CN102701959B

CN102701959B - 一种从ta残渣中提取苯甲酸的新方法

Info

Publication number: CN102701959B
Application number: CN201210181596.0A
Authority: CN
Inventors: 周传健; 关瑞芳
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2032-06-05
Also published as: CN102701959A

Abstract

本发明公开了一种从TA残渣中提取苯甲酸的新方法，主要利用苯甲酸与苯二甲酸等多元羧酸在氯仿等有机溶剂中的溶解不同，采用索氏提取的方法，分离出苯甲酸，再经重结晶或减压蒸馏等方法进一步精制，得到工业品苯甲酸。采用TA氧化残渣作为原料提取苯甲酸，属于废弃物综合利用，不仅提高了资源的有效利用率，减少了废弃物的排放量，提高了经济效益和社会效益，属于节能减排技术。采用对苯甲酸有良好溶解度、不能溶解苯二甲酸等多元芳香羧酸的有机溶剂，易于实现苯甲酸的分离。与以水做溶剂，溶解芳香二羧酸的技术方案相比苯甲酸的回收率高、能耗低。采用索氏提取的方式方法简单，萃取效率高，溶剂用量少，易于工业化。

Description

一种从TA残渣中提取苯甲酸的新方法

技术领域

本发明涉及一种从精制对苯二甲酸剩余残渣（简称TA残渣）中分离提取苯甲酸的方法，该方法具有工艺简单，能耗低，易于工业化生产的特点。

背景技术

生产涤纶树脂需要采用纯度很高的对苯二甲酸，工业生产中是通对二甲苯氧化生产对苯二甲酸，再经过精制得到，在精制过程中将产生大量的芳香羧酸残渣（TA残渣），其主要成分包括苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、对甲苯甲酸等，成分复杂，回收利用困难。目前，TA残渣主要采用焚烧的方法处理，这个不仅造成了环境的污染，而且造成了残渣中苯甲酸、对苯二甲酸等化工原料及能源的浪费，因此，TA残渣的综合利用一直是化学工业领域亟待解决的问题。在TA残渣中含有30-40%的苯甲酸，苯甲酸作为一种重要的化工原料在很多领域都有广泛的用途。一家按年产100万吨PTA的工厂，一年的残渣量将达到5000吨，而其中苯甲酸的含量将占到1500-2000吨，因此从TA残渣中回收苯甲酸意义重大。专利CN1279272A公开了一种将TA残渣作为锅炉燃料焚烧处理的方法，该方法虽然解决了焚烧过程中的技术问题，但造成了资源的浪费。CN1253942A公开了一种采用减压蒸馏从TA残渣中回收苯甲酸的方法，该方法利用苯甲酸沸点较低的原理，通过减压蒸馏实现苯甲酸的回收；专利CN1332145公开了一种采用溶解和结晶回收苯甲酸的方法，该方法利用苯甲酸与苯二甲酸在水中溶解度不同，苯甲酸与苯甲酸的分离，再通过精制得到苯甲酸纯品；专利CN101402564公开了采用热水溶解、冷却结晶及精馏等步骤回收苯甲酸；CN101870648A则公开了一种采用热水溶解、过滤、热滤液冷却、粗苯甲酸浆液过滤、粗苯甲酸除水、粗苯甲酸精馏等六个步骤实现从残渣中分离苯甲酸。上述三个专利主要利用了苯甲酸和苯二甲酸在热水中溶解度的差异，实现初步分离，再经精制得到苯甲酸。专利CN101402563公开了一种采用汽提的方法从TA残渣中回收苯甲酸，该法方法采用水蒸汽进行汽提，将升华及加热挥发的苯甲酸气体随水蒸汽携带到冷却接受釜，实现苯甲酸的分离，该方法主要利用的是苯甲酸易升华和易于水蒸汽形成共沸的特点实现的。

