CS266122B1 - Spósob regenerácie butanolu a morfolínu - Google Patents

Abstract

Regenerácia butanolu z výroby 2,2'- dibenztiazylsulfenamičtu a súčasná regenerácia' morfolínu z výroby N-/3-oxa-pentametylén/-2-benztiazylsulfenamidu spojením filtrátov a preplachovacích roztokov z obidvoch výrob, jedno- alebo viacnásobným odpařením spojených prúdov a rektifikáciou.

Description

Vynález rieši spósob regenerácie butanolu z výroby 2,2'-di-benztiazyldisulfidu reakciou 2-merkaptobenztiazolu za přítomnosti butanolu a oxidačného činidla a regenerácie morfolínu z výroby N(3-oxa-pentametylén)-2-benztiazylsulfenamidu reakciou 2-merkaprobenztiazolu s morfolínom za přítomnosti oxidačného činidla, ktorým sa investičně a prevádzkovo výhodným postupom dosiahne potřebného rozdelenia spracovávaných zmesi.

Medzi urýchlovačmi vulkanizácie kaučuku zaujíma významné miesto 2-merkaptobenztiazol (2-MBT), obchodným názvom označovaný ako Captax, Pneumax M a podobné, a jeho deriváty, najmá 2,2'-di-benzotiazyldisulfid, obchodné označovaný ako Altex, Pneumax DM a pod., a produkt reakcie 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 za přítomnosti oxidačného činidla, napr. chlórňanu sodného alebo peroxidu vodíka, podlá rovnice ©ζΧΙ’ °^! - ^tH:°

Reakcia prebieha vo vhodnom rozpúštadle, ktorým je spravidla alifatický alkohol až C^. Podlá dostupnosti a výrobcových možností sa užívajú rožne alkoholy, pričom najčastejšie sa ako rozpúštadlo volí butanol. Po oddělení tuhého produktu a premytí filtračného koláča vodou sa získajú filtráty, obsahujúce vodu, alkohol, smolné kondenzačně produkty nežiadúcich vedlejších reakcií a malý podiel dalších neprchavých látok (zvyšky nezreagovaného 2-MBT, rozpuštěný produkt atd.). Tento roztok je třeba rozdělit, aby sa voda mohla odviest do odpadu alebo opátovne použit a regenerovaný alkohol sa vrátil spát dó procesu. Kedže alifatické alkoholy až C? vytvárajú s vodou azeotropické zmesi, prebieha deíenie spravidla na dvoch alebo viacerých kolonách, připadne kombinovaných s odparkami, s výhodou filmovými. Na prvej koloně sá azeotropickou rektifikáciou oddělí voda, na druhej alkohol a zo zahuštěných sm61 sa zvyšky alkoholu získajú napr. filmovým odpařením. S potřebnými zásobníkmi a pomocným zariadením představuje takáto regenerácia celý jeden prevádzkový súbor.

Druhý derivát sa vyrába reakciou 2-merkaptobenztiazolu, s morfolínom, takisto za přítomnosti oxidačného činidla, podlá rovnice c /^CH2-^CH2\ ί/Ύ]--T + HN JO 4- 1/2 0₂ —>

Lyj^c-SH ^XCH₂-CH₂^

CH₂-Chk

-S-N ^JO4-H₂O

KeSže 2-MBT je třeba chránit před oxidáciou (jeho merkaptoskupina sa móže oxidovat postupné 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, ked produkt vypadne z roztoku ako tuhá fáza, po oddělení a prepláchnutí produktu morfolínom a vodou sa získajú filtráty a preplachové roztoky, obsahujúce v podstatě vodu, nezreagovaný morfolín, smolovité produkty nežiadúcich vedlajších kondenzaČných reakcií a 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 sm61 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 Bl . 3 morfolínu investičně, prevádzkovo a energeticky náročný a představuje samotný prevádzkový súbor.

Výrobcovia urýchlovačov vulkanizácie často vyrábajú všetky tri spomínané produkty a tak je výrobně zariadenie aj v časti regenerácie rozpúštadiel značné zložité, drahé, náročné na obsluhu a prevádzkové náklady. .

