靜電聚結的製作方法
2023-06-07 15:42:51
專利名稱：靜電聚結的製作方法
背景技術：
本發明涉及一種分離己內醯胺生產過程中具有連續有機相和分散水相的分散體系的方法。
已有技術討論在己內醯胺的生產過程中，己內醯胺是通過環己酮肟在硫酸或發煙硫酸存在下經貝克曼重排而製備的。然後用氨中和重排混合物，從而形成了硫酸銨。此後，用有機溶劑如苯來萃取己內醯胺。在所得到的有機相中也存在分散水相。此水相除包括己內醯胺外，還有硫酸銨。硫酸銨的存在不利於己內醯胺的後續處理和提純。因此非常需要儘可能多地脫出此分散的水相。
有許多工藝方法需要對分散體系進行分離。
可用沉降槽來分離兩相密度差足夠大的分散體系。較重相沉降於較輕相之下，並有足夠時間使兩相充分分離和抽出。但是，這樣的方法需要使用非常龐大的沉降罐，而佔據相當大量空間。此外，這種分離方法會成為較大規模己內醯銨的生產過程中最慢的階段，並因此決定了全過程的生產能力。
另一種可能是採用聚結器或水處理方法除去分散相，如德國專利申請1,031,308中所述。在這種己內醯胺的生產過程中，添加鹼性洗滌材料是不利於己內醯胺的品質的。
美國專利USP3,528,907介紹了採用電場的方法從所述石油中分離分散在烴類如原油中的水的可能性。但是，這篇專利也說到，電場所施加的電壓肯定不得超過每英寸1000伏，或不得超過每釐米400伏，否則會引起電極間的短路。特別是，這種方法的缺點在於，對至多僅含約佔總結合液相5％的水相的分散相，不易從有機相中分離出來。
歐洲專利申請No.51463描述了採用靜電聚結方法沉降乳濁液。但這種方法需要容積量大如佔50％的導電液體(水相)存在。尤其是需要有絕緣電極，否則就會發生短路。
德國專利申請No.3,709,456和歐洲專利申請438790都介紹了水相為連續相的液體薄膜分離系統。
一般，分散體系均顯示為粒度連續的分布。分散體系可區分為一次和二次分散體系。對於一次分散體系，形成分散相的顆粒平均粒度為＞0.1mm。許多情況下，這些分散體系在沉降罐中易於通過重力加以分離。但對於二次分散體系，形成分散相顆粒的平均粒度都只＜＜0.1mm。然而，採用沉降罐的方法分離後一種的分散體系，工業應用需要的時間太長，不能令人滿意。因此為縮短這種分離時間，採用按照本發明的靜電聚結方法是可能而有利的。
發明綜述本發明主要目的在於，提供一種能夠非常有效分離在己內醯胺生產過程中的分散體系的方法，尤其是分離其中至多僅含約5％(重)的水相的分散體系。
通過採用在施加至少每釐米500伏電壓和至少5Hz頻率的電場中的靜電聚結方法來達到此目的。用每釐米至少1000伏(峰值)強度的電場，優選至少每釐米3000伏，更優選每釐米至少5000伏，尤其是每釐米至少10,000伏，也可有利地應用，而且這樣做，所達到的分離效果會越來越好。不論是否採用這樣高的電場，至今沒有短路發生，而且分離水相和油相也非常有效。例如，據發現，在有機液相中，在頻率50Hz和733伏/釐米下10分鐘後，可分離存在的50％的水分散相。在每釐米6666伏下10分鐘後，就可分離90％的存在的水相。而採用沉降罐則需要幾天乃至一周的時間，才能達到這樣的效果。
採用靜電聚結，也明顯可能改變頻率，按照本發明只要頻率至少為20Hz，即能達到良好的效果。頻率高至500Hz，也可應用得非常好。頻率超出優選範圍，也可得到良好的效果。
附圖簡述
圖1示意結構地說明一種可用於實施本發明的設備類型。
圖2示意結構地說明另一種可用於實施本發明的設備類型。
發明詳述進行靜電聚結的容器或器皿的形狀不太重要。容器可以為圓筒形、方形、或矩形等等。
本發明靜電聚結技術可以連續或間歇地進行。但是，在進行連續靜電聚結時，需要小心關注容器或器皿的內表面結構，以確保形成層流；正由於這個原因長徑比是重要的。特別是，應當避免紊流，由於這樣的紊流對分離有害，或由於存在這種情況會影響分離所需時間。
能夠使用的電極可用各種材料製備，如導電玻璃、金屬等。所用電極形狀對本發明不是主要的。實施例包括杆形或板形電極。這些電極可以是絕緣的或非絕緣的。使用非絕緣的電極，可以設想會導致低的成本。但是，由於安全及能耗的原因，可以另外選擇絕緣電極。
藉助靜電聚結進行分離的溫度，實際上對本發明也不是基本的，而且優選可為室溫。儘管一般較高溫度有利於更快完成相的分離過程，但一般需要防止溫度上升過高，否則被分離的分散體系會開始沸騰，或導致生成氣體，從而引起紊流和又再形成分散體系。
當然在較高壓力下，靜電聚結也總是可能的，這樣可以防止分散體系沸騰。
交流電和直流電二者均可使用。當採用交流電時，其脈衝或可為正弦波形或矩形、鋸齒形，或其組合波形，它們對於分離效果只有不太明顯的影響。
