PL105250B1 - Method of regenerating dimethyl formamide - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób regeneracji dwumetylctformaimidu z wodinycih roztworów po¬ wstajacych w procesie produkcja wlókien poliure¬ tanowych.

Dwumetyloformaimid stasowany jest przy pro¬ dukcji calego szeregu tworzyw i wlókien sztucz¬ nych, skad wypada w postaci produktu ubocznego, stanowiacego wodny jego roztwór, zanieczyszczony kwasem mrówkowym, dwumetyloamina, substan¬ cjami barwnymi i smolistymi oraz zawiesinami cial stalych w postaci klaczkowatych koagulatów.

Z uwagi na wysokie wymagania odnosnie czy¬ stosci zregenerowanego dwumetyloformamidu, w którym zawartosc glównego produktu winna wyno¬ sic powyzej 99,9% wagowychi, wody ponizej 0yl°/« wagowych i kwasowosc w 25°/e roztworze wodnym powyzej pH=5, przy braku zwiazków barwmy oh oraz zawiesin i cial stalych, konieczne bylo prze¬ prowadzenie calego szeregu operacji fizycznych i fizykochemicznych, by uzyskac zamierzony efekt.

Dostepne z literaltury technicznej i patentowej dane na temat regeneracji dwunietyk>formamidu z wodnych roztworów dotycza w wiekszosci roztwo^ rów odpadowych z innych technologii niz intere¬ sujaca nas technologia wytwarzania wlókien po¬ liuretanowych, gdzie z natury rzeczy wystepuja in¬ ne zanieczyszczenia i dlatego tez stosowahylch tam metod nie mozna przeniesc wprost do procesu u- tylizacji odpadowego dwumetyloformamidu, pocho- dzacego z procesu wytwarzania wlókien poliureita- nowych.

Jedynie z opisu patentowego NRD nr 92915 zna¬ ny jest spo(só!b regeneracji dwunietyloformaniidu z jego wodnego rosArworu, zawierajacego podobne za¬ nieczyszczenia, jiak w procesie wytwarzania wló¬ kien poliuretanowych.

Sposób ten polega na destylacyjnym wydzielenia dwumetyloformamidu & jego wodnego roabwóru na dwóch kolumnach rektyfikacyjnych, przy czym wó¬ de i skladniki nizej wrzace wydziela tóe na jednej kolumnie, a na drugiej kolumnie oddziela sie dwu- meltyloformaimid od skladników wyzej wrzacych.

Proces rektyfikacji prowadzi sie pod cisnieniem obnizonym rzedu 50—200 mm Hg, przy czyim dfb& zapewnienia samoczynnego, przeplywu cieczy wy¬ czerpanej z kolumny 1. do kolumny 2. cisnlenlie w kolumnie 2. jest nieco nizsze niz w kolumnie 1.

Regeneracja dwunietyloformamMu w ukladne dwukolumnowym wedlug tego ostatniego rozwia¬ zania nie zapewnia pelnego odzysku celowego pro¬ duktu, gdyz duze jego ilosci traci sie bezpowrotnie wraz z wywarem wyprowadzonym z drugiej ko¬ lumny.

Uwarunkowane jest to brakiem teoretycznej moz¬ liwosci wydzielania dwumetyloformamMu mad za- tezonego roztworu zawierajacego 30*/« wagowych kwasu mrówkowego i 70*/* diwumeltytafomatttiriu, stanowiacego jak wiadomo ujemny azedftrop, Wrza¬ cy w stalej temperaturze. Poza tym dwumstylolor- 105 250s 105 250 4 mamid otrzymany jako produkt szczytowy z ko¬ lumny 2 musi zawierac skladniki lotne jak dwu- metyloamid, HgO i CH3OH, pochodzace z rozkla¬ du dwumetyloformamidu lub wprowadzone wraz z surówka.

Otrzymanie produktu ó wysokiej czystosci rzedu 99,9% wag. zwiazane jest wieje z koniecznoscia uzy¬ cia wysokosprawnej kolumny rektyfikacyjnej i od¬ wadniajacej, pracujacej pod obnizonym cisnieniem w celu przeciwdzialania wzrostowi cisnienia w do¬ le kolumny rektyfikacyjnej, prowadzacemu do roz¬ kladu > dwumetyloformamidu w wyzszych tempera¬ turach.

Istota wynalazku polega ma tym, ze z surowego wodnego roztworu usuwa sie przez filtracje lub odwirowanie zanieczyszczania stale a nastepnie przez destylacje pod cisnieniem od 100 do 760 mm Hg, najkorzystniej w Ukladzie dwustopniowym i pod cisnieniem atmosferycznym, wydziela sie wo¬ de I dwumetyloamilne.

