PL183869B1 - Sposób regeneracji izopropanolu i metyloetyloketonu - Google Patents

Abstract

1. Sposób regeneracji izopropanolu z fazy wodnej po pierwszym etapie syntezy płynnej ży-) wicy epoksydowej o jego zawartości od 0,5% wagowych do 3% wagowych przez rektyfikacyjny odpęd żywą parą wodną w kolumnie z możliwościąjednoczesnego podgrzania fazy wodnej wywarem z kolumny, znamienny tym, że kolumnę zawierającą co najmniej pięć półek teoretycznych lub wypełnioną do wysokości równoważnej pięciu półkom teoretycznym zasila się podgrzaną fazą wodną podając ją na pierwszą lub drugą półkę teoretyczną licząc od szczytu kolumny, a przechodzący w wyniku rektyfikacyjnego odpędu do fazy parowej izopropanol odbiera się ze szczytu kolumny pod ciśnieniem od 102 kPa do 107 kPa, przy stosunku orosienia do destylatu od 2 do 1, doprowadzając pod najniższą półką teoretyczną taką ilość pary wodnej, aby stopień odparowania definiowany ilorazem masy oparów odprowadzanych ze szczytu kolumny do masy zasilanej nią fazy wodnej utrzymać w granicach od 0,025 do 0,040. 2. Sposób regeneracji metyloetyloketonu z fazy wodnej po drugim etapie syntezy płynnej żywicy epoksydowej o jego zawartości od 0,5% wagowych do 4% wagowych przez rektyfikacyjny odpęd żywą parą wodną w kolumnie z możliwościąjednoczesnego podgrzania fazy wodnej wywarem z kolumny, znamienny tym, że kolumnę zawierającą co najmniej pięć półek teoretycznych lub wypełnioną do wysokości równoważnej pięciu półkom teoretycznym zasila się podgrzaną fazą wodną podając ją na szczyt kolumny, a przechodzący w wyniku rektyfikacyjnego odpędu do fazy parowej metyloetyloketon odbiera się ze szczytu kolumny pod ciśnieniem..

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób regeneracji rozpuszczalników: izopropanolu i metyloetyloketonu z faz wodnych po syntezie płynnych żywic epoksydowych przez rektyfikacyjny odpęd żywą parą wodną. Regenerowane izopropanol i metyloetyloketon nadają się do powtórnego ich użycia w syntezach płynnych żywic epoksydowych bez wpływu na pogorszenie ich jakości.

Surowcami w produkcji żywic epoksydowych wytwarzanych w skali masowej są: bisfenol A, nowolaki i epichlorohydryna. Epichlorohydryna jest czynnikiem epoksydującym dwa pierwsze substraty. Produkty epoksydowania bisfenolu A nazywa się zwyczajowo żywicami epoksydowymi na bazie dianu, a produkty epoksydowania nowolaków epoksynowolakami. Najczęściej stosowanym katalizatorem reakcji epoksydowania jest wodorotlenek sodowy podawany w roztworze wodnym. Ostatnio coraz większego znaczenia nabiera wytwarzanie płynnych żywic epoksydowych w obecności rozpuszczalników, głównie izopropanolu i metyloetyloketonu. Wprowadzenie izopropanolu przyspiesza syntezę żywicy. Izopropanol jest rozpuszczalnikiem substratów i produktu, dzięki czemu przenikanie masy zachodzi z mniejszym oporem, obniża lepkość reagującej masy i ułatwia operację wyodrębniania żywicy. Wpływ jego zastosowania uwidacznia się w obniżaniu zawartości hydrolizującego chloru w gotowej żywicy. Po zakończeniu reakcji epoksydowania i dodaniu do reaktora wody mieszanina poreakcyjna tworzy dwie fazy: organiczną i wodną. Faza wodna nazywana jest popularnie solanką. Izopropanol przechodzi do obu faz. W fazie organicznej jego stężenie waha się w zależności od produkowanej marki żywicy płynnej i wynosi od 15 do 18% wagowych.

183 869

Synteza żywicy płynnej jest dwuetapowa. Przed następnym etapem syntezy żywicy należy dokonać rozdziału solanki, oraz wydzielić z mieszaniny po reakcji nieprzereagowaną epichlorohydrynę i rozpuszczalnik: izopropanol.

