從甲苯酚混合物中除去金屬離子的方法

2023-05-24 07:20:46 1

專利名稱：從甲苯酚混合物中除去金屬離子的方法
技術領域：
本發明涉及從甲苯酚中或從含甲苯酚的芳族化合物的混合物中去除金屬離子的方法。
甲苯酚混合物是甲苯酚(甲基苯酚)的同分異構體鄰甲苯酚、間甲苯酚和對甲苯酚的混合物。它們是在煤焦油的蒸餾過程中獲得的一種產物。依據生產和儲存方法的不同，甲苯酚混合物可含有或多或少的金屬離子汙染物。因此，蒸餾煤焦油製得的甲苯酚混合物一般通常含有約30-70ppb(1ppb＝1mg/t)的鈉、約20-40ppb的鐵和約1-10ppb的鉻。
上述金屬離子汙染物是有問題的，例如，在使用甲苯酚作為製備微晶片工業中所用的甲苯酚樹脂的單體時。按要求，用於該目的的甲苯酚混合物中的每種金屬離子濃度均不能超過20ppb。
所以，本發明的目的在於提供一種從甲苯酚混合物中去除金屬離子的方法，通過該方法，甲苯酚混合物中的每種金屬離子濃度均被降低到＜20ppb。本發明的另一目的是使該方法簡單並廉價。
本發明的這些目的是通過如下方式實現的即，通過向甲苯酚混合物或含有甲苯酚的苯酚混合物中加入水而將其水含量調整到至少約0.5％wt，接著，使該甲苯酚和水的混合物通過酸性離子交換劑。
本發明的方法特別適於純化那些其中每種金屬離子的起始濃度為約0.01-0.1ppm(10-100ppb)的甲苯酚或含甲苯酚的芳族混合物。
除了所希望的能降低金屬離子濃度外，本發明方法還具有其他的優點該方法還極大地降低了甲苯酚混合物中有可能含有的任何鹼的濃度如吡啶、苯胺和喹啉的濃度。為了減少由金屬離子產生的汙染，還考慮了對甲苯酚混合物進行蒸餾。然而，事實證明進行蒸餾是不利的，因為蒸餾引起了甲苯酚混合物中各成分間量的比例發生變化。而且，金屬離子濃度的降低也相當地不太有效。
已經發現未經處理的甲苯酚混合物很快使離子交換劑變得不能再用於將金屬離子降到ppb的範圍。令人驚奇的是，注意到在向甲苯酚混合物中加入少量水後，這個問題就不再發生了。事實上，在加入少量水後，即使經長時間使用後離子交換劑仍保持活性。根據本發明的優選實施方案，將甲苯酚混合物中水含量相對於甲苯酚混合物或含甲苯酚的芳族化合物的混合物的重量調整到最高約15％wt、優選最高約10％wt或約1-5％wt，尤其是在甲苯酚混合物被用作製備微晶片工業中所用聚合物的原料的情況下。
根據本發明，任何類型的酸性離子交換劑均可使用。根據本發明的優選實施方案，使用強酸性離子交換劑如基於苯乙烯/二乙烯基苯共聚物的離子交換樹脂。證明對於用常規方法很難除去的離子如鈉離子，使用強酸性離子交換劑是特別有利的。所用離子交換樹脂優選具有大孔結構和/或高的聚合物基質交聯度。
作為在本發明方法中特別優選的離子交換劑的例子，可以提及離子交換樹脂Amberlyst15(羅姆和哈斯公司)。Amberlyst15是一種基於苯乙烯/二乙烯基苯共聚物的強酸性的大孔離子交換樹脂，其二乙烯基苯的含量為約20％，-SO3H基團(活性基團)的濃度為約4.7eq/kg。Amberlyst15具有約45m2/g的催化表面、約51-56％的水含量和約770g/l的堆積密度。
如同這類反應中所常見到的，在起始操作前用酸如硫酸處理所述的酸性離子交換劑而將之活化。在用酸進行該活化之前和之後，通常用蒸餾水洗滌離子交換劑。在用蒸餾水洗滌之後，不用甲醇或類似的溶劑將離子交換劑乾燥是有利的。
