通过闪蒸真空蒸馏-熔融结晶分离苯甲酸残留物外文翻译资料

英语原文共 6 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

通过闪蒸真空蒸馏-熔融结晶分离苯甲酸残留物

徐姣，张卫江，杨焘，焦书军，胡雪东

摘要：在苯甲酸的生成反应中会形成大量的残留物，包括苯甲酸，苯甲酸苄酯和芴酮等。为了循环利用资源，减少二次污染，采用闪蒸真空蒸馏组合方法对苯甲酸残渣进行处理，得到三种纯化材料，并对其工作参数，如顶部压力，回流比，顶部和底部温度进行研究以获得最佳操作条件。实验结果表明，在以下条件下，通过蒸馏，苯甲酸的纯度可以达到97％：顶部压力为1600Pa，底部温度为190-200℃，顶部温度为130-135℃，回流比例为5：1。苯甲酸苄酯蒸馏塔的最佳操作条件为：顶部压力为400Pa，底部温度为250-260℃，顶部温度为150-160℃，回流比为5：1。苯甲酸苄酯纯度可达95％，芴酮纯度可达92％。当通过熔融结晶精制时，苯甲酸的纯度可以提高到99.6％，苯甲酸苄酯和芴酮的纯度都在95％以上。

关键词：苯甲酸残渣；苯甲酸；苯甲酸苄酯；芴酮；闪蒸真空蒸馏；熔融结晶。

在通过氧化甲苯生产苯甲酸的过程中形成了大量的苯甲酸残基。在苯甲酸残留物中，苯甲酸含量高达21％，残留物中存在的其他组分是苯甲酸苄酯，芴酮和呫吨酮。由于在酸碱残渣中存在许多不同特性的异种物质，因此不容易分离，迄今尚未发现此问题的良好解决方案。意大利Torviscosa公司将苯甲酸残留深深地埋在地下，中国常见的处置方法是燃烧。然而，所有这些方法都无法解决二次污染和资源浪费的问题。

苯甲酸是化工行业的重要有机原料。它作为食品添加剂，防腐剂，医药和化妆品中间体，广泛应用于苯酚和六内酰胺的合成技术。此外，苯甲酸苄酯和芴酮是制药和精细化学品的原料。为回收资源，减少二次污染，研究了苯甲酸残留分离的有效技术。设计了一种闪蒸真空蒸馏熔体结晶方法，从残留物中分离出苯甲酸，苯甲酸苄酯和芴酮。

1实验

1.1实验材料

在本实验中，石家庄化纤股份有限公司提供苯甲酸残留。注意：当加热温度升至100℃时，苯甲酸会升华。

1.2实验方案

苯甲酸苄酯和氟代苯甲酸在苯甲酸残基中的浓度非常低，这使得仅通过间歇蒸馏分离非常困难。因此，首先进行闪蒸以富集物质，将蒸馏成分加热至210℃，收集到苯甲酸蒸馏塔中。将210-260℃的蒸馏组分和苯甲酸蒸馏塔的底部残留物混合在一起收集到第二蒸馏塔中，分离苯甲酸苄酯和芴酮。闪蒸操作显着提高了残留物中三种成分的质量浓度，苯甲酸苄酯的质量分数为64％，芴酮的质量分数为20％，其他成分为16％。通过燃烧处理闪蒸罐中几个复杂组分的残留物。此外，由于其高沸点，常压蒸馏不能有效地分离三种组分。但减压蒸馏可能会通过增加混合物的相对挥发度并降低组分的沸点来实现。因此，在实验中，在快速蒸馏后进行真空蒸馏。为了进一步提高产品质量，最终分别通过熔融结晶精制三种目标产品。

