CZ292794B6 - Způsob zlepšení výroby čistých produktů ze surového antracenu - Google Patents

Abstract

Při kontinuálním způsobu destilace pro zlepšení výroby čistých produktů ze surového antracenu se destilace provádí dvoustupňově. V prvním stupni se odděluje frakce s rozmezím teplot varu 280 až 320 .degree.C při normálním tlaku jako hlavový produkt, do těžké fáze z této kolony se přivádí zbytky karbazolu a tato směs se rozdělí ve druhé koloně na frakci antracenu a frakci karbazolu.ŕ

Description

Vynález se týká kontinuálního způsobu destilace pro zlepšení výroby čistých produktů ze surového antracenu.

Dosavadní stav techniky

Surový antracen je krystalická frakce, která se získává suspenzní krystalizací antracenového oleje, frakce z rafinace surového dehtu, vroucí asi při 300 až 400 °C. Surový antracen je směs různých aromátů s větším počtem jader s fenantrenem, antracenem a karbazolem jakožto hlavními součástmi vedle mnoha jiných aromátů. Na základě tohoto komplexního složení se tato surovina používá nepřímo k výrobě čistých produktů krystalizací, když se má získat více obsahovaných látek.

Z publikace H.G. Frank, J.W. Stadelhofer; Industrielle Aromatenchemie, Springer-Verlag 1987/, str. 355/356, je známo, že se surový antracen podrobuje destilaci a přitom se dosáhne obohacení antracenu asi na 50 %. Nakonec se provádí zpracování na čistý antracen s obsahem vyšším než 95 % rekiystalizací v polárních rozpouštědlech.

Nevýhodou tohoto způsobu je, že v získaném antracenu je obsah snadno vroucích složek, zejména difenylenoxidu, který stojí za zmínku, což při určitých případech použití působí rušivě.

Surový antracen, použitý jako surovina pro destilační získání frakce antracenu a karbazolu, obsahuje na základě svého původu hlavně karbazol jako těžko vroucí složku. Z důvodů provozní bezpečnosti se dosavadní destilační těžká fáze nemůže provozovat prostá karbazolu, neboť kolona se musí provozovat s co nejmenším úbytkem těžké fáze, aby se vyrovnaly ztráty tepla v potrubí pro těžkou fázi a aby se potlačily příliš dlouhé prodlevy v těžké fázi, které vedou ke zkoksovatění.

Podstata vynálezu

Vynález si proto klade za základní úlohu zabránit výše uvedeným nedostatkům.

Úloha je vyřešena způsobem zlepšení výroby čistých produktů ze surového antracenu tím, že se destilace provádí dvoustupňové a v prvním stupni se frakce s rozmezím varu 280 až 320 °C oddělí za normálního tlaku jako hlavový produkt, do těžké fáze z této kolony se přivedou zbytky karbazolu a tato směs se rozdělí ve druhé koloně na frakci antracenu a frakci karbazolu.

Způsob podle vynálezu umožňuje získat v prvním destilačním stupni jako hlavový produkt frakci difenylenoxid/fluoren prostou antracenu. Tato frakce se může použít přímo při krystalizací pro získání fluorenu. Další výhody spočívají vtom, že se vracením podílů karbazolu zkrystalizace zpět do destilace zvyšuje velmi výrazně výtěžky čistého karbazolu, vztaženo na vsazený surový antracen, neboť ztráty při kiystalizaci se opět z velké části zachytí opět destilací. Dále zpětné vedení krystalizačních zbytků s vysokými podíly karbazolu a složek těžké fáze vede ke zvýšení koncentrace karbazolu v zásobování destilační kolony a ke zvýšenému zatížení kritické výstupní části kolony. Při dodržení minimálního odvádění těžké fáze se může destilační těžká fáze provozovat s daleko vyšší teplotou a tím chudší na karbazol. Tím se minimalizují ztráty karbazolu napájením těžké fáze a tím se zlepší výtěžky karbazolu při tomto způsobu.

-1 CZ 292794 B6

Podle výhodné formy provedení vynálezu se odvádí část těžké fáze z druhé destilační kolony a opět se do této kolony přivádí.

Podle dalšího výhodného provedení se odebírá hlavová frakce obsahující fenantren. Podle jiné výhodné formy provedení způsobu podle vynálezu se z prvního destilačního stupně získává jako hlavový produkt frakce difenylenoxid/fluoren prostá antracenu. S výhodou se destilace provádí v patrové koloně.