Zatezony roztwór dwumetyloformamiidu, zawiera¬ jacy do 0,5% wagowych wody oraz do 2% wago¬ wych kwasu mrówkowego, poddaje sie rektyfikacji na kolumnie pod cisnieniem okolo 50—150 mm Hg, najkorzystniej 100 mm Hg i ze szczytu kolumny odbiera sie frakcje wodna, która zawraca sie do ukladu odwadniania, zas jako frakcje boczna od¬ biera sie produklt glówny zawierajacy ponizej 0,1% wagowych wody i zwiazki kwasne w takiej ilosci, ze pH 25% roztworu produktu wynosi powyzej 5, natomiast z dolu kolumny wyczerpana ciecz, za¬ wierajaca zwiazki smoliste i barwne oraz kwas mrówkowy w zmiennych ilosciach. Wywar ten pod¬ daje sie neutralizacji wodorotlenkiem sodu lub po¬ tasu, wzglednie weglanem sodu az do zaniku od¬ czynu kwasnego, po czym zneutralizowany roztwór poddaje sie destylacji, destylat kieruje do ukladu odwodnienia a pozostalosc rozciencza sie woda i kieruje do scieków.

Okazalo sde bowiem nieoczekiwanie, ze przez wy¬ prowadzenie produktu glównego odbiorem bocznym z kolumny uzyskuje sie wysoka jego czystosc dzie¬ ki równoczesnemu usunieciu w tej samej operacji, wprowadzanych razem z surówka i powstajacych w wyniku rozkladu dwumetyloformamidu zanie¬ czyszczen przez wyprowadzenie ich w strumieniu odbieranym ze szczytu kolumny oraz dziejki neutra¬ lizacji kwasu majówkowego, zawartego w wywarze z kolumny i odzyskaniu zawartego tam dlwumeltylo- formasnidu.

Sposobem wedlug wynalazku surowy roztwór dwumetyloformaroioju wprowadza sie na filtr dla oddzielenia zawiesin, po czym wprowadza sie go na kolumne dla odwodnienia i usuniecia dwume- tyloamany. Wodny destylat kieruje sie do mycia wlókna, zas odwodniony dwumetyloformaimid kie¬ ruje sie ma kolumne destylacyjna dla oddzielenia resztek wody i wydzielenia czystego produktu. Po^ zolstalosc zawierajaca cala ilosc kwasu mrówko¬ wego oraz zwiazki barwne i smoliste przetlacza sie dp wyparki, gdzie po zneutralizowaniu roztworem lugu lub weglanem sodu czy potasu, oddestylowy- wuje sie wodny roztwór dwumetyloformamidu i kieruje go do procesu odwadniania, zas pozostalosc z.wyparki po rozipuszczeniu w wodzie kieruje sie do scieków.

Sposobem wedlug wynalazku regeneruje sie 90— 97% dwumetyloformamiidu zawartego w kierowanej do przeróbki .surówce.

Pruyklaid I. 20,0 kg surówki pochodzacej z procesu syntezy wlókna poliuretanowego zawiera¬ jacej 17,97% wagowych dwumetyloformamidu, 0,2% wag. dwumetyloaminy, 0,11% wagowych kwasu mrówkowego, reszte stanotwi woda, zwiazki barwne i zawiesiny, po wstepnym oddzieleniu z niej klacz¬ ków zawiesiny,- poddano dwustopniowemu odwad¬ nianiu.

Proces odwadniania prowadzono pod cisnieniem atmosferycznym na kolumnie szklanej 0 100 mm, wypelnionej na wysokosc 2 m ceramicznymi pier¬ scieniami Rasichiga 15X15X2 mm, o rozdzielczosci równej 7,3 pólkom teoretycznym. W I stopniu od¬ wadniania otrzymano 16,02 kg destylatu o skladzie: 0,48% wagowych dwumetyloformamidu, 0,23% wag.

W dwumetyloaminy, 99,29% wagowych H20. 3,98 kg wywaru pozbawionego dwumetyloaminy o skladzie: 88,51% wag. dwumetyloformamidu, 10,93% wag.