1.3实验装置及操作

1.3.1闪蒸真空蒸馏

实验装置主要包括闪蒸罐和真空蒸馏塔。进行闪蒸以富集苄基苯甲酸酯和芴酮，其不仅可以防止低沸点组分在包装材料中堵塞，而且可以避免高沸点组分在底部形成焦炭。当闪光温度低于210℃时，得到苯甲酸富集。当闪蒸温度在210-260℃之间时，得到苯甲酸苄酯和芴酮的富集。当温度高于260℃时，由于其复杂组分难以分离，容易在高温下形成焦炭，所以闪蒸残留物会燃烧。真空蒸馏塔包括三部分：加热系统，真空系统和冷凝系统。在这个实验中，需要两个电容器。一个是具有5times;50不锈钢丝网填料的苯甲酸蒸馏塔，柱内径为45mm，柱的整个高度为800mm，填料层的高度为750mm。另一种是苯甲酸苄酯蒸馏塔，3times;30不锈钢丝网填料，柱内径为32mm，柱高为1200mm，填料层的高度为1100mm。

由于苯甲酸的凝固点为122.4℃，容易冷凝至冷凝器并堵塞系统。在苯甲酸蒸馏塔中采用总回流，顶部温度保持在135℃，防止苯甲酸冷凝。

实验按以下步骤进行。将苯甲酸残余物放入闪蒸釜中加热。收集不同温度的不同蒸馏组分，并通过气相色谱分析。然后将富集物放入真空蒸馏塔中进行加热，启动真空泵。当顶部压力达到一定的真空度时，底部温度缓慢上升，以避免沸腾剧烈并引起淹水。当顶部出现回流液时，进行总回流操作。在稳定的温度和压力条件下，以一定的回流比取出样品。操作结束后，首先关闭供暖系统。当底部温度低于100℃时，真空泵最后关闭。

1.3.2熔融结晶

在它们的熔点下，产品可以与少数其他异物混合并形成低共熔体混合物。因此，熔融产物缓慢冷却并再次结晶，形成高纯度产品。实验装置如图所示。闪蒸真空蒸馏后，苯甲酸，苯甲酸苄酯和芴酮的纯度分别为97％，95％和92％。但通过熔融结晶精制后，苯甲酸的纯度可达99.6％，苯甲酸苄酯和芴酮的纯度都高于95％。

1.4实验分析

采用北京分析仪器厂制造的SP-2100型气相色谱仪分析样品。分析条件见表。

2结果与讨论

在苯甲酸残留物中存在许多异物，在蒸馏过程中可能形成低沸点和高沸点组分。为了获得更多的目标产品而不是其他目标产品，调查了操作参数，如顶部压力，回流比，顶部和底部温度。

2.1塔顶压力的影响

顶部压力影响蒸馏塔中组分的沸点，并进一步影响收集温度。在较低的顶部压力下操作，轻馏分可以在较低的收集温度下容易地蒸馏，并且目标产物的收集率增加，反之亦然。实验表明，当苯甲酸蒸馏塔的顶部压力控制在1600Pa时，苯甲酸的纯度可达97％，当苯甲酸苄酯蒸馏塔的顶压控制在400Pa时，产品纯度的要求满足。

2.2回流比的影响

许多轻重组分存在于苯甲酸残留物中，并受回流比的影响。在该实验中，研究了回流比对轻组分和重组分的影响。拉伸比和质量分数等参数定义为

拉伸比=D/F

质量分数=Mc/Mt

其中D是塔顶产品通量，kmol/h（kmol/s）;F是原料通量，kmol/h（kmol/s）;Mt是塔顶总产品的质量，g;Mc是某些产品的质量，g。Mc表示低沸点组分的质量（图3）和高沸点组分的质量（图4）。

2.2.1苯甲酸蒸馏塔

随着回流比的增加，曲线变得陡峭，表明在第一过渡阶段低沸点成分可以充分蒸发，收集时间可延长。在这个阶段，最好不要把目标产品拿出来，所以目标产品被集中在下一个转型阶段被蒸馏出来。如图4所示，在高回流比的条件下，从底部蒸馏出少量高沸点组分，结果是目标产物的收集时间延长，拉伸比提高。从两个图可知，当回流比从5:1变化到8:1时，曲线没有明显变化，但是操作时间延长并且能量消耗增加。因此，选择回流比5：1作为最佳操作参数。

