PL45667B1 - - Google Patents

Description

RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 45667 KU 12 p, 2 Instytut Chemicznej Przeróbki Wegla*) Zabrze, Polska Sposób otrzymywania indolu Patent trwa od dnia 22 wrzesnia 1960 r.Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymy¬ wania indolu ze smól koksowniczych na drodze stapiania odpowiedniej frakcji olejowej ze sta¬ lym wodorotlenkiem potasowym i odolejenie produktu surowego za pomoca malej ilosci nis¬ ko wrzacej benzyny alifatycznej.Znany jest szereg metod wzbogacania i oczysz¬ czania indolu ze smoly koksowniczej. Czesc z nich to metody fizyczne, oparte na azeotropo- wej destylacji z glikolami i weglowodorami alifatycznymi, oraz na ekstrakcji uwodnionym alkoholem metylowym, a takze weglanem dwu- etylowym.Wyzej wymienione metody odznaczaja sie wzgledna prostota prowadzenia procesu, ale z praktycznego punktu widzenia nie maja zna¬ czenia, poniewaz otrzymane azeotropy lub wy¬ ciagi zawieraja do 30§/« wagowych indolu, a wy¬ dajnosci jego w stosunku do zawartosci w suro- *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa mgr inz. Leon Lewicki i mgr inz. Krystyna Lewicka, wcu wyjsciowym nie przekraczaja 60Vo, za wy¬ jatkiem metody poslugujacej sie weglanem dwu- etylowym, gdzie wydajnosc ta dochodzi do 95V«.Na uwage zasluguje metoda laczaca ekstrak¬ cje indolu z oleju przy uzyciu weglanu dwu- etylowego z destylacja azeotropowa wyciagu z weglowodorami alifatycznymi, ale i ta droga nie otrzymuje sie indolu czystego, a tylko pro¬ dukt wzbogacony do okolo 80'/t oczyszczanego skladnika W celu dalszego oczyszczenia otrzy¬ many produkt krystalizuje sie z azeotropu, a na¬ stepnie przemywa heptanem i rekrystalizuje z alkoholu metylowego. Wymienione operacje prowadza do duzych strat indolu. Ponadto wy¬ soka cena weglanu dwuetylowego nie pozwala na stosowanie tej metody w skali przemyslowej, Metody chemiczne otrzymywania indolu sa oparte n& slabo kwasnym charakterze tego zwia¬ zku, zdolnego do tworzenia soli z metalicznym sodem, amidkiem sodowym i wodorotlenkiem potasowym. Pierwsze dwie metody posiadaja charakter laboratoryjny ze wzgledu na duze niebezpieczenstwo pracy z wymienionymi surow-cami. Dane w literaturze odnosnie metody wy¬ odrebniania indolu przez- stapianie z wodoro¬ tlenkiem potasowym sa skape i nie zawsze zgo¬ dne. Wedlug nich do wyodrebniania indolu ze smoly mozna stosowac zarówno wodorotlenek potasu bezwodny jak i jego 50%-wy wodny roz¬ twór.W pierwszym przypadku 700 kg oleju ogrze¬ wa sie z 50 kg wodorotlenku potasowego przy mieszaniu w temperaturze 190—200°C w ciagu 5 do 6 godzin, w drugim zas zawartosc reaktora ogrzewa sie ifrolno do temperatury 200°C (5—6 godzin), a nastepnie utrzymuje sie ja przez dal¬ szych 6—8 godzin w temperaturze 200—220° C Powstaly indolan potasu hydrolizuje sie woda, a wydzielony wolny indol ekstrahuje benzenem i oczyszcza wstepnie na drodze destylacji do produktu technicznie czystego. Stosunek ilosci 50% lugu potasowego do oleju nie jest blizej okreslony.Wedlug przeprowadzonych doswiadczen 50% lug potasowy w podanych warunkach nie wia¬ ze indolu z oleju. Wyodrebnienie indolu przy uzyciu bezwodnego wodorotlenku potasowego (technicznie czysty 96%) nie moze byc prowa¬ dzone w opisanych parametrach w sposób eko¬ nomiczny, gdyz, jak wykazaly doswiadczenia w temperaturze powyzej 155°C indolan potasu rozklada sie z wydzieleniem amoniaku. Ponad¬ to tworza sie produkty polimeryzacji o zapachu indolu przypominajace pak weglowy. Wydaj¬ nosc procesu nie przekracza 25% w stosunku do zawartosci indolu w surowcu wyjsciowym.Prócz tego dlugi czas ogrzewania zawartosci reaktora w procesie stapiania — w sumie do 14 godzin — powoduje mala przepustowosc aparatury.Sposób wedlug wynalazku usuwa wady zna¬ nej metody otrzymywania indolu ze smoly ko¬ ksowniczej za pomoca