PL115423B2 - Process for isolation of phenols from low-and high-temperature tars - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ekstrakcyjnego wyodrebniania fenolu i fenoli homologicznych z wy¬ tlewnych i koksowniczych smól pogazowych.Dotychczas najczesciej do ekstrakcji fenoli ze smól pogazowych stosuje sie klasyczna metode lugowa, polegajaca na uzyciu jako czynnika ekstrakcyjnego rozcienczonych, wodnych roztworów wodorotlenku sodowe¬ go. Metoda ta ma jednak szereg niedogodnosci, jak koniecznosc saturacji dwutlenkiem wegla lugów fenolano- wych, badz ich wykwaszania w inny sposób w celu uwolnienia fenoli. W operacjach tych traci sie wodorotlenek sodu. Mozna go ewentualnie na powrót odzyskac w kolejnym zabiegu konwersji z wodorotlenkiem wapniowym, o ile wykwaszanie lugów fenolanowych odbywalo sie przez saturacje ukladu dwutlenkiem wegla. Stanowi to jednak dodatkowa komplikacje i zwieksza koszt calego procesu.Dodatkowa niedogodnoscia metody lugowej jest, szczególnie w przypadku smól wytlewnych, emulgujacy wplyw wodorotlenku sodu, co w konsekwencji utrudnia rozdzial faz i powoduje przechodzenie znacznej ilosci olejów neutralnych w formie emisji do fazy lugów fenolanowych.Znana jest metoda metasolwan, polegajaca na uzyciu do ekstrakcji fenoli rozcienczonego nieco metanolu.Wwieki przypadkach jest (ma jednak za malo selektywna.Znana jest równiez metoda ekstrakgi fenoli ze smól za pomoca wodnego roztworu weglanu sodu. Operacja ta jednak musi byc prowadzona w temperaturze okolo 170°C, a wiec pod cisnieniem (dopiero w tej temperatu¬ rze fenol staje sie mocniejszym kwasem, wypierajacym kwas weglowy z jego soli). Uzyskane lugi fenolanowe sa na zimno saturowane dwutlenkiem wegla. Zmusza to do instalacji kosztownej aparatury cisnieniowej i kompli¬ kuje proces przez koniecznosc podgrzewania i chlodzenia ukladu.Do ekstrakcji fenoli ze smól pogazowych proponowano tez na przyklad wodne roztwory etanoloamin. Te srodki sa jednak kosztowne, a nadto wrazliwe na utlenianie i dzialanie CO2 z powietrza.Wymienione niedogodnosci moga byc wyeliminowane, dzieki zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku, istota którego polega na tym, ze w pierwszej fazie stosuje sie ekstrakcje periodyczna lub ciagla fenoli ze smól z uzyciem jako medium ekstrakcyjnego wodnych roztworów fosforanu trójsodowego, najlepiej o stezeniu od 52 115 423 do 10%, w temperaturze od 20 do 80°C, a nastepnie w fazie drugiej przeprowadza sie reekstrakcje fenoli z fazy fosforanowej za pomoca octanu butylu acetali lub innego rozpuszczalnika organicznego.Fosforan trójsodowy dwunastowodny ma mase czasteczkowa 360 (w tym 164, to jest 45,55% przypada na wlasciwa sól). Sól dwunastowodna rozpuszcza sie w wodzie ilosci 1,47% w temperaturze 0°C, 20,50% w 20°C, 61,00% w 70° C. W temperaturze 100°C traci cala wode krystalizacyjna. Stale dysocjacji kwasu orto-fosforowego ksztaltuja sie nastepujaco: H3PO4 2H* + H2P04- (K2S = 8,3-10"3) H2P04- :3T+HP04" (K18 = 8-10-7) HPO4- ^rf+P04" (K18 = 2-10-12) Na zasadzie rozwazan teoretycznych, miedzy innymi wlasnie na odcinku wartosci stalych dysocjacji kwasu orto-fosforowego, wysunieto wnioski — potwierdzone doswiadczalnie, ze fosforan trójsodowy moze szczególnie dobrze nadawac sie do ekstrakcji fenoli. Pomiedzy fosforanem sodu i fenolami wytwarza sie w srodowisku wodnym pewna równowaga dynamiczna, zalezna miedzy innymi od stezenia reagentów, co pozwala na ekstrak¬ cje fenoli ze srodowiska weglowodorowego za pomoca wodnych roztworów Na3P04.W procesie periodycznym 3 do 5-krotna ekstrakcja jest w pelni wystarczajaca do wyodrebnienia praktycz¬ nie calej ilosci fenoli zawartych w smole.Podobnie efekt calkowitego odfenolowania smoly uzyskuje sie w przypadku kolumnowej ekstrakqi ciag¬ lej, juz przyjednorazowym, przeciwpradowym przejsciu substratów przez aparat ekstrakcyjny. Lugi fosforanowe nie utleniaja sie, ani nie zuzywaja winny sposób. Nie ulegaja wplywowi dwutlenku wegla z powietrza. Dzieki temu moga byc uzywane wielokrotnie, teoretycznie w nieskonczonosc.W celu odzyskania fenoli w stanie