181418. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gőzök gázkeverékekből való izolálására
3 181418 4 Lényegében véve hasonló megoldást, a p-díetil-benzol ízomerkeverékekből történő elkülönítését ismerteti a-ciklodextrinnel a 75 151 827. sz. japán Kokai. A CA 83, 69 530 d helyén referált Nature-cikkben az a-ciklodextrin metanollal képezett kristályos komplexét ismertetik. A fenti és a ciklodextrinek zárványkomplexeivel foglalkozó szakcikkekből megállapítható, hogy a zárványkomplexek előállítására minden esetben folyadékfázisban levő komponenseket alkalmaztak. Az előállítási eljárás minden esetben az volt, hogy a ciklodextrin vizes, vagy vizesalkoholos oldatát elegyítették a komplexbe zárni kívánt szerves vegyülettel vagy annak vízzel elegyedő oldószerrel (legtöbbször alkanolokkal) készített oldatával. Erre azért volt szükség, mert mint ismeretes, a komplexképzés reverzibilis folyamat, melynek teljessé tételéhez a reakcióban résztvevő komponensek koncentrációját (aktivitását) a lehető legnagyobbra kell megválasztani. Mivel pedig a legtöbb komplexbe vinni kívánt szerves vegyület vízben nem oldódik, a szükséges nagyobb koncentráció eléréséhez segédoldószert alkalmaztak. A fentiek alapján nem volt várható, hogy a vízben csak nagyon kevéssé oldódó oldószerek gőzeit tartalmazó híg gázkeverékekből vizes oldattal hatékonyan el lehetne távolítani az oldószergőzöket. Meglepő módon azt találtuk, hogy az iners hordozó gázban, előnyösen levegőben, kis mennyiségben jelen levő, vízben nem oldódó szerves oldószerek gőzeit eltávolíthatjuk és kinyerhetjük, ha az oldószergőzt 0,01—1,0 g/liter koncentrációban tartalmazó iners gázt, előnyösen levegőt, 10—30 °C közötti hőmérsékletű, 1—30 súlyszázalék ß-ciklodextrint, dimetil-ß-ciklodextrint vagy vízoldható ß-ciklodextrin polimert és adott esetben 0,1—2 súlyszázalék felületaktív anyagot tartalmazó vizes mosófolyadékkal mossuk, a kapott, és adott esetben kristálykiválást is tartalmazó mosófolyadékot a mosási művelet után elkülönítve 90—100 °C hőmérsékletre hevítjük, a forró mosófolyadékból távozó oldószergőzöket önmagában ismert módon kondenzáltatjuk és az oldószertől megszabadított mosófolyadékot 10—30 °C-ra visszahűtve viszszavezetjük a mosási lépésbe. A találmány szerinti eljárással alifás és aromás szénhidrogén, halogénezett szénhidrogén és alkiléter oldószerek gőzeit lehet eltávolítani az iners hordozó gázból. Az iners hordozó gáz minden olyan gáz lehet, amely sem a vízzel, sem a vizes mosófolyadék komponenseivel nem lép reakcióba. Legtöbbször az iners hordozógáz a levegő, de lehet bármilyen más, a mosási lépés során közömbösen viselkedő gáz is. A találmány szerint alkalmazott vizes mosófolyadék aktív komponense a ß-ciklodextrin, vagy valamilyen ß-ciklodextrin-származék. Ezek a származékok önmagukban ismertek. Például a dimetil-ß-ciklodextrint a Carbohydrate Research, 7<5, 59—66. (1979), a vízoldható ciklodextrin polimerizátumokat pedig az 1244 990 sz. nagy-britanniai szabadalmi leírás ismerteti. A találmányunk szerinti eljárás mosási lépését bármilyen mosófolyadékkal dolgozó gázmosó készülékben elvégezhetjük. A lényeges követelmény csak az, hogy a készülék alkalmas legyen a tisztítandó gázáramot nagy felületen érintkeztetni