Файл: Андрианов К.А. Технология элементоорганических мономеров и полимеров учеб. пособие.pdf

когда выделяющуюся воду непрерывно выводят из сферы реакции

ввиде азеотропной смеси со спиртом (его для этого берут в избытке).

Спрактической точки зрения интерес представляют два последних способа получения триалкилборатов. Однако следует учесть, что

при промышленном осуществлении реакции борного ангидрида со спиртами встречается ряд трудностей. В частности, при введении порошкообразного борного ангидрида в спирт необходимо устра­ нять комкование борного ангидрида, так как это приводит к затуха­ нию реакции. Если же борный ангидрид применяют в виде кусков, реакцию приходится проводить при повышенном давлении. Спирт необходимо предварительно абсолютировать. Поэтому наиболее тех­ нологичным является последний способ получения триалкил(арил)боратов — взаимодействие борной кислоты со спиртами.

Получение триметилбората

Синтез триметилбората основан на реакции метилового спирта с бор­ ной кислотой:

ЗСН3 ОН + Н 3 В 0 3 Т з н ^ - * В(ОСН 3 ) 3

Триметилборат с избытком метилового спирта образует азеотропную смесь, кипящую при —55 °С. Для разделения этой смеси и вы­ деления чистого триметилбората имеется ряд методов: отмывка ме­ тилового спирта серной кислотой; отделение метилового спирта при помощи хлористого кальция, хлористого лития или других растворимых в спирте солей; отгонка метилового спирта (в виде азео­ тропной смеси с триметилборатом, кипящей при более низкой тем­ пературе, чем оба компонента), с последующей экстракцией триме­ тилбората минеральным маслом и др.

Довольно простым и удобным для разделения метилового спирта и триметилбората является метод экстракции. Поскольку триметил­ борат 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 со­ держанию 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; df — 0,7868) и медицин­ ский вазелин.

Процесс получения триметилбората состоит из двух основных стадий: синтеза триметилбората и его экстракции; отгонки и ректи­ фикации 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

разделенной на ряд чередующихся зон перемешивания и от­ стаивания. 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) пред­ ставляет собой цилиндрический аппарат, в котором перемешивающие устройства

Горизонтальный многосекционный трубчатый экстрактор (рис. 93) пред­ ставляет собой цилиндрический аппарат, по оси которого проходит вал 2 с ра­ диальными мешалками 3. В корпусе 1 последовательно расположены смеситель­ ные / и отстойные камеры II, причем первые ограничены перегородками 4 с сим­ метричными срезами, а вторые — перегородками 5 с несимметричными срезами. Тяжелая фракция вводится в аппарат через штуцер в нижней части левой тор­ цевой крышки и выводится через штуцер в нижней части правой торцевой крыш­ ки; 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.

Перегородки расположены таким образом, что по ходу перемещения легкой фракции маленький зазор находится сверху, а по ходу тяжелой фракции малень­ кий зазор находится снизу. Такое расположение перегородок обеспечивает прохождение основного потока фракции справа от смесительной зоны вниз, а слева от нее — вверх. Из каналов между перегородками укрупненные капли, обойдя перегородки 5, поступают в зону отстаивания. Скорость движения жид­ костей в аппарате зависит лишь от скорости их подачи. Это позволяет регулировать время пребывания обеих фракций в зонах интенсивного массооб­ мена.

272 Гл. 14. Борорганические соединения

Вазелин в колонну 12 (рис. 90) подается сверху — из мерника 5, а азеотропная смесь триметилбората и метилового спирта снизу — из сборника 11. Соответственно вазелиновый раствор триметилбората отбирается из нижней части колонны и собирается в сборнике 13, а метиловый спирт отбирается с верха колонны в сборник 14. Вазелиновый раствор содержит 36—40% триметилбората и 5—6%

\\

триметилбората, подается в емкость 15 и оттуда в аппарат 8 для при­

щий 88—90% триметилбората, собирают в сборнике 6 и оттуда на­ правляют в куб ректификационной колонны 7, а вазелин из куба 16 через емкость 17 вновь подают в мерник 5. При ректификации весь метиловый спирт отделяется в виде азеотропной смеси с триметилборатом и собирается в сборнике 19, а триметилборат остается в кубе колонны. Азеотропная смесь через сборник 11 поступает на повтор­ ную экстракцию в колонну 12, а готовый продукт — 98,5—99,5% -ный триметилборат — из куба колонны 7 направляют в сборник 18.

Триметилборат представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, кипящую при 68,7 °С. Он нашел применение в качестве газообразного флюса при сварке металлов и как исходное вещество для получения некоторых производных бора — боргидридов натрия