Способ разделения смеси фенола и крезолов

Способ разделения смеси фенола и крезолов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ ФЕНОЛА И КРЕЗОЛОВ ректификацией в двух колоннах, работйюпщх под ваку умом, с экстрактивным разделяющим агентом, имеющим дипольный момент ТЕНИЯ от О до 0,4 дебая и вводимым в верхнюю укреплянщую часть первой ректификационной колонны, отличающийся тем, что, с целью снихе ния энергозатрат, в качестве экстрактивного разделяющего агента используют парафиновый углеводород или их смесь с температурами кипения от 2бО-270 С до 290-32t)®C при атмосферном давлении или диметилнафталин или их смесь с температурами кипения от 250-260С до 270-280 С при атMOCi epHOM давлении, причем экстрактивный разделяюар1й агент вводят в весовом соотношении

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

ШИ /И

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3634978/23-04. (22) 16.08.83 (46) 07.12.84. Бюл. У 45 (72) В.Н.Кива, Г.А.Кириченко, N.Í.Ñòåкольщиков и Л.В.Иванова (71) Научно-исследовательский институт нефтехимических производств (53) 547,.563. 13.022:023(088.8) (56) 1. Дирихс А.; Кубичка P. Фенолы и основания из углей. М., Гостоптехиздат, 1858, с. 295 °

2. Заявка ФРГ Ф 2904831, кл. С 07 С 39/06, С 07 С 39/06, С

С 07 С 37/38, 1980 (прототип). (54) (57) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИИ СМЕСИ

ФЕНОЛА И КРЕЗОЛОВ ректификацией в двух колоннах, работающих под вакуумом, с экстрактивным разделяющим агентом, имеющим динольный момент

„Я0„„1127882

ЭСЮ С 07 С 37/б8; С 07 С 37/80; .

С 07 С 39/04; С 07 С 3"/06 от 0 до 0,4 дебая и вводимым в верхнюю укрепляющую часть. первой ректификационной колонны, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, в качестве экстрактивного разделяющего агента используют парафиновый углеводород или их смесь с температурами кипения от

260-270 С до 290-320©С при атмосферном давлении или диметилнафталин или их смесь с температурами кипения от 250-260 С до 270-280 С при атмосферном давлении, причем экстрактивный разделяющий агент вводят в весовом соотношении (2-3): 1 по отношению к разделяемой смеси, фенол выводят с дистиллятом первой колонны, а кубовый остаток направляют иа ректификацию во вторую колонну выделения крезолов.

1127882

Изобретение относится к способуразделения смесей фенола и крезолов, ;широко используемых в химической, полимерной и нефтехимической промыш ..";ленности. 5

Известен способ разделения смесф, содержащей фенол, о,м- и и --крезо лы ректификацией (1 3.

Однако разность температур кипения фенола и о-крезола при давлении 10

760 мм.рт. ст. составляет 10 С, а при 100 мм рт. ст. всего лишь 7 С, что осложняет разделение. В связи с низкой относительной летучестью фе-, нола-по отношению к .О.-крезолу требу- 15 ется большое флегмовое число -15-.,40 и, соответственно, большие энергетические затраты.

Для снижения энергозатрат в процессах разделения близкокипящих веществ часто применяют зкстративную или азеотропную ректификацию.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ.разделения смеси фенола и d,æu Ф-крезолов путем азеотропной ректи. фикации в двух колоннах, работающих под атмосферном давлении или под вакуумом, с вводом в верхнюю укреп.ляющего часть первой колонны .основ-, 30 ного разделяющего агента, образующую аэеотроп с фенолом с минимальной температурой кипения, имеющего, дипольный момент 0-0,5 дебая и выкипающего под атмосферным давлением в пределах 120-220ОС нли с дипольным моментом 0,5-2 5 дебая с т. кип. 150-190 С. Крезолы отводят из куба первой колонны, а азеотропную смесь, содержащую фенол и разде- 40 ляющий агент, выводят с верха первой колонны и направляют во вторую ректификационную колонну, куда также вводят дополнительный аэеотропообразУющий агент, например воду. Из 45 куба второй колонны отводят фенол, а Hs верхней части колонны выводят смесь основного и дополнительного: . азеотропных агентов, которые после разделения могут быть вновь исполь- 50 зованы в процессе разделения исходной смеси 2).

