Способ экстракции С @ - С @ -Н-парафинсульфокислот Советский патент 1993 года по МПК C07C303/42 C11D3/34 

Изобретение относится к способу экстракции парафиновых сульфокислот из их смесей с водой и серной кислотой.

Целью изобретения является преодоление вышеуказанных недостатков прототипа.

Более специфичная цель данного изобретения заключается в разработке способа, который дал бы возможность эффективно очищать парафиновые сульфо- кислоты, при использовании растворителя без нежелательных токсических характеристик.

В соответствии с этим данное изобретение обеспечивает способ отделения и реге- нерирования парафиновых сульфокислот из их смесей с водой и серной кислотой, харак- теризирующийся:

- приведением такой смеси в контакт, при условиях экстракции, с н-гексаном или циклогексаном;

- Отделение водной жидкой фазы, содержащей серную кислоту, от органической жидкой фазы, состоящей из экстрагирующего растворителя, содержащего парафиновую сульфокислоту: и

- регенерацией парафиновых сульфокислот из указанной органической жидкой фазы.

Обработке для экстракции может быть использована смесь, содержащая парафиновые сульфокислоты, воду и серную кислоту. В особенности, обработка удобно может быть использовано для смесей, полученных одновременным окислением и сульфирова- нием н-парафинов, которые содержат пара-.; финовые сульфокислоты в количестве порядка 60-70%, серную кислоту в количестве порядка 6-12% и воду в количестве порядка 10-20 мас.%.

В соответствии с данным изобретением экстрагирующий растворитель выбирается из н-гексана .или циклогексана. Из двух предпочтителен циклогексан. Эти растворители, которые свободны от токсических характеристик, неожиданно показали хорошую селективность при экстракции парафиновых сульфокислот из их смесей с серной кислотой и водой.

На этапе экстракции отдельно отношение масс экстрагирующего растворителя к парафиновым сульфокислотам в общем может изменяться от 2/1 до 20/1. причем

Ё

00

ел ю о

со

Гюр отношения главным образом зависит от требуемой чистоты парафиновых сульфо- кислот. Удобно, чтобы на этапе экстракции и на этапе отделения в водной фазе и органической фазе, температура процессов могла находиться в диапазоне от комнатной (около 25°С) до около 70°С. при необходимости применяют давление для сохранения системы в жидкой фазе. При атмосферном давлении лучшие результаты получили при проведении процессов при температуре между 50 и 70°С, поэтому это будет предпочтительным температурным диапазоном.

В способе данного изобретения концентрация водной серной кислоты в смеси, подвергаемой экстракции, является критической, особенно было найдено, что если концентрация серной кислоты превышает 80% в водной фазе начальной смеси, то нельзя получить приемлемых результатов по показателю частоты регенерированных парафиновых сульфокислот. Концентрация кислоты поэтому установлена до 80% по массе или менее, и предпочтительно 55-75 мас.% лучшие результаты были получены в этом диапазоне. Концентрация водной серной кислоты в начальной смеси может быть откорректирована простым добавлением, например, воды, если концентрация кислоты достаточно высока, или добавлением концентрированной серной кислоты, если достаточно мала.

На финальной стадии парафиновые сульфокислоты регенерируются из органической жидкой фазы обычными методами, например при испарении растворителя.

Способ по изобретению может быть осуществлен обычным оборудованием жидкость/жидкость экстракции и оборудованием разделения водных и органических фаз. Способ дает возможность.очищать парафиновые сульфокислоты. включая и их смеси, .; помощью простых, и обычных процессов, использующих нетоксичные углеводородные растворители, В частности, при условиях- подходящей температуры и давлении, использование гексана и циклогексана дает возможность получить парафиновые сульфокислоты, имеющие содержание водной и серной кислоты менее чем 2 мас.%.

Следующие экспериментальные примеры даны для иллюстрации данного изобретения.

8 этих примерах компоненты экстракционной смеси (парафиновые сульфокислоты, водный раствор серной кислоты и алифатический углеводородный растворитель) приходят в контакт в приемлемых отношениях масс при условиях экстракции.

