CS266122B1 - Spósob regenerácie butanolu a morfolínu - Google Patents

Description

CS 266 122 B1

Vynález rleši spčsob regenerácie butanolu z výroby 2,2'-di-benztiazyldisulfidu reakciou2-merkaptobenztiazolu za přítomnosti butanolu a oxidačného činidla a regenerácie morfolínuz výroby N(3-oxa-pentametylén)-2-benztiazylsulfenamidu reakciou 2-merkaprobenztiazolus morfolínom za přítomnosti oxidačného činidla, ktorým sa investičně a prevádzkovo výhodnýmpostupom dosiahne potřebného rozdelenia spracovávaných zmesí.

Medzi urýchlovačmi vulkanizácie kaučuku zaujíma významné miesto 2-merkaptobenztiazol(2-MBT), obchodným názvom označovaný ako Captax, Pneumax M a podobné, a jeho deriváty, najma2,2'-di-benzotiazyldisulfid, obchodné označovaný ako Altex, Pneumax DM a pod., a produktreakcie 2-merkaptobenztiazolu a morfolínu, N(3-oxa-pentametylén)-2-benzotiazylsulfenamid(Sulfenamid M, Sulfenax MOR a pod.).

Prvá látka 2,2'-di-benztiazyldisulfid, vzniká kondenzáciou 2-merkaptobenztiazolu zapřítomnosti oxidačného činidla, napr. chlórňanu sodného alebo peroxidu vodíka, podlá rovnice ·

S +1/2 02:Í-SH

S—C

Reakcia prebieha vo vhodnom rozpúštadle, ktorým je spravidla alifatický alkohol ažC?. Podlá dostupnosti a výrobcových možností sa užívajú rožne alkoholy, pričom najčastejšiesa ako rozpúštadlo volí butanol. Po oddělení tuhého produktu a premytí filtračného koláčavodou sa získajú filtráty, obsahujúce vodu, alkohol, smolné kondenzačně produkty nežiadúcichvedlajších reakcií a malý podiel dalších neprchavých látok (zvyšky nezreagovaného 2-MBT,rozpuštěný produkt atd.}. Tento roztok je třeba rozdělit, aby sa voda mohla odviest doodpadu alebo opátovne použit a regenerovaný alkohol sa vrátil spát dó procesu. Kedže ali-fatické alkoholy až C? vytvárajú s vodou azeotropické zmesi, prebieha delenie spravidla nadvoch alebo viacerých kolonách, připadne kombinovaných s odparkami, s výhodou filmovými.

Na prvej koloně sa azeotropickou rektifikáciou oddělí voda, na druhej alkohol a zo zahuště-ných smól sa zvyšky alkoholu získajú napr. filmovým odpařením. S potřebnými zásobníkmi a po-mocným zariadením představuje takáto regenerácia celý jeden prevádzkový súbor.

Druhý derivát sa vyrába reakciou 2-merkaptobenztiazolu, s morfolínom, takisto za přítom-nosti oxidačného činidla, podlá rovnice

KeSže 2-MBT je třeba chránit před oxidáciou (jeho merkaptoskupina sa móže oxidovatpostupné na sulfénovú, sulfínovú alebo sulfénovú kyselinu) a nežiadúcimi vedlajšími reakciami,přidává sa morfolín v přebytku a pracuje sa pri molových pomeroch morfolín/2-MBT 4:1 až 14:1.

Po ukončení reakcie, keS produkt vypadne z roztoku ako tuhá fáza, po oddělení a prepláchnutíproduktu morfolínom a vodou sa získajú filtráty a preplachové roztoky, obsahujúce v podstatěvodu, nezreagovaný morfolín, smolovité produkty nežiadúcich vedlajších kondenzaČných reakciía malý podiel dalších neprchavých látok (rozpuštěný produkt, nezreagovaný 2-MBT a iné). Z tohto roztoku je třeba získat cenný morfolín k opětovnému použitiu a oddělit odpadnú vodu od smól a iných neprchavých podielov. Spravidla sa opat pracuje so sústavou niekolkých kolon, kombinovaných s odparkou alebo odparkami, kde sa odděluje voda, regenerovaný morfolín a smoly. S ohladom na značný prebytok morfolínu pri syntéze je technologický uzol regenerácie CS 266 122 B1 3 morfolínu investičně, prevádzkovo a energeticky náročný a představuje samotný prevádzkovýsúbor. Výrobcovia urýchlovačov vulkanizácie často vyrábajú všetky tri spomínané produkty atak je výrobně zariadenie aj v časti regenerácie rozpúštadiel značné zložité, drahé, náročnéna obsluhu a prevádzkové náklady.

