本发明涉及高纯度乙腈和粗乙腈的精制方法。具体地说,本 发明揭示了在波长200-400nm处的紫外线吸光度为0.05以 下的,用于高速液相色谱法移动相溶剂的高纯度乙腈和粗乙腈 的简单精制方法,同时,本发明涉及为得到用于进行高度精制 的工业规模液相色谱法移动相溶剂,特别是用于高速液相色谱 法移动相溶剂的,在波长200-400nm的紫外线范围内的吸收 少的高纯度乙腈的精制方法。
现在,通常市售的乙腈,主要是通过使丙烯或者异丁烯和 氨以及分子氧的接触而引起的氨氧化反应,制造丙烯腈或者甲 基丙烯腈时作为副产物来回收,并精制而得到的。由这类副产 物而得的乙腈,由于会有许多杂质,因而提出了有关精制的种 种方法。
例如,作为除去乙腈中的烯丙醇的方法,与硫酸反应后进 行蒸馏分离的方法揭示于特开昭51-23218号公报中,在水存 在下通过萃取蒸馏而进行分离的方法揭示于特开昭55- 143949号公报中,另外,与次氯酸的碱金属盐或者碱土类金属 盐的水溶液进行反应的方法揭示在特开昭51-32518号公报 中。另外,作为从乙腈中除去噁唑的方法,在特开昭59-10556 号公报中揭示了与分子氯反应后进行分离的方法,而在特开昭 55-143950号公报中揭示了水存在下萃取蒸馏的方法。另外作 为乙腈的精制方法,与碱性化合物进行反应后蒸馏的方法揭示 在特开昭56-5449号公报中,而通过3个蒸馏塔进行蒸馏的方 法揭示于特开昭58-124751号公报中。也就是说,乙腈中含有 的主要杂质是烯丙醇,噁唑、丙烯腈等,而为除去这些杂质,需 要组合过去公开的方法,这样使其工艺变得很复杂。对这些方 法,本发明者们继续进行重复试验,但不能得到目的的,波长 200-400nm处紫外线的吸光度为0.05以下的乙腈。
在东德专利DD217212A1号公报中揭示了与臭氧接触处理 后进行蒸馏的方法,公开了同时分解烯丙醇,噁唑,丙烯醛等, 并蒸馏分离除去这些物质的优异的方法。但是当本发明者进行 追试时,虽然可以减少作为原料使用的乙腈,在波长200- 400nm处紫外线的吸光度,但不能得到波长200-400nm处紫 外线的吸光度为0.05以下的乙腈。因此,通常市售的乙腈,由 于其在200-400nm处的紫外线范围内的吸光度高,因而不能 满足作为该范围内使用的液相色谱法移动相溶剂,特别是作为 高速液相色谱法移动相溶剂的要求。但是,现在市售的,用于 液相色谱法移动相溶剂的乙腈的工业上的制法尚未揭示,期待 着其技术开发。
最近,用作高速液相色谱法移动相溶剂的乙腈的制造方法, 在特原平3-199868号中揭示了臭氧氧化后用碱性物质水溶液 中和的方法,但该方法中由于生成粘附性沉淀物,而需要分离 操作,因此,为连续运转必须进行切换操作,存在运转操作复 杂的缺点。另外,由于该沉淀物粘附性高,不仅其处理困难,而 且在以后的第3工序中成为阻塞塔和膜的物质。进而,作为碱 性水溶液而添加的水,在蒸馏塔中进行分离时,由于与乙腈形 成共沸物,在除去水的同时乙腈也被除去,因而存在乙腈的回 收率低的问题。
另外,在特原平3-214199号中公开了使粗乙腈与硫酸接 触后臭氧氧化,并进行蒸馏的方法,但在该方法中,不仅需要 与硫酸接触所需的接触槽,进而,为了分离这些硫酸需要新的 蒸馏塔。因此,在该方法中要增加2个工序,以工业规模实施 时其工艺变得复杂。
粗乙腈含有来自其制造方法造成的杂质,因而在波长 200-400nm的紫外线范围有吸收,但该范围的紫外线吸收主要 归因于杂质的双键。例如,具有C=C双重键、C=O羰基、COOH羧基、CHO醛基、C=N双重键、N=O亚硝基、NO2硝基等键 或者具有这些官能团的化合物在该区域有吸收,具体地说,如 烯丙醇,噁唑、丙烯腈、甲基丙烯腈、顺式和反式丙烯腈(巴豆 腈)、丙烯酸、丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、乙 酸、丙烯醛、甲基丙烯醛、丙酮等。要除去这样的化合物,并 使波长200-400nm处的吸光度为0.05以下是非常困难的。