用於本專利的術語「有機相」指的是一種或數種由碳和氫組成的有機化合物，例如直鏈的和環狀的烴類，而且它們也可含有其它原子諸如氧、硫、氮、滷素等。這些化合物的實施例包括苯、甲苯、環己烷、庚烷、二甲基亞碸、氯仿和三氯乙烷等。
除水外，水相也可含有其它化合物，例如鹽或甚至溶於水相的有機化合物。水相甚至可含有多至60％重的有機化合物，例如己內醯胺。儘管如此，在本發明的文本中，如果水含量至少20％重時，「水相」才被認為是含水的。
水相也可以含有水溶性鹽類，例如在0.1-5％重的硫酸銨。
目前被分離的水分散相，採用本領域技術人員熟知的明顯方法，均可使之與有機連續相分離開來，例如採用抽出水相層、傾析等方法。也可能將被分離的水相循環至己內醯胺生產過程中。
己內醯胺的製備涉及各種其中形成這樣分散體系的製備步驟。一般這些步驟均需要有效液/液分離的技術。在各工藝步驟中的實施例包括環己烷的氧化、羥基胺鹽製備和從萃取塔出來的頂部和底部物流。
發明實施例附圖詳述現參照下述實施例對本發明加以更為詳盡地說明，而並不因此對本發明構成任何限制。
實施例採用一種Ultra-Torrax7 T50混合器，以每分鐘5000轉(rpm)的轉速，使用佔混合物總重量2％的水相分散劑，在5分鐘內，使溶於水(50％)的己內醯胺分散於作為有機相的苯中(達50％重)。在1分鐘內，將這種分散體系引入至靜電聚結器中，並接著設定頻率和電壓。這些實施例在每種情況下都應用交流電，並在室溫下完成。
用於實施例Ⅰ-Ⅲ的聚結器由圖1加以示意說明，其中1為絕緣玻璃電極，2為內裝有硫酸3的玻璃夾套作為外電極，以及4為帶有頻率調節器的電壓電源。在電極1與3之間的間隙為1.5cm。
在實施例Ⅳ及Ⅴ中所用的聚結器以圖2加以說明。其中10為恆溫容器，其內安放一隻玻璃容器20,(100:30:100mm)，再用蓋30加以封閉，穿過此蓋安置兩隻未絕緣的不鏽鋼電極40。電極間隙為1.5cm。按照不同時間間隔採取分散體系的樣品，並加以分析。
這些試驗在室溫下進行。為確定有多少水被分離，或確定在分散體系中水相濃度，按照德國標準方法(「Deutsche Einheitsverfahren」)C2,DIN38404，第2節試驗方法測定混濁度，這也是一種已分離水相百分數的尺度。用標定曲線關聯混濁度與已分離水的百分數。
實施例Ⅰ至Ⅲ實施例Ⅰ至Ⅲ是按照上述手續進行的。頻率為50Hz。電場為正弦波形的。電壓是變化的，示於表Ⅰ中，並包括相應的分離結果。
表Ⅰ
表Ⅰ清楚表明電壓越高，分離效果越好，而且也越完全。
實施例Ⅳ和Ⅴ這些實施例按照上述手續進行。頻率為50hz，電壓是變化的。電壓電場是正弦波形的。結果示於表Ⅱ。
表Ⅱ
對照例A將某實施例的分散體系樣品引入至圓筒形容器中，使之在未應用靜電聚結條件下沉降。1分鐘之後，只有6％的含水層分離，5分鐘之後其數量達到9％,10分鐘之後只有12％。
本發明現已通過參考具體的實施方案加以說明，但根據可應用專利法，權利的範圍和程度僅受到下述權利要求項的術語限制。
權利要求
1.一種分離己內醯胺生產過程中具有連續有機相和分散水相的分散體系的方法，其特徵在於，對此分散體系應用靜電聚結，電場為至少每釐米500伏(Ⅴ)電壓和頻率至少5赫芝(Hz)，從而誘導形成分離的水相層。
2.按照權利要求1的方法，其特徵在於採用至少每釐米1000伏電壓的電場。
3.按照權利要求2的方法，其特徵在於採用至少每釐米5000伏電壓的電場。
4.按照權利要求3的方法，其特徵在於採用至少每釐米10,000伏電壓的電場。
5.按照權利要求1-4任一項的方法，其特徵在於頻率為至少20Hz。
6.按照權利要求5的方法，其特徵在於頻率為至多500Hz。
7.按照權利要求1-6任一項的方法，其特徵在於水相數量至多為組合總液相5％重。
8.按照權利要求1-7任一項的方法，其特徵在於有機相為苯。
9.按照權利要求1-8任一項的方法，其特徵在於分散相為水。
10.按照權利要求9的方法，其特徵在於分散相包括60％重量以下的己內醯胺。
11.按照權利要求9的方法，其特徵在於分散相包括0.1-5％重的硫酸銨。
全文摘要
一種分離己內醯胺生產過程中具有連續有機相和分散水相的分散體系的方法,其中在至少每釐米500伏電壓和頻率至少5Hz的電場中,對該分散體系實行靜電聚結,從而誘導形成分離的水相層。
文檔編號B01D17/06GK1230131SQ97197802
公開日1999年9月29日 申請日期1997年7月8日 優先權日1996年7月15日
發明者A·J·F·西蒙斯, M·P·G·泰耶特 申請人:Dsm有限公司