KR830000877B1 - 폐액중의 취소의 회수방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

폐액중의 취소의 회수방법

본 발명은, 적어도 한개의 할로겐원자 또는 관능성기로서 핵 치환된 브로모 벤젠의 암모노리시스에 의하여 아닐린류를 제조할 때의 폐액 또는 그 유사액으로부터 취소를 회수하는 방법에 관한다.

더 상세하게로는, 취화물 외에 소량의 회수할 수 없었던 목적화합물, 목적화합물 이외의 부생 아닐린류, 암모니아, 암모늄염 등을 함유하는 전기한 폐액 또는 그 유사액을 염소처리하여 취소를 유리시켜 회수하는 방법에 관한 것이다.

핵치환 아닐린류를 제조하는 방법으로서, 핵치환 벤젠류를 브로모화하고, 얻어지는 브로모 벤젠류의 취소를 암모노리시스에 의해서 아미노기로 치환하는 방법이 공업적으로 유리하다는 것을 알았지만, 이런 경우, 폐액 중의 취소를 회수하여 재차 이용할 수 있는지의 여부가 본 방법의 가부에 중대한 영향을 가져온다.

여러가지의 폐액으로부터 취소를 회수하는 기술도 옛부터 알려지고 있다. 특히 취소 화합물의 함유된 폐액을 산성으로 하여 염소 처리하고, 취소를 유리시켜 회수하는 방법은, 주지의 크빌스키법에서 최근의 미국 특허 제4031194호의 방법에 걸쳐 몇가지의 공업적 수단이 제안되어었으며, 널리 실용되고 있다.

그러나, 본 발명의 처리의 대상으로 하는 전기한 폐액에는, 아닐린류, 암모니아 또는 암모늄염이 함유되어 있으므로 산성으로서 염소처리하면 아닐린류의 불용화가 일어나서 안정된 조업이 곤란해질 뿐만 아니고, 폭발성인 트리클로르아민(NCl₃)이 생성, 축적될 위험이 있다.

그로 인하여, 전기한 폐액을 염소처리하여 취소를 회수한다는 것은 사실상 불가능한 것으로 되어 있다.

한편, 하수처리의 분야에서, 소량의 암모니아를 함유하는 폐수를 알칼리쪽의 pH영역으로 염소처리하여 암모니아를 산화분해하는 방법이, 브레이크 포인트 클로리네이션법으로 알려지고 있다.

그러나, 본 발명의 치리의 대상으로 하는 전기한 폐액에는, 상당한 양의 아닐린류, 암모니아 또는 암모늄염이 함유되어 있기 때문에 처리하기에 어렵고, 단순히 알칼리성 영역에서 염소 처리한 후에도 아직 액 중에 아닐린류에 유래된 것으로 보여지는 암모니아가 검출되는 경우가 있다.

본 발명의 목적은, 종래 공업적인 취소 회수 수단이 알려져 있지 않았던, 적어도 한개의 할로겐인자 또는 관능성기로서 헥치환된 브로모벤젠의 암모노리시스에 의하여 아닐린류를 제조할 때의 폐액 또는 그 유사액으로부터 취소를 회수하는 공업적으로 유리한 방법을 제공하는테 있다. 다시 다른 목적은, 전기한 액중에 용존하는 아닐린류, 암모니아에 의한 악영향을 배제하고, 안전하게, 또한 원할하게 조업할 수 있는 공업적인 방법을 제공하는데 있다.

적어도 한개의 할로겐원자 또는 관능성기, 즉 히드록시기, 아미노기, 니트로기, 카르복실기, 설폰산기로서 핵치환 된 브로모벤젠의 암모노리시스에 의하여 아닐린류를 제조할 때에는, 분액, 증류 등 적당한 수단으로서 목적화합물인 아닐린을 회수한 후에 소량의 회수할 수 없었던 목적화합물 외에, 목적물 이외의 부생 아닐린류, 암모니아, 암모늄염을 함유한 폐액이 배출된다. 이 폐액 또는 유사액에 알칼리제를 첨가하여 특정의 조건하에서 제1단계의 염소처리를 행하므로서, 취소 화합물을 실질적으로 염소와 반응시키지 않고 액중에 용존시킨 채로 전기한 아닐린류의 대부분을 불용화시켜 다음 단계의 염소처리할 때의 아닐린류의 침전을 방지할 수 있다는 것과, 할로겐원자 또는 관능기로서 핵치환된 아닐린류는 여곽되기 쉬운 침전으로 되며 분리가 비교적 용이하다는 것 및 이와 동시에 암모니아의 대부분을 분산 또는 휘산시킬 수 있다는 것이 발견되었다. 또, 제1단계 처리액에서 생성침전을 여별한 여액에는 소량의 암모니아가 검출되는 수는 있지만, 제2단계의 염소처리의 반응계를 가능한한 균일한 접촉 혼합상태로 하는 것에 의해서 미량의 클로르아민을 분해하고 안전하게 취소를 회수할 수 있으며, 또한 순도가 높은 취소가 높은 수율로서 얻어진다는 것을 알았다.