2.2.2苯甲酸苄酯蒸馏柱

苯甲酸苄酯蒸馏塔的材料含有苯甲酸苄酯64％，芴酮20％，其他成分16％。在实验中，研究了回流比对苯甲酸苄酯和氟酮的纯度的影响。

如图5和图6所示，回流比越高，苯甲酸苄酯和芴酮的纯度越高。但当回流比达到8：1时，能源消耗增加。因此，在本次试验开始时，选择高回流比来提高低沸点组分和目标产物的分离效率。之后，当以5:1的恒定回流比操作时，可以以高纯度和生产率收集苯甲酸苄酯和芴酮。

2.3塔顶和塔底温度的影响

在本实验中，在两个蒸馏塔中分别研究了顶部和底部温度对产物纯度的影响，最佳回流比为5：1，顶部压力为400Pa。

如图7所示，在4-10h阶段以恒定回流比运行，蒸馏出高纯度苯甲酸，最高温度为128-135℃，底部温度为190-200℃，然后加入苯甲酸纯度可达97％。在10-11h的阶段，顶部和底部温度急剧上升，但苯甲酸的纯度降低到60％以下，产品中出现相当大的重质成分。立即进行总回流比的操作。在操作参数保持稳定之前，连续蒸馏除去苯甲酸。12小时后，蒸馏出苯甲酸苄酯和芴酮的过渡成分。

在图8中，0-6小时是总回流比的阶段，在此期间，顶部和底部的温度和纯度均增加。当顶部和底部温度没有变化时，操作系统达到稳定，最高产品纯度没有变化。6-10小时是以恒定回流比收集苯甲酸苄酯，苯甲酸苄酯纯度为95％，最高温度为150-154℃，底温250-255℃。在10-11小时内，苯甲酸苄酯的纯度降低，转化率降低。因此，开始高回流比的操作以增加顶部和底部温度。11-13h为flu酮收集阶段，最高温度为158-160℃，底部温度为258-260℃，芴酮纯度为92％。13小时后，停止实验操作。

2.4最佳实验

基于单因素实验，研究了包括顶压，回流比和顶部和底部温度的交叉实验。如表3和表4所示，在苯甲酸蒸馏塔中，苯甲酸纯度在顶部压力为1600Pa，底部温度为200℃，最高温度为134℃，回流比为5:1时达到97％。苯甲酸苄酯分离塔中苯甲酸苄酯纯度可达95％，芴酮92％，最高压力400Pa，底部温度250-260℃，最高温度150-160℃，回流比5:1。因此，通过最佳实验选择苯甲酸苄酯和苯甲酸蒸馏塔的最佳操作条件。在这些条件下，苯甲酸，苯甲酸苄酯和芴酮的总收集率可分别达到90％以上，80％以上和80％以上。

2.5产品精制

分别通过熔融结晶精制三种产品，以提高其纯度。产品精制后，苯甲酸的纯度可达99.6％，苯甲酸苄酯和芴酮的纯度均在95％以上。

3结论

苯甲酸，苯甲酸苄酯和芴酮在苯甲酸残留物中通过闪蒸进行有效富集，并分别通过不同蒸馏塔中的真空蒸馏分离。通过这种处理方式，蒸馏出高纯度苯甲酸，分离苯甲酸苄酯和芴酮的难度降低。实验结果表明，通过闪蒸蒸馏从苯甲酸残留物中分离纯化苯甲酸，苯甲酸苄酯和芴酮是可行的。在闪蒸过程中，当闪光温度低于210℃时，蒸馏出苯甲酸富集组分，当闪蒸温度在220-260℃之间时，取出苯甲酸苄酯和芴酮富集组分。蒸馏后，苯甲酸，苯甲酸苄酯和芴酮的纯度分别可达97％，91％和92％。