例如,为了使乙腈在波长200nm处的吸光度为0.05以下, 必须使乙腈中的烯丙醇为1.5ppm以下,噁唑为0.8ppm以下, 丙烯腈为0.2ppm以下,甲基丙烯腈为0.2ppm以下,顺式丙烯 腈为0.2ppm以下,丙烯酸为0.2ppm以下,丙烯酸甲酯0.2ppm 以下,乙酸为30ppm以下,而且对这些以外的杂质也是同样要 求。实际上由于这些化合物几乎都与乙腈共存,因此为了要使 每个化合物的极限值进一步降低,为了得到高纯度乙腈就需要 高度的分离精制技术。
本发明的第一个目的在于公开一种在波长200-400nm处 紫外线的吸光度为0.05以下的,用于高速液相色谱法移动相溶 剂的高纯度乙腈,而本发明的第2个目的在于公开了粗乙腈的 简单的精制方法以及用于进一步进行高度精制的工业上液相色 谱法移动相溶剂,特别是为制造用于高速液相色谱法移动相溶 剂的,波长200-400nm处紫外线吸光度低于0.05的乙腈的精 制方法。
本发明者们对于与臭氧接触处理方法进行详细地研究,抓 住通过与臭氧的接触处理,生成酸和高锰酸还原性物质,而这 些与固体碱和/或者吸附剂接触而被除去的事实,发现了达到本 发明目的的之简易的精制方法。进一步,惊人的是,通过将与 臭氧接触处理的流体与一种以上固体碱、吸附剂接触后,除去 其乙腈中所含的低沸点化合物及高沸点化合物,可以得到波长 200-400nm处的紫外线的吸光度低于0.05的乙腈,并完成了 本发明。
即,本发明是精制粗乙腈的方法,其特征在于,在精制粗 乙腈时,按照
(1)使原料的粗乙腈与初生态的氧接触的第1工序,以及
(2)使经过第1工序的乙腈与选自固体碱、吸附剂的1种 以上的化合物进行接触的第2工序,并根据需要,
(3)分离除去经第2工序的乙腈中所含的低沸点杂质及高 沸点杂质的第3工序,或者
(4)在第1工序后进行第3工序,然后进行第2工序的顺 序精制乙腈。
在本发明中作为原料的粗乙腈,可以使用波长200nm处的 紫外线吸光度为0.1以上的粗乙腈或丙烯,异丁烯或者叔丁醇 与氨以及分子状氧之间通过接触而引起的氨氧化反应,以制造 丙烯腈或者甲基丙烯腈时,作为付产物而得到的粗乙腈。
作为原料粗乙腈,虽然可以用波长200nm处紫外线的吸光 度为0.1以上的粗乙腈,但最好是波长200nm处的紫外线的吸 光度为0.1以上,5以下的粗乙腈,而更好的是使用波长200nm 处紫外线的吸光度0.1以上,3以下的粗乙腈为好。
另外,本发明对原料粗乙腈没有特殊限定,也可以使用通 过其他制造方法而制造的粗乙腈为原料。具体而言,也可以使 用通过乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷等饱和烃化合物、一 氧化碳、甲苯、二甲苯等芳香族化合物等的氨氧化反应而衍生 的粗乙腈。
根据本发明的方法,将波长200nm处紫外线的吸光度为 0.1以上的粗乙腈为原料,可以得到波长200-400nm处的紫外 线的吸光度为0.05以下的乙腈。进一步,也可以使用波长 200nm处紫外线的吸光度不到0.1的粗乙腈为原料。但是,使用 这些原料,主要从经济观点考虑其效果小,因而不是理想的方 法。本发明中的乙腈的紫外线吸光度是用光程长为10nm的石 英池,在检测波长中对照蒸馏水而进行测定的值。
本发明的第1个工序是使粗乙腈与初生态的氧进行接触的 工序。本工序的目的是,用蒸馏吸附或者反应等方法,将难以 除去的具有双键的杂质,特别是烯丙醇、噁唑、丙烯腈等,通过 与初生态的氧接触而进行分解,并转变成在此后的工序中容易 分离除去的化合物。
作为产生初生态氧的化合物,可以使用高锰酸、或者其盐, 例如,高锰酸钾、过氧化物。例如,过氧化氢、过氧化钠、过 氧化钡、含氧酸或其盐。例如,次氯酸钠、次氯酸钾、次碘酸 钠、次碘酸钾、次溴酸钠、次溴酸钾、氯酸钠、氯酸钾、碘酸 钠、碘酸钾、溴酸钠、溴酸钾、高氯酸钠、高氯酸钾、高氯酸、 高碘酸、高碘酸钠、高碘酸钾、含臭氧气体等,但最好使用含 臭氧气体。经过该工序,可以显著地提高在以后工序中分离除 去杂质的效果。