본 발명은, 적어도 한개의 할로겐 원자 또는 관능성기로서 핵치환 브로모벤젠의 암모노리시스에 의하여 아닐린류를 제조할 때의 폐액 또는 그 유사액으로부터 취소를 회수하는 방법인 것으로서, 하기 (a)∼(e)의 공정,

(a) 그 액에, 액중의 결합 암모니아의 1.1배몰 이상의 알칼리제를 첨가하고,

(b) 액의 산화 환원 전위가 400mV 이상으로 되기까지 염소가스와 접촉시키고,

(c) 생성된 침전물을 여별, 여거하고,

(d) 전기 (c)의 전 또는 후에 광산 또는 광산을 함유한 산성 폐액을 첨가하여 액의 pH를 3 이하로 조정하고, 이어서

(e) 액을 단단하고 긴 기액 접촉장치내로 유하시켜 가면서 염소가스와 접촉시킴과 동시에 수증기를 도입하여 취소를 유출(流出)시키는 것을 포함한 것을 특징으로 하는, 폐액중의 취소의 회수방법이다.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

본 발명의 처리의 대상으로 되는 액은, 취소화합물, 예를 들면 취화소오다, 취화칼리, 취화암몬과 같은 취화물이나 취화수소를 포함하는 외에, 염소, 취소 등의 할로겐 원자나 히드록시기, 아미노기, 니트로기, 카르북실기, 설폰산기 등의 관능성기로서 핵치환된 아닐린류로서 회수되지 않았던 합성목적 화합물 및 부생물, 또는 그들의 변성물, 잔존암모니아 혹은 암모늄염을 용존한 폐액으로서 다시 합성과정에서 첨가된 용매, 그 변성물 등을 포함하고 있는 수가 많다. 이를 그대로 본 발명의 처리에 제공하여도 되지만, 미리 증류, 정식, 여과 등으로서 처리하여 성분의 일부를 분별하거나, 유사한 유기합성 폐액을 혼합하고 나서 본 발명의 처리에 제공할 수도 있다.

본 발명의 처리에서는, 우선 처리대상액으로, 액중의 결합 암모니아의 1.1배몰 이상의 알칼리제를 첨가한다. 첨가하는 알칼리제는, 알칼리 금속의 수산화물, 탄산염을 사용하는데, 보통은 가성소오다가 제일 적합하다. 이 알칼리제는, 염소가스의 도입시에, 차아염소산염으로 되며 반응에 관여하는 것으로 추찰되는데, 전단계 염소처리중의 취소의 유리를 억제하고, 또 아닐린류를 비교적 여과하기 쉬운 것으로서 침전시키는 작용을 갖는 것으로서, 바람직하게로는 액중의 결합 암모니아의 1.2∼1.5배몰 과잉량을 가하여 두는 것 이 좋다.

이와 같이 강알칼리성으로 한 액을, 염소처리에 앞서, 증류하여 액중의 암모니아 및 아닐린류의 적어도 일부를 유출(流出)시켜서 제거해 두는 것이 공업적으로 유리하다. 보통의 증류, 수증기증류의 수법에 따라서 가열하거나, 수증기를 불어넣는다거나 우리 암모니아의 대부분을 휘산시키고, 유기물의 일부를 유출 시켜서, 포집회수한다. 이 증류에 수반하여 액중에서 석출하는 성분이 있을 때에는 여별해 둔다.

이어서 이 액에 염소가스를 불어넣고, 액의 산성환원 전위가 400mV 이상으로 될 때까지 처리한다. 염소가스는 액중에서 잘 분산되도록 도입하여 액과 접촉시킨다. 액의 산화 환원이 400mV이상, 바람직하게로는 600∼700mV에 달하기까지 염소처리하면 보통 액중의 암모니아는 20∼10ppm 정도 혹은 그 이하로 되며, 또 아닐린류의 침전의 생성이 종료된다. 액은 미리 첨가된 과잉의 알칼리의 존재에 의해서 알칼리 영역의 pH 값을 유지하며, 이 처리중에 취소가 유리되거나, 트리클로르아민이 생성된다거나 하는 일은 없다.