• Podlá tohto vynálezu sa regenerácia butanolu z výroby 2,2'-di-benzotiazyldisulfidu reakciou 2-merkaptobenztiazolu za přítomnosti butanolu a oxidačného činidla a regenerácia morfolínu z výroby N-(3-oxa-pentametylén)-2-benzotiazylsulfenamidu reakciou 2-merkaptobenztiazolu s morfolínom za přítomnosti oxidačného činidla vykonává tak, že k filtrátom a preplachovacím roztokom z výroby N-(3-oxa-pentametylén)-2»benzotiazylsulfenamidu a/alebo k ich destilátom sa pridávajú filtráty a preplachovacie roztoky z výroby 2,z'-dibenztiazyldisulfidu a spojené prúdy sa jedno- alebo viacnásobne odparujú, s výhodou za zníženého tlaku 10 až 30 kPa a jedno- alebo viacnásobne rektifikujú, s výhodou azeotropicky.

Možnost takéhoto spoločného spracovania filtrátov a roztokov, z obidvoch výrob nie je samozřejmá a nevyplývá z obecne známých zákonitostí alebo známých vlastností spracovávaných látok. Je daná jednak priaznivými vlastnostami ternárneho azeotropu voda - morfolín - butanol v rovnováhe kvapalina - para, jednak příbuzným chemickým zložením smól z obidvoch výrob. Ternárny azeotrop vykazuje v parnej fáze značné nižší obsah morfolínu než odpovedajúci binár a delenie vody od morfolínu sa tak mimoriadne ulahčuje. Nízká vzájomná rozpustnost vody a butanolu přitom umožňuje lahšie rozdelenie heteťogénneho azeotropu na vodnú a organická fázu, ktoré sa už dalej spracujú známým spósobom alebo sa používajú v procese výroby gumárenských urýchlovačov ako také. .

Výhodný spósob spoločného spracovania filtrátov a premývacích roztokov z obidvoch výrob spočívá v tom, že v prvom stupni sa jedno- alebo viacnásobným odpařením a/alebo rektifikáciou oddělí od organických smól podstatný podiel, spravidla viac ako 90 %, prchavých látok, tie sa v druhom stupni sčasti alebo úplné rozdelia, s výhodou azeotropickou rektifikáciou, na morfolín, butanol, nasýtený vodou a vodu, nasýtenú butanolem, ktoré sa vedú spát do procesu výroby urýchlovačov ako regenerované látky a/alebo sa v treťom stupni dalej sčasti alebo úplné spracujú rafinačnou alebo azeotropickou rektifikáciou na čistý morfolín, vodu a butanol.

Roztoky, prichádzajúce k regenerácii z obidvoch výrob urýchlovačov, možno miešať v róznych etapách technologického procesu. Výhodné sú tie postupy, pri ktorých sa roztoky z výroby 2,2'-dibenztiazyldisulfidu pridávajú k roztokom z výroby N-(3-oxa-pentametylén)-2-benztiazylsulfenamidu před prvým stupňom a/alebo před druhým stupňom a/alebo v druhom stupni spracovania.

Výhody spósobu regenerácie podlá tohto vynálezu oproti doterajšiemu stavu sú očividné. Oddelenie vody, regeneráciu butanolu, regeneráciu morfolínu a získanie zahuštěných smůl k spáleniu, likvidácii alebo využitiu je možné vykonat v podstatné jednoduchšom zariadení s menším počtom aparátov, armatúr, meracej techniky a strojov, s menšími nárokmi na priestor a obsluhujúci personál, v jednom prevádzkovom súbore, s nižšími prevádzkovými, najma energetickými nákladmi.

Z nasledujúcich troch príkladov, kde prvý je porovnávací a dalšie dva uvádzajú postup podlá vynálezu, je zřejmá investičná a prevádzková, najma energetická, výhodnost nového procesu.

Příklad 1 (porovnávací)

3,75 hmotnostných dielov/h filtrátov a preplachovacích roztokov z výroby 2,2'-dibenztiazyldisulfidu, obsahujúcich 90 hmot. % butanolu, 9 hmot. % vody a 1 hmot. % smolovitých neprchavých látok sa vedie do rektifikačnej kolony s příslušenstvem a fázovou deličkou, kde hlavou odchádza heterogénny azeotrop voda - butanol, ktorý sa rozdělí vo fázovej deličke na vodnú

CS 266 122 Bl a organická fázu. Organická fáza sa vracia spát ako reflux, vodná fáza sa vedie do druhej kolony, kde ako spodkový produkt odchádza vyčištěná voda (0,3 hmotových dielov/h) a hlavou . azeotrop, ktorý sa po skondenzovaní vedie spal do fázovej deličky.