a mosófolyadékkal, és az esetleges kristálykiválás ne akadályozza működését. A gázmosó készülékből távozó mosófolyadékból az elnyelt oldószer „kiforralással” egyszerűen kinyerhető. Célszerűen úgy járunk el, hogy a gázmosóból távozó mosófolyadékot például egy zagyszivattyú segítségével — előnyösen hőkicserélőn át — egy kiforraló reaktorba vezetjük. Itt a folyadékfázis 90—100 °C-ra történő felhevítésével a mosófolyadékból kiforralható az elnyelt oldószer. A távozó oldószergőzöket hűtőben kondenzáltatjuk, az oldószermentesített mosófolyadékot — előnyösen hőkicserélőn és hűtőn át — visszavezetjük a gázmosóba. A fenti összeállítással a gázáram tisztítása és az oldószer regenerálása folyamatossá tehető. Találmányunk szerinti eljárással a nagy oldószerfelhasználású iparokban (például a vegyiparban, a vegytisztító iparban, a festékiparban) a felhasznált, és korábban a levegővel eltávolított oldószergőzök visszanyerésével jelentős oldószermegtakarítás érhető el. Ennek a gazdasági előnyein kívül az az előnye is van, hogy ezáltal csökken a kömyezetszenynyezés. Találmányunk további részleteit a kiviteli példák szemléltetik a találmány korlátozásának szándéka nélkül. 1. példa Gáztisztító berendezést állítunk össze az 1. ábra szerint. A tisztítandó gáz — a példában levegő — az 1 csövön érkezik a 2 gázmosó készülékbe 500 liter/óra sebességgel. Benzoltartalma 0,26 g/liter. A gázmosó készülék 120 cm magas, 10 rácsos kolonna, amelyben a rácsok gondoskodnak a bevezetett gáz egyenletes eloszlatásáról. A gázmosó készülék töltete 8 liter 5 s% ß-ciklodextrint és 0,5 s% cetil-trimetil-ammónium-bromidot tartalmazó vizes oldat. A gázmosó készülék 15 hűtő csőkígyóján hűtővizet vezetünk át és ezzel biztosítjuk, hogy a gázmosó töltete ne melegedjék szobahőmérséklet fölé. A gázmosóból a tisztított gáz a 20 csövön át távozik. A mosófolyadékot a 6 zagyszivattyú 20 liter/óra sebességgel a 7 vezetéken át a 8 hőkicserélőbe továbbítja. A 8 hőkicserélő felső része kiforralótérré van kiképezve, ahol a 21 csőkígyóba vezetett gőzzel a mosófolyadékot 90—100 "C-ra hevítjük. Ezen a hőmérsékleten gőz formájában eltávozik a megkötött benzol. A benzol gőzök a 11 csövön át a 12 hűtőbe kerülnek, ahol kondenzálódnak és a 13 gyűjtőben gyűlik össze a visszanyert benzol. A kiforraló térből a mosófolyadék a 8 hőkicserélőn át a 9 csövön visszakerül a 2 gázmosóba. A készülékkel az alábbi eredményeket kaptuk: Bemenő levegő benzoltartalma: 0,26 g/liter. Tisztított levegő benzoltartalma: 0,05 g/liter. Benzoltartalom-csőkkenés: 80%. Regenerált benzol a 13 szedőben: 75 g/óra. Regenerált benzol a berendezésbe jutott benzol %-ában: 57%. Hasonló eredményeket kapunk, ha a bemenő levegő benzoltartalma 0,03—0,35 g/liter között változik, illetve ha benzol toluol, hexán, kloroform, széntetraklorid, triklóretilén, diklórmetán, diizopropiléter az eltávolítandó oldószer és ß-ciklodextrin helyett annak epiklórhidrinnel alkotott polimerét alkalmazzuk. 2. példa Az 1. példában megadottak szerint járunk el azzal az eltéréssel, hogy mosófolyadékként 20 s%-os dimetü-ß-ciklo-dextrin-oldatot használunk. A kapott eredményeket a következő táblázat tartalmazza. Az iners gáz nitrogén. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