Sposób wydzielania nieprzereagowanej epichlorohydryny i izopropanolu z masy reaktora pozbawionej solanki jest znany z rosyjskiego opisu patentowego nr 1654303 i dokonuje się go przez odparowanie tych składników, a następnie ich wykroplenie poza reaktorem. Skroplone opary tworzą strumień organiczny, z którego izopropanol wydzielany jest przez zmianę parametrów generacji i ilości odbieranych destylatów; Nieprzereagowana epichlorohydryna i izopropanol są zawracane do pierwszego etapu syntezy żywicy płynnej.

W drugim etapie syntezy surową żywicę rozpuszcza się w jednym rozpuszczalniku, najczęściej w metyloizobutyloketonie, lub kompozycji dwu rozpuszczalników, najczęściej toluenu i metyloetyloketonu i poddaje ją reakcji dehydrochlorowania wodnym roztworem wodorotlenku sodowego.

Wprowadzenie metyloetyloketonu ułatwia przeprowadzenie reakcji dehydrochlorowania z jednoczesnym obniżeniem zawartości chloru organicznego w gotowej żywicy do poziomu poniżej 1000 ppm. Po reakcji żywica przemywana jest w gorąca wodą i podczas tej operacji rozpuszczalnik, szczególnie metyloetyloketon, przechodzi częściowo również do fazy wodnej, albowiem podczas operacji mycia powstaje układ dwufazowy. Wydzielanie rozpuszczalników z fazy organicznej, w której zawarta jest żywica, jest znane i odbywa się najczęściej przez odparowanie po podgrzaniu jej do wrzenia. Rozpuszczalniki po skropleniu są zawracane do drugiego etapu syntezy żywicy płynnej.

W dostępnej literaturze nie znaleziono natomiast jakichkolwiek informacji na temat zawrotu rozpuszczalników odzyskanych ze strumieni wodnych. Faza wodna po pierwszym etapie syntezy, będąca nasyconym roztworem chlorku sodowego, którego ilość odpowiada prawie stechiome'trycznej ilości przereagowanej epichlorohydryny, zawiera resztki wodorotlenku sodowego, izopropanol w ilości od 0,5 do 3% wagowych oraz uboczne produkty reakcji epichlorohydryny z wodorotlenkiem sodowym: monochlorohydrynę, glicydol, glicerynę. Aktualnie roztwór ten po wstępnej obróbce (filtrowanie) kieruje się do oczyszczania biochemicznego. Prowadzone są próby przeróbki ścieku metodą elektrolityczną na z otrzymaniem aktywnego chloru i ługu sodowego.

Innym sposobem oczyszczania fazy wodnej znanym z opisów patentowych EP 340716 i EP 356854 jest jej ekstrakcja przy pomocy epichlorohydryny. Stosunek wagowy fazy wodnej do epichlorohydryny wynosi 5:1. Po sześciu etapach przemywania osiąga się niewykrywalne stężenie żywicy i 1%o wagowy rozpuszczalnika w roztworze po ekstrakcji. Następnie roztwór po ekstrakcji poddawany jest destylacji pod obniżonym ciśnieniem, aby osiągnąć w efekcie końcowym zawartość w nim poniżej 100 ppm epichlorohydryny i rozpuszczalnika. Wyekstrahowany rozpuszczalnik nie jest zawracany ponownie do syntezy. Faza wodna po drugim etapie syntezy pochodząca z mycia surowej żywicy zawiera metyloetyloketon w ilości od 0,5 do 4% wagowych, toluen, chlorek sodowy oraz odmyte zanieczyszczenia pochodzące z ubocznych reakcji epichlorohydryny z wodorotlenkiem sodowym. Jest on najczęściej spalany.

Istotą wynalazku jest sposób regeneracji izopropanolu i metyloetyloketonu z faz wodnych po syntezie płynnych żywic epoksydowych o ich zawartości mieszczącej się w przedziale 0,5-4% wagowych przez rektyfikacyjny odpęd żywą parą wodną w kolumnie z możliwością jednoczesnego podgrzania fazy wodnej wywarem z kolumny, który w przypadku regeneracji izopropanolu z fazy wodnej po pierwszym etapie syntezy polega na tym, że kolumnę zawierającą co najmniej pięć półek teoretycznych zasila się podgrzaną fazą wodną podając ją na pierwszą lub drugą półkę teoretyczną licząc od szczytu kolumny, a przechodzący w wyniku rektyfikacyjnego odpędu do fazy parowej izopropanol odbiera się ze szczytu kolumny pod ciśnieniem od 102 do 107 kPa przy stosunku orosienia do destylatu od 2 do 1 doprowadzając pod najniższą półkę teoretyczną taką ilość pary wodnej, aby stopień odparowania definiowany ilorazem masy oparów odprowadzanych ze szczytu kolumny do masy zasilanej nią fazy wodnej utrzymać w granicach od 0,025 do 0,040 i który w przypadku regeneracji metyloetyloketonu z fazy wodnej po drugim etapie syntezy polega na tym, że kolumnę zawierającą co najmniej pięć półek teoretycznych zasila się podgrzaną fazą wodną podając ją na szczyt