Podlá tohto vynálezu sa regenerácia butanolu z výroby 2,2'-di-benzotiazyldisulfidureakciou 2-merkaptobenztiazolu za přítomnosti butanolu a oxidačného činidla a regeneráciamorfolínu z výroby N-(3-oxa-pentametylén)-2-benzotiazylsulfenamidu reakciou 2-merkaptobenztiazolu s morfolínom za přítomnosti oxidačného činidla vykonává tak, že k filtrátom a preplachova-oím roztokom z výroby N-(3-oxa-pentametylén)-2»benzotiazylsulfenamidu a/alebo k ich destilátomsa pridávajú filtráty a preplachovacie roztoky z výroby 2,2'-dibenztiazyldisulfidu a spojenéprúdy sa jedno- alebo viacnásobne odparujú, s výhodou za zničeného tlaku 10 až 30 kPa ajedno- alebo viacnásobne rektifikujú, s výhodou azeotropicky.

Možnost takéhoto spoločného spracovania filtrátov a roztokov, z obidvoch výrob nieje samozřejmá a nevyplývá z obecne známých zákonitostí alebo známých vlastností spracováva-ných látok. Je daná jednak priaznivými vlastnostami ternárneho azeotropu voda - morfolín -- butanol v rovnováhe kvapalina - para, jednak příbuzným chemickým zložením smól z obidvochvýrob. Ternárny azeotrop vykazuje v parnej fáze značné nižší obsah morfolínu než odpovedajúcibinár a delenie vody od morfolínu sa tak mimoriadne ulahčuje. Nízká vzájomná rozpustnostvody a butanolu přitom umožňuje lahšíe rozdeleníe heteťogénneho azeotropu na vodnú a organickáfázu, ktoré sa už dalej spracujú známým spósobom alebo sa používajú v procese výroby gumáren-ských urýchlovačov ako také. Výhodný spósob spoločného spracovania filtrátov a premývacích roztokov z obidvoch výrobspočívá v tom, že v prvom stupni sa jedno- alebo viacnásobným odpařením a/alebo rektifikáciouoddělí od organických smól podstatný podřel, spravidla viac ako 90 %, prchavých látok, tiesa v druhom stupni sčasti alebo úplné rozdelia, s výhodou azeotropickou rektifikáciou, namorfolín, butanol, nasýtený vodou a vodu, nasýtenú butanolom, ktoré sa vedú spát do procesuvýroby urýchlovačov ako regenerované látky a/alebo sa v treťom stupni dalej sčasti aleboúplné spracujú rafinačnou alebo azeotropickou rektifikáciou na čistý morfolín, vodu a butanol.