Затем система разделяется на. водную фазу и органическую фазу. На финальном этапе две фазы отделяются и их составы анализируются.

Фиг.1-7 иллюстрируют предлагаемый способ.

П р и м е р 1. Получили синтетические смеси взвешенных н-гектаиа, сырых парафиновых сульфокислот и концентрированной водной серной кислоты, Конкретно парафиновые сульфокислоты и водная серная кислота смешиваются вместе в определенном отношении масс и растворитель добавляют до получения смесей 50, 60, 70,

5 80 и 90 мас.%. В частном случае, включающем использование н-гексана как растворителя, использовали две концентрации водной серной кислоты, а именно 60 и 77 мас.%.

0 в полученных смесях эффективная концентрация водной серной кислоты составляет 58 и 74 мас.% соответственно, и отношение масс смеси парафиновых сульфокислот к серной кислоте составляет 1,45

5 и 1,13 соответственно для двух систем,

За этим последовала следующая экспериментальная процедура:

- образцы приготовили, как описано здесь выше,

0 - после энергичного перемешивания образцы отстаивались до полного отделения водной фазы от органической фазы;

- н-гексан отогнали под вакуумом из органической фазы;

5 - анализировали содержание серной кислоты, смеси парафиновых сульфокислот и воды в водной фазе и в остатке дистиллята органической фазы.Фиг.1 показывает степень чистоты, вы0 раженную как процентное содержание сер- . ной кислоты в извлеченной парафиновой сульфокислоте для системы: н-гексан (58 процентной по массе водной серной кислоты) смесь парафиновых сульфокислот, отно5 сительно концентрации н-гексана для двух различных температур (25 и 55°С). Верти- . кальная ось представляет отношение масс (выраженное в процентных единицах) серной кислоты к парафиновой сульфокислоте,

0 как параметр чистоты смеси парафиновых сульфокислот, и горизонтальная ось выражает отношение масс (в процентных единицах) смеси парафиновых сульфокислот к н-гексану в начальном образце.

O

Фиг.2 показывает влияние концентрации серной кислоты на чистоту смеси парафиновых сульфокислот для системы: н-гексан/ серная кислота/ парафиновая сульфокислота при температуре 55°С. Соответственно использовали 60 и 77 мае.% серную кислоту.

Как при 25°С, так и при 55°С использовали водные фазы, которые отдельно состоят из воды и серной кислоты с возможными примесями, но без присутствия смеси парафиновых сульфокислот, независимо от концентрации серной кислоты.

П р и м е р 2. Вслед за процедурой, описанной в примере 1, анализировали поведение системы, используя циклогексан как экстрагирующий растворитель. Использовали 60, 70, 80 и 90 мас.% водные растворы серной кислоты. В полученных смесях финальная концентрация водной серной кислоты, составила .58, 67, 77 и 86 мас.% соответственно, отношение масс смеси парафиновых сульфокислот /серной кислоты для различных систем будет 1,45, 1,24, 1,09 и 0,97 соответственно.

Фиг.4 показывает влияние концентрации серной кислоты на чистоту смеси парафиновых сульфокислот при 25°С, при использовании циклогексана как экстрагирующий растворитель. Фигура 5 показывает влияние температуры на чистоту смеси парафиновых сульфокислот для системы циклогексан (67 мас.% серная кислота) смеси парафиновых сульфокислот. Фиг.6 показывает влияние концентрации водной серной кислоты (67 массовых % и 77 массовых % соответственно) на чистоту очищенных смесей парафиновых сульфокислот, полученных при 70°С.

Со ссылкой на фиг.4, можно видеть, что в диапазоне концентраций серной кислоты 55-75 мас,% отсутствуют значительные изменения и кривые практически накладываются, друг на друга, в то время, как при высоких концентрациях серной кислоты существует большое увеличение в количестве серной кислоты, содержащейся в очищенной смеси парафиновых сульфокислот. На фиг.5 можно видеть, что содержание серной кислоты в очищенной смеси парафиновых сульфокислот прогрессивно уменьшается при увеличений температуры системы.

