CN1230131A - 静电聚结 - Google Patents

Abstract

一种分离己内酰胺生产过程中具有连续有机相和分散水相的分散体系的方法,其中在至少每厘米500伏电压和频率至少5Hz的电场中,对该分散体系实行静电聚结,从而诱导形成分离的水相层。

Description

静电聚结

发明背景

本发明涉及一种分离己内酰胺生产过程中具有连续有机相和分散水相的分散体系的方法。

已有技术讨论

在己内酰胺的生产过程中，己内酰胺是通过环己酮肟在硫酸或发烟硫酸存在下经贝克曼重排而制备的。然后用氨中和重排混合物，从而形成了硫酸铵。此后，用有机溶剂如苯来萃取己内酰胺。在所得到的有机相中也存在分散水相。此水相除包括己内酰胺外，还有硫酸铵。硫酸铵的存在不利于己内酰胺的后续处理和提纯。因此非常需要尽可能多地脱出此分散的水相。

有许多工艺方法需要对分散体系进行分离。

可用沉降槽来分离两相密度差足够大的分散体系。较重相沉降于较轻相之下，并有足够时间使两相充分分离和抽出。但是，这样的方法需要使用非常庞大的沉降罐，而占据相当大量空间。此外，这种分离方法会成为较大规模己内酰铵的生产过程中最慢的阶段，并因此决定了全过程的生产能力。

另一种可能是采用聚结器或水处理方法除去分散相，如德国专利申请1,031,308中所述。在这种己内酰胺的生产过程中，添加碱性洗涤材料是不利于己内酰胺的品质的。

美国专利USP3,528,907介绍了采用电场的方法从所述石油中分离分散在烃类如原油中的水的可能性。但是，这篇专利也说到，电场所施加的电压肯定不得超过每英寸1000伏，或不得超过每厘米400伏，否则会引起电极间的短路。特别是，这种方法的缺点在于，对至多仅含约占总结合液相5％的水相的分散相，不易从有机相中分离出来。

欧洲专利申请No.51463描述了采用静电聚结方法沉降乳浊液。但这种方法需要容积量大如占50％的导电液体(水相)存在。尤其是需要有绝缘电极，否则就会发生短路。

德国专利申请No.3,709,456和欧洲专利申请438790都介绍了水相为连续相的液体薄膜分离系统。

一般，分散体系均显示为粒度连续的分布。分散体系可区分为一次和二次分散体系。对于一次分散体系，形成分散相的颗粒平均粒度为＞0.1mm。许多情况下，这些分散体系在沉降罐中易于通过重力加以分离。但对于二次分散体系，形成分散相颗粒的平均粒度都只＜＜0.1mm。然而，采用沉降罐的方法分离后一种的分散体系，工业应用需要的时间太长，不能令人满意。因此为缩短这种分离时间，采用按照本发明的静电聚结方法是可能而有利的。

发明综述

本发明主要目的在于，提供一种能够非常有效分离在己内酰胺生产过程中的分散体系的方法，尤其是分离其中至多仅含约5％(重)的水相的分散体系。

通过采用在施加至少每厘米500伏电压和至少5Hz频率的电场中的静电聚结方法来达到此目的。用每厘米至少1000伏(峰值)强度的电场，优选至少每厘米3000伏，更优选每厘米至少5000伏，尤其是每厘米至少10,000伏，也可有利地应用，而且这样做，所达到的分离效果会越来越好。不论是否采用这样高的电场，至今没有短路发生，而且分离水相和油相也非常有效。例如，据发现，在有机液相中，在频率50Hz和733伏/厘米下10分钟后，可分离存在的50％的水分散相。在每厘米6666伏下10分钟后，就可分离90％的存在的水相。而采用沉降罐则需要几天乃至一周的时间，才能达到这样的效果。

采用静电聚结，也明显可能改变频率，按照本发明只要频率至少为20Hz，即能达到良好的效果。频率高至500Hz，也可应用得非常好。频率超出优选范围，也可得到良好的效果。

附图简述

图1示意结构地说明一种可用于实施本发明的设备类型。

图2示意结构地说明另一种可用于实施本发明的设备类型。

发明详述

进行静电聚结的容器或器皿的形状不太重要。容器可以为圆筒形、方形、或矩形等等。

本发明静电聚结技术可以连续或间歇地进行。但是，在进行连续静电聚结时，需要小心关注容器或器皿的内表面结构，以确保形成层流；正由于这个原因长径比是重要的。特别是，应当避免紊流，由于这样的紊流对分离有害，或由于存在这种情况会影响分离所需时间。

能够使用的电极可用各种材料制备，如导电玻璃、金属等。所用电极形状对本发明不是主要的。实施例包括杆形或板形电极。这些电极可以是绝缘的或非绝缘的。使用非绝缘的电极，可以设想会导致低的成本。但是，由于安全及能耗的原因，可以另外选择绝缘电极。

借助静电聚结进行分离的温度，实际上对本发明也不是基本的，而且优选可为室温。尽管一般较高温度有利于更快完成相的分离过程，但一般需要防止温度上升过高，否则被分离的分散体系会开始沸腾，或导致生成气体，从而引起紊流和又再形成分散体系。

