СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСЕЙ БЛИЗКОКИПЯЩИХ ГОМОГЕННО-РАСТВОРИМЫХ ЖИДКОСТЕЙ Советский патент 1970 года по МПК C07C27/26 

Изобретение относится к способам разделения смесей гомогенно-растворимых жидкостей, кипящих в одном интервале температур и различающихся по удельным весам. Такие вещества обычно совместно образуются в синтезе, например спирты и гликоли; монокарбоновые и дикарбоновые кислоты; монокарбоновые и оксикислоты; углеводороды и кислородсодержащие соединения; галоидные производные углеводородов и кислородсодержащие соединения; гидроперекиси в смеси с органическими соединениями и другие системы. Каждый из названных .классов имеет свое индивидуальное применение и поэтому требует выделения в чистом виде.

Известен способ разделения смеси алифатических спиртов и гликолей экстракцией двумя несмешивающимися растворителями: 6,0,%-ным водным раствором метилового спирта и петролейным эфиром. Гликоли переходят в водный раствор -метанола, а спирты-в петролейный эфир.

Этот способ имеет ряд недостатков: сложность технологической схемы, большие потери целевого .продукта.

для разделения суспензий, взвесей и эмульсий. Однако соверщенно отсутствуют какиелибо данные о разделении с ломощью центробежных сил гомогенно-растворимых жидкостей, различающихся по удельным весам. Это связано с трудностью преодоления межмолекулярного взаимодействия в жидкостях и значительной вязкостью смеси. Принципиально смесь гомогенно-растворимых жидкостей, например, компонентов А и Б, имеющих различие в плотностях Ар может быть разделена в поле центробежных сил, если центробел ная сила F превысит силу межмолекулярного взаимодействия Fa, b, т. е. , b. Так как

центробежная сила прямо пропорциональна квадрату угловой скорости, то для достижения необходимой силы потребуется значительная скорость вращения центрифуги. Центрифуги с числом оборотов 50-100 тыс/мин

способны .развить центробежные 1силы, в сотни раз превосходящие силы земного притяжения. Однако, на практике использование таких аппаратов связано с целым рядом технических трудностей, таких ка-к прочность камер, наличие воздушных подшипников и др.

Разделение смесей гомогенно-растворимых жидкостей, различающихся ,по плотности путем центрифугирования с использованием факторов, приводящих .« снижению сил межмолекулярного взаимодействия в разделяемой жидкой среде, позволяет достигнуть эффективного разделения при использовании технически доступных центробежных аппаратов.

Для осуществления предлагаемого способа такими факторами являются, например, воздействие магнитного или электрического полей, при действии которых происходит нарушение статистического распределения компонентов в системе, т. е. облегчается расслоение или введение третьего компонента, .понижающего межмолекулярное взаимодействие в системе, а также вязкость среды. Практически третий компонент должен обладать некоторой избирательностью растворения в отнощении одного из разделяемых компонентов. Различие растворимости разделяемых компонентов смеси в третьем компоненте обеспечивает границу раздела при разделении в поле центробежных сил. Добавляемый разбавитель (третий компонент) должен быть инертным или обеспечивать преимущественное взаимодействие с молекулами только одного из разделяемых компонентов. Например, для разделения смеси алифатических гликолей и спиртов в качестве разбавителя использовали гексан или другие легкие углеводороды. Эффективное разделение достигнуто при вращении центрифуги 5000 об/мин, за время 20-30 мин.

Использование предлагаемого способа позволяет достичь высокой степени разделения близкокипящих гомогенно-растворимых жидкостей, различающихся по удельным весам, что особенно важно для таких промышленных продуктов, как гликоли, спирты, оксикислоты и др.

Предлагаемый способ обеспечивает следующие преимущества (например, для копкретной задачи разделения гликолей и спиртов):

а)упрощается технология и аппаратурное оформление процесса; процесс многоступенчатой экстракции заменяется получасовой операцией вращения с последующим разделением образовавшихся слоев;

б)упрощается операция по отгонке растворителя;

в)в 3-4 раза уменьшается объем применяемого растворителя на одно и то же количество разделяемой смеси;

г)потери гликоля, уносимого спиртовым слоем в первой, второй и третьей ступенях экстракции снижаются во много раз.