離子交換劑的量和流速通常取決於待純化的甲苯酚混合物的汙染程度。在待純化的甲苯酚混合物的汙染程度高的情況下，需要使用較大量的離子交換劑和/或較低的流速，這是與待純化的甲苯酚混合物的汙染程度低的情況相比較而言的。然而，根據經驗，發現對於每100千克原料使用1千克的離子交換劑是合適的。在經過一定的流量之後，必需用本領域熟知的方法將離子交換劑再生。
對實施本發明方法時的溫度不苛求。主要是應避免額外的能量費用，這也是經常選擇室溫的原因。
本發明方法的產物是可能含有苯酚和進一步烷基化的芳族化合物的甲苯酚混合物，特別是其中每種金屬離子的含量低於20ppb的甲苯酚混合物。該產物混合物中所含的水量相當於在通過離子交換劑之前調節原料所用的水量。
下面結合具體的實施方案，對本發明做更詳盡的解釋。實施例1將從煤焦油蒸餾得到的具有70ppb的鈉離子濃度和21ppb的鐵離子的甲苯酚混合物與10％wt的蒸餾水混合，並使所得混合物以400ml/h的流速通過大小為38×180mm的連續流動反應器，該反應器中裝填有150克的預先已用1升的水、2升的硫酸(12％)和1升的水相繼處理過的Amberlyst15H型離子交換劑(乾重為89.1g)。在流體量達到10000毫升時，通過離子交換劑的甲苯酚混合物中的鈉離子濃度為8ppb，鐵離子濃度為低於10ppb。在該流體量為20000毫升後，金屬離子的濃度為鈉離子濃度為16ppb，鐵離子濃度為低於10ppb。實施例2從煤焦油蒸餾得到的含有26ppb的鈉離子濃度、22ppb的鐵離子濃度和85ppm鹼濃度的甲苯酚混合物，除不先向其中加入水外，其餘如同實施例1中的一樣使之通過Amberlyst15型離子交換劑。在流體量達到約2500毫升時，通過離子交換劑的甲苯酚混合物中的鈉離子濃度為7ppb，鐵離子濃度為低於10ppb，鹼的濃度為8ppm。在流體量達到的11000毫升後，所得甲苯酚混合物具有很高的金屬離子濃度，其中鈉離子濃度為11ppb，鐵離子濃度為21ppb。這表明在無水條件下，離子交換劑被快速消耗。在流體量為約10000毫升時，再次注意到了鈉離子和鹼濃度的升高，鈉離子濃度為19ppb，鹼濃度為12ppm。在流體量達到的12500毫升後，鈉離子濃度為22ppb，超過了用於生產微晶片所允許的上限；而鐵離子和鹼的濃度分別達到了12ppb和12ppm。這表明在無水條件下，離子交換劑被快速消耗。
權利要求
1.一種從甲苯酚或含有甲苯酚的芳族化合物的混合物中去除金屬離子的方法，其特徵在於通過加入水而將甲苯酚混合物中的水含量調整到至少約0.5％wt，然後使所得甲苯酚和水的混合物通過酸性離子交換劑。
2.按照權利要求1所述的方法，其中將甲苯酚混合物中的水含量調整到約1-10％wt。
3.按照權利要求1或2的方法，其中所述離子交換劑是強酸性離子交換劑。
全文摘要
本文公開了一種從甲苯酚或從含有甲苯酚的芳族化合物的混合物中去除金屬離子的方法,通過加入水而將甲苯酚混合物中的水含量調整到至少約0.5%wt,接著,將該甲苯酚和水的混合物通過酸性離子交換劑。通過該方法,甲苯酚混合物中的每種金屬離子濃度均被降低到20ppb以下。
文檔編號C07C37/82GK1262669SQ99800434
公開日2000年8月9日 申請日期1999年3月30日 優先權日1998年4月1日
發明者約爾格·塔爾比爾斯基, 埃德加·富爾曼, 沃爾夫岡·布呂格曼 申請人:拉特格斯Vft公開股份有限公司