CN108002985B - 利用聚乙烯亚胺萃取分离煤焦油中酚类物质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用聚乙烯亚胺萃取分离煤焦油中酚类物质的方法，该方法首先以聚乙烯亚胺作为萃取剂从煤焦油中萃取出酚类物质，接着以乙醚、丙酮、乙酸乙酯、四氢呋喃等低沸点有机溶剂作为反萃取剂从上一步所得萃取液中反萃取出酚类物质，最后对反萃取所得两液相进行蒸馏，分离回收萃取剂、反萃取剂的同时得到了酚类物质粗品。本发明方法操作简便且不产生含酚废水，萃取剂不溶于煤焦油中不会对其造成污染，对设备无腐蚀性，可高效分离提取出酚类物质，所用原料萃取剂和反萃取剂均可再生，极大地降低了生产成本，具有较高的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工技术领域，具体涉及一种利用聚乙烯亚胺萃取分离煤焦油中酚类物质的方法。
背景技术
煤焦油是煤炭干馏过程的产物，为黑褐色粘稠液体状，我国每年的产量可达2000万吨以上。按照干馏温度和方法的不同，煤焦油可分为低温干馏焦油(450-650℃)、低温和中温发生炉焦油(600-800℃)、中温立式炉煤焦油(900-1000℃)以及高温炼焦焦油(1000℃)。煤焦油中除了烷烃、烯烃和芳烃等碳氢化合物之外，还含有较高经济价值的酚类化合物，如苯酚、甲酚、二甲酚等。一般而言，低温煤焦油含有较多的酚类物质，其酚含量可达10-20wt％；高温煤焦油中酚的含量相对较低，但其减压蒸馏产品(酚油、萘油和洗油)却含有较多的酚类物质，例如酚油中的酚含量达到20-30wt％，萘油中的酚含量为4-6wt％，洗油中的酚含量为3-5wt％。目前，粗酚的价格大约一万元/吨，因此煤焦油中的酚类物质十分有必要进行回收。
传统的酚类物质的分离方法为碱洗法，采用强碱NaOH为碱洗剂，与煤焦油中的酚类物质发生反应生成酚钠盐，随后酚钠盐经酸(如H2SO4或CO2)再生，可得酚类物质。然而，该方法不断会消耗大量碱液还产生了较难处理的含酚废水，导致了较高的生产成本和污染治理费用。为了克服这些缺陷，一些有机碱溶剂被用于煤焦油中酚类物质的分离，如1-甲基咪唑、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和N,N-二甲基甲酰胺等，这些有机碱可与酚类物质形成氢键，从而实现分离。另外，它们作为萃取剂，还可避免含酚废水的产生。但是，上述有机碱在煤焦油中均存在一定的溶解度，不仅污染油，还会导致萃取剂的损失，技术可行性较低。另外，一些常用的季铵盐也被用于苯酚的分离提取，如氯化胆碱、盐酸三乙胺、四甲基氯化铵和四乙基氯化铵等。尽管这些季铵盐都不溶于油，但也存在一些问题，限制了它们的工业应用前景。首先，上述季铵盐都含有Cl-且易吸湿，对设备的腐蚀性较强；其次，上述季铵盐均是固体，但与酚类物质(如苯酚)作用后的混合物却是液体，物性的变化导致操作过程比较复杂。
综上所述，对于煤焦油中酚类物质的提取而言，开发出一种不溶于油、无腐蚀性且物性稳定的萃取剂十分重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有煤焦油中酚类物质萃取分离技术存在的上述缺陷，提供一种新型萃取剂——聚乙烯亚胺(PEI)并将其用于萃取分离煤焦油中的酚类物质。本发明所使用的萃取剂聚乙烯亚胺具有较高的分子量，与煤焦油不互溶，不会造成油的污染，其自身也几乎不损失。另外，聚乙烯亚胺对设备无腐蚀性且物性稳定，传统的萃取操作过程即可实现酚类物质的分离，经萃取、反萃和蒸馏操作，可高效分离提取出煤焦油中的酚类物质，所用萃取剂和反萃取剂均可再生，操作简单。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
