JPS5821627A - 溶剤級メチルナフタレンの製造法 - Google Patents

溶剤級メチルナフタレンの製造法

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JPS5821627A
JPS5821627A JP57115289A JP11528982A JPS5821627A JP S5821627 A JPS5821627 A JP S5821627A JP 57115289 A JP57115289 A JP 57115289A JP 11528982 A JP11528982 A JP 11528982A JP S5821627 A JPS5821627 A JP S5821627A
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tar
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シエムポリル・ト−マス・マツソ−
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ジヨン・ア−サ−・モツトラム
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/10Purification; Separation; Use of additives by extraction, i.e. purification or separation of liquid hydrocarbons with the aid of liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C7/005Processes comprising at least two steps in series
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/148Purification; Separation; Use of additives by treatment giving rise to a chemical modification of at least one compound
    • C07C7/17Purification; Separation; Use of additives by treatment giving rise to a chemical modification of at least one compound with acids or sulfur oxides
    • C07C7/171Sulfuric acid or oleum

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コールタール留分からの溶剤級メチルナフタ
レンの製造に関するものであり、特に最終の蒸留工程を
伴なわずに抽出過程にて着色の無い溶剤級メチルナフタ
レンを製造する方法に関する。
コールタール中に多数の価値ある化学物質が含有されて
いることは既知であるが、複雑な混合物から斯かる化学
物質を回収することは、非常に複雑であるか又は非経済
的なまでの多量のエネルギーを消費することが頻繁であ
る。従って、コールタール中に多数存在する化学物質は
、クレオソート等低価製品中に残留されたままであり、
燃料として使用されている。メチルナフタレン類は、沸
点260C乃至270Cの蒸留留分中に存在する。
コールタール成分の既知なる一化合物群である。
メチルナフタレン類は、繊維膨潤剤及び染料担体として
有用なることが知られている。斯かる溶剤用途に関して
は、メチルナフタレンをビフェニル等その他の類似沸点
の炭化水素で稀釈してその有用性を拡大することが可能
であるが、キノリン及びインキノリン等のタール塩基を
含有してはならず且つ着色又は臭気を有してはならず、
威いは放置時に着色又は臭気を生ずるものであってはな
らない。
溶剤級メチルナフタレンを製造する既知の一方法として
、コールタール蒸留留分(例えば260−270C)を
水酸化ナトリウム水溶液で抽出してタール酸(例えばフ