上述方法主要是利用了苯甲酸易升华、在水中溶解度低等性质而实现分离，但这些方法也都存在一定的不足，例如减压蒸馏的方法存在动力消耗大，管道易堵塞，蒸馏釜易产生结焦的问题；水蒸气汽提能耗高，生产效率低，有大量废水产生，环境负荷高；采用热水溶解法工艺步骤长，间苯二甲酸、邻苯二甲酸在热水中溶解度也较大，苯甲酸纯度和回收率降低，不易实现连续化作业，水热容大，能耗高，废水处理困难。因此，简便易行、节能环保、便于工业化的苯甲酸提取方法对于从TA残渣的综合利用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种从对苯二甲酸残渣（TA残渣）分离、提纯苯甲酸的新方法，减少资源两浪费和环境污染，实现节能减排。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种从TA残渣中提取苯甲酸的新方法，采用氯仿、苯、甲苯或四氯化碳对TA残渣中的苯甲酸进行萃取，即得。

具体步骤为：

（1）将TA残渣装入滤纸袋或工业滤布袋，选择滤纸或滤布以残渣粉末不会出现泄漏为准；

（2）将滤袋装入萃取装置，并用氯仿、苯、甲苯或四氯化碳进行循环提取；

（3）将萃取液中的用于萃取的有机溶剂回收，得苯甲酸粗品；

（4）得到苯甲酸粗品，经重结晶或减压蒸馏得到苯甲酸纯品。

所述步骤（3）为将萃取装置内的加热瓶内加入用于萃取的有机溶剂，加热至沸腾，萃取1-8小时，优选6-8小时。

所述步骤（4）为将苯甲酸粗品溶于最少量沸水，加入活性炭脱色、过滤，滤液降温放置、析晶，过滤干燥得苯甲酸纯品。

所述步骤（4）中重结晶的溶剂为乙醇-水1:9（体积比）。

所述萃取装置为索氏提取器。采用氯仿、苯、甲苯或四氯化碳等有机溶剂对TA残渣中的苯甲酸进行连续循环萃取，参照图1所示，具体步骤为：

（2）将滤袋装入萃取室，氯仿、苯、甲苯或四氯化碳等非极性有机溶剂加入加热瓶；

（3）加热瓶加热蒸汽沿蒸汽支管上升，经冷凝器冷凝，滴到残渣上，溶解残渣中的苯甲酸；液面逐渐上升至于虹吸管上沿，由于虹吸作用将萃取液排入加热瓶，循环进行，苯甲酸在溶液中富集。

（4）采用间歇或连续的方式将加热瓶中的溶液取出，蒸出有机溶剂，得苯甲酸粗品，有机溶剂回收后回萃取系统；

（5）得到苯甲酸粗品，经重结晶或减压蒸馏得到苯甲酸纯品。

所述萃取装置为与索氏提取器原理一致的设备，可以实现少量纯溶剂对苯甲酸的连续溶解，提高了溶剂使用效率。

采用非极性有机溶剂连续循环萃取，步骤（3）为将萃取装置内的加热瓶内加入用于萃取的有机溶剂，加热至沸腾，冷凝后以纯溶剂的形式进入萃取室，萃取时间为1-8小时。

本发明以生产PTA装置排放的残渣为主要原材料，利用苯甲酸与苯二甲酸等多元羧酸在氯仿等非极性有机溶剂中的溶解不同，采用循环萃取的方法，用最少量的溶剂分离出苯甲酸，再经重结晶或减压蒸馏等方法进一步精制，得到工业品的苯甲酸。TA残渣中主要组分的物理化学性质如下表1所示：

表1：TA残渣中主要组分的物理性质

具体方法是将TA残渣粉碎，装入滤纸袋或工业滤布袋，选择滤纸或滤布以残渣粉末不会出现泄漏为准，将滤袋装入索氏提取器的萃取室中；在加热瓶中加入氯仿、苯、甲苯等可以溶解苯甲酸，但不能溶解苯二甲酸等多元羧酸等的非极性有机溶剂，加热至沸腾，蒸汽经蒸汽管进入冷凝器，冷凝后进入萃取室，开始萃取。当液位高于虹吸管高度时溶有苯甲酸的溶剂经虹吸进入加热瓶，经多次循环萃取后，实现苯甲酸与苯二甲酸等多元酸的分离。分离结束后将有机溶剂回收，得到苯甲酸粗品，再经重结晶或减压蒸馏得到工业品苯甲酸，而在此过程中使用的有机溶剂可以100%回收使用。