이 염소처리된 액에서 침전을 여별, 제거하고 또 그 여과의 전 또는 후에 광산 또는 광산을 함유한 산성 폐액을 첨가하여 액의 pH를 3 이하로 조정한다. 생성된 침전은 보통 여과성이 양호하며 통상적인 여과 수단으로서 여별할 수 있지만, 액의 조성에 따라서는 타아르상물이 혼입하는 수도 있으며, 적당한 분리수단을 채용하거나 여과조제를 사용한다거나 하여 분별을 행한다. 액의 pH를 조정하기 위하여 염산, 황산 혹은 그것을 함유한 폐액을 첨가하면 세로이 침전이 생성되는 경우가 있지만, 그런 때에는 pH 조정 후에 침전을 여별하는 것이 좋다. 여액을 후단계 염소처리에 제공하는 액의 pH는 3 이하, 바람직하게로는 1이하인 것이 좋다. 액중에는 전단계 염소처리에 의해서 생성된 차아염소산염이 함유되어 있으므로, pH 조정전에 이것에 환원제를 첨가하여 pH 조정시의 취소의 유리를 억제하는 수도 있다.

전기한 처리를 거쳐서 얻어진 액은, 원래 의액에 함유되어 있든 취소분을 실질적으로 전부 함유하고 있으며, 한편 염소처리에서 불용화한 아닐린류는 실질적으로 함유되어 있지 않다. 액의 조성이나 전단계 처리의 조건에 따라서는 저류후의 액에 암모니아분의 증가가 보이는 수도 있으나, 후단계 염소처리시에 트리클로르아민이 생성되어 축적되는 일이 없도록 배려하는 것에 의해서 암모니아의 존재의 영향을 회피할 수 있다.

본 발명의 최종의 취소 회수 공정은, 전기한 여액을 단단하고 긴 기액 접촉장치내로 유하시켜가면서 염소가스와 접촉시킴과 동시에 수증기를 도입하여 취소를 유출시킨다. 단단하고 긴 기액접촉장치, 바람직하게로는 충전탑을 사용하고, 액을 유하시켜가면서 염소가스와 병류 또는 향류토록 하여 접촉시키면, 반응계내에 부분적인 혼합이 발생되기 쉬운 개소를 만들 염려가 적고, 공급액에 소량의 암모니아가 존재하는 경우에도 트리클로르아민의 생성, 축적이 일어나지 않는다.

특히 탑의 위쪽의 공간부에, 유하하는 액에 접촉하기 어렵고 기상의 불균일 혼합상이 생기기 쉬운 데드스페이스를 갖지 않는 형상의 반응기를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 트리클로르아민이 생성되었다 하더라도 즉시 반응계내의 취소, 취소이온과 접촉하여 재빠르게 분해되며, 사고의 위험을 미연에 방지할 수 있다. 이 취소회수에 알맞는 방법의 하나는 전기한 미국특허 제4031194호에 기재되어 있다. 여기에 기재되어 있는 방법에서는 상층 취소 발생부와 그것에 이어지는 하층증류부로서 이뤄지며 중간에 취소 유출구를 설치한 충전탑을 사용하고, 탑의 꼭대기에서부터 공급액과 염소가스와를 도입하고, 탑의 밑바닥에서부터 수증기를 도입하여, 중간 유출구로부터 취소를 유출시킨다.

전기한 염소처리 중에는 침전물의 생성은 실질적으로 볼 수 없고, 조작은 원활하게 계속된다. 유출물은 보통법에 따라서 정류(精溜)하고 고순도의 취소를 높은 수율로서 회수할 수 있다.

[실시예 1]

3,5-디클로로브로모벤젠의 암모노리시스에 의해서 3,5-더클로로아닐린을 생성시키고, 목적 화합물을 분리, 취득한 폐액으로서, 하기 성분을 함유한 액을 사용하였다.

이 액 100중량부에 대해 48% 가성소오다 수용액 21중량부를 첨가하고, 60∼80℃로서 감압 증류하여 3,5-디클로로아닐린 및 암모니아를 유출시켜 포집하였다. 잔액을 여과하여 생성된 침전을 여별하고 하기 성분을 함유한 여액을 얻었다.

저부에 염소가스 취입구를 가지며, 교반기를 붙인 탱크에 이 액을 넣고, 교반해가면서 염소가스를 도입하여, 액의 산화 환원전위가 700mV에 달했을 때 염소의 도입을 그만두었다. 액중의 3,5-디아미노클로로벤젠에 대한 도입 염소가스의 양의 몰비로서 37%이었다. 소량의 아황산소오다를 가하여 액중의 차아염소 산염을 환원시킨 후, 32% 염산을 액의 pH를 0으로 조절하고, 침전을 여별하였다. 여액 중에는 암모니아 21ppm이 검출되었으나, 이 액에 다시 염소가스를 불어 넣었어도 침전이 생성되지 않았으며 원활하게 처리할 수 있다는 것을 확인하고, 취소 회수 처리에 제공하였다.