ェノール及びクレゾール類)を除去し、続いて稀酸(例
えば10−20チH2S04)で抽出して大部分のター
ル塩基を除去し、メチルナフタレンその他ビフェニル等
の炭化水素を高含有するラフィネートを製造する方法が
ある。ラフィネートを直接使用する場合、或いは更に塩
基及び水抽出のみ行なって使用する場合には1着色及び
臭気の発生のため膨潤溶剤又は染料担体としては不満足
である。斯かる問題はこれまで、ラフィネートを補水酸
化ナトリウムで抽出し、次に生成物をNa0)1フレー
ク上で蒸留することにより回避さ1ていた。しかしなが
ら斯くのごとく蒸留工程を追加すると、資本及びエネル
ギーの使用増加のため、生産物コストは増加する。
米国特許第3.412,168号(マスカントニオ(M
ascantonio )他、1965年)は、メチル
ナフタレン類、タール塩基、タール酸及び沸点260C
乃至270C又は260C乃至250Cのその他の物質
を含有するコールタール蒸留留分から。
高純度モノメチルナフタレン類を製造する5工程プロセ
スを開示しているう最初の4工程は抽出で。
以下の通りである。
il+  10−50%硫酸 80C以下にて、(2+
  90−100%硫酸 150C乃至190Cにて。
(a+  10−50%水酸化ナトリウム水溶液にて、
(4)水にて。
最終工程は蒸留であり、少くとも90チのモノメチルナ
フタレン類を含有する235C乃至247Cの留分を製
造する。
2抽出で固体重合物を生成すること及び第2抽出及び最
終蒸留の双方で高温を必要とするととの不利点を有する
。更には、望ましからぬ不純物を除去するための最終蒸
留の際、ビフェニル等の炭化水素も除去される。ビフェ
ニル等は、染料担体又はその他の溶剤用途に使用される
場合には、メチルナフタレン留分中に残留することが望
ましいものである。
本発明は、メチルナフタレン類、ビフェニル。
インドール及び、キノリンとイソキノリンからなる群か
ら選択される少くとも1種の追加タール塩基を含有する
、塩基−抽出したコールタール蒸留留分から、更に蒸留
することなく溶剤縁メチルナフタレンを製造する方法を
含有する。斯かる塩基−抽出のコールタール蒸留留分は
、ナフタレン製造副産物として頻繁に製造されるもので
あり、従って既に支出している以上の新設備又はエネル
ギー消費は不要である。本方法は以下の工程からなる。
(a)  前記の塩基−抽出したコールタール蒸留留分
を約70乃至85重量パーセント濃度の硫酸水溶液で抽
出し、第1水性抽出物及び追加タール塩基を実質的に含
有せぬ第1有機ラフィネートにすること。
(b)前記の有機ラフィネートV約90乃至100重量
%の濃度の濃硫酸で抽出し、第2水性(酸)抽出物及び
着色物、インドール、追加タール塩基を実質的に含有せ
ぬ第2有機ラフィネートにすること。
(cl  前記の有機ラフイ’$−トな塩基水溶液で抽
出し、第6水性抽出物及びメチルナフタレン類とビフェ
ニルを含有し且つ着色不純物、着色形成及び臭気形成不
純物を実質的に含有せぬ第6有機ラフィネートにするこ
と。
本発明方法の第1抽出の条件は、第1有機ラフィネート
が低水準のタール塩基しか含有せぬまで。
第1工程で有機層から十分多量のタール塩基類を除去し
得ることである。従って、第2抽出で濃硫酸を使用して
も固体物質を生成せず、むしろ穏やかな温度条件下で実
質的に全てのタール塩基類及び着色物を水性液層へ取り
出し、斯かるタール塩基類が最終生成物中で着色及臭気
形成に係ることを防止する。残留硫酸及び何らかのスル
ホネートを含む残留酸性成分を第6抽出物中に除去する
と、最終生成物は最終蒸留を要さずして実質的に着色及
臭気の無いものとなる。
本発明に於ける出発原料として用いられる塩基−抽出し
たコールタール蒸留留分は、通常ナフタレン製造副生物
として得られるものとすることができる。ナフタレン製
造の際、かなり沸点範囲の広い(170−275C)コ
ールタール蒸留留分を苛性ソーダ水溶液等の塩基で抽出
し、フェノール。
クレゾール類及び類似物(酸の添加により水層から生じ
得るタール酸類)等のタール酸類な除去する。一般には
次に、この塩基−抽出したコールタール蒸留留分を蒸留
し、主生成物としてのナフタレンと副生成物としてのナ
フタレンより高沸点の留分な回収する。この高沸点留分