本发明中使用的含臭氧气体,通过将空气或者氧或者含氧 气体,供给臭氧发生器的方法可以得到,而与粗乙腈接触时,也 可以用氮、二氧化碳、空气等气体稀释后使用。含臭氧气体中 臭氧的浓度为0.01-5.0Vol%,最好是0.1-2.0Vol%。如果臭 氧的浓度过低,与粗乙腈接触时需要的时间长,或者反应器变 大,或者由于供气所夹带的乙腈的损失增多等,所以其效率不 高。另外,把臭氧浓度提高至5Vol%以上,在臭氧发生器性能 方法是困难的。
粗乙腈与含臭氧气体的接触温度为-40-80℃,但最好是 10-40℃。如果温度过低,其反应速度变慢,或者存在析出微 量成份等问题,但如果温度过高,则进行过度的反应,使得乙 腈的收率降低。
使粗乙腈与含臭氧气体接触的压力,可以在减压,常压,加 压任何之一下进行,但最好为常压乃至10atm的范围。
粗乙腈与臭氧气体的接触,可以按分批方式或者连续方式 进行。分批方式可以在具有搅拌装置的1级或多级接触槽,或 者在泡沫塔中进行,但为了使气液接触好,最好在具有搅拌装 置的接触槽中进行。进而,为了使粗乙腈与含臭氧气体接触好, 将含臭氧气体从一个以上的喷咀,以小气泡方式供给到乙腈中 为好。另外,供给含臭氧气体的位置最好在搅拌桨叶的下方或 者侧方,通过槽及桨叶的结构观察该乙腈的搅拌状态后,可以 决定最合适的位置和数量。
在分批方式中粗乙腈与含臭氧气体的接触,虽然也取决于 粗乙腈中所含的杂质量,但含臭氧气体对所要接触的乙腈的体 积,为1-10000倍,较好的是10-1000倍的气体量时,供给 1-300分钟,较好的是供给10-120分钟。如果其供给时间过 短,臭氧与杂质的反应不充分,并由于气体流速大,存在随着 乙腈飞沫夹带而引起的损失变大等问题,而另外,如果供给时 间过长,从其生产性观点看没有优点,而且会进行过度的氧化 反应。
另外,含臭氧气体的供给时间,也可以根据分析排气中的 臭氧浓度而决定。具体而言,含臭氧气体的供给,使之排气中 的臭氧浓度达到供给气体的臭氧浓度的80%以上,最好的是进 行到90%以上。在臭氧浓度的分析中,可以使用碘滴定法,紫 外线吸收法或者利用化学发光法的连续分析计等。
在连续方式中,可以用填充塔,湿壁塔、或者泡沫塔等来 进行,但较好的是用填充塔进行为好。作为填充塔的填料可以 使用拉西环、莱辛环、鞍型填料、矩鞍型填料、泰勒填料、波 尔环、麦克马洪填料、狄克逊环等。这些填料可以使用由瓷制、 金属制,塑料制或者碳制等材质而成的物质。粗乙腈与含臭氧 气体的接触,可以按逆流或者并流进行,但按逆流接触为好。另 外,在填充塔中适当高度处设置液体再分布板,也可以提高气 液的接触效率。含臭氧气体与粗乙腈的比例,以体积计1- 10000,而较好的是10-1000为好,并结合填充塔的特性,以 选择不发生液泛的值为好。
本发明的第2个工序是,将经过第1工序的乙腈与选自固 体碱,吸附剂中的1种以上的物质进行接触的工序。本工序的 目是的将经过第1工序的乙腈中所含的杂质转化成容易分离的 化合物,或者吸附分离。
本发明中该乙腈与固体碱,吸附剂间的接触是在-40- 80℃的温度,较好的是5-60℃的温度,而更好的是在10-40℃ 的温度下进行。
作为本发明中的固体碱,可以举出阴离子交换树脂,碱金 属的氢氧化物,碳酸盐或者碳酸氢盐、碱土类金属的氧化物、氢 氧化物或者碳酸盐、不同种类金属氧化物的混合物,在载体上 载持碱金属或者碱土类金属化合物的物质,活性炭等。
作为本发明的阴离子交换树脂,可以使用多孔型或者凝胶 型的强碱性阴离子交换树脂或者弱碱性阴离子交换树脂。而且 也可以使用水溶液用离子交换树脂或者非水溶液用离子交换树 脂的任意一种的树脂。强碱性阴离子交换树脂,最好使用将三 甲基铵基或二甲基乙醇基等交换基,通过再生处理,将其离子 形以OH形或者CO3形来使用。另外,弱碱性阴离子交换树脂最 好是将伯-叔氨基等的交换基,用NaOH、NH4OH等进行再生处 理后使用。这些阴离子交换树脂进行其交换基的再生处理后,与 足够量的乙腈接触洗净,并除去离子交换树脂中所含的水分、杂 质等之后使用为好。
