絡(luò)合分離提純間甲酚的工藝研究.pdf

1、間甲酚是一種重要的化工中間體,廣泛用于農(nóng)藥、塑料、香料、醫(yī)藥等領(lǐng)域。中國是一個(gè)焦炭產(chǎn)量大國。全世界有三分之一的焦炭產(chǎn)于中國,每年副產(chǎn)大量含有間甲酚的甲酚油,但這些甲酚油并沒有得到有效地利用,浪費(fèi)了資源也污染環(huán)境,如能從甲酚油中提純間甲酚將具有重要的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
　　 本論文以從工業(yè)混合間、對甲酚中絡(luò)合分離純間甲酚為研究目標(biāo),通過對模型混酚的分離考察、酚雜質(zhì)的影響與分析、絡(luò)合分離溶劑的比選以及對工業(yè)混合間、對甲酚分離參數(shù)的優(yōu)化等

2、研究過程,確定了從工業(yè)混合間、對甲酚中絡(luò)合分離純間甲酚的原則工藝流程,并對絡(luò)合分離的有關(guān)機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　 通過配制模型混酚為原料,考察絡(luò)合反應(yīng)時(shí)間、絡(luò)合反應(yīng)溫度、結(jié)晶溫度、結(jié)晶時(shí)間、溶劑甲苯用量和絡(luò)合劑尿素用量等幾個(gè)對產(chǎn)物影響較大因素。經(jīng)單因素和正交實(shí)驗(yàn)得到最優(yōu)工藝條件為:絡(luò)合反應(yīng)溫度為95℃,絡(luò)合反應(yīng)時(shí)間為60min,結(jié)晶溫度為-18℃,結(jié)晶時(shí)間為120min,甲苯用量與原料體積比為1.5,尿素和原料間甲酚的摩爾比為1.

3、5。在此工藝條件下的間甲酚的單程最大轉(zhuǎn)化率為64.7％,間甲酚的最大純度為99.22％。通過對間甲酚-尿素紅外光譜的考察,表明尿素與間甲酚的絡(luò)合在于尿素的羰基和間甲酚的羥基之間形成了氫鍵。
　　 依據(jù)工業(yè)間、對甲酚的實(shí)際組成,考察混合間、對甲酚油中鄰甲酚和苯酚微量雜質(zhì)對絡(luò)合分離的影響。結(jié)果表明與對甲酚相比,微量的苯酚和鄰甲酚對產(chǎn)物間甲酚的純度影響更大。通過理論計(jì)算表明,這種差別來自于對甲酚、苯酚、鄰甲酚與尿素形成的絡(luò)合物在溶劑里

4、的溶解度有差異:在溫度范圍為244.15K-273.15K內(nèi),間甲酚-尿素、對甲酚-尿素、鄰甲酚-尿素和苯酚-尿素在理想溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.088～0.212、0.192～0.465、0.138～0.300和0.0004～0.008;間甲酚-尿素與對甲酚-尿素、鄰甲酚-尿素的比值隨溫度變化沒有明顯變化,而間甲酚-尿素和苯酚-尿素在理想溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)比值隨溫度有明顯的變化,特別當(dāng)溫度小于255K時(shí),比值迅速增大。為了獲得高純度的間

5、甲酚產(chǎn)品,要求混甲酚原料中盡可能少的鄰甲酚和苯酚雜質(zhì)。
　　 研究發(fā)現(xiàn),采用甲苯作為溶劑,存在著產(chǎn)率不高、回收能耗大、溶劑有毒等問題。進(jìn)而,依據(jù)間甲酚-尿素的希爾布萊德溶解度參數(shù)的理論估算值和相似相容性原則,采用甲苯、1.2-二氯乙烷和正己烷做為溶劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比對。初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明與甲苯相比,正己烷是一種很好的絡(luò)合反應(yīng)溶劑。其原因是正己烷的極性最低,對絡(luò)合物的氫鍵破壞最小,同時(shí)由于正己烷與間甲酚-尿素溶解度參數(shù)相差最大,間甲酚-尿

6、素在正己烷的溶解度最小。
　　 以工業(yè)混甲酚為原料,分別以甲苯和正己烷作為溶劑,對尿素絡(luò)合分離的工藝條件進(jìn)行了對比。在較優(yōu)的工藝條件下,在甲苯溶劑中間甲酚的單程最高收率為61.4％,間甲酚的純度98.9％;在正己烷溶劑中,間甲酚的收率大幅度提高,單程最高收率為74.81％,間甲酚的純度也達(dá)到了99.0％,實(shí)現(xiàn)了提純間甲酚的要求。
　　 結(jié)合工業(yè)上低溫焦油制備混合對、間甲酚的工藝流程及實(shí)驗(yàn)得到的最優(yōu)工藝參數(shù),設(shè)計(jì)了從工業(yè)混