Пример I. Разделение смеси центрифугированием (без снижения сил межмолекулярного взаимодействия).

растворителя в течение 30 мин. и вращении 5000 об/мин. После вращения взяты пробы по высоте гильзы в верхней, средней и нижней части. Данные газо-жидкостных хроматографии представлены в табл. 1.

Таблица 1

Изменение соотношения между спиртом и гликолем по высоте гильзы в их совместной смеси (вес. %)

Пример 2. Для усиления эффекта дейстрия центробежных сил смесь спирта и гликоля разбавляют гексаном. Искусственную смесь октилового спирта и бутиленгликоля в молярном отношении 1 : 1 подвергают разделению предлагаемым способом. Взятый объем смеси разбавляют 1 объемом гексана, после чего смесь перемешивают и помещают в гильзы конической формы из нержавеющей стали. Вращение продолжают 30 мин при 5000 об/мин. После центрифугирования получают два слоя: верхний - спиртово-углеводородный и нижний - гликолевый. Слои разделяют, гексан отгоняют от спирта на водяной бане. В гликолевом слое после центрифугирования гексаи практически отсутствует (табл. 2).

Таблица 2

Материальный баланс на 1 кг исходной смеси при молярном соотношении 1 : 1

По полученным данным, содержание гликоля в спиртово-углеводородном слое составляет 1,54% (при увеличении времени центрифугирования до 2 час гликоль в верхнем слое находится в виде следов). Содержание спирта в гликолевом слое составляет 1,24%. Потери гликоля в опиртово-углеводородном слое в расчете на исходный гликоль составляют 2,19%. В то же время на 1 кг исходной смеси по известному способу содержание гликоля в спирто-углеводородном слое составляет 8,75% (при увеличении времени экстракции и объемов экстрагента содержание гликоля в верхнем слое увеличивается). Содержание спирта в гликолевом слое составляет 5%. Потери гликоля в спиртово-углеводородном слое в расчете на исходный гликоль составляет

Таблица 3

Материальный баланс на 1 кг исходной смеси, разделенной по известному способу

10

По данным газо-жидкостной хроматографии астота спирта по предлагаемому способу согавляет 99,30%, чистота гликоля 98,25%,

В то же время чистота спирта по известноу снособу составляет 91,5%, чистота гликоля ,40%.

Пример 3. Смесь спиртов и гликолей, поученных гидрированием смеси моно- и дикарэновых кислот с числом углеродных атомов 4-Сю подвергают разделению по предлагалому способу (см. условия примера 2). Пофи гликолей в спиртово-углеводородном юе составили 2,78% в расчете на исходные школи.

Таблица 4

Материальный баланс на 1 кг технической смеси спиртов и гликолей

30

35

Чистота гликолей и спиртов, полученных по предлагаемому способу, согласно данным хроматографического аналпза, аналогична приведенным в примере 2,

.Пример 4. Предлагаемым методом могут быть разделены смеси моно- и дикарбоновых кислот и моно- и оксикарбоновых кислот.

Смесь мопо- и окснкарбоновых кислот, полученных окислением эфиров алифатических спиртов с интервалом кипения 180-320°С, была подвергнута разделению указанным способом. Результаты см. в табл. 5.

Таблица 5

По полученным данным, содержание монокарбоновых кислот в слое оксикарбоновых составляет 0,82%. Потери оксикарбоновых кислот в углеводородном слое составляют 1,64%.

Предмет изобретения

Способ разделения смесей близкокипящих гомогенно-растворимых жидкостей, например спиртов, карбоновых кислот, селективными растворителями, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности разделения смесей, снижения потерь целевого продукта и упрощения процесса, смесь исходного сырья с растворителем подвергают воздействию центробежной силы.