除了阴离子交换树脂以外作为固体碱的具体例子可以举 出,碱金属Li,Na,K,Rb,Cs的氢氧化物、碳酸盐或者碳酸 氢盐、碱土类金属Mg,Ca,Sr,Ba的氧化物、氢氧化物或者碳 酸盐,而作为异种金属氧化物的混合物,可以使用硅酸镁、硅 酸钙、硅酸锶、硅酸钡、硅酸铝,而作为碱金属或者碱土类金 属的化合物,可以使用将氧化物、氢氧化物、碳酸盐或者碳酸 氢盐载持在载体上的物质,作为载体,可以举出活性炭、二氧 化硅、氧化铝、硅酸铝、氧化钛或者氧化锆,其载持量为0.01- 50wt%,较好的是0.1-10wt%。
进而,作为固体碱,可以使用N2O、NH3或者用ZnCl 2 - NH1Cl-CO2来活化的呈现碱性的活性炭。
作为吸附剂,可以使用活性碳、活性氧化铝、硅胶、合成 沸石、天然沸石、吸附树脂、天然的粘土矿物、硅酸铝、硅酸 镁、硅酸硼等。
固体碱和或/者吸附剂可以以粉体或者颗粒形式使用,但其 大小一般为0.001-100mm,较好的是0.01-20mm为好。另外 粉体也可以通过压片成形机等压成圆筒状或者球状等成形体来 使用。这些固体碱和/或吸附剂与该乙腈的接触可以按连续式或 者分批式进行,但工业方面精制时按连续式进行为好。
作为连续式,往填充塔或者配管的一部分中填充固体状的 固体碱,并供给乙腈进行接触。以空速SV为0.001-1000(升 /分),而较好的是0.01-100(升/分)进行操作为好。
作为分批式,可以在带有搅拌装置或者振动装置的接触槽 等中进行。接触时间为0.1-1000分钟,较好的是1-120分钟。
在第2工序中用固体碱和/或吸附剂时,可以不要固体碱和 /或吸附剂与乙腈的分离,并省去第3工序的分离除去工序而可 以进行本发明第1目的之简易的乙腈精制。也就是说,本发明 公开了不用东德专利DD217212A1号中公开的蒸馏塔,而仅仅 通过由固体碱或者吸附剂而成的填充层,以精制乙腈的简易方 法。但是,要得到本发明的第2个目的的,在波长200-400nm 处紫外线的吸光度为0.05以下的乙腈,就需要在第1工序和第 2工序之后通过第3工序的处理。
本发明的第3工序,是分离除去经第1或者第2工序的乙 腈中的低沸点化合物及高沸点化合物的工序。本工序的目的是 通过蒸馏分离除去乙腈中所含的,成为紫外线吸收原因的化合 物等杂质,并可以得到波长200-400nm处紫外线吸光度为 0.05以下的乙腈。分离除去的方法,可以从蒸馏法,膜分离法 中选择,但作为工业上的分离法,最好是蒸馏法。
作为本发明的蒸馏塔,可以用塔板塔或者填充塔等。塔板 塔的例子可以举出,具有溢流管的错流接触型或者没有溢流管 的逆流接触型等。另外,作为塔板的开口部可以使用泡罩型、多 孔板型、浮阀型等。只要该蒸馏塔的塔板数为10块以上的话就 可以,并没有特别的限制,但30-80块塔板数为好。
作为填充塔的例子,可以使用填充的填料为拉西环、莱辛 环、波尔环,鞍型填料、矩鞍型填料、泰勒填料、狄克逊环、或 者麦克马洪填料等的塔。填料的材质,可以使用磁制、金属制、 塑料制或者碳制等。而且,在填充塔的适当高度设置液体再分 布板,可以提高气液的接触效率。
在本发明中,分离除去比与乙腈相比的低沸点化合物和高 沸点化合物的方法,可以举出用2个蒸馏塔而进行的方法。具 体而言,在第1塔中从塔顶分离除去低沸点化合物,而在第2塔 中从其塔度分离除去高沸点化合物,并从塔顶得到精制了乙腈 的方法,或者在第1塔从其塔底分离除去高沸点化合物,第2塔 其塔顶分离除去低沸点化合物,从底部或者其上部得到精制了 乙腈的方法,但为了提高乙腈的质量,首先分离除去乙腈与水 的共沸物,在第2塔中从其塔顶取出乙腈为好。因此,从第1塔 塔顶分离除去低沸点化合物,从第2塔塔底分离除去高沸点化 合物,并从塔顶制得精制的乙腈的方法为好。另外,水是与粗 乙腈中所含的物质在一起,随着与臭氧的氧化反应而生成的。