183 869 kolumny, a przechodzący w wyniku rektyfikacyjnego odpędu do fazy parowej metyloetyloketon odbiera się ze szczytu kolumny pod ciśnieniem od 102 do 107 kPa jako heteroazeotrop doprowadzając pod najniższą półkę teoretyczną taką ilość pary wodnej, aby stopień odparowania definiowany ilorazem masy oparów odprowadzanych ze szczytu kolumny do masy zasilanej nią fazy wodnej utrzymać w granicach od 0,010 do 0,030. Zamiast co najmniej pięciu półek teoretycznych kolumna może być wypełniona dowolnym wypełnieniem o wysokości równoważnej co najmniej pięciu półkom teoretycznym.

Dzięki regeneracji izopropanolu i metyloetyloketonu z faz wodnych w kolumnie przy pomocy rektyfikacyjnego ich odpędu parą wodną okazało się, że regenerowane rozpuszczalniki, odbierane jako destylaty nie zawierają takiej ilości ubocznych produktów reakcji epichlorohydryny z wodorotlenkiem sodowym, które miałyby niekorzystny wpływ na jakość produkowanej żywicy. Stężenie produktów ubocznych nie przekracza 0,07% wagowych. Dodatkową zaletą tego sposobu regeneracji jest odzysk podczas regeneracji izopropanolu jeszcze rozpuszczonej w solance epichlorohydryny, jednego z reagentów w syntezie żywic epoksydowych, a podczas regeneracji metyloetyloketonu: drugiego rozpuszczalnika - toluenu. Zwiększenie stężenia w regenerowanych destylatach powyżej 0,07% wagowych ubocznych produktów reakcji epichlorohydryny z wodorotlenkiem sodowym jest -wynikiem przekroczenia stopnia odparowania izopropanolu 0,04 i metyloetyloketonu 0,03 i rośnie ze wzrostem stopnia odparowania. Z tego powodu sposób wydzielania rozpuszczalników charakteryzuje się swoją szczególne specyfiką, wychodzącą poza ramy samego rektyfikacyjnego odpędu parą wodną.

Przekroczenie stężenia 0,07% wagowych sumy ubocznych produktów reakcji epichlorohydryny z wodorotlenkiem sodowym w regenerowanych rozpuszczalnikach czyni je nieprzydatnymi do dalszych syntez żywic płynnych. Ścieki wodne po regeneracji rozpuszczalników, będące wywarami kolumn, mogą być odprowadzane po ich schłodzeniu i wydzieleniu soli ze ścieku po regeneracji izopropanolu bezpośrednio do oczyszczalni biologicznej. Przedstawiony sposób regeneracji rozpuszczalników, oprócz możliwości ich stosowania do dalszych syntez, charakteryzuje się również dużą efektywnością wydzielania, która w przypadku izopropanolu przekracza 97%, a metyloetyloketonu 98%.

Przykład I

Warstwa wodna zawierająca izopropanol podawana jest pompą na szczyt kolumny wypełnionej, której sumaryczna wysokość wypełnienia jest równoważna pięciu półkom teoretycznym. Alternatywnie można ją podać pod pierwszy segment wypełnienia licząc od góry. Natężenie przepływu surówki wynosi 4000 kg/h, a jej skład jest następujący: wodorotlenek sodowy: 0,1% wagowych, chlorek sodowy: 23,5% wagowych, izopropanol: 2,5% wagowych, epichlorohydryna: 0,4% wagowych, inne w tym produkty ubocznej reakcji epichlorohyd-ryny z wodorotlenkiem sodowym: 1,0% wagowy, reszta woda.

Natężenie przepływu pary wodnej podawanej od dołu kolumny wynosi 677 kg/h. Kolumna pracuje pod ciśnieniem atmosferycznym. Opary odprowadzane ze szczytu kolumny o temperaturze 84°C skraplane są w wymienniku ciepła. Skroplony destylat spływa do zbiornika orosienia, skąd jego część jako orosienie podawana jest na szczyt kolumny w takiej ilości, aby stosunek orosienia do destylatu wynosił 1, a pozostały strumień ze zbiornika orosienia odbierany jest jako regenerowany izopropanol. Jego natężenie przepływu wynosi 133 kg/h i skład jest następujący: izopropanol; 70,6% wagowych, epichlorohydiyna: 4,6% wagowych, uboczne produkty reakcji epichlorohydryny z wodorotlenkiem sodowym: 0,065% wagowych, reszta; woda.

