CS217523B1

CS217523B1 - Způsob dělení aromatických sulfokyselin

Info

Publication number: CS217523B1
Application number: CS221881A
Authority: CS
Inventors: Jan Kroupa; Vera Vrana
Original assignee: Jan Kroupa; Vera Vrana
Priority date: 1981-03-26
Filing date: 1981-03-26
Publication date: 1983-01-28

Abstract

Aromatické sulfokyaeliny, které jsou významnými polotovary především při výrobě organických barviv, se vyrábějí sulfonacl aromatických uhlovodíků. Vynález se týká dělení získaných sulfokyselin, které obsahují nestejný počet sulfoskupin, kapalinovou extrakcí za použití vysokomolekulárních aminů či jejich solí s kyselinami ve vhodném organickém rozpouštědle.

Description

Vynález se týká dělení aromatických sulfokyselin, obsahujících nestejné množství sulfoskupin, kapalinovou extrakcí.

Aromatické sulfokyseliny jsou významnými polotovary, především pak při výrobě organic· kých barviv. Výroba většiny sulfokyselin spočívá v sulfonaci aromatických uhlovodíků vhodným sulfonačním činidlem a následné separaci produktů reakční směsi. Reakční směs ve většině případů obsahuje kromě nezreagovaného sulfonačního činidla izomerní sulfokyseliny i sulfokyseliny s větším či meněím počtem súlfoskupin než žádaný produkt. Dělení těchto reakčních směsí se nejčastěji provádí vysolováním, při kterém se využívá nízké rozpustnosti sodných solí sulfokyselin, které vypadávají z roztoku, zatímco síran vápenatý zůstává v roztoku.

Rozpustnost sodných solí různých izomerních sulfokyselin je v některých případech značně odlišná, čehož se využívá při frakčním vysolováni, při kterém lze získat sulfokyseliny ve vysokém stupni čistoty. V některých případech se k dělení využívá různé rozpustnosti sodných a draselných soli sulfokyselin, např. při dělení tzv. R- a G- kyseliny.

Jiným postupem, tzv. vápněním, se ze sulfonační směsi nejprve odstraní kyselina sírové ve formě málo rozpustného síranu vápenatého a pak se dělí vápenaté soli sulfokyselin např. vysolováním.

Značnou nevýhodou těchto postupů je jejich nízký výtěžek. Vlivem nedokonalosti těchto postupů dochází ke značnému úniku sulfokyselin či jejich solí do odpadních vod. Z dostupných údajů lze určit, že ztráty základních surovin (naftalenu, antrachinonu a jejich derivátů) dosahují v průměru více než 50 %. Nedokonalost izolačních postupů způsobuje tedy značné ekonomické ztráty, kromě toho je produkováno velké množství anorganických odpadů. Výskyt sulfokyselin a jejich solí v odpadních vodách je krajně nežádoucí, nebol tyto látky jsou velmi obtížně biologicky degradovatelné a mnohdy toxické či podezřelá z kancerogenních účinků.

V patentu USA 3 179 703 je popsáno dělení rozpustných aromatických sulfokyselin (kyseliny 2-naftol-8-sulfonové, kyseliny toluen-4-sulfonové) * kyseliny sírové kapalinovou extrakcí za použití terciárních výšemolekulárních aminů rozpuštěných ve vhodném rozpouštědle. Aromatická sulfokyselina přechází ve formě soli aminu do extraktu, kyselina sírová zůstává z velké části v rafinátu. Volnou sulfokyselinu lze získat z rafinátu reextrakcí do vodného roztoku hydroxidu.

Nyní byl nalezen způsob dělení aromatických sulfokyselin s různým počtem sulfokyselin či jejich solí, založený na principu kapalinové extrakce, který podle tohoto vynálezu spočívá v tom, že se vodný roztok směsi sulfokyselin podrobí extrakci za použití aminů a molekulové hmotnosti vyšší než 100 či jejich solí s kyselinami, rozpuštěných v organickém rozpouštědle, s výhodou v chlorbenzenu.