wodorotlenku potasowego.Polega on na zastosowaniu w procesie stapiania cztero- pieciokrotnego nadmiaru molowego wo¬ dorotlenku potasu w stosunku do indolu, co pozwala na prowadzenie procesu w stosunkowo niskiej temperaturze, w której praktycznie roz¬ klad indolu nie nastepuje i zachodzi prawie ilosciowe odindolowanie oleju. Zastosowanie stosunku molowego KOH do indolu jak 5:1 powoduje trzy a nawet czterokrotne skrócenie czasu procesu wyodrebniania w porównaniu z czasem potrzebnym do tego celu w opisanej wyzej metodzie. Nadmiar wodorotlenku potaso¬ wego oddziela sie w prosty sposób od powstale¬ go indolanu potasu. Sluzy on do wiazania wy¬ dzielajacej sie wody w procesie stapiania i je¬ go roztwór stanowi dolna warstwe. Po odwod¬ nieniu, z powrotem moze byc stosowany do reakcji.Proces oczyszczania indolu technicznego do produktu czystego wedlug danych w literaturze jest skomplikowany i prowadzi do duzych strat produktu oczyszczonego i latwo lotnego rozpu¬ szczalnika uzywanego w wielkich ilosciach.Oczyszczanie to polega na powtórnym stapianiu z wodorotlenkiem potasowym produktu technicz¬ nie czystego, po uprzednim usunieciu durenolu metalicznym sodem, a nastepnie destylacji oczy¬ szczajacej i krystalizacji z niskowrzacej ben¬ zyny, przy czym stosuje sie 12—15 kg benzyny na 1 kg. surowego indolu.Wedlug wynalazku indol surowy, uzyskany przez hydrolize indolanu potasu woda i desty¬ lacje wyciagu benzenowego, nasyca sie nisko- wrzaca benzyna alifatyczna i krystalizuje sie w temperaturze 0°C, przy czym stosuje sie tylko okolo 0,16 kg benzyny na 1 kg produktu.W ten sposób uzyskuje sie calkowite odolejenie i produkt odpowiadajacy warunkom podanym w literaturze dla czystego indolu.Wydajnosc wyodrebniania i oczyszczania in¬ dolu proponowana metoda jest bardzo wysoka, gdyz dochodzi do 82%. Dalsza zaleta sposobu oczyszczania wedlug wynalazku jest fakt stoso¬ wania malej ilosci latwolotnego rozpuszczalnika.Ponadto odpada koniecznosc wydzielania dure¬ nolu za pomoca metalicznego sodu, poniewaz przechodzi on do wyciagu benzynowego, który stanowi surowiec do otrzymywania durenolu.Przez ponowne stopienie indolu czystego z wodorotlenkiem potasowym i oczyszczenie jak wyzej otrzymuje sie produkt czysty odpowiedni ^ do analiz. Powtórne stapianie mozna ominac, stosujac krystalizacje indolu czystego z duzej ilosci benzyny, a otrzymany produkt jest o czy¬ stosci odpowiedniej do analiz.Wedlug wynalazku proces otrzymywania in¬ dolu ze smól koksowniczych ma nastepujacy przebieg.Frakcje oleju koksowniczego o temperaturze wrzenia 230—260°C uwalnia sie od skladników zasadowych i kwasnych za pomoca okolo 15% kwasu siarkowego i 20% wodorotlenku sodowe¬ go, a nastepnie poddaje sie rektyfikacji na ko- luninie o okolo 30-tu pólkach teoretycznych, odbierajac frakcje o temperaturze wrzenia 235—250°C. Oczyszczona w powyzszy sposób fra¬ kcje olejowa stapia sie ze stalym wodorotlen¬ kiem potasowym. Do tego celu stosuje sie czte¬ ro- pieciokrotny nadmiar wodorotlenku pota¬ sowego w stosunku molowym do zawartosci in- -*-dolu w surowcu wyjsciowym. Po osiagnieciu temperatury stopu powyzej 110°C rozpoczyna sie reakcja tworzenia sie indolanu potasu, która jest praktycznie zakonczona w temperaturze okolo 125CC przy zachowaniu warunków do¬ brego mieszania. Nastepnie temperature podno¬ si sie i po osiagnieciu okolo 160°C proces sta¬ piania uwaza sie za zakonczony. Czas ogrze¬ wania w zasadzie równa sie czasowi potrzeb¬ nemu do osiagniecia tej temperatury przez zaladunek reaktora. Jednakze w zakresie tem¬ peratur 115—130°C szybkosc ogrzewania nie moze przekroczyc 1° na minute, poniewaz re¬ akcja tworzenia sie indolanu potasu w wymie¬ nionym zakresie temperatur przebiega gwaltow¬ nie, co wplywa ujemnie na wydajnosc i jakosc produktu. Ponadto w miare postepu reakcji wy¬ dziela sie i oddestylowuje