191841. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tetrahidro-furán szelektív extrakciójára poláros komponens(eke)t tartalmazó vízes oldatokból
3 191841 4 A találmány tárgya új eljárás tetrahidro-furán szelektív és kellő tisztaságban történő kinyerésére olyan hig vizes oldatokból, amelyek a tetrahidro-furán mellett poláros komponens(eke)t tartalmaznak. A tetrahidro-furán a gyógyszeriparban és a szerves vegyiparban elterjedten alkalmazott oldószer, amely vizben korlátlanul oldódik, ezért gyakran a szennyvízbe kerül. Környezetvédelmi és gazdasági szempontok egyaránt indokolják olyan eljárások kidolgozását, amelyekkel a tetrahidro-furán szelektíven visszanyerhető. A tetrahidro-furán vizes oldatokból való kinyerésére elterjedt eljárások két fö csoportba sorolhatók. E részük a kétkomponensű tetrahidro-furán-viz rendszer szétválasztására alkalmas, mig mások a többkomponensű vizes oldatok feldolgozására szolgálnak. Leggyakoribb kisérő anyagok a szervetlen vegyületek mellett a kis szénatomszámú alkoholok, szerves savak és ketonok. A tetrahidro-furán vizes oldatából való visszanyerésére irányuló eljárások csaknem minden esetben deBztilláción alapulnak, amely a tetrahidro-furán-viz rendszerben a tetrahidro-furán nagy relativ illékonysága miatt kézenfekvő. Gondot okoz azonban az, hogy az atmoszferikus desztillálónál maximálisan kb. 80 mol% (kb. 95 t%) tetrahidro-furán tartalmú azeotróp összetételű tetrahidro-furánviz elegyet nyerhetnek [Gmehling-Onken: Vapour-liquid Equilibrium Data Collection, Dechema Chemistry Series (1967)], melynek további vizmentesitése újabb műveleteket igényel. Ez utóbbi lehet extrakció, nyomás alatti desztilláció, adszorpció [Recovery of THF, Du Pont prospektus] vagy extraktiv desztilláció [ Chang-Chung: Diss. Abstr. Inst. 35(5), 2159. (1974)]. Egyéb publikációk [J. Chem. Technoi. Biotechnol. 29(11), 654.(1979) és Fluid Phase Equilibrium 4(1-2), 125. (1980)] szerint a tetrahidro-furán vizes oldatából extrakciós eljárással is elkülöníthető, extraháló oldószerként bizonyos aromás szénhidrogéneket illetve klórozott metán-, etán- és etilénszármazókokat alkalmazva. Az idézett publikációk a kapott extraktumok további szétválasztásának kérdésével nem foglalkoztak, erre vonatkozóan adatokat nem közöltek, és azt sem vizsgálták, hogyan alakul a megoszlás, ha a vizes oldatban a tetrahidro-furán mellett egyéb komponensek is jelen vannak. Ha a tetrahidro-furán mellett a vizes oldatban egyéb szerves komponens is jelen van, főleg ha az illékonyabb a víznél, elsősorban szintén a desztillációs módszereket alkalmazzák. Többnyire az első lépésben kigözölik a tetrahidro-furánt és a kísérő komponenseket, és ezt követően választják szét a desztillátumot komponenseire [Recovery of THF. Du Pont prospektus]. A 2 927 931 számú NSZK-beli közrebocsátási irat szerint a metanolt nyerik ki tetrahidro-furánt is tartalmazó vízből egy kétoszlopos desztilláló berendezésben. Az első oszlop 3-25, előnyösen 10-15 bar nyomáson működik, és fejtermékként metanollal szennyezett tetrahidro-furán távozik. A fenékterméket a második, atmoszferikus oszlopban választják szét metanolra és vizre. Ugyancsak tetrahidro-furánt és metanolt tartalmazó vizes elegyek szétválasztásával foglalkozik a 136 453 számú NDK-beli szabadalmi leírás. Eszerint az elegyhez extraktiv desztillációs berendezésben etilén-glikolt adnak. A tejtermék azeotróp összetételű tetrahidro-furán-viz elegy, a fenéktermék metanol-viz-etilén-glikol elegyet egy másik oszlopban választják szót. Amint a feltalálók egy másik közleményéből [Chem. Techn. (Leipzig) 33(9), 466.(1981)] kiderül, elfogadhatóan közelíti eredményeiket az olyan koncentrációeloszlás, mely szerint a fejtermék viz mellett 80 molX tetrahidro-furánt tartalmaz, a fenéktermék pedig metanol, viz és etilén-glilkol mellett 5-10 molX tetrahidro-furánból áll. Saját kísérleteink azt mutatják, hogy a fejtermókbe is kerül néhány százalék metanol szennyezés. A 141 822 számú NDK-beli szabadalmi leírás metanol kinyerését tűzi célul metanol tetrahidro-furánnal alkotott azeotróp elegyéből. Ehhez előzetes desztillációval jutnak. Extraktiv desztillációval, 7-nél kisebb szénatomszámú klórozott vagy nem klórozott szénhidrogének, pl. o-xilol vagy o-diklórbenzol hozzáadásával érik el a kívánt szétválasztást. látható, hogy a tetrahidro-furán mellett egyéb szerves komponenseket pl. metanolt, metil-etil-ketont, toluolt tartalmazó vizes oldatok szétválasztására az ismert eljárások desztilláción alapulnak. Sehol sem található utalás arra, hogy a tetrahidro-furán egyéb komponensek mellől szelektíven eltávolítható lenne extrakciós úton, még kevésbé arra, hogy megoldható lenne a kapott extraktumból a tetrahidro-furán megfelelő tisztaságban, hatékony, egyszerű módszerrel történő viszszanyerése. Az ismert eljárások közös hátránya, hogy több lépésben, bonyolult technológiával és berendezésben választják el a tetrahidro-furánt, az elválasztás hatásfoka nem kielégítő, és nem megoldott a tetrahidro-furén gazdaságos visszanyerése. Találmányunk azon a felismerésen alapul, hogy megfelelő extrahálószerek alkalmazásával a tetrahidro-furán poláros kísérő komponensek mellől kiváló szelektivitással egyetlen lépésben elkülöníthető, és a kapott extraktumhól egyszerűen visszanyerhető. A találmány szerint a tetrahidro-furánt hig vizes oldatából, 100 g/dm^nél kisebb töménységben jelenlévő poláros kísérő komponensek, közelebbről 1-4 szénatomos alkanolok és/vagy legfeljebb 4 szénatomos telített monokarbonsavak és/vagy alkálifémsók és/vagy ammónium-sók és/vagy ásványi savak mellől 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
