти використовуються або як цільові продукти, або легко переводять у практично важливі солі простим змішуванням з мінеральними або органічними основами без застосування спеціальних технічних прийомів;
- Забезпечується отримання широкої гами практично важливих сульфокислот фталоціанінів металів (міді, кобальту, нікелю, ванадила).
Позитивний ефект від застосування цього способу виражається в наступному:
- забезпечується висока якість та вихід цільових продуктів;
- виключається утворення високомінералізованих стічних вод;
- відходи, що утворюються у вигляді розведених кислот, що не містять мінеральних солей, легко утилізуються відомими технічними прийомами або вдруге використовуються в інших виробництвах, наприклад для отримання високовідсоткових фталоціанінів металів з сирих продуктів синтезу.
Запропонований спосіб здійснюється наступним чином.
У реактор, з мішалкою, водяною сорочкою для охолодження і термометром, завантажують воду або розведену соляну кислоту з концентрацією 1,5-3%, додають розрахункову кількість катіонного полімеру і при постійному розмішуванні та контролі температури додають сульфомасу з сульфуратора. Отриману суспензію продукту фільтрують, промивають на фільтрі водою або розведеною соляною кислотою та вивантажують водну пасту сульфокислотфталоціанінів металів.
Пропонований спосіб виділення сульфокислот фталоціанінів металів ілюструється такими прикладами.
Приклад 1. Виділення моносульфокислоти фталоціаніну міді
Сульфомасу, отриману в результаті сульфування 12 г фталоціаніну міді 60 г 15-20%-ного олеуму при температурі 30°С протягом 12 годин, виділяють на 625 г 1,5%-ного розчину соляної кислоти, що містить 0,05 г катіонного полімеру при температурі, що не перевищує 40°С. Отриману суспензію моносульфокислоти фталоціаніну міді фільтрують, промивають 600 г 1,5% розчину соляної кислоти до відсутності сульфат-іонів. Отримують 42 г водної пасти, що містить 13,26 г моносульфокислоти фталоціаніну міді. Вихід 97%.
Приклад 2. Виділення дисульфокислоти фталоціаніну міді
Сульфомасу, отриману в результаті сульфування 15 г фталоціаніну міді 120 г 26%-ного олеуму при температурі 60°С протягом 12 годин, виділяють на 900 г води, що містить 0,1 г катіонного полімеру, при температурі, що не перевищує 40°С. Отриману суспензію дисульфокислоти фталоціаніну міді фільтрують, промивають 500-600 мл 1,5% розчину соляної кислоти до відсутності сульфат-іонів. Отримують 74 г водної пасти, що містить 18,5 г дисульфокислоти фталоціаніну міді. Вихід – 96,5%.
Приклад 3. Виділення дисульфокислоти фталоціаніну міді
Сульфомасу, отриману в результаті сульфування 19,5 г фталоціаніну міді 250 мл 20%-ного олеуму при температурі 98-100°С протягом 2 годин, виділяють на 1200 г води, що містить 0,12 г катіонного полімеру, при температурі, не вище 40°С. Отриману суспензію дисульфокислоти фталоціаніну міді фільтрують, промивають 600-700 мл 1,5% розчину соляної кислоти до відсутності сульфат-іонів. Отримують 108 г водної пасти, що містить 23,67 гдисульфокислоти фталоціаніну міді. Вихід 95%.
Приклад 4. Виділення моносульфокислоти фталоціаніну кобальту
Сульфомасу, отриману в результаті сульфування 12 г кобальту фталоціаніну 60 г 15-20%-ного олеуму при температурі 30°С протягом 12 годин, виділяють на 625 г 1,5%-ного розчину соляної кислоти, що містить 0,07 г катіонного полімеру при температурі, що не перевищує 40°С. Отриману суспензію моносульфокислоти фталоціаніну кобальту фільтрують, промивають 600 г 1,5%-ного розчину соляної кислоти до відсутності сульфат-іонів. Отримують 52,54 г водної пасти, що містить 13,13 г моносульфокислоти кобальту фталоціаніну. Вихід 96%.
Приклад 5. Виділення дисульфокислоти фталоціаніну кобальту
Сульфомасу, отриману в результаті сульфування 29,5 г кобальту фталоціаніну 90 мл 20%-ного олеуму при температурі 97-101°С протягом 2 годин, виділяють на 830 мл води, що містить 0,1 г катіонного полімеру, при температурі, не перевищує 40°С. Отриману суспензію дисульфокислоти кобальту фталоціаніну фільтрують, промивають 600-700 мл 3%-ного розчину соляної кислоти. Отримують 183,2 г водної пасти, що містить 36,63 г дисульфокислоти кобальту фталоціаніну. Вихід 97%.