pewna ilosc lekkich skladników, które przy zbyt szybkim wzroscie temperatury moga ulec przegrzaniu i spowodo¬ wac przerzucenie zawartosci reaktora na zew¬ natrz.Stop indolanu potasu po kilkudziesieciu mi¬ nutach odstawania odpuszcza sie i oddziela od nadmiaru nieprzereagowanego wodorotlenku potasowego, a po oziebieniu i zmieleniu poddaje hydrolizie woda w temperaturze 60—65°C. Do¬ daje sie póltora lub wiecej czesci wagowych wody na 1 czesc wagowa indolanu potasu.Wydzielony wolny indol ekstrahuje sie benze¬ nem. Wyciag benzenowy indolu surowego pod¬ daje sie destylacji, a odebrana frakcje indolowa miesza z niskowrzaca alifatyczna benzyna na cieplo (w stosunku wagowym, 1 czesc destylatu na okolo 0,16 czesci benzyny) i krystalizuje w temperaturze okolo 0°C. Nastepnie wydzielony produkt odwirowuje sie, przemywa na wirówce mala iloscia niskowrzacej benzyny, a resztki benzyny usuwa pod próznia. Otrzymany w po¬ wyzszy sposób indol z bardzo dobra wydajno¬ scia, charakteryzuje sie wysokim stopniem czy¬ stosci.Indol do celów analitycznych otrzymuje sie z dobra wydajnoscia przez powtórne stopie¬ nie otrzymanego indolu czystego z dodatkiem swiezo przedestylowanego odindolowanego ole¬ ju (z poprzednich stopien) w stosunku wago¬ wym kolo 1:1.Przyklad. W reaktorze zeliwnym ogrzewa¬ nym gazem zaopatrzonym w mieszadlo mecha¬ nicznie umieszcza sie 50 kg oleju, oczyszczone¬ go jak wyzej, o zawartosci 8% indolu i 8,6 kg granulowanego wodorotlenku potasowego. Na¬ stepnie uruchamia sie mieszadlo i ogrzewa do temperatury 155°C, baczac jednoczesnie, by temperatura w zakresie 115—130°C nie podno¬ sila sie szybciej niz 1? na minute. Po osiagnie¬ ciu temperatury 155°C, wylacza sie mieszadlo i zawartosc reaktora pozostawia sie w spokoju w ciagu 15 minut. Nastepnie spuszcza sie stop indolanu potasu do zeliwnego naczynia, zbiera¬ jac osobno nadmiar nieprzereagowanego wodo¬ rotlenku potasowego zawartego w dolnej war¬ stwie, a oddzielnie indolan potasu z warstwy srodkowej. Po oziebieniu oddziela sie resztki ole¬ ju od indolanu potasu przez dekantacje i prze¬ mywa dwukrotnie malymi porcjami benzenu.Oczyszczony w powyzszy sposób stop indolanu potasu w ilosci 6,8 kg poddaje sie hydrolizie w reaktorze zaopatrzonym w mieszadlo przez zadanie 15 kg wody w 60-^65°C. Po 20 minutach ogrzewania i mieszania dodaje sie 1 kg benzenu, miesza sie dalej w ciagu 20 minut, a nastepnie pozostawia do rozwarstwienia.Wyciag benzenowy surowego indolu poddaje sie z kolei destylacji, zbierajac frakcje o tem¬ peraturze wrzenia 200—265°C. Otrzymany de¬ stylat w ilosci 3,9 kg na cieplo (okolo 35°C) mie¬ sza sie z 0,5 kg niskowrzacej benzyny alifaty¬ cznej i krystalizuje w temperaturze 0°C. Wy¬ dzielone krysztaly odwirowuje sie, przemywa na wirówce dwukrotnie po 0,5 kg benzyny, po czym resztki rozpuszczalnika usuwa pod próznia.Otrzymany produkt w ilosci 3,4 kg jest bez¬ barwny, o temperaturze topnienia 51—53°C.Przez powtórne stopienie indolu o temperatu¬ rze topnienia 51—53°C z wodorotlenkiem po¬ tasowym w 20 kg swiezo przedestylowanego uprzednio odindolowanego oleju otrzymuje sie produkt, który topnieje w temperaturze 53°C. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie pate n t owe Sposób otrzymywania indolu z frakcji oleju koksowniczego, uwolnionej od skladników za¬ sadowych i kwasnych i poddanej rektyfikacji przez stapianie ze stalym wodorotlenkiem po¬ tasowym, hydrolize utworzonego indolanu i oczyszczenie wyosobnionego indolu, znamien¬ ny tym, ze stapianie prowadzi sie z cztero- pie¬ ciokrotnym nadmiarem molowym wodorotlenku potasowego w stosunku do indolu, w tempera¬ turze do 155°C, przy czym ogrzewanie reguluje sie tak, zeby w zakresie 115—130°C temperatu¬ ra podnosila sie nie szybciej niz o 1° na minute. Instytut Chemicznej Przeróbki Wegla Zastepca: mgr Tadeusz Szczepanik rzecznik patentowy PL