一种在装有多孔塔盘的萃取器中用超临界气体从液相中萃取非极性物质的方法

摘要

从液相中萃取非极性物质是在安装有一组多孔塔盘的塔中进行的。它是使用超临界气体，以逆流流动方式，使超临界气体组成的分散相上升，经过降液管使连续相向下流动。;这种萃取方法特别适用于在所述的链烷烃的最后磺化工艺时，用超临界二氧化碳萃取未反应的链烷烃。

说明书

本发明涉及一种萃取非极性化合物的新方法。特别是从含正构烷烃的混合物中，使用的气体在超临界条件下，在装配有一组多孔塔盘的新设计的塔中，逆流作用，极宜实现这种型式的萃取。

本发明还涉及到在上述方法中使用的塔。

本发明公开的方法尤其适用于在所说的正构烷烃的磺化过程中从反应混合物的剩余物中分离出未反应的正构烷烃。

从工业观点来看，把复杂的混合物分离成单一的成分，一直是最重要的问题之一，在产品制备中，现代工业方法尽可能地从未反应的物质及其副产物中提炼出越来越多的上述的单一化合物。

这就要求在正构烷烃的磺化过程中，所说的正构烷烃将尽可能地从反应产物中分离出来，这不仅是由于经济原因，而且还因为在所使用的链烷烃磺酸中不希望含有正构烷烃。

通常，所提出的溶液为分离上述类型的副产物，直至今天，仍是通过使用不同特征的设备进行液-液萃取操作实现的。

例如，根据已公开的欧洲专利131，913号的方法是将正构烷烃磺化反应器中产生的反应产物，首先通过异丙醇及二氯甲烷进行萃取，接着再进行正构烷烃的富气相的最终蒸馏的双处理而分离的。

显然，最近所提出的从含有正构烷烃的反应混合物中萃取各种成分的方法比液-液萃取的方法更经济且更有选择性，这种系统依赖于将流体保持在超临界条件下。如在上述流体的临界压力和温度条件。

在这种条件下操作的流体，会使其操作系统的压力变化非常敏感。实际上，超临界流体的压力或温度之较小差别都可能引起其本身密度的变化。

除此之外，还有人认为超临界流体有类似于这种气体的粘度，还会使人了解到为什么这种超临界流体越来越广泛地被用在萃取操作中。如流体的溶解本领就取决于同一流体的密度，由于上述所提到的主要理由，超临界温度区域的压力以及压力值的微小差别，都会引起同一流体的溶解度及选择性有所变化。因此，在萃取过程中要提高萃取速度并释放出溶质。

这种基于使用超临界二氧化碳，从含磺化链烷烃的混合物中萃取正构烷烃的方法已公开在中国专利上，其申请号为87105311。

为了实施这种方法，可使用一所提供的萃取装置。实际上，它是由一个萃取器和分离器组成的。萃取器用于装入待萃取的产物混合物，以用超临界的二氧化碳萃取;分离器将二氧化碳与萃取物分离，凝缩后经计量泵再循环至萃取器。

由于使用了超临界气体，与公知的液-液萃取系统比较，该方法有利的是可以间断进行，这种间断操作不总是立即产生操作的优点。

如果把从使用超临界气体得到的益处与逆流方式完成的萃取法结合在一起，并使用适于预定目的为特征的常用设备，有如同在液-液系统中那样的精确位置，这种优点显然可以实现。反之，直至现在，用于系统的包括将超临界气体放入并与液体接触，还没有与从液-液系统得到的数据相比较的现成数据。

因此，本发明的目的是提供一种从含有非极性物质的液相中萃取非极性物质的新方法。这种方法能够克服上述现有技术中的缺点。

具体说来，本发明的首要方面是从含有非极性化合物的混合物中萃取非极性化合物的方法，通过使用在超临界条件下的流体，在特别适于这种型式萃取的装有一组多孔塔盘的新设计的塔中进行逆流作用实现的。

本发明的另一方面是可用于上述萃取方法的一个典型的萃取塔。

根据下面所公开的较为详细的实施例，并参照要使用的超临界气体的量，使用这种方法就能以高萃取率，高效率得到高纯度的分离产物。

下面就是根据本发明的方法公开的一个实施例，在所说的萃取流体的超临界的温度和压力条件下，把所说的萃取流体送至装配有一组多孔塔盘的萃取塔底部，从塔的顶部供给较重的上述液体混合物，在逆向流状态下进行萃取。

如上所述，如果超临界流体是二氧化碳，已表明特别适用于从含磺化链烷烃的混合物中萃取正构烷烃，必须在温度高于350℃及压力高于120大气压条件下操作。附图1和附图2为本发明的组成部分萃取塔实例，下面就是使用如图1和图2所示的这种萃取塔进行的实验记录。