그리고, 전기한 염소처리 중에, 액의 산화 환원 전위가 700mV에 달하기까지에 샘플링하고, 전기한 바와 같이 하여 침전을 분리한 다음, 다시 염소가스를 불어넣고 침전의 생성 상황을 관찰했는데, 400mV이하의 경우는 타아르 모양의 식출물의 생성이 보였고, 400mV의 경우에 매우 미량의 침전 생성이 보였으며, 400mV 이하에서 염소의 도입을 그만둔 경우는 다음에 기술하는 취소 회수시에 지장을 초래한다는 것이 명백하였다.

최소 회수에는 직경 50mm 높이 1m 유리제인 충전탑으로서, 탑의 꼭대기에 액의 공급구 및 염소가스 도입구, 단 밑바닥에 수증기 도입구 및 액의 배출구, 대략 중앙부에 취소 유출구를 갖는 반응기를 사용하였다.

탑의 꼭대기로부터 전기한 여액과 그 여액 중의 취화소오다에 대한 이론 반응량의 1.25배의 염소가스를 도입하여 병류 접촉시켜 가면서 유하시키고, 탑의 밑바닥에서부터 1kg/cm²의 수증기를 불어넣어서, 유리된 취소를 유출시켜 포집하였다. 탑의 페새는 전혀 보이지 않았으며, 탑의 정상부의 기체 중에도 트리클로로아민은 검출되지 않았다.

유출물을 정류하여 순도 99.3%의 취소를 회수하였다. 취소의 회수율은 93%이었다.

[실시예 2]

m-니트로아닐린 제조 폐액으로서, m-니트로아닐린을 주체로 하는 아닐린류 0.1%, 취화칼리 l5%, 유리암모니아 45ppm을 함유하는 폐액에, 그 액 100중량부당 3중량부의 가성 칼리를 첨가하였다. 이것을 전예와 같이 염소가스틀 불어넣고 생성 침전을 제거한 다음, 희황산을 사용하여 pH를 1로 조절하였다. 다시 이 액을 전예와 같이 염소가스 및 수증기와 접촉시켜서 취소를 유리, 유출시켜 회수하였다. 정류한 취소의 순도는 99.5%, 회수율은 95%이었다.

[실시예 3]

0-아미노안식향산, 아닐린 등의 아닐린류 0.4%, 안식향산 0.1%, 취화소오다 10%, 가성칼리 3%를 함유한 액을, 전단계 감압증류하는 것을 생략한 이외는, 대개 실시예 l과 같이 처리하여 취소를 수율 92%로서 회수하였다.

산업상의 이용가능성

이상과 같이, 본 발명의 방법은, 핵치환 브로모벤젠의 암모노리시스에 의한 아닐린류의 제조할 때의 폐액 또는 그 유사액으로부터 취소를 회수하기 위하여 유용한 것이며 폐액에서 취소와 그 밖의 가치있는 성분을 분별 회수하는 것에 의한 직접적인 이익을 갖어오게 함과 함께, 암모노리시스를 경유하는 아닐린류 제조공정 전체의 경제성을 높이고, 또한 폐액의 환경에의 악영향을 회피할 수가 있다. 또 이 방법은 폭발 사고의 위험이 없고, 원활한 조작이 가능하며, 공업적 실시에 알맞다.

Claims (1)

1. 할로겐원자 또는 관능성기로서 핵치환된 브로모벤젠의 암모노리시스에 의하여 아닐린류를 제조할 때 폐기되는 폐액으로부터 염소 및 수증기를 사용하여 취소를 회수하는 방법에 있어서

   이 폐액에 액중의 결합 암모니아의 1.1배몰 이상의 알칼리제를 첨가하고,

   액의 산화 환원전위가 400mV 이상으로 될때까지 염소가스와 접촉시키고,

   생성하는 침전물을 여별, 제거하기 전 또는 후에 무기산 또는 무기산을 함유하는 산성폐액을 첨가하여 액의 pH를 3 이하로 조정하면서 침전물을 분리 제거하고,

   잔여액을 수직방향으로 긴 기액(氣液) 접촉장치내로 유하(流下)시키면서 염소가스와 접촉시킴과 동시에 수증기를 도입하여 취소를 유출시키는 것을 특징으로 하는 폐액중의 취소의 회수방법.