Vynález je výsledkem výzkumného zjištění, že kapalinové extrakce lze užít nejenom k dělení sulfokyselin a kyseliny sírové, ale též s výhodou pro dělení sulfokyselin obsahujících nestejný počet sulfoskupin, především pak mono- a disulfokyselin. Pro tyto účely lze užít jako extrakčního činidla též výšemolekulárních aminů rozpuštěných v organickém rozpouštědle, popřípadě solí těchto aminů (např. hydrochloridu tri-n-oktylaminu), jsou-lí zpracovávány nikoliv volná kyseliny, ale jejich soli. V extraktu obsažené soli aminů lze získat do vodného roztoku ve formě sodné soli reextrakcí do vodného roztoku hydroxidu sodného nebo působením jiného alkalického činidla. Hlavní výhodou tohoto postupu oproti dosud užívaným způsobům separace (vysolováni, vápnění) je omezení ztrát produktu i tvorby odpadních látek na minimum.

Účinnost extrakčního dělení je vyjádřena hodnotou separačního faktoru, který lze v prvém přiblížení ztotožnit s rovnovážnou konstantou K výměnná reakce popsané pro systém jedno sytná-dvojsytná kyselina rovnicí (ϊα₂)_ε + 2X~ <==^ Yf- + 2(XA)_e kde

Y^2_ značí anion dvojsytné kyseliny,

X“ značí anion jednosytné kyseliny,

YAg značí sůl aminu s dvojsytnou aromatickou sulfokyselinou, XA značí sůl aminu s jednosytnou aromatickou sulfokyselinou, index R je vztažen k rafinátu, E” k extraktu.

Rovnovážná konstanta je pak popsána vztahem

kde výrazy v závorkách značí koncentrace jednotlivých látek.

Hodnota separačnlho faktoru K úzce souvisí s počtem rovnovážných stupňů nutných k rozdčlení dané směsi. Je-li hodnota K větší než 10, lze většinou dosáhnout požadovaného stupně dělení na zařízeni s nízkým počtem pater.

Způsob dělení sulfokyselín kapalinovou extrakcí je ilustrován na následujících příkladech.

Příklad 1 ml vodného roztoku kyseliny 9,10-antrachinon-2,6-disulfonové (ADSK) a 9,10-antrachinon-2-sulfonové (ASK) obsahující ADSK i ASK ve shodné koncentraci 0,034 mol/1 bylo třepáno 5 min ve 100 ml děličce s 50 ml tri-n-oktylaminu (TQA) v chlorbenzenu o koncentraci 0,05 mol/1. Po oddělení fází bylo analýzou zjištěno, že rafinát obsahuje ADSK o koncentraci 0,025 5 mol/1 a pouze stopy ASK, extrakt sůl ASK s TOA o koncentraci 0,034 0 mol/1, sůl ADSK s TOA o koncentraci 0,00β 5 mol/1.

Příklad 2

Vodný roztok obsahující ASK o koncentraci 0,044 7 mol/1 a ADSK o koncentraci 0,028 6 mol/1 byl podroben extrakci za podmínek uvedených v příkladu 1. Analýzou rafinátu bylo zjištěno, že obsahuje ASK o koncentraci 0,002 3 mol/1 a ADSK o koncentraci 0,026 5 mol/1. Extrakt obsahoval sůl ASK s TOA o koncentraci 0,042 4 mol/1j sůl ADSK s TOA o koncentraci 0,002 1 mol/1. Separační faktor K vypočtený z těchto údajů je roven 4 300.

Příklad 3

Vodný roztok obsahující benzensulfonovou kyselinu (BSK) o koncentraci 0,018 6 mol/1 a benzen-1,3-disulfonovou kyselinu (BDSK) o koncentraci 0,036 0 mol/1 byl podroben extrakci za podmínek uvedených v příkladu 1. Analýzou rafinátu bylo zjištěno, že obsahuje BSK o koncentraci 0,002 6 mol/1, BDSK o koncentraci 0,021 2 mol/1. Extrakt obsahoval sůl BSK s TOA o koncentraci 0,016 0 mol/1, sůl BDSK s TOA o koncentraci 0,014 8 mol/1. Separační faktor K vypočtený z těchto hodnot je roven 54.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Způsob dělení aromatických sulfokyselin s různým počtem sulfoskupin či jejich solí, založený na principu kapalinové extrakce, vyznačený tím, že se vodný roztok směsi sulfokyselin podrobí extrakci za použití aminů o molekulové hmotnosti vyšší než 100 či jejich solí s kyselinami, rozpuštěných v organickém rozpouštědle, s výhodou v chlorbenzenu.