当然，尽管如图所示的萃取塔是本发明的组成部分，但上述图所示塔不应理解为同样发明的限制范围。根据本发明实施的萃取方法，也可用其它形式的萃取塔完成，但这种型式萃取塔及其有关的应考虑之使用方法，作为直接公开的记录没有包括在本发明的说明中。

参照图1和图2，萃取塔是由一个在其端部由平法兰封闭的高压管和带有一组侧部接头组成的。沿着上述管安装有多孔塔盘，并用薄壁管状的间隔元件使其位置保持不变，这种间隔元件的外径比构成萃取塔的管内径稍小。

如图2所示（萃取塔简图），1表示的是电容传感器，2表示的是液面位置，假设最好由10个塔盘构成萃取塔。

所有的塔盘都是相同的，并且是交替旋转180°地安装;如图1所示的萃取塔盘，所记录的尺寸一样，以用来完成实验，如下面的详细说明，所提供的塔盘孔径范围是2-15毫米。

图3所示的是萃取塔的实际操作图。可作为参考，以便对下面所公开的实验实例进一步了解。

在图3中，1表示的是二氧化碳的进口，2为萃取物出口线，3是输料管线，以供给需萃取处理的流体通过并进入塔内，4的指向是收集到的精制产物（SASA）;PC为压力控制，LC为液面控制，为了达到实验目的，所使用的萃取塔的内径为50毫米，所安装的AISI904L的塔盘中的2孔为5毫米，降液管孔径为10毫米（如图1），沿着降液管连续向下流动。

其分散相通过塔盘孔自下而上地流出。

在这种条件下，分散相分割成为气泡并在相邻塔盘下的区域内，再次形成连续相。

沿着萃取塔安装有10个大约相距150毫米的塔盘。

在这种条件下，使超临界气体进行10次从连续相转变成为细分相的过程;要保持孔下的液柱高度，在液相和分散气体之间所接触的距离至少为100毫米。

一组试验是在不同的条件下进行的。下面是一些最重要的实验记录。

实例1

操作条件

＊压力  150巴

＊温度  45℃

＊SASA连续相/高含量

输到塔内的流体成分

%（重量）

＊SASA  40

＊NP  50

＊H₂O+H₂SO₄10

流体流入流速和流出流速（图3）

1.CO₂10Kg/小时

2.萃取物  11.15Kg/小时

CO₂10Kg/小时

np  1.13Kg/小时

3.供料  2.50Kg/小时

SASA  1Kg/小时

np  1.25Kg/小时

H₂O+H₂SO₄0.25Kg/小时

4.精制产物  1.35Kg/小时

SASA  1Kg/小时

np  1.12Kg/小时

H₂O+H₂SO₄0.25Kg/小时

用正构烷烃与二氧化碳及正构烷烃与SASA的比率表示其相应的浓度。

从图4中可看出，2.7个理论塔盘的结果，每个塔盘相应效率为27%。

实例2

操作条件

＊压力  150巴

＊温度  450℃

＊SASA连续相/高含量

输入塔内的流体组分

（所使用的精制流量为1）

%（重量）

＊SASA  73

＊np  9

＊H₂O+H₂SO₄18

流体流入流速及流出流速（图3）

1.CO₂10Kg/小时

2.萃取  10.11Kg/小时

CO₂10Kg/小时

np  0.11Kg/小时

3.进料  1.37Kg/小时

SASA  1Kg/小时

np  0.12Kg/小时

H₂O+H₂SO₄0.25Kg/小时

4.精制产物  1.26Kg/小时

SASA  1Kg/小时

H₂O+H₂SO₄0.25Kg/小时

np  0.012Kg/小时

用正构烷烃与二氧化碳及正构烷烃与SASA的比率表示其相应的浓度。

从图5中看出，2.5个理论塔盘的结果，每个塔盘相应的效率为25%。

从上述实例中可以看出，使用10块塔盘，串联两个萃取器可达到高纯度的SASA（纯度约为99%）。

图6记录的是单个塔的特性，为了获得同样效果，要用一个萃取器，约需6个理论塔盘，实际上使用的是25个塔盘，其总高度为3750毫米，就容易完成：有关虚线“A”的1号试验，有关实线“B”的2号实验。

由上述表明的流速中看出，获得精制SASA通量是1公斤/小时/20厘米²液柱。直径为500毫米的液柱所达到的生产率不低于用连续法所获得的精制SASA>

为了使本发明在实际中达到如附图中的工业水平，则尽可能地提供一个多级塔盘的大直径的萃取塔。