СПОСОБ ОБЕССОЛИВАНИЯ ФЕНОЛЬНОЙ СМОЛЫ Российский патент 1996 года по МПК C07C39/06 C07C37/80 

Изобретение относится к переработке и утилизации отходов производства фенола и ацетона, в частности к обессоливанию фенольной смолы.

В процессе производства фенола и ацетона кумольным методом в качестве отходов образуется фенольная смола или любые ее фракции, которые содержат до 2 мас. минеральные соли и механические примеси.

Известно, что большинство способов переработки и утилизации фенольной смолы требуют предварительной ее очистки от солей. Обессоленный продукт различной степени очистки может быть использован в производстве сажи, кокса, фенолформальдегидных смол, битума, а также в качестве жидкого топлива.

Известен способ обессоливания фенольной смолы 10%-ным раствором серной кислоты [1 и 2] При этом часть присутствующих в фенольной смоле солей, представляющих собой феноляты натрия и железа, превращается в соли серной кислоты и вместе с основной массой сульфата натрия переходит в водный раствор серной кислоты. Процесс проводят при 50-60^оС. Соотношение фенольной смолы и раствора кислоты составляет 1-0,5 по объему.

К недостаткам предлагаемого способа обессоливания фенольной смолы относятся следующие:
применение большого количества серной кислоты, удорожание процесса;
появление большого количества промышленных стоков, загрязненных продуктами нейтрализации серной кислоты;
повышенная коррозия технологического оборудования, необходимость использования дорогостоящих антикоррозионных покрытий.

В целях обеспечения экологически более безопасной технологии, сокращения потребления реагентов таких, как серная кислота, нейтрализующего агента (NaOH, Na₂CO₃ и др.), уменьшения опасности коррозии оборудования, применения более простых и дешевых материалов для его изготовления предлагается новый способ обессоливания фенольной смолы путем многоступенчатой экстрактивной обработки смолы водой в присутствии растворителя диизопропилового эфира или изопропилбензола (кумола).

Способ заключается в том, что фенольную смолу подвергают многоступенчатой противоточной экструзии водой в присутствии растворителя диизопропилового эфира или изопропилбензола при следующем массовом соотношении: фенольная смола ДИПЭ вода 1:0,9:0,6, или фенольная смола: ИПБ вода 1:1,5:0,6. В качестве воды используют паровой конденсат.

Соотношение расходов фенольной смолы, растворителя и воды зависит от состава фенольной смолы, содержания в ней солей, выбора растворителя и определяется необходимостью поддерживания расчетных плотностей и вязкости углеводородной и водной фаз в разделительных емкостях.

Во избежание образования стойких эмульсий рН рабочей среды в процессе обессоливания должно быть не более 7. Поскольку рН фенольной смолы колеблется в пределах 5-10 ед. предусматривается периодическая дозировка серной кислоты в зону перемешивания исходной смеси фенольной смолы, растворителя и воды.

На чертеже изображена схема установки для реализации предлагаемого способа.

Фенольная смола в количестве 2500 кг/ч и температурой 80-90^оС поступает в холодильник 1, в котором охлаждается водой до 40-50^оС, и далее направляется в емкость с мешалкой 2. В трубопровод фенольной смолы или непосредственно в емкость с мешалкой 2 непрерывно подают насосом N 20 2250 кг/ч диизопропилового эфира из промежуточной емкости 19. Уровень в емкости поддерживается постоянным и в случае потерь ДИПЭ в эту емкость для пополнения закачивают свежий ДИПЭ. Смесь фенольной смолы и ДИПЭ перетекает в емкость с мешалкой 3, в которой интенсивно перемешивается с водой 2-й ступени экстракции, которая в количестве 1150 кг/ч перекачивается насосом 6 из емкости 8. Полученная смесь перетекает во флорентийский сосуд 7, в котором расслаивается на две фазы органическую, частично очищенную от солей, и водную, загрязненную солями и органическими примесями. Водную фазу направляют на узел очистки сточных вод от органических примесей.