利用聚乙烯亚胺萃取分离煤焦油中酚类物质的方法，包括以下步骤：(a)将聚乙烯亚胺和煤焦油按比例混合使两者充分接触，使得酚类物质进入到萃取剂中，萃取完成后液液分离得到萃取相；(b)以低沸点有机溶剂作为反萃取剂，将其与萃取相按比例混合使得两者充分接触，反萃取完成后液液分离得到反萃取剂相和萃取剂相；(c)蒸馏回收反萃取剂相中的低沸点有机溶剂，得到酚类物质；蒸馏出萃取剂相中的低沸点有机溶剂，得到再生的聚乙烯亚胺萃取剂。
进一步的，所述聚乙烯亚胺的平均分子量为600-10000。
进一步的，聚乙烯亚胺和煤焦油混合萃取时的质量比为0.1-3。
进一步的，所述煤焦油中酚类物质的含量为(1-20)wt％。
进一步的，萃取温度为30-80℃，萃取时间为10-240min。
进一步的，所述低沸点有机溶剂选自乙醚、丙酮、乙酸乙酯、四氢呋喃中的一种。
进一步的，反萃取剂相与反萃取剂低沸点有机溶剂混合时的质量比为0.2-1，常温下反萃取10-240min。
进一步的，反萃取剂相和萃取剂相蒸馏分离回收操作条件为：蒸馏温度40-100℃，蒸馏压力0.01-0.1Mpa，蒸馏时间0.5-6h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)整个煤焦油中酚类物质的分离提取分为三步，首先是酚类物质的聚乙烯亚胺萃取过程，然后是酚类物质的反萃过程，最后是酚类物质的回收与萃取剂的再生过程，在高效分离提取出酚类物质的同时实现了萃取剂和反萃取剂的再生；(2)萃取剂聚乙烯亚胺物性稳定对设备无腐蚀性，其与煤焦油不互溶不会造成油的污染，在整个分离过程中其自身几乎无损失，传统的萃取操作过程即可实现煤焦油中酚类物质的分离；(3)工艺简单，条件温和，煤焦油中酚类物质的回收率可达到10％-60％。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例进行进一步说明。
实施例1
将平均分子量10000的PEI与煤焦油(苯酚与甲苯混合而成的模拟油，其中苯酚的含量为15wt％)按照0.2的质量比混合，使两者充分接触，在30℃下萃取60min，使得酚类物质尽可能多的从油中进入到萃取剂中，得到萃取相和脱酚油。将反萃取剂乙醚与萃取相按照0.4的质量比混合均匀，常温下反萃取60min，得到反萃取剂相和萃取剂相。反萃取剂相和萃取剂相分别在50℃、0.01MPa下蒸馏1h左右，得到酚类物质和再生的PEI、乙醚。经测算，酚类物质的回收率为29.6％。
实施例2
将平均分子量600的PEI与煤焦油(苯酚与甲苯及正辛烷混合而成的模拟油，其中甲苯的含量为50wt％苯酚的含量为15wt％)按照0.5的质量比混合，使两者充分接触，在30℃下萃取60min，使得酚类物质尽可能多的从油中进入到萃取剂中，得到萃取相和脱酚油。将反萃取剂乙醚与萃取相按照0.4的质量比混合均匀，常温下反萃取60min，得到反萃取剂相和萃取剂相。反萃取剂相和萃取剂相分别在60℃、0.01MPa下蒸馏0.5h左右，得到酚类物质和再生的PEI、乙醚。经测算，酚类物质的回收率为36.5％。
实施例3
将平均分子量600的PEI与煤焦油(苯酚与甲苯及正辛烷混合而成的模拟油，其中甲苯的含量为50wt％苯酚的含量为15wt％)按照1:1的质量比混合，使两者充分接触，在30℃下萃取120min，使得酚类物质尽可能多的从油中进入到萃取剂中，得到萃取相和脱酚油。将反萃取剂乙醚与萃取相按照0.4:1的质量比混合均匀，常温下反萃取30min，得到反萃取剂相和萃取剂相。反萃取剂相和萃取剂相分别在60℃、0.01MPa下蒸馏0.5h左右，得到酚类物质和再生的PEI、乙醚。经测算，酚类物质的回收率为36.7％。
实施例4