当然在较高压力下，静电聚结也总是可能的，这样可以防止分散体系沸腾。

交流电和直流电二者均可使用。当采用交流电时，其脉冲或可为正弦波形或矩形、锯齿形，或其组合波形，它们对于分离效果只有不太明显的影响。

用于本专利的术语“有机相”指的是一种或数种由碳和氢组成的有机化合物，例如直链的和环状的烃类，而且它们也可含有其它原子诸如氧、硫、氮、卤素等。这些化合物的实施例包括苯、甲苯、环己烷、庚烷、二甲基亚砜、氯仿和三氯乙烷等。

除水外，水相也可含有其它化合物，例如盐或甚至溶于水相的有机化合物。水相甚至可含有多至60％重的有机化合物，例如己内酰胺。尽管如此，在本发明的文本中，如果水含量至少20％重时，“水相”才被认为是含水的。

水相也可以含有水溶性盐类，例如在0.1-5％重的硫酸铵。

目前被分离的水分散相，采用本领域技术人员熟知的明显方法，均可使之与有机连续相分离开来，例如采用抽出水相层、倾析等方法。也可能将被分离的水相循环至己内酰胺生产过程中。

己内酰胺的制备涉及各种其中形成这样分散体系的制备步骤。一般这些步骤均需要有效液/液分离的技术。在各工艺步骤中的实施例包括环己烷的氧化、羟基胺盐制备和从萃取塔出来的顶部和底部物流。

发明实施例

附图详述

现参照下述实施例对本发明加以更为详尽地说明，而并不因此对本发明构成任何限制。

实施例

采用一种Ultra-Torrax7 T50混合器，以每分钟5000转(rpm)的转速，使用占混合物总重量2％的水相分散剂，在5分钟内，使溶于水(50％)的己内酰胺分散于作为有机相的苯中(达50％重)。在1分钟内，将这种分散体系引入至静电聚结器中，并接着设定频率和电压。这些实施例在每种情况下都应用交流电，并在室温下完成。

用于实施例Ⅰ-Ⅲ的聚结器由图1加以示意说明，其中1为绝缘玻璃电极，2为内装有硫酸3的玻璃夹套作为外电极，以及4为带有频率调节器的电压电源。在电极1与3之间的间隙为1.5cm。

在实施例Ⅳ及Ⅴ中所用的聚结器以图2加以说明。其中10为恒温容器，其内安放一只玻璃容器20,(100:30:100mm)，再用盖30加以封闭，穿过此盖安置两只未绝缘的不锈钢电极40。电极间隙为1.5cm。按照不同时间间隔采取分散体系的样品，并加以分析。

这些试验在室温下进行。为确定有多少水被分离，或确定在分散体系中水相浓度，按照德国标准方法(“Deutsche Einheitsverfahren”)C2,DIN38404，第2节试验方法测定混浊度，这也是一种已分离水相百分数的尺度。用标定曲线关联混浊度与已分离水的百分数。

实施例Ⅰ至Ⅲ

实施例Ⅰ至Ⅲ是按照上述手续进行的。频率为50Hz。电场为正弦波形的。电压是变化的，示于表Ⅰ中，并包括相应的分离结果。

表Ⅰ

实施例	电压，伏/cm	1分钟后分离重量％	5分钟后分离重量％	10分钟后分离重量％
					Ⅰ	733	15	40	51
Ⅱ	3333	42	68	80
					Ⅲ	6666	60	88	90

表Ⅰ清楚表明电压越高，分离效果越好，而且也越完全。

实施例Ⅳ和Ⅴ

这些实施例按照上述手续进行。频率为50hz，电压是变化的。电压电场是正弦波形的。结果示于表Ⅱ。

表Ⅱ

实施例	电压，伏/cm	1分钟后分离重量％	5分钟后分离重量％	10分钟后分离重量％
					Ⅳ	733	48	70	73
Ⅴ	2067	62	91	92

对照例A

将某实施例的分散体系样品引入至圆筒形容器中，使之在未应用静电聚结条件下沉降。1分钟之后，只有6％的含水层分离，5分钟之后其数量达到9％,10分钟之后只有12％。

本发明现已通过参考具体的实施方案加以说明，但根据可应用专利法，权利的范围和程度仅受到下述权利要求项的术语限制。

Claims (11)

1、一种分离己内酰胺生产过程中具有连续有机相和分散水相的分散体系的方法，其特征在于，对此分散体系应用静电聚结，电场为至少每厘米500伏(Ⅴ)电压和频率至少5赫芝(Hz)，从而诱导形成分离的水相层。

2、按照权利要求1的方法，其特征在于采用至少每厘米1000伏电压的电场。

3、按照权利要求2的方法，其特征在于采用至少每厘米5000伏电压的电场。

4、按照权利要求3的方法，其特征在于采用至少每厘米10,000伏电压的电场。

5、按照权利要求1-4任一项的方法，其特征在于频率为至少20Hz。

6、按照权利要求5的方法，其特征在于频率为至多500Hz。

7、按照权利要求1-6任一项的方法，其特征在于水相数量至多为组合总液相5％重。

8、按照权利要求1-7任一项的方法，其特征在于有机相为苯。

9、按照权利要求1-8任一项的方法，其特征在于分散相为水。

10、按照权利要求9的方法，其特征在于分散相包括60％重量以下的己内酰胺。

11、按照权利要求9的方法，其特征在于分散相包括0.1-5％重的硫酸铵。

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