192787. lajstromszámú szabadalom • Nagyüzemi, javított eljárás gyógyszeripari felhasználásra alkalmas, nagytisztaságú difenil-metán előállítására
6 192787 7 nyers difenil-metánt csökkentett nyomáson desztilláljuk. Ez utóbbi célja a difenil-metán tisztítása. Ily módon eljárva mintegy 88-89%-os hozammal, legalább 99,6%-os tisztaságú difenil-metánt kapunk. A találmány szerinti eljáráshoz felhasznált reaktánsok (a benzol és a formaldehid) illetve a két .katalizátor' (a kénsav és a metanol) minőségével, mennyiségével (ez utóbbit minden esetben 1 mól formaldehidre számítjuk) kapcsolatos követelményeket, valamint a reakció körülményeit a kővetkezőkben ismertetjük. A kénsav kettős szerepet játszik a benzol és a formaldehid kondenzációs reakciójában, egyrészt katalizátora a reakciónak, másrészt vizelvonó, illetve vizmegkötó. Az utóbbi nagy kezdeti kénsav-koncentráció (pl. 90%-os) alkalmazását indokolná, meghatározva egyúttal azt a végső kénsav-koncentrációt is, amelynél a kénsav vizlehasító, illetve vizmegkötó képessége még érvényesülhet. A benzol és a formaldehid kondenzációs reakciójával párhuzamosan azonban, a kénsav hatására, egy nem kívánatos mellékreakció is lejátszódik, a benzolnak, valamint a reakció termékének, a difenil-metánnak egy része szulfonálódik. A szulfonálódás mértéke és a szulfonálódás következtében fellépő benzol-, illetve difenil-metán-veszteség természetesen annál nagyobb, minél nagyobb a kénsav kezdeti koncentrációja. A reakció hozamának szempontjából nagy jelentőséggel bír a kénsav azon koncentrációja, amely mellett a kondenzációs reakció megfelelő sebességgel játszódik le, a szulfonálás mértéke viszont a minimálisra csökken. Az eljárásban alkalmazott kénsav mennyisége, illetve kiindulási koncentrációja szabja meg a még hatékony végső kénsav-koncentrációt. Kísérleteink szerint - ellentétben az irodalmi adatokkal (70% tömeg%) - a kénsav végső koncentrációja 63-65 súly%-ig csökkenhet. 2-5 tömeg% difenil-metán-szulfonsavat tartalmazó kénsavat alkalmazva a hozam néhány %-kal nő és az emulzióképződés is csökken. A kénsav minősége is befolyásolja a hozamot. A vasszulfátot és/vagy szelént tartalmazó technikai minőségű kénsav javítja a kondenzáció hozamát, ha nem is lényeges mértékben, előnye továbbá a technikai kénsav olcsó éra. A formaldehid-oldat koncentrációja 25-35% között változhat. A hígabb formaldehid-oldat használata esetében a 80%-os kénsav mennyiségét olyan arányban kell megnövelni, hogy a formaldehid-oldattal bevitt nagyobb menynyiségü víz hatására se csökkenjen a reakció végére a kénsav koncentrációja 63-65% alá. A találmány egyik lényeges jellemzője, hogy a legnagyobb hozamokat (88-89%) 28-32%-os formaldehid-oldattal érjük el. A reaktánsként használt benzol, valamint a katalizátorként alkalmazott metanol minőségével kapcsolatban semmi megszorítás nincs. Annál jelentősebb szerepet játszik a találmány szerinti eljárásban a benzokformaldehid és a metanckformaldehid mólaránya, a formaldehid adagolási sebessége és módja, valamint a reakcióelegy keverésének intenzitása. A difenil-metán képződéséhez vezető reakció sztöchiometrikus benzokformaldehid mólaránya 2:1. Ahhoz azonban, hogy a .primer" reakció sebességét a magasabb molekulasúlyú termékekhez vezető reakciókhoz képest megnöveljük, a benzokformaldehid mólarányát is növelnünk kell, célszerűen az elméleti érték három és fél - négyszeresére. A fölöslegben alkalmazott benzol egyúttal a termék oldószeréül is szolgál. A kénsavas fázis elválasztása után, a benne oldott difenil-metánt ugyancsak benzollal extraháljuk, célszerűen a reakcióhoz használt benzol menynyiségének 20-25%-ával. Gyakorlatilag egyszeri extrakció elegendő. A kénsavas fázis egyszeri benzolos extrakciója az eljárás ipari megvalósítása esetében is föltétlenül szükséges és gazdasági szempontból kifizetődő. Az ilyen módon .megtisztított' kénsav tömény kénsavval, vagy célszerűen óleummal töményítve visszaforgatható, ismét felhasználható, adott esetben műtrágya gyártására is alkalmazható, mivel a találmány szerinti reakcióparaméterek mellett végezve a reakciót, a hulladéksav megfelel annak a követelménynek, hogy vízzel hígítható legyen. A katalizátorként alkalmazott metanol legkedvezőbb mólaránya a formaldehidhez viszonyítva (0,45-0,55):1, nagyobb mennyiségű metanol ugyanis gátolja a reakció lejátszódását. Ezért célszerűnek mutatkozott a fenti metanokformaldehid mólarány alkalmazása a reakció indítása során, viszont a reakció utolsó szakaszában további (0,55-0,45 mól) metanolnak a reakció elegyhez való adása nem várt, meglepő módon növelte a hozamot. Mind az emulzióképződés mértékére, mind az emulzióképződést előidéző melléktermékek mennyiségére, a formaldehid adagolás módjához hasonló a hatása a keverés intenzitásának. Minél erőteljesebb a keverés, annál jobban megközelítjük a kvázi-homogén állapotot, ami a legkedvezőbb a fő reakció, a benzol és a formaldehid kondenzációjának lejátszódásához, mivel ilyen körülmények között jelentősen megnő ennek a relatív sebessége a formaldehid nemkívánatos, vizes-savas fázisban végbemenő autokondenzációs reakcióihoz képest. A keverés intenzitásának hatását a difenil-metán hozamára illusztrálja az a tapasztaltunk, mely szerint, ha 2 1-es reaktor méretben a keverő fordulatszámét 700/percról 300/percre csökkentjük, egyébként azonos kísérleti paraméterek mellett, a difenil-metán hozama ~35%-kal csökken. A keverő percenkénti fordulatsznmát 200-ra csökkentve a re-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
