PL165378B1 - Sposób oddzielania aminotlenków z roztworów wodnych PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób oddzielania aminotlenków, zwlaszcza tlenku N-metylomorfoliny, z roztwo- rów wodnych, zwlaszcza ze scieków, otrzymywanych podczas przeróbki celulozy, w którym to sposobie roztwory te doprowadza sie do zetkniecia z zywica kationitowa w celu oblado- wania zywicy kationitowej aminotlenkami, po czym obladowana zywice kationitowa prze- mywa sie i eluuje sie aminotlenki, znamienny tym, ze stosuje sie zywice kationitowa, której grupy czynne skladaja sie z grup karboksylowych, i ze obladowana aminotlenkami zywice kationitowa zadaje sie wodnym roztworem slabego kwasu o wartosci pKa wiekszej niz 3,0 dla wyeluowania aminotlenków. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oddzielania aminotlenków, zwłaszcza tlenku N-metylomorfoliny (NMMO), z roztworów wodnych, zwłaszcza ze ścieków, otrzymywanych podczas przeróbki celulozy, w którym to sposobie roztwory te doprowadza się do zetknięcia z żywicą kationitową w celu obładowania żywicy kationitowej aminotlenkami, po czym obładowaną żywicę kationitową przemywa się i eluuje się aminotlenki.

Sposób omówionego we wstępie rodzaju jest znany z opisu SU-A nr 1427 011. W sposobie tym aminotlenek NMMO adsorbuje się na mocno kwasowym kationicie. Jako środek eluujący stosuje się amoniakalny, wodny roztwór alkoholu izopropylowego. Po eluowaniu trzeba ten kationit za pomocą kwasu siarkowego ponownie przeprowadzić w postać kwasową.

Metoda ta pod względem technicznym i energetycznym wymaga bardzo wysokich nakładów, gdyż otrzymuje się mieszaninę amoniak-woda-alkohol izopropylowy, zawierającą NMMO, która to mieszanina musi być poddawana obróbce destylacyjnej. Przy tym oddziela się najpierw składniki lotne (amoniak i alkohol izopropylowy), po czym pozostały wodny roztwórNMMO drogą dalszej destylacji zatęża się do monowodzianu-NMMO. Nadto podczas regeneracji kationitu otrzymuje się mocno kwaśny roztwór siarczanu amonowego, który trzeba zobojętnić amoniakiem i następnie poddać obróbce drogą odparowania do stałego siarczanu amonowego.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie tych niedogodności i opracowanie takiego sposobu omówionego we wstępie rodzaju, który można byłoby przeprowadzać bez etapu zobojętniania i bez energochłonnych etapów rozdzielania i regeneracji.

Osiąga się ten cel za pomocą sposobu omówionego we wstępie rodzaju, polegającego według wynalazku na tym, że stosuje się żywicę kationitową, której grupy czynne składają się z grup karboksylowych, i że obładowaną aminotlenkami żywicę kationitową zadaje się wodnym roztworem słabego kwasu o wartości pKa większej niż 3,0 dla wyeluowania aminotlenków. Z tego eluatu można aminotlenki oddzielić drogą destylacji, przy czym skroplone opary można ponownie stosować jako środek eluujący.

Okazało się, że sposób według wynalazku szczególnie nadaje się do obróbki roztworów, zwłaszcza o zawartości do 4% wagowych aminotlenku NMMO, gdyż pozwala on na praktycznie ilościowe oddzielenie aminotlenku NMMO ze ścieków.

165 378

Korzystna postać sposobu według wynalazku polega na tym, że stosuje się słaby kwas, którego temperatura wrzenia mieści się w zakresie poniżej 120°C. Jako taki, kwas wchodzi w rachubę, zwłaszcza kwas mrówkowy lub octowy, zawarty w wodnym roztworze korzystnie w ilości 8-15% wagowych. Odpowiednim jednak może być także kwas węglowy, jeśli występuje on w roztworze wodnym w stężeniu 2-20% wagowych, korzystnie w stężeniu 10-15% wagowych.

Podane niżej przykłady objaśniają bliżej sposób według wynalazku.

Przykład 1.100 ml słabo kwaśnego kationitu o grupach karboksylowych jako grupach czynnych (o nazwie handlowej Lewatit CNP 80; o szkielecie osnowowym z poliakrylanu; producent: Bayer AG) w kolumnie przepływowej zasilano za pomocą 5 objętości warstwy (BV), tj. za pomocą 500 ml 1 % wodnego roztwora-NMMO, przy czym prędkość przepływu wynosiła 10 BV/h. Następnie aminotlenek NMMO eluowano za pomocą 10 BV (objętości warstwy) wodnego, 10% roztworu kwasu octowego i zregenerowany kationit przemywano za pomocą 15 BV wody (prędkość przepływu 5 BV/h). W popłuczynach nie stwierdzono za pomocą tradycyjnych metod (miareczkowanie i cieczowa chromatografia ciśnieniowa-HPLC) żadnej ilości NMMO.