Однако. использование в известном. способе двух разных азеотрапообраэу-. ющих агентов .существенно усложняет процесс разделения. Кроме того,,иэвестныйГ способ, экономически оправ- дан лишь при раэделенци смесей с ие большим содержанием фенола — менее .2 мас.X. При разделении же смесей с большим содержанием фенола потребуется вводить значительные количества разделяющих агентов, что неизбежно приведет к существенному увеличению энергозатрат на реали-, зацию процесса.

Целью изобретения является снижение энерготехнических затрат на ректификационное разделение смеси фенола и крезолов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу разделения смеси фенола и крезолов ректификацией в двух колоннах, работающих под вакуумом, с экстрактивным разделяющим агентом, вводимым в верхнюю укрепляющую часть первой колонны и имеющим дипольный момент от 0 до 0,4 дебая, в качестве экстрактивного раразделяющего агента используют па- рафиновый углеводород или их смесь c температурами кипения от 260-270 С до 290-320 С при атмосферном дав-! лении или диметилнафталин и их смесь с температурами кипения от

250;260 С до 270 -280 С при атмосфер- ном давлении, причем экстрактивный

I разделяющий агент вводят в весовом соотношении (2-3):1 по отношению к разделяемой смеси, выводят с дистиллятом первой колонны, а кубовый остаток направляют на рактификацию во вторую колонну выделения крезолов.

Использование экстрактивного разделяющего агента позволяет увеличить относительную летучесть фенола по отношению к крезолам, за счет чего флегмовое число, расход паров в колонне, а следовательно, и энерге тические затраты существенно снижаются.

Разделение фенола с крезолами проволят по следуюп,ей хеме. Фенольную фракцию, содержащую смесь фенола с б-крезолом и более высококипящими крезолами и кснленолами, вводят в среднюю часть экстрактивной колонны. (К-1), в верхнюю часть которой вводят разделяющий агент в весовом соотношении к сырью 2-3:1. Ректификацию проводят под вакуумом 50-400 мм рт. ст. В дистиллят первой колонны при флегмовом числе 2-5 отбирают фенол при 105-165 С, а из куба выводят смесь экстрактивного агента с к крезолами и высококипящнми феноламн

3 . 1127 при 160-230 С. Смесь вводят в сред-..-. нюю часть второй ректификационной колонны (К-2), работающей под вакуумом

50-400 мм рт. ст. В дистиллят при флегмовом числе 3-6 отбирается смесь крезолов и вьй.ококипящих фенолов прн 115-180 С.. Из куба второй колонны К-2 отбирают разделяющий агент

t который подают в верхнюю часть первой колонны К-1. 10

Пример 1. В ректификацион«.. .ную колонну К-1 непрерывного действия с 80 колпачковымн тарелками (40 теоретических тарелок) подают

1000 кг/ч фенольной фракции пронзвод- 15 ства синтетического о-крезола состава, мас.%: аннзол 3,24; фенол 55,32; о-крезол 30,84; 2,6-ксиленол 6 6; м-, n -крезолы 1,58. высококипящне фенолы 2,43. . 20

На 5-ю тарелку от верха колонны

К-1 (3-ю теоретическую тарелку) вводят фракцию жидких парафинов с интервалом т. кип. 260-320 С в коли честве 2000 кг/ч. Прн температуре 25 верха колонны 118-122 С (100 мм рт. ст.) и флегмовом числе 3,0 отгоняют 611,66 кг/ч фенола состава, мас.%: анизол 5,29; фенол 90,19; о-крезол .4,11; 2,6-ксиленол 0,41.

Из куба колонны К-1 отбирают

2388,34 кг/ч смеси, которую подают во вторую колонну К-2 с 30 колпачковыми тарелками, где при 135-138 С (100 мм Рт. ст.) и флегмовом числе

5 отбирают фракцию высококипящих

35 фенолов в количестве 383,34 кг/ч состава, мас. %: фенол 0,07; о-кре-. зол 72,94; 2,6-ксиленол 17,34; м-, и-крезолов 3,36; высококипящне фенолы 6,29.

