[发明专利]一种用低共熔溶剂高效萃取分离蒽油中咔唑的方法

说明书

本发明提供了一种用低共熔溶剂高效萃取分离蒽油中咔唑的方法，该方法包括：向蒽油中加入一定量低共熔萃取剂，在一定温度下搅拌一定时间，蒽油中的咔唑被萃取到低共熔溶剂相中，与蒽油分相，实现蒽油中咔唑的分离；通过分液的方法，分离出含有咔唑的低共熔溶剂，然后向含有咔唑的低共熔溶剂中加入CS₂去除中性油，然后再加入反萃取剂，咔唑以固体形式析出，过滤分离，烘干得到咔唑；含低共熔溶剂的反萃取剂滤液采用减压蒸馏的方法回收并进行重复使用。本方法所使用的低共熔溶剂环境友好、萃取效率高、萃取剂的用量少，而且可以重复使用。

技术领域

本发明涉及煤化工产业中的分离领域，具体涉及蒽油中咔唑的分离方法。

技术背景

咔唑作为一种重要的化工原料，被广泛应用于合成染料、医药、农药、光电新材料、特种油墨、合成树脂等方面，具有很高的商业价值。由于合成咔唑的成本较高，因此市场上90％以上的咔唑都是从煤焦油蒽油中分离得到。

咔唑的分离方法主要有硫酸法、钾熔法、洗涤结晶法、溶剂萃取法、共沸蒸馏法、乳化液膜法、超临界萃取法、区域熔融法或上述方法的耦合。最早工业化分离咔唑的方法是硫酸法和钾熔法，前者利用咔唑与硫酸形成咔唑-硫酸盐，从蒽油中分离，再用氨水反冲来析出咔唑。后者利用咔唑与氢氧化钾反应生成咔唑盐，然后将分离出的咔唑盐进行水洗至中性制得精咔唑。武汉科技大学公开了一种“从粗蒽中分离精蒽和精咔唑的方法”，该法先用苯系类溶剂除去粗蒽中的菲，然后用共沸蒸馏法除去蒽，最后利用钾熔法制得精咔唑。这些方法反应过程中都使用了强酸和强碱且都会产生大量废水，易污染环境。其他分离方法如乳化液膜法、超临界萃取法和区域熔融法尚处于实验室研究阶段，离工业化还有一定的距离。

目前，工业上主要利用溶剂洗涤结晶法以粗蒽或蒽渣为原料来生产咔唑，该方法先用苯系类溶剂脱除粗蒽中的菲和其他可溶性杂质，再用吡啶、糠醛、N,N-二甲基甲酰胺、苯乙酮、异丙醇胺等单一极性溶剂或混合溶剂进一步精制咔唑。该法的缺点是使用大量的有机溶剂、洗涤结晶次数多、生产流程长，易污染环境。因此国内多数厂家都在寻求一种绿色、廉价且高效的溶剂来替代有机溶剂。中国矿业大学的魏贤勇教授提出用1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺离子液体萃取蒽油中的咔唑，在最优的实验条件下咔唑的纯度可达98％。但是该离子液体具有毒性，且合成过程复杂、价格昂贵，因此寻找合成简单、经济、高效且更为绿色的替代溶剂具有重要意义。而低共熔溶剂作为一种离子液体类似物，具有廉价易得、合成过程简单、可设计性强、生物相容性好等优点，被广泛应用于燃料油萃取脱氮、脱硫方面等应用，但在煤焦油分离领域报道的较少。

发明内容

本发明提供了一种以低共熔溶剂为萃取剂来高效分离蒽油中咔唑的方法。本发明方法利用低共熔溶剂与咔唑之间的相互作用，将咔唑选择性地从蒽油萃取富集至低共熔溶剂层，然后用二硫化碳除去低共熔层中的中性油夹带，最后用水反萃得到咔唑。该法不使用强酸强碱，且分离过程较为温和，低共熔萃取剂和反萃剂均可重复使用。

本发明所采取的具体技术方案如下：

(1)将摩尔比为1:2的氢键受体和氢键供体在油浴锅中于90℃下加热搅拌反应1h，得到萃取蒽油中咔唑的低共熔溶剂；

(2)向含有咔唑的蒽油中加入一定量的低共熔溶剂，在一定温度条件下搅拌该混合物，充分静置后分层，咔唑被萃取到低共熔溶剂相中，得到脱除咔唑的蒽油和含有咔唑的低共熔溶剂；

(3)向步骤(2)中得到的含咔唑的低共熔溶剂相中加入二硫化碳，充分混合均匀后静置分层，得到去除中性油夹带的含咔唑的低共熔相和含中性油的二硫化碳相；

(4)向步骤(3)中得到的去除中性油夹带的含咔唑的低共熔相中加入反萃取剂，咔唑以固体形式析出，过滤分离，烘干得到产物咔唑和含低共熔萃取剂的反萃取剂溶液；

(5)将步骤(4)中得到的含低共熔萃取剂的反萃取剂溶液进行减压蒸馏，回收低共熔萃取剂和反萃取剂，并进行重复使用。