HoO i 0,56% wagowych kwasu mrówkowego sta¬ nowilo surówke dla II stopnia odwadniania. De- stylat z tej operacji w ilosci 0,7 kg zawierajacy 60% wag. H2O i 40% wagowych dwuimetylarorma- midu stanowil frakcje nawrotowa na I stopien od¬ wadniania, zas 3,28 kg wywaru o skladzie 98,94% wagowych dwumetyloformamidu, 0,37% wagowych HfO, 0,69% wagowych kwasu mrówkowego i zwiaz¬ ki barwne skierowano do koncowej rektyfikacji wydzielajacej dwumeftylofarmamid jako produkt.

Operacje te prowadzono pod próznia 100 mm Hg na kolumnie szklanej 0 35 mm, wypelnionej na wy- sokosc 2,5 m zwijkami metalowymi z drutu khan- talowego o srednicy zwoju 4 mm. Rozdzielczosc tej kolumny wynosila 16 pólek teoretycznych. Surówke (wywar z II stopnia odwadniania) wprowadzono na 5 pólke liczac od dolu kolumny, z liO pólki ode- 40 brano, przy R=3, 2,74 kg produktu o zawartosci 99,9% wagowych dwumetyloformaimidu, zas ze szczytu przy R=l odebrano 0,24 kg destylatu za¬ wierajacego 5% wagowych resztkowej wody, 95% wagowych dwumetyloformamidu i zawrócono go 45 razem z destylatem z II stopnia odwadniania do surówki kierowanej do I stopnia odwadniania'.

W kubie kolumny prózniowej pozostalo 0,28, kg zatezonego do 8% wag. roztworu kwasu mrówko¬ wego i dwumeftyloformamidu wraz ze zwiazkami W barwnymi. Zneutralizowano go 40% wodnym roz¬ tworem NaOH w ilosci 0,05 kg. Po zneutralizowa¬ niu oddestylowano 0,26 kg wodnego roztworu dwu¬ metyloformamidu i skierowano go na poczatek procesu odwadniania, zas pozostaly mrów- 65 czan sodu, slady dwumetyloformamidu i zwiazki barwne w ilosci 0,07 kg rozipuszczono w wodzie i skierowano do scieków. W ten sposób zregenero¬ wano 96% dwumetyloformamidu zawartego w wyj¬ sciowej surówce. 60 Przykilad II. Otrzymany jdk w przykladzie I wywar (0,28 kg roztworu o zawartosci 8% wago¬ wych kwasu mrówkowego) zneutralizowano 25% wodnym roztworem KOH w ilosci 0,11 kg. Po od¬ destylowaniu 0,29 kg wodnego roztworu dwumety- 65 loformamidu pozostalo 0,1 kg mrówczanu potasu,5 105 250 6 ze sladami dwumetyloformamidu i zwiazków barw¬ nych.

W powyzszy sposób odzyskano. 95% dwumetylo¬ formamidu zawartego w roztworze wyjsciowym.

Przyklad III. Roztwór otrzymany jak w przy¬ kladne II poddano neutralizacji 25°/o wodnym roz¬ tworem Na2C03 w ilosci 0,1 kg. Tym sposobem zregenerowano równiez 95% dwumetyloformamidu zawartego w wyjsciowej surówce.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób regeneracji dwuimetyloformamidiu z jego wodnych roztworów przez rektyfikacje pod normal¬ nym lub zmniejszonym cisnieniem po uprzednim usunieciu zanieczyszczen stalych i wody na jednej lub dwóch kolumnach, znamienny tym, ze zatezo- ny roztwór dwumeitylo^ormamidu zawierajacy do 0,5% wagowych HgO i do 2% wagowych kwasu mirówjkowego, poididaje sie destylacji pod cisnieniem 50—150 mm Hg, korzysjtnie 100 mm Hg, odbiera¬ jac ze iszczytiu kolumny frakcje wodna wraz z in- 5 nymi lotnymi zanieczyszczeniami i kierujac ja do ukladu odwadniania, a jako frakcje boczna z.ko¬ lumny odbiera sie dwumetyloformami/d zawieraja¬ cy ponizej 0,1% wag. H^O i zwiazki kwasne w ilo¬ sci takiej, ze pH 25% roztworu produktu wynosi powyzej 5, zas z dolu kolumny odbiera sie ciecz wyczerpana, zawierajaca zwiazki smoliste i barwne oraz kwas mrówkowy w ilosciach zmiennych, któ¬ ra poddaje sie neutralizacji wodnym roztworem wodorotlenku sodu, potasu lub weglanem sodu az do zaniku odczynu kwasnego, po czym zneutralizo¬ wany rozltwór addestylowuje sie na wyparce, de¬ stylat kieruje do ukladu odwadniania, a pozostalosc podestylacyjna rozcienicza sie woda i odprowadza do scieków. 10 15