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

Investičná hodnota strojnetechnologického zariadenia, vztiahnutá na 1 t/h spracovávaných vstupných 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 výroby N-(3-oxa-pentametylén)-2-benztiazylsulfenamidu. 10,5 hmotových dielov/h spojených roztokov s 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 oddělí ako destilát regenerovaný morfolín (4,9 hmot, dielov/h) a zo spodku odchádzajú zahuštěné smoly, z ktorých sa zvyšok morfolínu získá vo vákuovej filmovej odparke. Zo spodku odparky odchádzajú 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 základu je 5,7 GJ.

Příklad 2

Spojené filtráty a preplachovacie roztoky z obidvoch výrob sa spracovávajú v jednom prevádzkovom súbore. Nástřik (14,3 hmot, dielov/h) s obsahom morfolínu 36 hmot. %, butanolu 24 hmot. %, vody 36 hmot. % a smól a iných neprchavých látok 4 hmot. % sa v prvej koloně s 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 rektifikačnej koloně s príslušenstvom zbaví butanolu a odchádza ako vyčištěná voda (5,2 dielov/h) sčasti do odpadu, sčasti na opátovné využitie.

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

Zo surového morfolínu sa vo štvrtej rektifikačnej koloně s príslušenstvom získá ako destilát regenerovaný morfolín (4,95 dielov/h) a zvyšok z kolony sa zahustí vo filmovej odparke 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/h s obsahom morfolínu 26 hmot. %, vody 65 hmot. % a smůl a iných neprchavých látok 7 hmot. % sa v prvom stupni, pozostávajúcom z vákuovej odparky s rektifikačným nástavcom a z filmovej odparky rozdelia na neprchavé podřely a destilát, obsahujúci asi 50 až 52 hmot. % morfolínu. Cast tohto destilátu (20 %) sa vracia do procesu výroby Sulfenaxu MOR a k zvyšku sa -pridajú filtráty a preplachovacie roztoky z výroby 2,2'-dibenztiazyldisulfidu (3,6 dielov/h) o zložení 78 hmot. % butanolu, 20,5 hmot. % vody a 1,5 hmot. % organických smolovitých látok. Zo spojeného prúdu sa azeotropickou rektifikáciou oddělí v druhom stupni heterogénny azeotrop voda - butanol, ktorý sa rozdělí na vlhký butanol a vodu, nasýtenú butanolom. Tie sa vracajú

CS 266 122 Bl spဠdo hlavného procesu ako regenerované prúdy alebo sa v treťom stupni azeotropickou rektifikáciou 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 vracia do 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 na ten istý základ, je 2,7 GJ.

Claims (3)

1. PREDMET VYNÁLEZU

   1. Spósob regenerácie butanolu z výroby 2,2'-dibenztiazyldisulfidu reakciou 2-merkaptobenztiazolu za přítomnosti butanolu a oxidačně kondenzačného činidla a regenerácie morfolínu z výroby N~(3-oxa-pentametylén)-2-benztiazylsulfenamidu reakciou 2-merkaptobenztiazolu s morfolínom v přítomnosti oxidačne-kondenzačného činidla vyznačený tým, že k filtrátem a preplachovacím roztokem z výroby N-(3-oxa-pentametylén)-2-benztiazylsulfenamidu a/alebo k ich destilátem sa pridávajú filtráty a preplachovacie roztoky z výroby 2,2'-dibenztiazyldisulfidu a spojené prúdy sa jedno- alebo viacnásobne odparujú, s výhodou za zníženého tlaku 10 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 viacnásobným odpařením a/alebo rektifikáciou oddělí od organických smól podstatný podiel s výhodou viac ako 90 % prchavých látok, tie sa v druhom stupni sčasti alebo úplné rozdelia rektifikáciou, s výhodou azeotropickou, na morfolín, butanol, nasýtený vodou a vodu, nasýtenú butanolem, ktoré sa vedú spať do procesu ako regenerované látky a/alebo sa v treťom stupni sčasti alebo úplné rafinačne a/alebo azeotropicky rektifikujú na čistý morfolín, vodu a butanol.
3. 3. Spdsob podlá bodu 1 a 2 vyznačený tým, že roztoky z výroby 2,2'-dibenztiazyldisulfidu sa k roztokem z výroby N-(3-oxa-pentametylén)-2-benztiazylsulfenamidu pridávajú před prvým stupňom a/alebo před druhým stupňom a/alebo v druhom stupni spracovania.