与其他方法相比，本发明提供的方法具有以下优点：

1.采用TA氧化残渣作为原料提取苯甲酸，属于废弃物综合利用，不仅提高了资源的有效利用率，减少了废弃物的排放量，提高了经济效益和社会效益，属于节能减排技术。

2.本专利采用对苯甲酸有良好溶解度而不能溶解苯二甲酸等多元芳香羧酸的非极性有机溶剂通过循环萃取实现苯甲酸的分离。与以水做溶剂溶解芳香二羧酸的溶解结晶法相比，芳香二酸在有机溶剂中是不溶的，更容易实现苯甲酸的高效分离；而苯甲酸在水中是微溶的，在以水为溶剂的回收工艺中，苯甲酸损失较大。因此，本专利公开的方法苯甲酸的回收率高。

3.与溶解结晶法相比，本工艺采用的是非极性有机溶剂，溶剂用量少且可循环使用、基本不产生“三废”，环境成本低；有机溶剂热容小，能耗低。

4.与升华、水蒸气蒸馏等法相比本，本工艺采用的是循环萃取的方法，不需使用真空或高温设备，工艺及装备简单，效率高，易于工业化。

附图说明

图1是利用索氏提取器进行TA残渣循环萃取示意图。

其中1.冷凝器，2.蒸汽支管，3.虹吸管，4.萃取室，5.固体残渣，6.加热瓶。

具体实施方式

下面通过具体实例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，本发明所述的实施例是为了进一步说明发明的相关技术细节，发明所申请保护的内容包括但并不仅限于实施例所列的内容。

实施例1：如图1所示，将50.0g TA残渣充分研磨，用脱脂滤纸包裹后放入索氏提取器的萃取室4内。向加热瓶6中加入沸石以及150ml氯仿，加热至沸腾，蒸汽沿蒸汽支管2上升，经冷凝器1冷凝，滴到固体残渣5上，溶解固体残渣5中的苯甲酸；液面逐渐上升至于虹吸管3上沿，由于虹吸作用将萃取液排入加热瓶6，循环进行，苯甲酸在溶液中富集。如此萃取6小时。将萃取液中的氯仿蒸干回收，剩余物为粗苯甲酸，14.2g，粗品回收率为28.4%，粗苯甲酸溶于最少量沸水，加入活性炭脱色、过滤，滤液降温放置、析晶，过滤干燥得苯甲酸纯品，含量为98%以上。

实施例2：将5000.0g TA残渣充分研磨，装入滤布袋，扎紧后放入索氏提取器的提取管内。向加热釜中加入15L氯仿，加热至沸腾，萃取8小时。将萃取液中的氯仿蒸干回收，得到粗苯甲酸。将粗苯甲酸投入减压精馏釜中精制，得到纯度为98%以上的苯甲酸。

实施例3：实施例1中的氯仿更换为苯，其他条件不变，得到含量大于98%的苯甲酸。

实施例4：实施例2中的氯仿更换为苯，其他条件不变，得到含量大于98%的苯甲酸。

实施例5：实施例1中的氯仿更换为四氯化碳，其他条件不变，得到含量大于98%的苯甲酸

实施例6：实施例2中的氯仿更换为四氯化碳，其他条件不变，得到含量大于98%的苯甲酸

实施例7：实施例1中的重结晶的溶剂水换为乙醇-水1:9（体积比），其他条件不变，得到含量大于99%的苯甲酸。

Claims

1.一种从TA残渣中提取苯甲酸的新方法，其特征是，萃取装置为索氏提取器，具体步骤为：

（2）将滤袋装入萃取室，氯仿、苯或四氯化碳非极性有机溶剂加入加热瓶；

（3）将加热瓶中用于萃取的有机溶剂加热至沸腾，萃取6-8小时，加热蒸汽沿蒸汽支管上升，经冷凝器冷凝，滴到残渣上，溶解残渣中的苯甲酸；液面逐渐上升至于虹吸管上沿，由于虹吸作用将萃取液排入加热瓶，循环进行，苯甲酸在溶液中富集；

2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：所述步骤（5）为将苯甲酸粗品溶于最少量沸水，加入活性炭脱色、过滤，滤液降温放置、析晶，过滤干燥得苯甲酸纯品。

3.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：所述步骤（5）中重结晶的溶剂为体积比1:9的乙醇-水。