Способ очистки водного раствора акриламида Советский патент 1977 года по МПК C07C103/12 

I

Изобретение относится к области химической технологии очистки веществ и может быть применено в ироизводстве акриламида, а именно в процессах очистки акриламида перед его полимеризацией и сополимеризацией в водных растворах.

Известиы многочислеиные способы выделения и дополнительной очистки акриламида. Большинство из этих способов варьируют условия осаждеиия и отделения сульфатов путем подбора концентраций (акриламида и сульфатов) изменением температуры и применением водорастворимых органических веществ в качестве осадителей сульфатов. Однако иолное удаление неорганических солей при этом не достигается, и водный раствор акриламида содержит примеси солей, стабилизатор (вводимый на стадии нейтрализации и выделения для ингибирования процесса полимеризации акриламида), а в случае применения органических растворителей (для осаждения солей) также примеси этих растворителей. Кроме того, акриламид в растворе имеет низкую концентрацию.

Таким образом, полученные растворы акриламида не могут быть использованы для получения полимеров акриламида и, обычио, подвергаются дополннтельной очнстке, которая, как нравило, закаичивается выделением кристаллического акриламида.

Известио также, что для выделения относительно чистого акри.тамида из водного раствора обычно пользуются отгонкой части воды или растворителя иод уменьщенным давлением с иоследующим охлаждением раствора и отделением маточника от кристаллов.

Однако в составе полученного акриламнда остаются иримеси стабилизатора (ингибитора полимеризации), соосажденных неорганических сульфатов и во многих случаях иолимера. Поэтому полученный продукт перед полимеризацией снова подвергают очистке, наиример, сублимацией под вакуумом или сублимацией с примененнем инертного газа-носителя, что приводит к дополнительным потерям мо-номера за счет образования полимеров. Кроме того, упомянутые процессы малопроизводительны и сложны для технологического оформления.

Известен также наиболее близкий к предлагаемому способ получения водных растворов акриламида экстракцией. По такому сиособу акриламид экстрагируют из водных растворов акрилонитрилом с последующей отгонкой экстрагента. В результате получают концентрированные водные растворы акриламида. Недостатком этого способа является необходимость отгонки растворителя, в рез льтате которой образуются примеси иолимеров акриламида. Кроме того, получаемые при этом водные растворы акриламида содержат акрилонитрил и его полимеры.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и получение водных растворов чистого акриламида.

Эти растворы можно непосредственно использовать для получения эффективных фокулянтов на основе полимеров и сополимеров акриламида. Известно, что качество этих флокулянтов тем выше, чем чище водные растворы мономеров.

Это достигается путем очистки технического акриламида или реакционной смеси, содержащей акриламид, сульфаты, соли железа, ингибиторы и другие примеси, экстракцией слаборастворимыми в Воде органическими рстворителями (например, бутилацетатом) с последующей реэкстракцией акриламида из органической фазы водой. Другое отличие заключается в том, что для предотвращения полимеризации акриламида в процессе очистки экстракцию и реэкстракцию проводят в атмосфере газа, содержащего кислород.

По предлагаемому способу водный раствор технического акриламида, содержащий сульфаты, полимеры, метиленовый голубой, соли железа и другие примеси и экстрагеит (предпочтительно сложный эфир, наиример бутилацетат) противотоком иодают а многоступенчатый смесительно-отстойный экстрактор, в который непрерывно поступает газ, содержащий кислород. После интенсивного перелМещивания и последующего отстоя фаз в экстракторе получают водный слой, содержащий примеси, и органическую фазу, содержащую акриламид.

Органическую фазу направляют в аналогичный экстрактор лдя реэкстракции акриламида водой.

В результате реэкстракции получают коицентрированные водные растворы акриламида, не содержащие упомянутых примесей.