Количество паров в колонне К-1 в указанном режиме равно,V =3(3+1)=

2446,64, где V — - весовой расход паров в колон-45 не, кг/ч;

3 — количество получаемого дистиллята, кг/ч;

R " флегмозое число.

Аналогично во второй колонне К-2

Ч= Э (Ri1) 2330,04 кг/ч.

В сумме при разделении смеси фенола с крезолами количество паров составляет 4776,68 кг/ч. При получении

1000 кг/ч фенола количество паров в сумме (в колоннах К-1 и К-2) составляет 7809,37 кг/т.

882 4

П р н м .е р 2. В среднюю часть— экстрактивной колонны К-1 (эффектив,ность как в примере 1) подают обез- воженное фенольное сырье (коксохнми-, ческого производства) в количестве

1000 xr/ч состава, мас.%: фенол

39,33; о -крезол 9,91; 2,6-ксиленол

0,87;м вЂ, n-крезолы 31,86; высококипящие фенолы 18,03. На 8-ю тарелку от верха колонны К-1 (4-ю теоретическую).вводят диметилнафталнновую фракцию с интервалом т. кип. 260280 С в количестве 2500 кг/ч. При р . 1 температуре верха колонны 160-165 С (400 мм рт. ст.) и флегмовом числе

2 отгоняют 399 кг/ч фенола состава, мас.%: фенол 98, о-крезол 2. В ко олонне К-2 при флегмовом числе 6 и

170-175 С (400 мм рт. ст.) выделяют смесь крезолов и высококипящих фенолов в количестве 601 кг/ч состава, мас. %: фенол 0,076 о-крезол

15,47; 2,6-ксиленол 1,45; смесь о-крезолов 53,01; высококипящне фено лы 30. Из куба колонны К-2 отбирают диметилнафталиновую фракцию в количестве 2500 кг/ч и подают на 8-ю тарелку верха колонны К-1.

Количество паров при разделении составляет в первой колонне 1197 кг/ч, во второй колонне 4201 кг/ч, в сумме при разделении.5398 кг/ч. При выделении 100 кг фенола количество паров составляет 13520,82 кг/т.

Пример 3. В колонну К-1

„(эффективность как в примере 1) подают 1000 кг/ч смеси состава, мас.%: фенол 44,2, Р-крезол 55,8, На 10-ю тарелку сверху колонны К-1

{5-ю теоретическую) подают 3000 кг/ч фракции жидких парафинов с интерва-, лом т. кип; 270-290 С. При 105-108 С.

° (S0 мм рт. ст.) и флегмовом числе

4 в дистиллят отбирают 441,5 кг/ч фенола состава, мас.%: фенол 99,8; о-крезол 0,2. В колонне К-2 при

110-112 C (50 мм.рт. ст..) и флегмовом числе 5 s дистиллят отбирают

558,5 кг/ч 0-крезола состава, мас.Xt фенол 0,25; о-крезод 99,75. Из куба колонны К-2 отбирают фракцию жид ких парафинов в количестве 3000 кг/ч и подают на 10-ю тарелку сверху ко- лонны К-1.

Количество аарон в колонне К-1 составляет 3207,5 Kr/÷, в колонне

К-2 3351.,0 кг/ч. в сумме 5558,5.

При вццелеиии 1000 кг фенола коли

1127882

40 чество паров составляет 12575,79 кг/т фенола.

Пример 4.(сравнительный).

Приводят разделение сырья по примеру 3 с помощью раздрляющего агента 5 орто-хлортолуола go примеру 1 способа 2, с сохранением отношения количества агента и фенола (на 1 r фенола требуется 45,69 г орто-хлортолуола).

В куб лабораторной насадочной колонны периодического действия загружают 1000 г смеси, содержащей 44,2Х фенола и 55,8Х о-крезола, и добавляют 20196. г орто-хлортолуола. При 119-122 С (300 мм рт. ст.) и переменном флегмовом числе от 1 до 10 (в. среднем 5) в дистиллят отбирают 20637,5 г смеси, в состав которой входит 2,13Х фенола, 97,86Х 20 орто-хлортолуола и 0,01 орто-крезола. Кубовый продукт получают в количестве 558,5 г состава„ мас. .:

-крезол 99,75; фенол 0,25.