Roztoky, prichádzajúce k regenerácii z obidvoch výrob urýchlovačov, možno miešať v róz-nych etapách technologického procesu. Výhodné sú tie postupy, pri ktorých sa roztoky z výroby2,2'-dibenztiazyldisulfidu pridávajú k roztokom z výroby N-(3-oxa-pentametylén)-2-benztiazyl-sulfenamidu před prvým stupňom a/alebo před druhým stupňom a/alebo v druhom stupni spraco-vania. Výhody spósobu regenerácie podlá tohto vynálezu oproti doterajšiemu stavu sú očividné.Oddelenie vody, regeneráciu butanolu, regeneráciu morfolínu a získanie zahuštěných smólk spáleniu, likvidácii alebo využitiu je možné vykonat v podstatné jednoduchšom zariadenís menším počtom aparátov, armatúr, meracej techniky a strojov, s menšími nárokmi na priestora obsluhujúci personál, v jednom prevádzkovom súbore, s nižšími prevádzkovými, najmS energe-tickými nákladmi. Z nasledujúcich troch príkladov, kde prvý je porovnávací a dalšie dva uvádzajú postuppodlá vynálezu, je zřejmá investičná a prevádzková, najma energetická, výhodnost novéhoprocesu. Příklad 1 (porovnávací) 3,75 hmotnostných dielov/h filtrátov a preplachovacích roztokov z výroby 2,2'-dibenztiazyl disulfidu, obsahujúcich 90 hmot. % butanolu, 9 hmot. % vody a 1 hmot. % smolovitých neprcha- vých látok sa vedie do rektifikačnej kolony s prislušenstvom a fázovou deličkou, kde hlavou odchádza heterogénny azeotrop voda - butanol, ktorý sa rozdělí vo fázovej deličke na vodnú CS 266 122 B1 a organická fázu. Organická fáza sa vracia spát ako reflux, vodná fáza sa vedie do druhejkolony, kde ako spodkový produkt odchádza vyčištěná voda (0,3 hmotových dielov/h) a hlavouazeotrop, ktorý sa po skondenzovaní vedie spSť do fázovej deličky.

Spodkový produkt z prvej kolony sa v tretej koloně rozdělí na destilát - butanol s obsa-hom vody do 2 hmot. % (3,4 hmot. diely/h) a zahuštěné smoly, z ktorých sa zvyšok butanoluzíská vo vákuovej filmovej odparke, kde zo spodku odchádzajú smoly (0,05 hmot. dielov/h).

Investičná hodnota strojnetechnologického zariadenia, vztiahnutá na 1 t/h spracovávanýchvstupných roztokov, je 6,7 mil. Kčs, spotřeba páry (hlavná položka prevádzkových nákladov)vzhladom k tomu istému základu je 2,2 GJ. V druhom prevádzkovom súbore sa spracovávajú filtráty a preplachovacie roztoky z výrobyN-(3-oxa-pentametylén)-2-benztiazylsulfenamidu. 10,5 hmotových dielov/h spojených roztokovs obsahom morfolínu 48 hmot. %, vody 46 hmot. % a organických smolovitých látok 6 hmot. %sa vedie do prvej rektifikačnej kolony, kde sa oddělí prakticky čistá voda (4,75 hmot.dielov/h). Zo spodkového produktu sa v druhej rektifikačnej koloně s príslušenstvom oddělíako destilát regenerovaný morfolín (4,9 hmot. dielov/h) a zo spodku odchádzajú zahuštěnésmoly, z ktorých sa zvyšok morfolínu získá vo vákuovej filmovej odparke. Zo spodku odparkyodchádzajú odpadně smoly (0,8 hmot. dielov/h). *

Investičná hodnota zariadenia, vztiahnutá na 1 t/h spracovávaných roztokov, je 6,8 mil.Kčs, spotřeba páry (hlavná položka prevádzkových nákladov) vzhladom k tomu istému základuje 5,7 GJ. Příklad 2

Spojené filtráty a preplachovacie roztoky z obidvoch výrob sa spracovávajú v jednomprevádzkovom súbore. Nástřik (14,3 hmot. dielov/h) s obsahom morfolínu 36 hmot. %, butanolu24 hmot. %, vody 36 hmot. % a smĎl a iných neprchavých látok 4 hmot. % sa v prvej koloněs príslušenstvom rozdělí na vodnobutanolový destilát a spodkový produkt - surový morfolín. Z destilátu sa vo fázovej deličke oddělí vodná fáza (5,8 dielov/h), ktorá sa v druhej rekti-fikačnej koloně s príslušenstvom zbaví butanolu a odchádza ako vyčištěná voda (5,2 dielov/h)sčasti do odpadu, sčasti na opStovné využitie.

Organická fáza z deličky fáz sa v tretej koloně s príslušenstvom zbaví vody a odchádzaako regenerovaný butanol (3,4 hmot. dielov/h) spať do hlavného procesu.

Zo surového morfolínu sa vo štvrtej rektifikačnej koloně s príslušenstvom získá akodestilát regenerovaný morfolín (4,95 dielov/h) a zvyšok z kolony sa zahustí vo filmovejodparke na odpadně smoly (0,6 dielov/h).