Zbytky karbazolu použité podle vynálezu pocházejí z krystalizace karbazolu, které se podrobí frakce karbazolu získaná ve druhé destilační koloně. Tyto obsahují vedle asi 40 % hmotn. karbazolu převážně těžko vroucí podíly, které v důsledku toho zůstanou v těžké fázi.

Dále jsou srovnávány kvality produktu způsobu podle vynálezu s kvalitou produktu podle stavu techniky.

stav techniky

obsah DPO (difenylenoxidu) v antracenu 50 %	10 milióntin	asi 900 milióntin
obsah DPO v čistém antracenu	asi 1 milióntina	asi 70 milióntin
výtěžek karbazolu při destilaci	asi 75 %	asi 70 %
výtěžek čistého karbazolu při krystalizaci	asi 66 %	asi 66 %
výtěžek čistého karbazolu	asi 66 %	asi 46 %

Tyto výsledky ukazují jasně převahu způsobu podle vynálezu.

Přehled obrázků na výkresech

Na blokovém schématu, znázorněném na obr. 1, je schematicky vysvětlen způsob podle vynálezu, blokové schéma, znázorněné na obr. 2, se týká stavu techniky.

Dále je popsána jedna příkladná forma provedení způsobu podle vynálezu.

Roztavený surový antracen se přivádí jako vsázka do kolony a na hlavě této kolony se odebírá při normálním tlaku frakce vroucí v rozmezí 280 až 320 °C. Tato frakce, prostá antracenu, se může použít přímo ke krystalizaci pro získání fluorenu. Produkt těžké fáze kolony 1, zbavený snadno vroucích podílů se napájí spolu se zbytky karbazolu, vedlejším produktem pro získání karbazolu, jako vsázka do dále zařazené kolony 2. Dále se část těžké fáze z kolony 2 vrací jako vsázka do kolony 2.

Na hlavě kolony 2 se odebírá frakce s rozmezím varu 320 až 335 °C za normálního tlaku, která obsahuje jako hlavní součást fenantren.

Jako boční proudy se odebírají frakce antracenu s rozmezím varu 335 až 345 °C za normálního tlaku a frakce karbazolu s rozmezím varu 345 až 370 °C za normálního tlaku.

Přes těžkou fázi kolony 2 se odvedou těžko vroucí látky a použitý karbazol. Napájení zbytků karbazolu do kolony 2 má za účel zvýšit zatížení těžké fáze kolony 2 těžkovroucími látkami a druhé strany karbazolu a využít podíly karbazolu tohoto proudu látky pro získání frakce karbazolu. Parciální vracení těžké fáze kolony 2 zpět do vsázky kolony slouží rovněž pro zvýšení zatížení výstupní části kolony, kterým se umožní odpovídající vyšší zatížení výstupní části. Tím se může zvýšit poměr zpětného toku na hlavě kolony 2, čímž se došili zvýšení dělicího výkonu kolony ve výstupní části.

Pro získání čistých produktů z frakcí destilačního zpracování surového antracenu se použijí frakce, obsahující zejména fluoren, antracen a karbazol pro rozpouštědlovou krystalizaci, s výho-2CZ 292794 B6 «i * i dou za použití polárních rozpouštědel. Takovými rozpouštědly jsou například dimethylformamid, N-methylpyrrolidon, acetofenon a cyklohexanon. Krystalizace se může provádět provozem v dávkách (diskontinuálním) v chladičích.

Podíl rozpouštědel a teploty chlazení při krystalizaci se nastaví v závislosti na vlastnostech látek frakcí a požadovaných čistotách produktů. Pro dělení čistých produktů od matečného louhu se může s výhodou používat odstředivka. Popřípadě se odstředěný materiál z odstředivky může podrobit dále zařazenému sušení pro odstranění rozpouštědel v čistých produktech.

Složení čistých produktů podle vynálezu jsou složení s fluorenem, antracenem a karbazolem. Frakce fluorenu se nedala pomocí známého jednostupňového způsobu destilace získat. Fluoren, získaný rozpouštědlovou krystalizaci byl ve značné míře znečištěn antracenem, neboť tento se dal stěží oddělit krystalizaci. Složení čistého produktu fluorenu, získané podle vynálezu je chudé na antracen a obsahuje maximálně asi 5 % hmota., s výhodou 3 % hmota, a nejvýhodněji méně než

2 % hmota.