Приклад 6. Виділення моносульфокислоти монохлорфталоціаніну кобальту
Сульфомасу, отриману в результаті сульфування 12,7 г монохлорфталоціаніну кобальту 63 г 15-20%-ного олеуму при температурі 30°С протягом 12 годин, виділяють на 625 г 1,5%-ного розчину соляної кислоти, що містить 0,07 г катіонного полімеру, при температурі, що не перевищує 40°С. Отриману суспензію моносульфокислоти монохлорфталоціаніну кобальту фільтрують, промивають 600-650 г 1,5%-ного розчину соляної кислоти до відсутності сульфат-іонів. Отримують 69,02 г водної пасти, що містить 13,8 г моносульфокислотимонохлорфталоціаніну кобальту. Вихід 96%.
Приклад 7. Виділення дисульфокислоти монохлорфталоціаніну кобальту
Сульфомасу, отриману в результаті сульфування 32,83 г монохлорфталоціаніну кобальту 90 мл 20%-ного олеуму при температурі 97-101°С протягом 2 годин, виділяють на 830 мл води, що містить 0,1 г катіонного полімеру. Отриману суспензію дисульфокислоти монохлорфталоціаніну кобальту фільтрують, промивають 600-700 мл 3%-ного розчину соляної кислоти. Отримують 157,7 г водної пасти, що містить 39,43 г дисульфокислоти монохлорфталоціаніну кобальту. Вихід 95%.
Приклад 8. Виділення дисульфокислоти дихлорфталоціаніну кобальту
Сульфомасу, отриману в результаті сульфування 32,83 г дихлорфталоціаніну кобальту 90 мл 20% олеуму при температурі 97-101°С протягом 2 годин, виділяють на 830 мл води, що містить 0,1 г катіонного полімеру. Отриману суспензію дисульфокислоти дихлорфталоціаніну кобальту фільтрують, промивають 600-700 мл 3%-ного розчину соляної кислоти. Отримують 158,4 г водної пасти, що містить 39,6 г дисульфокислоти дихлорфталоціаніну кобальту. Вихід 96%.
Приклад 9. Виділення моносульфокислоти фталоціаніну ванадила
Сульфомасу, отриману в результаті сульфування 12,07 г фталоціаніну ванадила 60 г 15-20%-ного олеуму при температурі 30°С протягом 12 годин, виділяють на 625 г 1,5%-ного розчину соляної кислоти, що містить 0,05 г катіонного полімеру, при температурі, що не перевищує 40°С. Отриману суспензію моносульфокислоти фталоціаніну ванадилу фільтрують, промивають 600 г 1,5%-ного розчину соляної кислоти до відсутності сульфат-іонів. Отримують 62,5г водної пасти, що містить 12,5г моносульфокислоти фталоціаніну ванадила. Вихід 91%.
Приклад 10. Виділення дисульфокислоти фталоціаніну ванадила
Сульфомасу, отриману в результаті сульфування 19,62 г фталоціаніну ванадила 250 мл 20%-ного олеуму при температурі 98-100°С протягом 2 годин, виділяють на 1200 г води, що містить 0,12 г катіонного полімеру, при температурі 40°С. Отриману суспензію дисульфокислоти фталоціаніну ванадилу фільтрують, промивають 600-700 мл 1,5%-ного розчину соляної кислоти до відсутності сульфат-іонів. Одержують 113 г водної пасти, що містить 22,54 г дисульфокислоти фталоціаніну ванадил. Вихід 90%.
Приклад 11. Виділення дисульфокислоти фталоціаніну нікелю
Сульфомасу, отриману в результаті сульфування 14,87 г фталоціаніну нікелю 120 г 26%-ного олеуму при температурі 60°С протягом 12 годин, виділяють на 900 г води, що містить 0,1 г катіонного полімеру, при температурі, що не перевищує З. Отриману суспензію дисульфокислоти фталоціаніну нікелю фільтрують, промивають 500-600 мл 1,5% розчину соляної кислоти до відсутності сульфат-іонів. Одержують 81 г водної пасти, що містить 16,2 г дисульфокислоти фталоціаніну нікелю. Вихід – 85%.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб виділення сульфокислот фталоціанінів металів з сульфомас, отриманих сульфуванням фталоціанінів металів олеумом, який відрізняється тим, що сульфомаси змішують з водою або розбавленою соляною кислотою в присутності високомолекулярного катіонного полімеру лінійно-8 молекул 3·10 5 взятого в кількості 0,3-0,7% від ваги сульфируемого фталоціаніну металу.