Otrzymaną mieszaninę aminotlenku NMMO i kwasu octowego (1000 ml) ogrzewano pod próżnią (100 hPa) w temperaturze 100°C i oddestylowano w ilości 950 ml. W destylacie tym znajdowało się 98% zastosowanego kwasu octowego; roztwór-NMMO zatężono do 10%.

Przykład II. Postępowano jak w przykładzie I, lecz zasilanie następowało za pomocą 8 BV (objętości warstwy) 0,5% roztworu-NMMO. W popłuczynach nie można było stwierdzić obecności aminotlenku NMMO. Obróbka eluatu następowała tak, jak podano w przykładzie I. Mieszaninę NMMO/kwas octowy zatężono do objętości 50 ml, w destylacie znalazło się 100% kwasu octowego, stężenie aminotlenku NMMO w fazie błotnej wzrosło do 8%.

Przykład III. Postępowano jak w przykładzie I, lecz zasilanie następowało za pomocą 2 BV 4% roztworu-NMMO, a przemywanie za pomocą 15 BV wody. W popłuczynach nie można było stwierdzić obecności aminotlenku NMMO.

Obróbka eluatu następowała tak, jak podano w przykładzie I. Mieszaninę NMMO/kwas octowy zatężono do objętości 300 ml, po czym dodano 200 ml wody i tę mieszaninę zatężono do objętości 50 ml; w destylacie znalazło się 97% kwasu octowego, stężenie aminotlenku NMMO w fazie błotnej wzrosło do 16%.

Przykład IV. 100 ml słabo kwaśnego kationitu o grupach karboksylowych jako grupach czynnych (o nazwie handlowej Dowex CCR-2; o szkielecie osnowowym z poliakrylanu; producent: Dow Chemical) w kolumnie przepływowej zasilano za pomocą 7 BV 1% wodnego roztworu-NMMO, przy czym prędkość przepływu wynosiła 10 BV/h. Następnie za pomocą 10 BV wodnego, 1^%o roztworu kwasu octowego eluowano aminotlenek NMMO oraz regenerowano kationit i przemywano za pomocą 15 BV wody (prędkość przepływu 5 BV/h). W popłuczynach nie stwierdzono za pomocą tradycyjnych metod (miareczkowanie i cieczowa chromatografia ciśnieniowa-HPLC) żadnej ilości NMMO.

Obróbka eluatu następowała tak, jak podano w przykładzie I. Mieszaninę NMMO/kwas octowy zatężono do objętości 80 ml; w destylacie znalazło się 97% kwasu octowego, stężenie aminotlenku NMMO w fazie błotnej wzrosło do 8,5%.

Przykład V. 100 ml słabo kwaśnego kationitu o grupach karboksylowych jako grupach czynnych (o nazwie handlowej Duolite C 433; o szkielecie osnowowym z poliakrylanu; producent: Rohm und Haas) w kolumnie przepływowej zasilano za pomocą 4 B V 1 % wodnego roztworu-NMMO, przy czym prędkość przepływu wynosiła 10 BV/h. Następnie za pomocą 10 BV wodnego, 10% roztworu kwasu octowego eluowano aminotlenek NMMO oraz regenerowano kationit i przemywano za pomocą 10 BV wody (prędkość przepływu 5 BV/h). W popłuczynach nie stwierdzono za pomocą tradycyjnych metod (miareczkowanie i cieczowa chromatografia ciśnieniowa-HPLC) żadnej ilości NMMO.

Obróbka eluatu następowała tak, jak podano w przykładzie I. Mieszaninę NMMO/kwas octowy zatężono do objętości 40 ml; w destylacie znalazło się 100% kwasu octowego, stężenie aminotlenku NMMO w fazie błotnej wzrosło do 10%.

165 378

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób oddzielania aminotlenków, zwłaszcza tlenku N-metylomorfoliny, z roztworów wodnych, zwłaszcza ze ścieków, otrzymywanych podczas przeróbki celulozy, w którym to sposobie roztwory te doprowadza się do zetknięcia z żywicą kationitową w celu obładowania żywicy kationitowej aminotlenkami, po czym obładowaną żywicę kationitową przemywa się i eluuje się aminotlenki, znamienny tym, że stosuje się żywicę kationitową, której grupy czynne składają się z grup karboksylowych, i że obładowaną aminotlenkami żywicę kationitową zadaje się wodnym roztworem słabego kwasu o wartości pKa większej niż 3,0 dla wyeluowania aminotlenków.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się słaby kwas, którego temperatura wrzenia mieści się w zakresie poniżej 120°C.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że jako słaby kwas stosuje się kwas mrówkowy lub octowy, przy czym kwas ten zawarty jest w wodnym roztworze korzystnie w ilości 8-15% wagowych.
4. 4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że jako słaby kwas stosuje się kwas węglowy, który występuje w roztworze wodnym w stężeniu 2-20% wagowych, korzystnie w stężeniu 10-15% wagowych.