Složení čistých produktů obsahujících antracen obsahuje méně než asi 60 milióntin, s výhodou asi 1 až 40 milióntin difenylenoxidu.

Složení čistých produktů obsahujících karbazol obsahuje více než 94 % hmota., s výhodou více než 96 % hmota, karbazolu.

Typická složení čistých produktů, která byla získána rozpouštědlovou krystalizaci frakcí destilačního zpracování surového antracenu podle vynálezu, jsou znázorněna následovně.

Fluoren

hlavní složky	podíl v % hmota.
acatnaften	1,25
difenylenoxid	0,86
fluoren	95,43
fenantren	0,12
antracen	0,57
Antracen
hlavní složky	podíl v % hmota.
difenylenoxid	asi 1 milióntina
fluoren	asi 20 milióntin
fenantren	1,69
antracen	96,68
karbazol	0,89
vysokovroucí sloučeniny	0,08
Karbazol
hlavní složky	podíl v % hmota.
fenantren	0,001
antracen	0,63
karbazol	96,87
vysokovroucí sloučeniny	1,73

Pomocí dvoustupňového destilačního zpracování surového antracenu podle vynálezu se mohla kvalita složení čistých produktů, co se týká obsahu snadno vroucích látek značně zlepšit. Za vodicí složku těchto sloučenin lze považovat difenylenoxid. Je tedy možné vyrobit ze suro

-3CZ 292794 B6 viily surového dehtu kvalitu antracenu, která s ohledem na nečistoty vyvolané snadno vroucími látkami může konkurovat materiálu ze syntézy antracenu. Tím se rozhodujícím způsobem zlepší oblast použití tohoto produktu získaného podle vynálezu. To platí zejména pro použití při rozkladu dřeva pro získání buničiny.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Do kolony 1 o průměru asi 2 m s nejméně 20 patry se napájí 2370 1/h surového antracenu, roztaveného asi při 200 °C. Při poměru zpětného toku R/D 50/1 a hlavovém tlaku asi 1200 Pa se na hlavě kolony 1 odtahuje asi 2601/h frakce fluorenu.

Produkt těžké fáze, který je prakticky prostý difenyloxidu, se napájí přibližně s 21101/h společně s asi 3901/h roztavených zbytků karbazolu jako vsázka do kolony 2 o průměru 2 m s nejméně 60 patry. Dále se vrací asi 10001/h těžké fáze z kolony 2 jako vsázka do této kolony. Při poměru zpětného toku R/D 20/1 a hlavovém tlaku asi 3000 Pa se na hlavě kolony 2 odtahuje asi 320 1/h frakce fenantrenu. Na horní straně odběru kolony 2 se odtahuje asi 10701/h frakce antracenu a na dolní straně odběru kolony 2 se odtahuje asi 730 1/h frakce karbazolu.

Frakce fluorenu prostá antracenu, frakce fenantrenu, frakce antracenu prostá snadno vroucích látek a frakce karbazolu se potom zpracují známým způsobem překry statováním, takže v případě antracenu se získá produkt s obsahem difenylenoxidu < 1 milióntina. Oxidací antracenu se může získat antrachinon prostý difenylenoxidu.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob zlepšení výroby čistých produktů ze surového antracenu, vyznačující se t í m, že destilace se provádí ve dvou stupních, přičemž v prvním stupni se oddělí frakce s rozmezím teploty varu 280 až 320 °C při normálním tlaku jako hlavový produkt, do těžké fáze z této kolony se přivádějí zbytky karbazolu a tato směs se rozdělí ve druhé koloně na frakci antracenu a frakci karbazolu.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že část těžké fáze se odvádí z druhé kolony a opět přivádí do této druhé kolony.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že hlavová frakce obsahující fenantren se odebírá z druhé kolony.
4. 4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že jako hlavový produkt první destilační kolony se odebírá frakce difenyloxid/fluoren prostá antracenu.
5. 5. Způsob podle jednoho z nároků laž 4, vyznačující se tím, že destilace se provádí v patrových kolonách.
6. 6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že získané frakce obsahují antracen, karbazol, fenantren a fluoren se zpracovávají pro získání antracenu, karbazolu, fenantrenu nebo fluorenu.

   -4CZ 292794 B6 é

   i i
7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že získané frakce obsahující antracen, karbazol, fenantren a fluoren se zpracovávají rozpouštědlovou krystalizaci.
8. 8. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že získaný antracen

   5 oxiduje na antrachinon.

   2 výkresy