は一般に、メチルナフタレン類を高比率・で含有するが
、ビフ千ニル、ナフタレン等の炭化水素及びキノリン、
インキノリン及びインドール等のタール塩基、2.6−
キシレノール等の残留タール酸若干部、及びジベンゾフ
ラン等その他の各棟成分も含有する。この高沸点留分か
ら有用な物質を回収するこキは困難である几め、通常は
クレオソートに混合され1.或いは燃料として使用され
る。時折、稀酸による抽出でこの高沸点留分からタール
塩基類を回収するが、一般にこのラフイ゛ネート有機層
は、着色のために大部分の用途には未だ不適当である。
この従来の高沸点成分を本発明方法で使用するわけであ
るが、フルオレン、アセナフテン及びビフェニル等の炭
化水素を蒸留留分中に多量含有させるようにして元の蒸
留留分の最大沸点を上昇させ、本材料の炭化水素含量を
増大させることも考′えられる。この高沸点物質は塩基
−抽出及びナフタレン回、収のための蒸留には影響をれ
す、ナフタレン製造副産物の高沸点留分中にメチルナフ
タレン類と一緒に存在するであろうっ本発明に用いる塩
基抽出したコールタール蒸留留分の代表的組成を以下の
第1表に示す。
本発明の第1工程で、は、塩基抽出したコールタール蒸
留留分を約70乃至85重量パーセント濃度の硫酸水溶
液で抽出する。この抽出はおよそ室温にて行なうことが
好ましく、その際中和及2びスルホン化等の反応による
内部発熱を伴なう。・硫酸水溶液の使用量は、塩基抽出
したコールタール蒸留留分のタール塩基含有物を効果的
に中和−抽出するために十分な、量なることが好ましい
。大部分のタール塩基を確実、に除去し、キノリン及び
イソキイリン等一般的タール塩、基を実質的に含有せず
且つ好ましくはインドール含量を、も低下させた第1有
機ラフィネートと、するため、化学量論量又は少過剰の
酸を使用することが一層好適である。
硫酸濃度が70重量パーセントを下まわるならば第1抽
出に於けるインドールの除去は一層非効率的となり、大
部分の装置材料に対し一層腐触性となり、且つ、酸相の
必要量が大となる丸め一層面倒なことになる。硫酸濃度
が85重量パーセントを上まわるならば、インド−ルを
重合し、液−液分離を困難にするような固体物質を形成
する傾向が現われる。更には、第1工程は80Cはどの
高温にても遂行可能であるが、約50C以下にて操作す
ることが好ましく、スルホン化及びインドールの重合等
の反応を最少とするため、及び加熱しても何等の利益を
伴なわぬため、およそ室温付近の温度で遂行することが
一層好適である。第1水性抽出物は、硫酸塩又はタール
塩基の硫酸付加塩を含有するであろう、所望ならば、こ
の第1水性抽出物を苛性ソーダその他の無機塩基で中和
し。
タール塩基類含有有機層を形成することにより、それか
らタール塩基類を回収することもできる。
タール塩基類は、例えば米国特許第2.456,774
号(エンゲk (Engel )、1945年)、同第
2.510.875号(エンゲル、1946年)、同第
2.618.639号(スタツセ(Stasse)、1
951年)及び同第2,591.270号(ライマーズ
(Reimers )、1946年)に記載のような従
来法にて、夫々に分離できる。
第1抽出からの第1有機ラフィネートは、次に濃度約9
0乃至100重量パーセントの硫酸で抽出される。この
濃硫酸は残留インド−ルを効果的に除去する。しかしな
がら、第1有機ラフィネートのインド9−ル含量が比較
的低いため、第2工程で製造される第2水性(酸)抽出
物はスラッジ又は重合物層を有さす、むしろ硫酸塩又は
スルホン酸塩等の溶解形態でインドールを含有する。2
.6−キシレノール等その他の望ましからぬ不純物も強
酸処理にて除去される。第1工程からの第1有機ラフィ
ネートを塩基及び/又は水で直接洗浄しても1着色及び
臭気形成不純物がいまだ含有されることが知見され几。
それとは対照的に、濃硫酸を用いる第2工程は緩かな条
件下ですら斯かる不純物を除去するように思われる。
第2抽出からの水性抽出物は溶解一形態でのインド−ル
を含有する。この水性抽出物を中和するとそれから有機
層が形成されるが、第2有機層から有価物を回収せんと
する試みは一般に望ましいことではない。
第2有機ラフィネートは、次に2−25重量パーセント