П р и м е р 3. После процедуры, описанной в примере 1,анализировали поведение системы как функцию экстрагирующего растворителя (н-гексан и циклогексан).

Фиг.З сравнивает степень чистоты, исходя из массовых процентов серной кислоты Б очищенной смеси парафиновых сульфокислот в испытаниях, выполненных при 25°С, используя 58 мас.% водную серную кислоту, с н-гексаном и циклогексаном как экстрагирующий растворитель соответственно.

Как видно из фиг.З, использование циклогексана привело к смеси парафиновых сульфокислот с более низким содержанием серной кислоты во всем диапазоне концен5 траций растворителя.

П р и м е р 4, Сырой продукт одновременного окисления и сульфирования. содер- жащий 68,4% -смеси парафиновых сульфокислот ( сульфированные па0 рафины), 8,95 мас,% серной кислоты и 14,4 мас.% воды использовался, К этому сырому продукту добавили равные количества водной серной кислоты, финальная концентрация водной серной

5 кислоты затем стала 72,16 мас.% и отношение масс смеси парафиновых сульфокислот к серной кислоте стало 0,77,.

Затем выполнили экстракцию циклогексаном при 70°С, действуя с 70,250 г следую0 щего образца: 3,511 г сырого продукта одновременно окисления и сульфирования; 3,509 г 80 мас,% водной серной кислоты; 63,250 г циклогексана. После отделения при 70°С получили 66,070 г органической фазы

5 и 4,180 г водной фазы. Водная фаза имела следующий состав: 73,67 мас.% серная кислота, 26 мас.% вода. После испарения растворителя, органическая фаза обеспечила выход очищенной смеси 2,814 грамма сле0 дующего состава: смесь парафиновых суль- фокислот 94,56%, серная кислота 1,45 мас.%, вода 3,99 мас.%.

П р и м е р 5. Процедуру примера 4 повторили используя 33,388 г системы, включающей 5,020 г сырого продукта одно- 5 временного окисления и сульфирования, 4,998 г (80 мас.%) серной кислоты и 23,370 г циклсгексана.

В начальной смеси концентрация водной серной кислоты составила 72,08 мас.% 0 и отношение масс смеси парафиновых сульфокислот к серной кислоте составило 0,77. После экстракции с циклогексаном получили 5,950 г водного раствора и 27,120 г органического раствора. Водный раствор 5 имел следующий состав: 74,0 мас.% серной кислоты и 24,4 мас.% воды. После испарения растворителя, органическая фаза обес- .лечила выход 3,834 г очищенной смеси парафиновых сульфокислот следующего со- 0 става: 91,9.7 мас.% парафиновых сульфокислот, 1,89 мас.% серной кислоты, 6,14 мае,% воды.

П р и м е р 6, Повторили процедуру 5 примера 4, используя 31,982 г системы, включающей 7,989 г сирого продукта одновременного окисления и сульфирования 8.001 г 80 мас.% серной кислоты и 15,992 г циклогексана.

В этой смеси концентрация водной серной кислоты составила 72,2 мае. % и отношение масс смеси парафиновых сульфокислот к серной кислоте составило 0,77.

После фазы отделения, получили 9,605 г водной фазы и 22,182 г органической фазы. Состав водной фазы имел 73 мас.% серной кислоты и 26,6 мас.% воды. После испарения растворителя, органическая фаза обеспечила выход 6,220 г очищенной смеси парафиновых сульфокислот следующего состава: 95,23% смесь .парафиновых сульфокислот, 2.66 мас.% серной кислоты, 2,1-1 мас.% воды.

Пример.

Повторили процедуру примера 4, используя 39,591 г системы, включающей 11,258 г сырого продукта одновременного окисления и сульфирования, 11,290 г 80 мас.% серной кислоты и 16,047 г циклогек- сана.

В этой смеси концентрация водной серной кислоты составила 72,13 мас.% и отношение масс смеси парафиновых сульфокислот к серной кислоте составило 0,77.