另外,即使在1个蒸馏塔中也可以分离除去该低沸点化合 物和高沸点化合物。具有地是,向蒸馏塔中间部位供给该乙腈, 从蒸馏塔的顶部取出低沸点化合物,而从蒸馏塔的底部取出高 沸点化合物,并从该乙腈的供给位置的上部或者下部得到精制 的乙腈的方法,最好是从该乙腈的供给位置的上部得到精制的 乙腈的方法为好。
这些分离除去的操作中,回流比或低沸点化合物以及高沸 点化合物的取出量,可以作为得到符合目的之精制乙腈的条件。 对于供给的乙腈而言,含低沸点化合物的塔顶的取出量与含高 沸点化合物的塔底的取出量,分别为1%以上,最好是5%以上。 从塔顶及塔底的取出量少的情况下,所取出的乙腈中由于含微 量的杂质,有的在波长200-400nm处的紫外线吸光度达不到 0.05以下。
另外,即使用3个以上的蒸馏塔,虽然可以进行分离除去 该低沸点化合物及高沸点化合物,但不是经济而有效的方法。
这些蒸馏操作,在减压,常压,加压下均可以实施,但通 常其压力为0.5-10atm范围为好。
如上所述,本发明是由将使粗乙腈与初生态的氧进行接触 的第1工序和与选自固体碱,吸附剂中的1种以上物质进行接 触的第2工序,分离除去低沸点化合物及高沸点化合物的第3 工序化合而成的粗乙腈的精制方法。而且,组合这些工序为得 到目的的乙腈,需要以(1)→(2)→(3)或者(1)→(3) →(2)的顺序进行操作为必要条件。
本发明与用产生粘附物质的液体的固体碱的方法(特原平 3-199868号)或其工艺复杂的硫酸接触法(特原平3-214199 号)比较,是一种工艺简单,容易连续运转,而且乙腈的损失 少的,粗乙腈的精制方法。
运转管理这3个工序时,特别是为得到用于高速液相色谱 法移动相溶剂的乙腈时,需要精密而且高度的运转管理。其方 法之一,用近红外分光法测定粗乙腈的原料和各工序的物性而 进行运转管理是个有效的方法。
下面举出实施例详细说明本发明。
实施例1
原料乙腈,使用其在200nm处紫外线的吸光度为1.560,作 为杂质,丙烯腈2.8ppm,烯丙醇5.0ppm,酸1.5ppm,作为高 锰酸还原性物质指标的高锰酸脱色率为29%的乙腈,进行以下 操作。
作为第1工序,在用外径5mm,内径2mm,高度5mm的拉 西环以410mm的高度填充的直径30mm的臭氧接触塔中,在大 气压下,20℃的温度下,从塔顶以300ml/Hr的流速供给乙腈, 从塔底供给含0.24Vol%(5.1g/Nm3;“Nm3”表示在0℃,在1 个大气压的m3(立方米))臭氧的臭氧气体,其供给速度为 180NL/Hr(“NL”表示0℃,1气压中的1(升))(气/液比= 600)。从该臭氧接触塔的塔底取出与臭氧接触过的乙腈。对该 取出的乙腈中的丙烯腈,烯丙醇虽没有检测,但酸浓度增加至 105ppm,而且高锰酸脱色率上升至100%。
然后,在第2工序,向填充了非水系多孔型弱碱性阴离子 交换树脂(商品名阿姆巴立斯特A-21)50ml的直径20mm的 柱中,继续供给经过第1工序的乙腈,在20℃温度下进行接触。 最终得到的乙腈在200nm处的紫外线吸光度为1.620,而且通 过气相色谱法进行分析时,其丙烯腈,烯丙醇在检测界限以下。 而且酸为0.9ppm,高锰酸脱色率为0%。另外,正如从结果明 显看出,通过第1工序的处理,虽然分解丙烯腈,烯丙醇,但 增加酸和高锰酸还原性物质。很明显,通过第2工序处理,除 去了酸和高锰酸还原性物质。还有,该操作,虽然连续进行了 200小时,但操作简单,而且可以稳定地运转。另外,此时精制 乙腈的回收率达到供给乙腈的90%之高收率。紫外吸收光谱的 测定是使用光程长10mm的石英池,并将用于液相色谱的蒸馏 水作为对照物,用日立制分光光度计288A进行测定。另外,气 相色谱的分析是用横河制气相色谱仪HP-5890,填充剂为硅 OV-1的,毛细柱内径0.25mm*长度50mm,使柱的温度首先 在40℃保持5分钟后,以10℃/分钟的升温速度升温至200℃, 最后在该温度保持10分钟而进行的。然后氧分析按JISK8001 的5.6(1)进行测定。另外,高锰酸还原性物质,参照JISK8032 记载的方法,对试样10g中添加0.1N高酸钾0.1ml振荡混合, 在阴冷暗处放置30分钟后,用岛津制作所的UV2000型,测定 高锰酸脱色率,以此作为高锰酸还原性物质的指标。