Stopień odparowania definiowany ilorazem masy oparów odprowadzanych ze szczytu kolumny do masy zasilanej nią fazy wodnej wynosi 0,032. Odzysk izopropanolu z fazy wodnej jest wysoki i przekracza 97%.

Przykład II

Warstwa wodna zawierająca metyloetyloketon podawana jest pompą na szczyt kolumny wypełnionej, której sumaryczna wysokość wypełnienia jest równoważna pięciu półkom teoretycznym. Natężenie przepływu surówki wynosi 4000 kg/h, a jej skład jest następujący: wodorotlenek sodowy: 1.0% wagowych, chlorek sodowy: 4,8% wagowych, metyloetyloketon:

183 869

1,5% wagowych, toluen: 0,04% wagowych, inne, w tym produkty ubocznej reakcji epichlorohydryny z wodorotlenkiem sodowym: 0,5% wagowych, reszta woda.

Natężenie przepływu pary wodnej podawanej od dołu kolumny wynosi 490 kg/h. Kolumna pracuje pod ciśnieniem atmosferycznym. Opary odprowadzane ze szczytu kolumny o temperaturze 92°C skraplane są w wymienniku ciepła. Skroplony destylat jest dwufazowy i spływa do rozdzielacza faz, skąd warstwa dolna będąca fazą wodną podawana jest jako orosienie na szczyt kolumny, a warstwa górna,w której znajduje się regenerowany metyloetyloketon, odprowadzana jest poza układ regeneracji.

Natężenie przepływu regenerowanego metyloetyloketonu wynosi 74 kg/h, a jego skład jest następujący: metyloetyloketon: 81,0% wagowych, toluen: 1,0% wagowych, uboczne produkty reakcji epichlorohydryny z wodorotlenkiem sodowym: 0,04% wagowych, reszta: woda. Stopień odparowania definiowany ilorazem masy oparów odprowadzanych ze szczytu kolumny do masy zasilanej nią fazy wodnej wynosi 0,018. Odzysk izopropanolu z fazy wodnej jest wysoki i przekracza 98%.

183 869

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób regeneracji izopropanolu z fazy wodnej po pierwszym etapie syntezy płynnej żywicy epoksydowej o jego zawartości od 0,5% wagowych do 3% wagowych przez rektyfikacyjny odpęd żywą parą wodną w kolumnie z możliwością jednoczesnego podgrzania fazy wodnej wywarem z kolumny, znamienny tym, że kolumnę zawierającą co najmniej pięć półek teoretycznych lub wypełnioną do wysokości równoważnej pięciu półkom teoretycznym zasila się podgrzaną fazą wodną podając ją na pierwszą lub drugą półkę teoretyczną licząc od szczytu kolumny, a przechodzący w wyniku rektyfikacyjnego odpędu do fazy parowej izopropanol odbiera się ze szczytu kolumny pod ciśnieniem od 102 kPa do 107 kPa, przy stosunku orosienia do destylatu od 2 do 1, doprowadzając pod najniższą półką teoretyczną taką ilość pary wodnej, aby stopień odparowania definiowany ilorazem masy oparów odprowadzanych ze szczytu kolumny do masy zasilanej nią fazy wodnej utrzymać w granicach od 0,025 do 0,040.
2. 2. Sposób regeneracji metyloetyloketonu z fazy wodnej po drugim etapie syntezy płynnej żywicy epoksydowej o jego zawartości od 0,5% wagowych do 4% wagowych przez rektyfikacyjny odpęd żywą parą wodną w kolumnie z możliwością jednoczesnego podgrzania fazy wodnej wywarem z kolumny, znamienny tym, że kolumnę zawierającą co najmniej pięć półek teoretycznych lub wypełnioną do wysokości równoważnej pięciu półkom teoretycznym zasila się podgrzaną fazą wodną podając ją na szczyt kolumny, a przechodzący w wyniku rektyfikacyjnego odpędu do fazy parowej metyloetyloketon odbiera się ze szczytu kolumny pod ciśnieniem od 102 kPa do 107 kPa jako heteroazeotrop, doprowadzając pod najniższą półkę teoretyczną taką ilość pary wodnej, aby stopień odparowania definiowany ilorazem masy oparów odprowadzanych ze szczytu kolumny do masy zasilanej nią fazy wodnej utrzymać w granicach od 0,010 do 0,030.