[发明专利]一种煤焦油中分离酚类化合物的方法

说明书

本发明提供一种以哌嗪类化合物为萃取剂分离煤焦油中的酚的方法，该方法以哌嗪类物质作为萃取剂，以水和正丁醚作为反萃取剂回收哌嗪类物质，通过哌嗪与酚类物质相互作用形成不溶于油相的低共熔物质或络合物。此法有较高的萃取率，避免传统的酸碱分离法带来的含酚废水的污染问题，并且萃取剂以及反萃取剂都能多次回收利用，酚类化合物的去除率在95%以上，属于高附加值产品酚的绿色分离方法。

技术领域

本发明涉及煤化工、石油化工产品分离领域，具体涉及从煤焦油，低温煤热解油，和其他油和酚的混合物中分离酚类化合物的方法。

背景技术

我国的煤热解油化工仍停留在粗加工阶段，目前只能提取出40余种产品。国内外的煤热解油加工技术均是针对高温煤热解油开发，有关中低温煤热解油的研究和利用较少。由于低温煤热解油在组成、性质上的特点，所以其加工路线和产品结构较高温煤热解油有较大差异性，需开发有针对性的温和、高效率和低能耗的高效梯级分离技术。

酚类化合物是化工基础原料之一，广泛应用于纤维、塑料、农药、医药、防腐剂、炸药合成等领域。它们主要来源于煤直接液化产物、煤焦油及石油产品。近几年来，从煤直接液化产物、煤焦油及石油产品提取酚类化合物的研究已引起国内外研究者的广泛关注。传统方法是采用氢氧化钠溶液进行洗脱，洗脱法的原理是利用酚类化合物具有弱酸性，与强碱进行反应后，形成易溶于水的酚钠盐溶液，将酚类化合物从油相中转移至水相，达到分离的目的。其过程为：用氢氧化钠水溶液与酚油混合物接触，酚与氢氧化钠反应生成酚钠盐，酚钠盐溶于水，而油不溶于水，实现酚钠盐水溶液与脱酚的油分离。酚钠盐的再生过程为：将净酚钠和一定浓度的硫酸溶液同时送入反应器，反应产物经冷却后进入一次分离器。反应得到的粗酚从分离器上部排出，底部排出硫酸钠溶液。

醇类水溶液抽提法的优点在于抽提剂成本低廉，容易回收，但萃取率较低。盐类水溶液抽提法是利用某些盐类的水溶液对酚类物质的溶解性抽提酚类物质，但是跟其他抽提法一样，该过程不可避免的产生大量含酚废水需要处理，无疑增加了后续处理的难度和生产成本。

现有煤热解油分离方法过程中或使用强酸碱或萃取率和选择性较低，需根据待分离物质特点，开发适用于该物质的新型萃取剂。对于酚类物质而言，其Bronsted酸性使其可能通过与Lewis碱的氢键作用进行分离。在此基础上，建立萃取剂筛选原理，开发酚类物质的绿色分离方法非常有必要。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种从煤焦油，低温煤热解油和其他直链烷烃油和酚的混合物中，以哌嗪类化合物为萃取剂分离酚，该方法以哌嗪类物质作为萃取剂，以水和正丁醚作为反萃取剂回收哌嗪类物质，通过哌嗪类物质与酚类物质相互作用形成不溶于油相的低共熔物质或络合物。此法有较高的萃取率，避免传统的酸碱分离法带来的含酚废水的产生和污染问题，可实现萃取剂重复使用，且分离效率几乎没有下降；有效降低了生产成本；具有很高的分离效率。

该发明特点是萃取效率高，不使用强酸和强碱，没有大量废水产生，过程环境友好。本方法可以重复利用萃取剂，减小分离成本，简化了分离流程，具有一定的现实和环保意义。

本发明公开的煤焦油中分离酚类化合物的方法，创新性的采用了以哌嗪类化合物为萃取剂，通过哌嗪与酚类物质相互作用形成不溶于油相的低共熔物质或络合物，并且以水和正丁醚作为反萃取剂回收哌嗪类物质，从而实现油酚混合物分离和哌嗪类化合物回收。

本发明详细探讨了分离工艺条件，列举了萃取剂与酚在（0.1-1:1）不同摩尔比下的萃取效果、在5-60min不同搅拌时间下的萃取效果，在0-90℃反应温度下的萃取效果比较，以及哌嗪类化合物作为萃取剂时的萃取效果对比。经过大量的实验论证，数据可靠，翔实。工艺条件下，优选萃取剂与酚的摩尔比为0.5:1，搅拌时间优选10min，反应温度优选30-60℃，哌嗪类化合物作为萃取剂时优选2-甲基哌嗪和1-苯基哌嗪的一种或两种。

哌嗪类化合物还包括哌嗪、六水和哌嗪、高哌嗪、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、N-甲基哌嗪、N-乙基哌嗪、1-苯基哌嗪。