高锰酸脱色率=(1-(A/B)×100
A:30分钟后的吸光度
B:刚开始后的吸光度
波长:545nm
实施例2
除了在实施例1的第2工序中,作为吸附剂使用将硝酸铝 和硅胶的原子比以Al∶Si=1∶1的比例混合的物质蒸发干燥 后,在500℃进行烧结的硅酸铝35g以外,其他按实施例1同样 进行操作得到精制的乙腈。该乙腈在波长20nm处的紫外线的 吸光度为1.480,酸为1.0ppm,高锰酸脱色率为7%。
实施例3
除了在实施例1的第2工序中,作为吸附剂用活性炭50ml 以外,与实施例1同样进行操作得到精制的乙腈。该乙腈在波 长200nm处的紫外线的吸光度为1.500,酸为1.2ppm,高锰酸 脱色率为5%。
实施例4
作为原料乙腈,使用在200nm处紫外线的吸光度为1.703, 含杂质丙烯腈3.5ppm,甲基丙烯腈8ppm,烯丙醇8ppm,恶唑 2ppm的乙腈,进行以下的操作。
作为第1工序,将外径5mm,内径2mm,高度5mm的磁制 拉西环以410mm高度的填充的直径30mm的臭氧接触塔中,大 气压下,20℃温度,从塔顶以300ml/Hr流速供给该乙腈,从塔 底供给含0.24Vol%臭氧(5.1g/Nm3)的气体,其流速为180Nl/ Hr(气/液比=600)。从该臭氧接触塔的塔底取出与臭氧接触过 的乙腈。
在第2工序中,向填充了非水系多孔型弱碱性阴离子交换 树脂(商品名阿姆巴立斯特A-21)50ml的直径20mm的柱中, 连续供给经第1工序的乙腈,并在20℃温度下进行接触。
然后,在第3工序,使用直径40mm、多孔板式,总塔板数 为65块的蒸馏装置,向第10块塔板中连续供给经第2工序的 乙腈,使塔顶压力为大气压,以回流比为16下进行操作,从塔 顶以供给量的20%取出含低沸点化合物的乙腈,从塔底取出含 高沸点化合物的乙腈,其量为供给量的10%,并从40块塔板以 供给量的70%得到精制的乙腈。
该乙腈在波长200nm处的紫外线吸光度为0.021,在 210-400nm处紫外线吸光度为0.013以下。而且,通过气相色 相色谱法分析,其丙烯腈,甲基丙烯腈,烯丙醇、恶唑为检测界 限以下。
另外,该操作虽然连续进行了200小时,没发现特别的问 题可以稳定地进行运转。而且作为运转管理,用NIR系统社 6500型近红外分光器联机分析原料粗乙腈及第1工序、第2工 序以及第3工序,并进行运转管理,可以得到稳定的产品。
该精制的乙腈和作为原料使用的乙腈的紫外线吸收光谱分 别示于图1和图2中。
实施例5
除了将实施例4的第2工序中的固体碱,用使凝胶型强碱 性阴离子交换树脂(商品名IRA-400)的离子形为OH形的物 质50ml以外,其余同实施例4同样进行操作,得到精制的乙腈。 该乙腈在波长200nm处的紫外线吸光度为0.040,而210- 400nm处的紫外线吸光度为0.025以下。
实施例6
除了将在实施例4的第2工序中的固体碱使用粒状的 Ca-CO330g以外,其余同实施例4同样进行操作,得到精制的乙腈。 该乙腈在波长200nm处紫外线的吸光度为0.034,而210- 400nm处紫外线的吸光度为0.021以下。
实施例7
除了将在实施例4的第2工序中的固体碱,使用载持 5.0wt% MgO的二氧化硅40g以外,其余同实施例4同样进行 操作,得到精制的乙腈。该乙腈在波长200nm处紫外线的吸光 度为0.030,而210-400nm处紫外线的吸光度为0.019以下。
实施例8