wolnym, podobnie jak w innych metodach, reekstrahuje sie je z lugów fosforanowych za pomoca octanu butylu, octanu amylu, acetali lub innych rozpuszczalników. Reekstrakcja fenoli z lugów fosforanowych zachodzi równiez latwo, o czym swiadczy doswiadczalnie potwierdzony fakt, ze W procesie periodycznym juz nawet dwie ekstrakcje wystarczyc moga do calkowitego odzyskania fenoli. Rozpu¬ szczalnik organiczny z reekstraktu oddestylowuje sie.W opisany sposób mozna odzyskac fenole w sposób ekonomiczny z prawie ilosciowa wydajnoscia.Przyklad I. 100 g oleju smolowego ze smoly wytlewnej, zawierajacego 9,2% fenoli, poddaje sie ekstrakcji za pomoca porcji po 100 cm3 wodnego 5% roztworu fosforanu trójsodowego, w 20°C. Po ekstrakcji I do lugu fosforanowego przeszlo 3 g fenoli, tj. 32,6%, a pozostalo w oleju 6,2 g. Po ekstrakcji II do lugu przeszlo z oleju 3,1 g fenoli czyli 50%, a pozostalo jeszcze 3,1 g. Po ekstrakcji III do lugu fosforanowego przeszlo 2,8 g fenoli czyli 90,3%, a pozostalo jeszcze 0,3 g. Po ekstrakcji IV do lugu fosforanowego przeszlo jeszcze 0,25 g fenoli, a w oleju pozostalo tylko 0,05 g fenoli. Sumarycznie w wyniku czterech ekstrakcji 5% roztworem Na3P04 wyodrebniono z oleju 9,15 g fenoli, to jest 99,4% ich pierwotnej zawartosci w oleju.Przy kolumnowej, przeciwpradowej ekstrakcji ciaglej i stosunku 5% lugu fosforanowego do oleju = 2,5:1, dzieki stale duzemu gradientowi róznicy stezen, juz przy jednorazowym przejsciu przez kolumne efekt odfenolo¬ wania jest 100%.Czterokrotna reekstrakcja fenoli z lugów fosforanowych sumarycznie równorzedna porcja octanu butylu, pozwala na osiagniecie reekstrakcji z wydajnoscia 99%. Przy reekstrakcji ciaglej wydajnosc wynosi 100%.Przyklad II. 100 g oleju karbolowego wydestylowanego ze smoly koksowniczej, zawierajacego 27% fenoli, poddano periodycznej ekstrakcji z uzyciem 10% wodnego roztworu fosforanu trójsodowego, aplikowane¬ go w porcjach po 100 cm3, w temperaturze 40 do 50°C. Po pierwszej ekstrakcji uzyskano stezenie fenoli w lugu fosforanowym 9,5 g co odpowiada 35,2% zawartosci fenoli w oleju. Po ekstrakcji drugiej w porcji lugu fosforano¬ wego uzyskano 11 g fenoli czyli 62,8% w odniesieniu do pozostalosci po ekstrakcji I. Po ekstrakcji trzeciej uzyskano 5,5 g fenoli czyli 84,6% w odniesieniu do pozostalosci po ekstrakcji II. W wyniku ekstrakcji czwartej wydzielono 0,9 g fenoli czyli 90% w odniesieniu do pozostalosci po ekstrakcji III. Sumarycznie w rezultacie czterech ekstrakcji wyodrebniono 26,9 g fenoli, co odpowiada 99,6% ich calkowitej zawartosci w pierwotnej próbce oleju.Przy kolumnowej, przeciwpradowej ekstrakcji ciaglej i stosunku 10% lugu fosforanowego do badanego oleju karbolowego = 3:1,juz przyjednorazowym przejsciu przez kolumne wynik odfenolowania jest 100%.Czterokrotna reekstrakcja fenoli z polaczonych partii lugów fosforanowych za pomoca sumarycznie równorzednej ilosci acetalu octowobutylowego pozwala na osiagniecie wydajnosci reekstrakqi = 97,5%. Przy reekstrakcji ciaglej wydajnosc siega 100%.Zastrzezeniepatentowe Sposób wyodrebniania fenoli ze smól wytlewnych i koksowniczych na zasadzie ekstrakcji, znamien-115 423 3 n y tym, ze w pierwszej fazie stosuje sie ekstrakcje periodyczna lub ciagla fenoli ze smól z uzyciem jako medium ekstrakcyjnego wodnych roztworów fosforanu trójsodowego, najlepiej o stezeniu 5 do 109£, w tempera¬ turze od 20 do 80°C, a nastepnie w fazie drugiej przeprowadza sie reekstrakcje fenoli z fazy fosforanowej za pomoca octanu butylu, acetali lub innego rozpuszczalnika organicznego. PL

Claims (1)

1. Zastrzezeniepatentowe Sposób wyodrebniania fenoli ze smól wytlewnych i koksowniczych na zasadzie ekstrakcji, znamien-115 423 3 n y tym, ze w pierwszej fazie stosuje sie ekstrakcje periodyczna lub ciagla fenoli ze smól z uzyciem jako medium ekstrakcyjnego wodnych roztworów fosforanu trójsodowego, najlepiej o stezeniu 5 do 109£, w tempera¬ turze od 20 do 80°C, a nastepnie w fazie drugiej przeprowadza sie reekstrakcje fenoli z fazy fosforanowej za pomoca octanu butylu, acetali lub innego rozpuszczalnika organicznego. PL