Пример 1. Технический акриламид, полученный в промыщленности путем омыления акрилнитрила серной кислотой с последующей нейтрализацией аммиаком, растворяют в воде. Образец в количестве 0,965 г, содержащий 62,6% акриламида, 6,45% примесей: полимеров, сульфата аммония, солей железа, метиленового голубого и других, и 31,1% воды, экстрагируют бутилацетатом в двухступенчатом смесительно-отстойном экстракторе с воздущным перемещиванием фаз. Бутилацетатную и водную фазы подают в экстрактор противотоком с весовым соотношением органической фазы и водной, равном 2,47:1. Процесс проводят при комнатной температуре (17°С) и атмосферном давлении. После интенсивного перемешивания лсидких фаз воздухом водноорганическую смесь разделяют в отстойных камерах экстрактора на бутилацетатную и водную фазы, которые выводят из экстрактора и собирают в раздельные емкости. Бутилацетатную фазу с концентрацией акриламида 11,1%, црактически не содержащую примесей, направляют на реэкстракцню дистиллированной водой. Процесс раэкстракции ириводят в аналогичном двухступенчаюм экстракторе с воздушным неремешиванием фаз при комнатной температуре и весовом соотношении органической фазы и водной, равном 6,7 : 1. После интенсивного перемешивания и последуюшего отстоя фаз в экстракторе нолучают 33,3%-ный водный pacTBoj) чистого акриламида, который можно непосредственно подвергать полимеризации. Результаты очистки акриламида от примесей 1П)1 зедеиы в таблице.

П р и м е р 2. По примеру 1 получают водный раствор чистого акриламида из технического акриламида, полученного путем омыления акрклиптрила серной кислотой с последующей пейтрализацпей ее гидроокисью кальция. Образец в количестве 0,83 г с содержанием 48,3% мономера, 5,42% примесей (сульфата кальция и др.) и 48,8% воды экстрагируют бутилацетатом при весовом соотношении органической фазы и водной, равном 2,3 : I. В результате экстракции получают бутилацетатный слой, не содержаший примесей, с концентрацией акриламида 7,23%. Бутилацетатный слой реэкстрагируют дистиллированной водой при соотношении органической фазы и водной, равном 15,8 : 1. В результате реэкстракции получают 43,2%-ный водный раствор чистого акриламида, который пригоден для полимеризации.

Резуильтаты очистки приведены в таблице.

Как видно из таблицы, практически все примеси после экстракции остаются в исходной реакционной смеси, а в бутилацетатную фазу переходит только акриламид, последующая резкстракция которого водой позволяет получать 40%-ные и более концентрированные водные растворы чистого акриламида.

Что касается полноты извлечения акриламида из реакционной смесп, то она зависит от числа ступеней экстрактора, и, как показал

расчет, например, для получении извлечения, равиого 95%, и наше.м случае потребуется / J оо;)спг;еик)1. ступеней.

Предлагаемы способ получения водных растворов чистого акриламида по сравнению е сушествуюшпмп способами имеет следующие преимушества:

1.Способ позволяет получать водные растворы весьма чистого акриламида высокой концентрации из водных растворов, содержащих примеси, или из реакционных смесей производства акриламида из акрилнитрила.

2.В отличие от прототипа способ исключает дорогостоящие li сложные процессы отгонки экстрагента под вакуумом, сопровождающиеся иеизбежным образованием полимера.

3.При производстве полимеров из водных растворов акриламнда, полученных предлага-емым способом, увеличивается скорость полимеризации мономера и значительно улучшается качество полимера, применяемого, например, в качестве флокулянта.

Фор м } л а изобретения

1.Способ очистки водного раствора акриламида путем экстракции, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты целевого продукта, экстракцию осуществляют в две стадии: сначала акриламид экстрагируют из водного раствора слаборасторпмым в воде органическим растворителем, например сложным эфиром, и полученный при этом органический раствор акриламида экстрагируют водой.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что в Качестве сложного эфира берут бутилацетат.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью предотвращения полимеризации акриламида, экстракцию проводят в атмосфере кислородсодержащего газа, например воздуха.