将平均分子量10000的PEI与煤焦油(苯酚与甲苯及正辛烷混合而成的模拟油，其中甲苯的含量为50wt％苯酚的含量为15wt％)按照0.1:1的质量比混合，使两者充分接触，在30℃下萃取30min，使得酚类物质尽可能多的从油中进入到萃取剂中，得到萃取相和脱酚油。将反萃取剂乙醚与萃取相按照0.8:1的质量比混合均匀，常温下反萃取30min，得到反萃取剂相和萃取剂相。反萃取剂相和萃取剂相分别在80℃、0.1MPa下蒸馏6h左右，得到酚类物质和再生的PEI、乙醚。经测算，酚类物质的回收率为23.7％。
实施例5
将平均分子量10000的PEI与煤焦油(苯酚与甲苯混合而成的模拟油，其中苯酚的含量为15wt％)按照1:1的质量比混合，使两者充分接触，在30℃下萃取30min，使得酚类物质尽可能多的从油中进入到萃取剂中，得到萃取相和脱酚油。将反萃取剂乙醚与萃取相按照1:1的质量比混合均匀，常温下反萃取120min，得到反萃取剂相和萃取剂相。反萃取剂相和萃取剂相分别在70℃、0.01MPa下蒸馏1h左右，得到酚类物质和再生的PEI、乙醚。经测算，酚类物质的回收率为29.3％。
实施例6
将平均分子量1800的PEI与煤焦油(苯酚与甲苯混合而成的模拟油，其中苯酚的含量为15wt％)按照0.2：1的质量比混合，使两者充分接触，在30℃下萃取15min，使得酚类物质尽可能多的从油中进入到萃取剂中，得到萃取相和脱酚油。将反萃取剂乙醚与萃取相按照0.4:1的质量比混合均匀，常温下反萃取60min，得到反萃取剂相和萃取剂相。反萃取剂相和萃取剂相分别在70℃、0.01MPa下蒸馏2h左右，得到酚类物质和再生的PEI、乙醚。经测算，酚类物质的回收率为18.3％。
实施例7
将平均分子量1800的PEI与煤焦油(苯酚与甲苯混合而成的模拟油，其中苯酚的含量为15wt％)按照0.2:1的质量比混合，使两者充分接触，在30℃下萃取15min，使得酚类物质尽可能多的从油中进入到萃取剂中，得到萃取相和脱酚油。将反萃取剂乙醚与萃取相按照0.4:1的质量比混合均匀，常温下反萃取60min，得到反萃取剂相和萃取剂相。反萃取剂相和萃取剂相分别在70℃、0.01MPa下蒸馏2h左右，得到酚类物质和再生的PEI、乙醚。经测算，酚类物质的回收率为13.8％。
Claims (3)
1.一种利用聚乙烯亚胺萃取分离煤焦油中酚类物质的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（a）将平均分子量为600-10000的聚乙烯亚胺和煤焦油按0.1-3的质量比混合使两者充分接触，使得酚类物质进入到萃取剂中，萃取完成后液液分离得到萃取相；
（b）以低沸点有机溶剂作为反萃取剂，将其与萃取相按0.2-1的质量比混合使得两者充分接触，反萃取完成后液液分离得到反萃取剂相和萃取剂相；
（c）蒸馏回收反萃取剂相中的低沸点有机溶剂，得到酚类物质；蒸馏出萃取剂相中的低沸点有机溶剂，得到再生的聚乙烯亚胺萃取剂；
所述低沸点有机溶剂选自乙醚、丙酮、乙酸乙酯、四氢呋喃中的一种，所述煤焦油中酚类物质的含量为1 wt %-20wt%；反萃取剂相和萃取剂相蒸馏分离回收操作条件为：蒸馏温度40-100℃，蒸馏压力0.01-0.1 Mpa，蒸馏时间0.5-6 h。
2.根据权利要求1所述的一种利用聚乙烯亚胺萃取分离煤焦油中酚类物质的方法，其特征在于：萃取温度为30-80℃，萃取时间为10-240min。
3.根据权利要求1所述的一种利用聚乙烯亚胺萃取分离煤焦油中酚类物质的方法，其特征在于：常温下反萃取10-240min。
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Legal Events
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Granted publication date: 20210212 |