Investičná hodnota zariadenia, vztiahnutá na 1 t/h spojených spracovávaných roztokov,je 5,2 mil. Kčs, spotřeba páry, vztiahnutá k rovnakému základu, je 2,6 GJ. Příklad 3

Filtráty a preplachovacie roztoky z výroby Sulfenaxu MOR v celkovom množstve 8,4 dielov/hs obsahom morfolínu 26 hmot. %, vody 65 hmot. % a smfil a iných neprchavých látok 7 hmot. % sa v prvom stupni, pozostávajúcom z vákuovej odparky s rektifikačným nástavcom a z filmovejodparky rozdelia na neprchavé podřely a destilát, obsahujúci asi 50 až 52 hmot. % morfolínu.Časf tohto destilátu (20 %) sa vracia do procesu výroby Sulfenaxu MOR a k zvyšku sa -pridajúfiltráty a preplachovacie roztoky z výroby 2,2'-dibenztiazyldisulfidu (3,6 dielov/h) o zlože-ní 78 hmot. % butanolu, 20,5 hmot. % vody a 1,5 hmot. % organických smolovitých látok. Zospojeného prúdu sa azeotropickou rektifikáciou oddělí v druhom stupni heterogénny azeotropvoda - butanol, ktorý sa rozdělí na vlhký butanol a vodu, nasýtenú butanolom. Tie sa vracajú

Claims (3)

1. CS 266 122 Bl 5 spSť do hlavného procesu ako regenerované prúdy alebo sa v treťom stupni azeotropickou rekti-fikáciou v dvoch kolonách rozdelia na čistú vodu (4,3 dielov/h) a čistý butanol (2,5 dielov/h)Morfolín zo spodku deliacej kolony sa podlá potřeby ešte rafinačne rektifikuje a vraciado hlavného procesu ako regenerovaný prúd (2,2 dielov/h). Ivestičná hodnota zariadenia vztiahnutá na 1 t/h spoločne spracovávaných roztokov,je 5,6 mil. Kčs. Spotřeba páry ako hlavná položka prcvádzkových nákladov, vztiahnutá naten istý základ, je 2,7 GJ. PREDMET VYNÁLEZU

   1. Spósob regenerácie butanolu z výroby 2,2'-dibenztiazyldisulfidu reakciou 2-merkapto-benztiazolu za přítomnosti butanolu a oxidačně kondenzačního činidla a regenerácie morfolínuz výroby N~(3-oxa-pentametylén)-2-benztiazylsulfenamidu reakciou 2-merkaptobenztiazolu s morfolínom v přítomnosti oxidačne-kondenzačného činidla vyznačený tým, že k filtrátoma preplachovacím roztokom z výroby N-(3-oxa-pentametylén)-2-benztiazylsulfenamidu a/alebok ich destilátom sa pridávajú filtráty a preplachovacie roztoky z výroby 2,2'-dibenztiazyl-disulfidu a spojené prúdy sa jedno- alebo viacnásobne odparujú, s výhodou za zníženého tlaku10 až 30 kPa a jedno- alebo viacnásobne rektifikujú, s výhodou azeotropicky.
2. 2. Spósob podlá bodu 1 vyznačený tým, že v prvom stupni sa jedno- alebo viacnásobnýmodpařením a/alebo rektifikáciou oddělí od organických smól podstatný podiel s výhodou viacako 90 % prchavých látok, tie sa v druhom stupni sčasti alebo úplné rozdelia rektifikáciou,s výhodou azeotropickou, na morfolín, butanol, nasýtený vodou a vodu, nasýtenú butanolom,ktoré sa vedú spať do procesu ako regenerované látky a/alebo sa v treťom stupni sčasti aleboúplné rafinačne a/alebo azeotropicky rektifikujú na čistý morfolín, vodu a butanol.
3. 3. Spósob podlá bodu 1 a 2 vyznačený tým, že roztoky z výroby 2,2'-dibenztiazyldisulfidusa k roztokom z výroby N-(3-oxa-pentametylén)-2-benztiazylsulfenamidu pridávajú před prvýmstupňom a/alebo před druhým stupňom a/alebo v druhom stupni spracovania.