将在实施例4的第2工序中的固体碱,使用载持2.0wt% KOH的活性炭50g,直到第2工序为止进行与实施例4同样操 作。作为第3工序,用直径32mm,多孔板式,并塔板总数为60 块的蒸馏装置2个塔,向第1塔的第40块塔板,以250ml/Hr供 给经第2工序的乙腈,以塔顶压力为大气压,回流比为12进行 操作,从塔底取出供给量之80%的乙腈,并将其供给第2塔的 第20块塔板,以回流比3进行操作,从塔顶取出供给量之70% 的精制乙腈。该乙腈在波长200nm处紫外线的光度为0.043,而 210-400nm处紫外线的吸光度为0.026以下。
实施例9
除了在实施例4的第2工序中作为吸附剂,用使硝酸铝和 硅胶以原子比Al∶Si=1∶1进行混合的物质进行蒸发干燥固 化后,在500℃进行烧结的硅酸铝35g以外,其余同实施例4进 行同样操作,得到精制的乙腈。该乙腈在波长200nm处紫外线 的吸光度为0.039,而210-400nm处紫外线的吸光度为0.024 以下。
比较例1
在实施例4中,将经过第1工序的乙腈2000ml加入到作为 第2工序的3升的带搅拌机的圆底烧瓶中,并在20℃下添加 50wt%NaOH水溶液,15.0g后,搅拌20分钟。此时,由于在 烧瓶内析出白色粘附物质,通过过滤进行了分离,但困该物质 粘附性高,其处理非常困难。
对经过第2工序的乙腈,进行实施例4的第2工序同样操 作,从塔顶取出含低沸点化合物的乙腈,其量为供给量的25%, 从塔底取出含高沸点化合物的乙腈,其取出量为供给量的 11%,而从第40块塔板得到精制的乙腈,所得量为供给量的 64%。所得到的乙腈在波长200nm处紫外线的光吸收为0.022, 而210-400nm处紫外线的吸光度为0.014以下,而且,根据气 相色谱法进行分析时,丙烯腈,甲基丙烯腈均在检测界限以下, 没有质量上的问题。但是,乙腈的收率比实施例4低6%。
进一步,继续进行第3工序的蒸馏时,由于蒸馏塔的压差 逐渐增加,因而在20小时后停止运转,检查其内部时,发现从 塔底至供给段的第10块塔板均附着有白色粘附性物质。
从该比较例可以知道,作为水溶液固体碱与乙腈进行接触 的方法,由于其粘附性物质的生成和乙腈的损失,其工业化实 施是困难的。
比较例2
除在实施例4中,不进行其第1工序的与臭氧的接触以外, 其余进行同样操作而得到乙腈。该乙腈在波长200nm处紫外线 的吸光度为1.601。
比较例3
除了在实施例4中,不进行其第2工序的与固体碱的接触 以外,其余进行同样操作而得到乙腈。该乙腈在波长200nm处 紫外线的吸光度为0.157。
比较例4
在实施例4中,除了不进行其第3工序的蒸馏之外,其余 进行同样操作得到乙腈。该乙腈在波长200nm处紫外线的吸光 度为1.451。
从比较例2-4的3个例子中所知那样,3个2序中即使除 去其中的1个工序,都不能得到在波长200nm处紫外线吸光度 为0.05以下的乙腈。
比较例5
在实施例4中,按第2工序、第3工序、第1工序的顺序 进行操作,得到乙腈。该乙腈在波长200nm处紫外线的吸光度 为1.655。
比较例6
在实施例4中,按第2工序、第1工序、第3工序的顺序 进行操作,得到乙腈。该乙腈在波长200nm处紫外线的吸光度 为0.219。
比较例7
在实施例4中,按第3工序、第1工序、第2工序的顺序 进行操作,得到乙腈。该乙腈在波长200nm处的紫外线的吸光 度为1.552。
比较例8
在实施例4中,按第3工序、第2工序、第1工序的顺序 进行操作,得到乙腈,该乙腈在波长200nm处紫外线的吸光度 为1.550。
实施例10
将在实施例1中用的原料乙腈8重量份中加入在实施例4 中得到的乙腈2重量份中,配制波长200nm处紫外线的吸光度 为1.4的乙腈,并向2升的带搅拌机的圆底烧瓶中加入该乙腈 1500ml,在25℃温度下供给含0.5Vol%臭氧的气体,其速度为 3升/min,使之接触240分钟。对该乙腈同与实施例4的第2及 第3工序相同的装置,进行同样操作得到精制的乙腈。该乙腈 在波长200nm处紫外线的吸光度为0.045,而210-400nm处 紫外线的吸光度为0.028。
实施例11