の水酸化す) lラム等の塩基水溶液で抽出され、スル
ホン酸塩又は残留過剰硫酸が最初の二抽出物から第3水
層すなわち第6水性抽物へ除去される。残留有機物質、
第3有機ラフィネートが次にメチルナフタレン類及びビ
フェニル(プラス少量のナフタレン、アセナフテン及ヒ
類似)炭化水素)を含有し、色調的に安定である。凝集
剤の使用により、或いは該水相を除去する酸化アルミニ
ウム又は無水の硫酸ナトリウム又はマグネシウム等に分
散水相含有の第6有機ラフィネートを通すことにより、
第6水性抽出物からの第3有機ラフィネートの完全分離
を確実とすることが好ましい。第6有機ラフィネートに
はいかなる微量の水相も残さぬ方がよい。時間を経ると
スルホン酸塩等の望ましからぬ副生物が尚且つ形成され
るからである。
本発明の実施に際し、第2抽出と第6抽出の間での第2
有機ラフィネートの水洗は可能である。
この水洗を行なうと、第1及び第2抽出からの過剰酸の
一部が除去され、第2有機ラフィネート中の酸の、中和
に要する塩基水溶液の量が減少する。
しかしながら、各点に於ける有機相の密度が水の密度に
近いため、水洗すると徐々にしか分離しない2相を生じ
、滞留時間を長くせねばならぬか。
或いは凝集剤を必要とする。同様な理由で、第6水性抽
出物の密度を増加させるためには5悌以上の塩基濃度が
好適である。同様に第6有機ラフィネートを水洗し、随
伴する塩基又は塩を除去することができる。第1抽出と
第2抽出の間で追加水洗することもできるが、第2抽出
時の酸濃度を稀釈し従って所望の90−100重量ノー
セントの強度の維持のために更に酸を要することKなる
ため、一般には好ましいことではない。
以下の実施例により本発明を説明するが、この実施例は
本発明を限定する意図に基くものでない。
本発明の範囲は特許請求の範囲にて定められるものであ
るが、本発明の精神及び範囲から逸脱しない範囲で、各
種の追加、削除及び変更は可能である。
実施例 コールタール抽出からの有用なメチルナフタレン−含有
留分(塩基水溶液で抽出後、ナフタレンを回収するため
更に蒸留したもの)の娩つかをガスクロマトグラフにて
分析し友。分析結果を第1表に示す。
第1表 %  チ 俤 qbqb ナフタレン       6.3  5.6  4.9
 15.8  5.02−メチルナフタレン 43.7
 47.1 30.4 33.4 47.21−メチル
ナフタレン 19.8 19.8 13.1 16.7
 18.8キノリン        10.9 12.
0 11.2  7.2  9.2イソキノリン   
   5.1  4.4  3.5  5.8  4.
5ビフエニル       5.6  4.7  8.
7   B、0  4.フィンドール      5.
3  5.2  5.3  3.8  4.8ジベンゾ
フラン    <1.0  <1.0  5.6  <
1.0  1.3アセナフテン    <1.0  <
1.0  7.4  2.4  2.1インデン   
      1.0  <1.0  <1.0  <1
.0  <1.0ベンゾフラン    <1.0  <
1.0  <1.0  <1.0  <1.0* 軽質留分    <1.0 <1.0 <1.0 <1
.0 <1.0*沸点170C以下のもの 実施例1゜ 工程a)メチルナフタレン留分(第1表B)500?を
1リツトルのビーカー内で75 % H2804溶液1
00iと混合し、オーバ−ヘット9攪拌機を用いて60
分間にわたり激しく攪拌した。沈降後、1リツトルの分
液ロートで2相を分離した。上部有機相は6701あり
1組成は第2表の通りであった。有機相の色調は暗青紫
色で、出発原料の色調と実質的に同一であった。
第2表 メチルナフタレン留分、組成 成分       処理 工程(a)工程(b)工程(
C)工程(dl前  後  後  後  後 チ%%%チ 軽質留分”    <1.0 <1.0 <1.0 <
1.0 <1.0インデン      <1.0  <
1.0  <1.0  <1.0  <1.0インシフ
ラン     <1.0  <1.0  <1.0  
<1.0  <1.0ナフタレン       5.6
  6.7  6.4  6.4  6.42−メーf
ルナypvン47.1 56.7 57.9 60.0