Разделение дистиллята на фенол и орто-хлортолуол проводят на этой же колонке с добавлением разделяющего агента — воды по примеру 8, с сохранением их количественного соотношения (на 1 г орто-хлортолуола пода- 30 ют 1,5 г воды). В куб колонны загру жают 20638 г дистиллята и добавляют 30294 r воды. При 96.-180 С (760 me рт. ст".) при флегмовом числе 5 выделено 50491 г смеси орто" з хлорталуола и воды. Эту смесь разде" ляют на водный и орто-хлортолуоль"ный слои в делительной воронке. В качестве кубового продукта получен ,фенол в количестве 441,5 г состава, мас.Х:. фенол 99,8; о-крезол 0,2.

Количество паров в колонне выделения .о -крезола при среднем флегмовом числе 5 при пересчете на

1000 кг фенола 966645,49 кг/т. 4>

Таким образом, при разделении фенола с крезолами по предлагаемому способу количество паров в колонне в 70-75 раз больше, чем при разделении этой же смеси по известному. $0

Пример 5. В среднюю частьнасадочной колонны непрерывного действия с 40 теоретическими тарелками подают 1000 г/ч смеси состава, ac.X:.

"фенол 34; о-крезол 35; rr --крезол, 55

17,5, м-крезол 13,5. В верхнюю часть колонны.на высоте. около 10Х от высо-. . ты всей колонны, что соответсвует 33-й теоретической тарелке, подают

2000 кг/ч гексадекана с т.кип. 286 С (760 мм рт. ст.). При температуре верха колонны 121 С (100 мм рт. ст.) и флегмовом числе 2 отобрано в дистиллят 340 г фенола, не содержащего примесей. Кубовый продукт в количестве 2660 г/ч подают в среднюю часть— насадочной непрерывной колонки с

15-ю теоретическими тарелками. При

127,5 С(100 мм рт. ст.) и флегмовом числе 3 в качестве дистиллята отоб- . рана смесь крезолов в количестве

660 г/ч состава, мас.Х: о -крезол

53,03; и -крезол 26,52; е крезол

20,45.

Количество паров при выделении фенола и о-крезола в пересчете этих количеств на килограмм составляет по первой колонне 1020 кг/ч, по второй колонне 2640 кг/ч, в сумме 3660 кг/ч; при получении

1000 кг фенола — 10764,71 кг/т фенола.

Пример 6. Сырье для разде.-.. ления, агент и экстрактивная колонна по эффективности аналогичны примеру ..

5. Разделякиций агент подают в верхнюю часть колонны на высоту, составляющую 5 от общей высоты колонны т.е. на 2-ю теоретическую тарелку.

При сохранении флегмового числа 2 и отбора дистиллата 340 r/÷, отбирают дистиллят прй 122,5ОС (100 мм рт. ст-.) состава, мас.X: фенол. 97; р-крезол 1,0; и -крезол 0,3; м-кре-. . зол 0,2; агент 1,5, и кубовый продукт в количестве 2660 г/ч состава, мас. : фенол 0,58; о-крезол 13,02; п-крезол 6,14; м-крезола 5,06; агент 75,20.

Как видно из примера, при подаче разделякицего агента на 2-ю тарелку качество дистиллята и кубового продукта ухудшилось. В дистилляте кроме примесей крезолов попадает даже экстрактивный разделяющий агент.

Количество паров в колонне такое же,как в примере 5.

Пример 7. Применяют ректификационные колонны по примеру 5. В среднюю часть экстрактивной колонны подают сырье состава,Mae.X: фенол

60; О -крезол 40, в количестве

1000 г/ч. В верхнюю часть колонны на высоте 14Х от общей высоты колонны, т.е. на 5-ю теоретическую тарелку подают 2,6-диметилнафталин с т.кип.