作为原料乙腈,是通过丙烯的氨氧化反应制造丙烯腈时,作 为其付产物回收、精制而得的,将2000ml在波长200nm处紫外 线的吸光度为0.360的乙腈放入3升的带搅拌机的圆底烧瓶 中,并在20℃下,以3Nl/min的速度供给含臭氧0.24Vol%气 体,当其排气中的臭氧的浓度达到0.20Vol%时,停止供给含臭 氧气体。此时排气中的臭氧浓度为供给气体中臭氧浓度的 83%。对该乙腈用与实施例4的第2及第3工序相同的装置,进 行同样操作,得到精制的乙腈。该乙腈在波长200nm处紫外线 的吸光度为0.040,而210-400nm处紫外线的光吸收为0.026 以下。
实施例12
除了在实施例11的第2工序中,作为吸附剂使用合成沸石 (商品名:分子筛-4A)50ml以外,其余同实施例11进行同样 操作,得到精制的乙腈。该乙腈在波长200nm处紫外线的吸光 度为0.011,而210-400nm处紫外线的吸光度为0.005以下。
使用该乙腈进行脂质分析。用分子水准仪对具有生理活性 的磷脂质进行研究时,对形形色色的生体试样中的微量的脂质 需要以高灵敏度高精度进行分析,并且对用于高速液相色谱移 动相的乙腈,需要有高纯度。但是,市售的用于液相色谱法的 乙腈以及按照东德专利DD217212A1号公报而精制的比较例3 的乙腈,其杂质含量高,不适合于脂质分析。然而,波长在200nm 处紫外线的光吸收为0.011的本实施例的乙腈,其杂质含量非 常低,适合于脂质分析。
另外,用本实施例的乙腈进行了肽的精制。用于肽精制中 的均分用液相色谱法移动相乙腈需要高纯度。但是,市售的用 于液相色谱法的乙腈以及按东德专利DD217212A1号公报而精 制的比较例3的乙腈,其杂质含量高,不适合于肽的精制。然 而,在波长200nm处紫外线的光吸收为0.011的本实施例的乙 腈,其杂质含量显著地低,适合于肽的精制。
实施例13
除了在实施例11的第2工序中,作为吸附剂使用活性炭 50ml以外,同实施例10进行同样操作,得到精制的乙腈,该乙 腈在波长200nm处紫外线的吸光度为0.013,而210-400nm 处紫外线的吸光度为0.006以下。
实施例14
作为实施例4的第1工序,向2升的带搅拌机的圆底烧瓶 中放入该乙腈1升,并在基中添加和光纯制的特级高锰酸钾 1.09g,以作为产生初生态氧的化合物,在60℃搅拌2小时。此 后进行单元蒸馏,得到不含高锰酸钾的乙腈。然后,其第2工 序与第2工序进行与实施例4同样操作,得到精制的乙腈。该 乙腈在波长200nm处紫外线的吸光度为0.045,而210-400nm 处紫外线的吸光度为0.027以下。
实施例15
在实施例4中,按第1工序、第3工序、第2工序的顺序 进行操作,得到精制的乙腈。该乙腈在波长200nm处紫外线的 吸光度为0.048,而210-400nm处紫外线的吸光度为0.028以 下。如实施例4-15所示,同简单的操作,可以高收率地得到 在200nm处紫外线的吸光度为0.05以下的高纯度乙腈。
本发明使粗乙腈与初生态氧进行接触,然后使之仅仅通过 填充了选自固体碱和/或吸附剂中的一种以上物质的填充塔,就 可以制造出酸和高锰酸还原性物质少的乙腈。该方法与东德专 利DD217212A1号中公开的蒸馏法相比,不需要冷却器,热源 以及高度的温度管理技术,是一种极其简单的精制乙腈的方法。 进而,要制造能用于高速液相色谱法移动相溶剂的,在波长 200-400nm处紫外线的吸光度为0.05以下的乙腈时,使粗乙 腈与初生态的氧进行接触,然后使之与造自固体碱和或者吸附 剂中的1种以上物质接触,继续分离附去低沸点化合物及高沸 点化合物,或者使粗乙腈与初生态的氧进行接触,继续分离除 去低沸点化合物及高沸点化合物,然后使之与选自固体碱和/或 吸附剂中的1种以上物质接触,可以制造在200-400nm处紫 外线的吸光度为0.05以下的乙腈,该方法与使用产生粘附性物 质的液体的固体碱的方法,或者其工艺复杂化的硫酸接触法比 较,工艺简单,容易连续运转,而且效率高。
图1为精制的乙腈的紫外线吸收光谱。
图2为原料乙腈的紫外线吸收光谱。