 60.01−メチルナフタレン 19.8 23.8
 24.2 24.2 24.2キノリン      
  12.ON、D   N、D   N、D   N
、Dイソキノリン      4.4   N、D  
 N、D   N、D   N、Dビフェニル    
    4.7  5.8  5.9  5.9  5
.9インドール       5.2  9.4   
N、D   N、D  N、Dアセナフテン    <
1.0  1.3  1.4  1.4’  1.4ジ
ベンゾフラン    <1.0  1.0  <1.0
  <1.0  <1.0*沸点170C以下のもの N、D、 =検出不可 工程b)工程(a)からの有機ラフイネ−)(30[[
?)を98チH2SO460y−と混合し、オーバーヘ
ッド攪拌機を用いて700 rrLbビーカー内で激し
く攪拌し友。10分間攪拌後、混合物を分液ロート内で
放置・沈降させた。分液ロート内では暗赤色の酸相が上
部有機相(287P)から分離した。有機ラフィネート
は1分散した酸相に基く薄い赤味をおびて透明であった
。ガスクロマトグラフ分析が示すところでは(第2表参
照のこと)、工程(a)にて完全に除去されたキノリン
及びインキノリンに加え、インド−ルが検出不可量であ
った。
工程C)工程(blからの有機相100?を、250履
すの分液ロート内で10%水酸化す) IJウム溶液2
0?と混合し、2分間にわえり激しく振とうした。沈降
後、上部の無色有機相と下部の苛性ソーダ相に分離した
つガスクロマトグラフ分析の示すところでは(第2表を
参照のこと)、苛性ソーダ洗浄前後での有機相組成は実
質的に差が無かった。
有機ラフィネートは無色であり、細かく分散した水相の
存在に基く僅かな曇りケ伴なっていた。
工程d)工程(c)からの無色の有機相951を250
 meエルレンマイヤーフラスコに入れ、それに無水硫
酸マグネシウム51を添加して10分間′にわたり磁気
情拌子で攪拌した。濾過す゛ると非常に透明な無色の有
機液体(94P)が得られた。
ガスクロマトグラフ分析では、実質的な組成変化は無か
った。(第2表) 実施例2゜ 実施例1と同様にして、同じメチルナフタレン留分(B
、第1表)500Pを75qbH2SO41502と共
に攪拌した。上部に有機相が分離し、それをガスクロマ
トグラフ分析したが、キノリン、インキノリン及びイン
ドールも検出不可量であった。
該有機相は実施例1と同様に暗着色していた。
この有機相を96 =Ib I(2So4で処理しく有
機物対酸の重量比5:1)、続いて実施例1と一様に分
離すると、実施例1と同じ有機相が得られた。
20%水酸化す) IJウム水溶液を混合しく有機物対
塩基の重量比5:1)、相分離すると、実施例1と実質
的に同一組成の無色の有機ラフィネートが得られた。
僅かに舗った液をアルミナ上に放置しく有機物対アルセ
ナの重量比20:1)fF5過後得られた生成物は無色
透明であった。
実施例”6゜ 別のメチルナフタレン留分(第1表C)500“185
 % )12So4100 ffl#と共に、1リット
ル分液ロート内で2分間にわたり激しく攪拌したう底′
部から暗着色の水相を抜き取り、分液ロート内の有機相
を98%I(230435mbにて処理し、再度激しく
振とうした。振とり2分後に放置・沈降させ、下部の酸
相を排出した。
゛分液ロート内の有機相に1゛0%NaOH溶゛液10
0atを添加して1分間激しく振とうし、混合物を放“
置・沈降させfco下部から゛苛性ソーダ相を排出後。
衾干曇りを帯びた有機相を無水硫酸ナトリウムの床(1
’O5’)を通して排出した。透明且つ無色のメチルナ
フタレン留分(355t)が挿集され。
キノリン、イソキノリン、及びインドールの含量は検出
不可能であった。
実施例4゜ 第1表Eの留分15.2/、(4ガロン)を静的混合器
システムに1600tnt1分にてポンプ輸送し、25
0mt/分の751f+ll酸と並流で混合した。一連
の静的混合器内の滞留時間は5.6秒であり、一連の混
合器に沿った各点での流速は0.3乃至1.7m/秒で
あった。外部冷却を行なわなかったので。
反応熱により、温度は混合器の長さに沿って26C乃至
60C上昇し友、混合物は、混合部を出たヂ のち、10−15分間沈降により分離された。