采用熔融结晶获得较高的产品纯度，苯甲酸纯度可达99.6％，苯甲酸苄酯和芴酮的纯度均在95％以上。

苯甲酸釜残液全部回收的工艺开发利用

徐姣，何杰张，卫江，杨焘，焦书军，胡雪东

摘要：苯甲酸残留物是通过氧化甲苯生产苯甲酸产生的固体废物。由于含有重要的化学原料如苯甲酸，苯甲酸苄酯和芴酮，因此需要从残留物中回收。在这项工作中，开发了具有高效蒸发和真空蒸馏的技术，以获得苯甲酸残留物的总回收和利用。通过在上升和下降的薄膜蒸发器中控制260℃的操作温度和16kPa的压力，可以将从残余物中有效分离的重组分聚合，并将由63％的残余物组成的轻组分进入苯甲酸减压蒸馏柱。将聚合温度保持在（280plusmn;10）℃时，根据市场需求调整软化点后生成香豆酮树脂。在以下条件下进行真空蒸馏：顶部温度为186℃，顶部压力为16kPa，底部温度为240-250℃，回流比为3:1。作为侧流从柱中蒸馏出纯度为98％的苯甲酸，底部产物为粗苯甲酸苄酯。通过开发的技术，将苯甲酸残留物分解成三种产物，苯甲酸，粗苄基苯甲酸酯和香豆酮树脂，没有任何过剩的浪费。

关键词：苯甲酸残渣，苯甲酸，苯甲酸苄酯，香豆酮树脂，高效蒸发，真空蒸馏

1引言

在苯甲酸，苯甲酸苄酯，芴酮，二苯基苯甲酸等许多其他物质的混合物中，通过使甲苯氧化来生产苯甲酸的过程中形成大量的苯甲酸残基。在常温下，苯甲酸残留出现黑色固体和易燃性。当加热到50°C时，它开始熔化，并对人体皮肤，眼睛和呼吸道进行强烈的刺激，对设备造成严重的腐蚀性。因此，处理苯甲酸残渣是非常重要的。由于许多外来物质具有不同的特征，不能很容易地分离出来，到目前为止还没有发现这个问题的一个很好的解决方案。意大利Torviscosa公司埋藏在地下深处，中国的常见处理方式是烧毁。然而，所有这些方法都无法解决二次污染和资源浪费的问题。

苯甲酸是化学工业中重要的有机原料。作为食品添加剂，防腐剂，药物和化妆品中间体，广泛应用于苯酚和己内酰胺的合成技术。此外，苯甲酸苄酯和芴酮是制药和精细化学品的原料。香豆酮树脂是橡胶工业中广泛使用的一种橡胶添加剂。为了利用资源，减少二次污染，研究了苯甲酸残留的有效回收技术，结合了高效蒸发-真空蒸馏。目前，已经建立了三个产品的回收工业，包括苯甲酸，苯甲酸苄酯（苯甲酸苄酯和氟酚酯的混合物）和重的底部残留物（可以作为市场上香豆酮树脂的替代品）进一步聚合，从苯甲酸残留物中没有任何剩余废物。

2实验

2.1苯甲酸残留

石家庄化纤股份有限公司每年在苯甲酸合成己内酰胺的过程中形成6000吨苯甲酸残留物，经过大部分轻质成分和催化剂的回收处理。其物理性质和化学组成如我们所确定的那样在表1和表2中给出。在表2中，其余的表示苯甲酸残基中约30个成分，其中质量分数小于1％。

2.2技术流程表

苯甲酸残基是在空气中甲苯氧化过程中产生的副产物。它含有约数十种高熔点和沸点的有机材料。并且苯甲酸在100℃开始升华，这可能在装置中产生阻塞。因此，通过普通蒸馏分离和纯化是非常困难的。开发了一种结合高效蒸发-真空蒸馏的技术，根据实验室调查彻底回收苯甲酸等化学产品。简单的技

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[140628]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word