[發明專利]易回收的高效甲酸萃取劑

無效

• 申請號: 93114316.0
• 申請日: 1993-11-03
• 公開（公告）號: CN1035474C
• 公開（公告）日: 1997-07-23
• 發明（設計）人: 張運明;黃華江;唐亞賢;劉悅;張進強
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C07C53/02
• 分類號: C07C53/02;C07C51/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明為一種從含低濃度甲酸的水溶液中，萃取回收高濃度甲酸的方法。特別適合從制藥廠、化工廠、香料廠、印染廠與皮革廠排出的低濃度甲酸(≤2.0mol/L)廢液中萃取回收高濃度甲酸，變廢為寶。例如驅蟲藥甲苯咪唑生產中，每噸成品排出含甲酸4-5％廢水70-80噸。采用本發明之混合溶劑，即可有效地回收其中甲酸。

甲酸的沸點為100.7℃，幾乎與水相同。加之甲酸為強極性物質，甲酸自身的締合及與水的溶劑化作用均較強，故用普通蒸餾的方法從低濃度甲酸中回收甲酸是很困難的。77.5％甲酸與22.5％水還形成共沸物(共沸點107.1℃)，要跨越這個濃度需要采取其它的方法。采用有機溶劑萃取甲酸，這是很多人的研究課題，在常溫下利用溶劑的選擇性，將甲酸從水中轉移到有機溶劑中，然后利用兩者沸點差，通過加熱而將溶劑中少量甲酸蒸出而回收，這在經濟上顯然是有利的。但是，由于甲酸與水的溶劑化作用很強，一般的萃取劑(各種醇、酯、醚及酮類)萃取效果均不好。近年來，各國相繼開發了以可逆絡合反應為基礎的有機膦(TRPO)與有機叔胺(R₃N)萃取劑，并加入必不可少的調節劑與稀釋劑，用于低級脂肪酸(乙、丙、丁酸等)的萃取，獲得了良好的效果。而以有機胺為基礎的混合溶劑價格便宜，故從廢水中回收乙酸獲得了工業規模的應用。常用的有機胺為三辛胺(C₈H₁₇)₃N或混合胺R₃N(其中R＝C₈H₁₇-C₁₀H₂₁)，國內商品牌號有N₂₃₅及7301兩種。調節劑以辛醇效果較好。稀釋劑則用氫化煤油。上述三組分沸點均遠高于乙酸，故萃取液通過加熱，使乙酸蒸出，而乙酸量少，故乙酸以蒸汽蒸出，比蒸出溶劑要節省能量。甲酸與乙酸均為一元羧酸，有某些相似之處，故有機膦與有機胺對甲酸也有良好的萃取效果。但甲酸的化學活潑性及分子極性比乙酸強得多。故在萃取液的蒸餾回收過程中卻發生了問題。在加熱時，甲酸可與混合溶劑中的醇類(調節劑)生成酯，或與有機膦水解產物作用(萃取液往往含1-2％水，蒸餾時，有機膦有可能部分水解)，或其它尚未明了的原因，致使萃取液蒸餾溫度升到245℃，蒸出率也只有60-70％，混合溶劑的循環使用也受到了影響。因而對稀甲酸的萃取，迄今沒有工業化，通常只是將甲酸用堿中和，然后蒸發濃縮回收甲酸鈉結晶，這個方法既消耗大量堿，又消耗大量蒸汽。為了克服這一障礙，我們改革了通常用于乙酸萃取的混合溶劑組成。根據甲酸具有二個電子受體的情況，選用苯乙酮作為調節劑，獲得了良好的效果。它既不與甲酸發生化學反應，又能對有機胺起著很好的協萃作用。

混合溶劑是以長鏈叔胺為基礎的，它是與甲酸起可逆絡合反應的主要組分。本發明選用國內生產的7301或N₂₃₅。然而100％的7301(或N₂₃₅)，無論對甲酸或其它低級脂肪酸均無萃取效果，只有在調節劑存在下，才有實用價值。調節劑的選擇合適與否，起著意想不到的巨大作用。50％的7301與50％苯乙酮(體積比)相混合，用于從水溶液(含甲酸≤2mol/L)中萃取甲酸時，分配系數K_D可達15-20。而K_D＝y/x，y為平衡時有機相的甲酸濃度(mol/L)，而x為平衡時水相中甲酸濃度(mol/L)。但在工業上使用時，不僅要考慮平衡分配系數K_D值的大小，還要考慮傳質速度的快慢。即用較小設備在較短的時間內來完成一定數量溶液的萃取操作。上述二元溶劑粘度很大，影響傳質速度，故還要加入稀釋劑。本發明采用粘度很小而性能穩定之氫化煤油(普通煤油經加壓催化加氫使雙鍵飽和而制得)作為稀釋劑。經研究，對于含甲酸(≤2mol/L)的水溶液，采用含7301(或N₂₃₁)20-30％左右，苯乙酮30-40％左右，氫化煤油40-50％左右(體積比)較為理想。該混合溶劑為淡黃色，粘度2.0mP_aS(30℃)，不溶于水，比重0.85。