Органическая фаза в количестве 4750 кг/ч поступает в емкость с мешалкой 5, где смешивается с водой третьей ступени экстракции. Воду подают насосом 13 в количестве 1500 кг/ч из емкости 12. В емкость с мешалкой предусмотрена автоматическая подача 93%-ной серной кислоты. Действия автоматического устройства на серной кислоте связаны с показаниями рН-метра, с помощью которого определяется рН среды в емкости 8. Из емкости с мешалкой 5 после интенсивного перемешивания смесь фенольной смолы, ДИПЭ и воды перетекает во флорентийский сосуд 7. После расслоения в сосуде водная фаза через сифонное устройство поступает в емкость 8, откуда насосом 6 перекачивается на первую ступень экстракции в емкость с мешалкой 3. Таким образом создается противоток и сохраняется соотношение между органической и водной фазами. Органическая фаза в количестве 4750 кг/час поступает в емкость с мешалкой 9, где смешивается с паровым конденсатом, поступающим из заводской сети в количестве 1500 кг/ч через холодильник 10. С помощью холодильника 10 предусмотрено охлаждение парового конденсата от 90-95^оС до 40-50^оС. Из емкости с мешалкой 9 смесь компонентов перетекает в флорентийский сосуд 11. После расслоения водная фаза в количестве 1500 кг/ч через сифонное устройство перетекает в емкость 12, откуда насосом 13 подается в емкость с мешалкой 5 на вторую ступень экстракции. Органическая фаза, свободная от солей, поступает в емкость 14, откуда насосом 15 подается на питание ректификационной колонны 16. Отгонку растворителя производят греющим паром давлением 15-16 кг/см² через выносной кипятильник 17. Для снижения потерь ДИПЭ с кубовым продуктом (фенольная смола) в нижнюю часть колонны подают 40-50 кг/ч острого пара. Пары верха колонны направляются в водяной теплообменник, где конденсируются и далее собираются в емкости 19. Часть из них подают в виде флегмы в верхнюю часть колонны, а балансовое количество 2250 кг/ч насосом 20 откачивают в начальную часть технологической схемы на смешение с исходной фенольной смолой. Тем самым обеспечивается рецикл необходимого количества растворителя для того, чтобы обеспечить постоянным соотношение между фенольной смолой и ДИПЭ на уровне 1-0,9 по массе.

При использовании в качестве растворителя изопропилбензола в кубовой жидкости колонны 16 изопропилбензол достигает 40% и его отгон производят на дополнительной вакуумной ректификационной колонне.

Кубовую жидкость колонны 16 обессоленную фенольную смолу откачивают насосом 21 на последующую переработку или в виде товарного продукта отправляют на склад.

Содержание солей в фенольной смоле на выходе с установки составляет менее 0,01 мас. (степень очистки 99,0% содержание ионов Na не более 0,003 мас. ).

Для подбора оптимальной температуры экстракции были проведены лабораторные испытания. Результаты испытаний проиллюстрированы примерами.

П р и м е р 1. Фенольную смолу плотностью ρ 1,09 г/см³ и содержанием солей 1,96 мас. в количестве 100 г смешивают предварительно с 90 г ДИПЭ и далее обрабатывают 60 г воды по схеме противоточной трехступенчатой экстракции при 20^оС. Соотношение компонентов на каждой ступени выдерживают в мас. долях в пределах 1:0,9:0,6. Остаточное содержание солей в органическом слое 0,017 мас. в пересчете на фенольную смолу. Степень очистки от солей 99,1%
П р и м е р 2. Процесс проводят аналогично примеру 1, но температура экстракции 60^оС. Степень очистки от солей 98,7%
П р и м е р 3. Процесс проводят аналогично примеру 1, но температура экстракции 75^оС. Степень очистки от солей 97,4%
Понижение температуры экстракции ниже 20^оС энергетически нецелесообразно. Повышение температуры экстракции выше 60^оС приводит к образованию третьего промежуточного слоя (эмульсии) и повышению его стойкости.

Использование: очистка от солей фенольной смолы - отхода производства фенола и ацетона через гидроперекись кумола. Сущность изобретения: фенольную смолу разбавляют водой и диизопропиловым эфиром или изопропилбензолом в мас. отношении смола: эфир: вода, равном 1 : 0,9 : 0,6, или смола: изопропил: вода - 1 : 1,5 : 0,6 и ведут экстракцию водой при 20 - 60^oС в несколько ступеней, причем на одной из промежуточных ступеней добавляют серную кислоту до pH органического слоя не более 7. Обеспечивают рецикл водных слоев. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ОБЕССОЛИВАНИЯ ФЕНОЛЬНОЙ СМОЛЫ непрерывной многоступенчатой экстракцией водой в присутствии серной кислоты при 20 - 60^oС с последующим разделением водного и органического слоев, отличающийся тем, что в фенольную смолу в качестве органического растворителя предварительно добавляют диизопропиловый эфир или изопропилбензол, а серную кислоту дозируют на одной из промежуточных ступеней экстракции в количестве, обеспечивающем рН органического слоя не более 7, при этом из системы выводят основную часть водного слоя после первой ступени экстракции и обеспечивают рецикл водных слоев на последующих ступенях экстракции, кроме того, органический слой с последующей ступени экстракции направляют в дистилляционную колонну, в которой растворитель отделяют от обессоленной смолы и затем повторно используют на первой ступени экстракции. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстракцию ведут при массовом отношении смола: диизопропиловый эфир : вода = 1 : 0,9 : 0,6 или смола : изопропилбензол : вода = 1 : 1,5 : 0,6.