После экстракции с циклогексаном при 70°С получили 13,779 грамм водного раствора и 24,750 г органического раствора. Водный раствор имел следующий состав: 73,4 мас.% серная кислота и 26.5 мас.% вода. После испарения растворителя органическая фаза обеспечила выход 8,669 г очищенной смеси парафиновых сульфокислот, 3,01 мас.% серная кислота, 3,38 мас,% вода.

Данные примеры 4 и 7 схематично показаны на фиг.7.

Формула изобретения Способ экстракции С12-С18-н-парафин- сульфокислот из их смеси с водой и серной кислотой, полученной при сульфоокислении

С12 С18-н-парафинов диоксидом серы и кислородом в водной среде и в присутствии УФ-облучения с последующим дегидрати- рованием полученной смеси и удалением избытка диоксида серы и дальнейшим уда5 лением из дегидратированной смеси кепро- реагировавших парафинов путем обработки жидким экстрагирующим органическим растворителем при 25-70°С, отделения водной жидкой фазы, содержащей серную кислоту

0 от органической жидкой фазы, состоящей из экстрагирующего растворителя и парафин- сульфокислот, и выделения целевого продукта из органической жидкой фазы, отличающийся тем, что, с целью повышения

5 безопасности процесса, для экстракции используют смесь, содержащую, мас.% н-па- рафин-сульфокислота 60-75, серная кислота с концентрацией в реакционной смеси 55-75 мас.% - 6-12 и вода 10-20, в

0 качестве экстрагирующего растворителя используют н-гексан или циклогексан и процесс экстракции проводят при массовом соотношении парафин-сульфокислота: экстрагирующий растворитель 1:2-20.

Сущность изобретения: экстракция Ci2 Cie-парафинсульфокислот из их смеси с водой и серной кислот, полученной при сульфоокислении парафинов, путем обработки смеси, содержащей 60-75 мас.% па- рафинсульфокислот, 6-12 мас.% серной кислоты и 10-12 мас.% воды: н- гексаном или циклогексаном при молярном соотношении парафинсульфокислота: гексан (цик- логексан), равном 1:2:20, и 25-70°С. 7 ил,

ю

СМЕСЬ ПАРАФИНОВЫХ СУЛЬЮКИСЛОТ/ГЕКСЙИ (58# HgSC) (H2S04/SASA)x100

1020 30 40 50 60 (СМЕСЬ ПАРАФИНОВЫХ СУЛМОКИСЛОТДтаСАН)-100

фае.1/

1811526 Т 55С СМЕСЬ ПАРАФИНОВЫХ СУЛЬФОКИСЛОТ/ТЕКСАН./ВОДНАЯ Н2904

(H2S04 SASA)x100

. -&-58%H2S04

О10 20 30 40 50 60

(СМЕСЬ ПАРАФИНОВЫХ СУЛЪФОКИСЛОТ/ГЕКСАН)-100

Фиг.2 СМЕСЬ ПАРАФИНОШХ СУЛЬФОКИСЛОТ/УГЛЕБОДОРОД/ 5Q% H2504

10

(H2S04/SASA)x100

фиъ.3 о

10

(СМЕСЬ ПАРАФИНОВЫХ СУЛЬФОКИСЛОТ/УГЛЕВОДОРОД)-100

74%H2S04

-АГЕКСАНЩКЛОГЕКСАН

30

40

50

60

&UQ.4

({2S04/CMECb ПАРАФИНОВЫХ СУЛМОКИСЛОТ)-100

(H2S04/SASA)x100

fj L,.,,.

-9-25 С -А-55 С

ФС/S.S:

.10

20

30

40

5060

(Н2504/СМЕСЬ ПАРА МНОШХ СУЛМОКИСЛОТ). 100 (H2SO /SASA)x100

- H2S04 77% (H 67%

010 20. 30 40 50 60 (Н2504/СМБСЬ ПАРАФИНОВЫХ СУЛМОКИСЛОТ) ЮО

(H2S04/SASA)x100

) 40

1026 30 . 40 w фиг. 7

Составитель Т. Вяасова;

Техред М.МоргенталКорректор Л. Пилипенко

Заказ 1462Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Редактор Т. Иванова

qpU.6

-e-H2S(K 72%

) 40

40