(キノリン及びインビールの除去に要する理論量の)2
0チ過剰の酸を用いてこの処理を行なうと、実質的に全
てのキノリン類及びイソキノリン類が除去され、ラフィ
ネート中に残存するインド−ルは0.44チであった。
装置洗浄後、75チ酸処理からのラフィネートを、混合
システムを介して15QQ酎/分でポンプ輸送し、16
0tnt/分の98%H2SO4と並流にて接触させた
5本処理からのラフィネートは、沈降器(滞留時間5分
間)を出たあと、凝集装置な経てポンプ輸送され、僅か
に随伴した酸部が除去された。
装置を再度洗浄後、98係酸処理からの清澄ラフィネー
トを、混合システムを介して1600111A/分にて
ポンプ輸送し、160mt/分の10 % NaOHと
並流して混合し、スルホン酸塩と残留酸を除去した。こ
のラフィネートを5分間沈降後凝集装置に再度通して僅
かに随伴された水相を除去すると、薄く着色した下記分
析値の透明な生成物溶液が得られた。
ナフタレン          7.1 %2−メチル
ナフタレン   56.2チ1−メチルナフタレン  
 23.6チビフエニル          7.0 
%その他    6.1チ 特許出願人  アライド・コーポレーション(外2名) 第1頁の続き 0発  明 者 ジョン・アーサー・モットラムアメリ
カ合衆国ニューシャーシ ー州07869ランドルフ・ファイ ブ・リップルウッド・ドライブ (番地なし)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(al  塩基−抽出したコールタール蒸留留分を
    濃度70乃至85重量パーセントの硫酸水溶液で抽出し
    て、第1水性抽出物と追加タール塩基を実質的に含有せ
    ぬ第1有機ラフィネートにすること;(b)  前記の
    第1有機ラフィネートを濃度90乃至100重量−の濃
    硫酸で抽出して、第2水性抽出物と1着色物及びインド
    −ル及び追加タール塩基を実質的に含有せぬ第2有機ラ
    フィネートにすること;及び (C1前記の第2有機ラフィネートを塩基水溶液で抽出
    して、第6水性抽出物と、メチルナフタレン類及びビフ
    ェニルを含有し且つ着色不純物、着色形成不純物及び臭
    気形成不純物を実質的に含有せぬ第6有機ラフィネート
    にすることの諸工程から”なる、メチルナフタレン類、
    ビフェニル、インドール及びキノリン及びインキノリン
    からなる群から選択される少くとも1種の追加タール塩
    基を含有する塩免−抽出したコールタール蒸留留分から
    、更に蒸留することなく溶剤級メチルナフタレン藝製造
    する方法。 2、前記抽出工程の各々を80C以下の温度にて行なう
    、特許請求の範囲第1項に記載の方法。 口、前記の第1有機ラフィネートからの前記の塩基−抽
    出したコールタール蒸留留分中に存在するイイド−ルの
    主要割合を除去するために十分な硫酸水溶液を特徴する
    特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の方法。 4、前記の硫酸水溶液が75乃至80重量%である、特
    許請求の範囲第1項乃至第6項に記載の方法。 5、前記の#蝋酸が95乃至98重量%である、特許請
    求の範囲第1項乃至第4項に記載の方法。 6、 前記の第6有機ラフィネートを固体材料に通して
    微量の第6水性抽出物を特徴する特許請求の範囲第1項
    乃至第5項に記載の方法。 Z 前記の第6有機ラフィネートを水洗する。 特許請求の範囲第1項乃至第6項に記載の方法。 8.前記の第2有機ラフィネートを、塩基水溶液で抽出
    する前に水洗する、特許請求の範囲第1項乃至第7項に
    記載の方法っ 9 前記の塩基水溶液が2乃至25重量%の水酸化す)
     IJウムである。特許請求の範囲第1項乃至第8項に
    記載の方法。 10、前記の塩基水溶液が10乃至20重量%の水酸化
    ナトリウムである、特許請求の範囲第9項に記載の方法
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