7 1127

262 С (270 мм рт. ст.) в количестве 3000 г/ч. При 137,5ОС (200 мм рт. ст.) и флегмовои числе 4 отобран в дистиллят 100Х-ный фенол в количестве 600 г/ч. Во второй колонне 5 выделен 100Х-ный о - креозол при

142 С (200им.рт. ст.) и флегиовом числе б.

Количество паров при выделении . фенола и О-. крезола составляет по

1-ой колонне 3000 кг/ч,.по 2-й колонне 2800 кг/ч, в сумме 5800 кг/ч; при выделении 1000 кг фенола—

9666 кг/т;

Пример 8. Сырье для разделе $5 ния, агент и экстрактивная колонна по эффективности аналогичны приме"ру 7 °

Разделяющий агент подают на 25Х от верха высоты колонны, на 12-ю теоретическую тарелку. В дистиллят отобран 99,0 фенол в копичестве

600 r/ч при флегмовом числе 13 и температуре 137,5ОС (200 мм рт.ст.)

Режим по второй колонне такой же, как в примере 7. Содержание фенола в о-крезоле f,5X.

Количество паров при выделении фенола и О-крезола в пересчете в килограммы составляет по 1-ой колонне 30

8400 кг/ч, по 2-й колонне 2800 кг/ч, в сумме 11200 кг/ч, при выделении

1000 кг фенола 18666,66 кг/т.

Таким образом, при подаче разделяющего агента в середину верхней З5 части колонны. требуются большие флегмовые числа, как и при разделении обычной ректификацией. При

I этом увеличиваются и энергоэатраты.

Пример 9. В колонну, как 40 и в примере 5, подают сырье, по составу соответствующее сырью нз примера 2, в количестве 1000 г/ч.

В верхнюю часть колонны на высоте

12Х от общей высоты колонны (на 4-ю 45 теоретическую тарелку) вводят фрак цию жипких парафинов с инт рвалом т. кип. 190-324 С в количестве

2500 r/÷. При температуре верха

xosroaae 150-155ОС (400 им р . c .) 50 и флегмовом числе 5 отбирают в дистиллят фракцию в количестве 399 г/ч состава:, мас.X. фенол 95,24; о -крезол 0,75; 2,6-ксиленол 0,06;:а-, д-крезол 1,3; высококипящие фенолы Ss

0,5; агент 2,16, и 3101 г/ч кубово- го продукта состава, мас.Х: фенол

0,43; о -крезол 3,10; 2,6-ксиленол.

882 8, - Ъ ° .З

0,27; М вЂ”, и-крезол 10,11; высококипящие фенолы 5,75; агент 80,34.

При использовании в качестве разде деляющего агента фракции жидких пара-. финов с более .широким интервалом т т. кип. 190-324 С не обеспечивается получение кондиционных продуктов, как фенола, так и о -крезола, так как парафины с этим интервалой температур кипения образуют с крезо лами минимальные азеотропы. Количество паров по 1-й колонне 2394 г по второй 21701 г, в сумме 24101, на 1000 г фенола 60403,5, Пример 10. Сырье, агент и колонны используют по примеру 5<

Гексадекана подают 1000 г. По качеству и количеству дистиллят первой колонны в этом случае получается, как в примере 5, только при; флегмовом числе 8,5. Количество паров по 1-й колонне 3230 r, в сумме

5870 г, при получении 1ООО г фенола 17264,7 г.

Таким образом, при уменьшении расхода экстрактивного разделяющего агента увеличивается флегмовое число и возрастает на 6ОХ количество паров.

Пример 11. 1000 r смеси . (50X фенола и 50Х о-крезола) подают в среднюю часть ректификационной, насадочной колонки непрерывного действия с 40 теоретическими тарелками. В верхнюю часть колонки на высоте 12 от верха (на 4-ю теорети/. ческую тарелку) подают 4000 r диметилнафталиновой фракции (ДИФН) с интервалом т. кип. 250-270 С.,Колонка работает при остаточном давлении

100 мм рт. ст.- При температуре верха . о

123 С и флегмовом числе 4 отбирают

510 r дистиллата состава, мас.Х: фенол..97,45; о -крезол 0,99, ДИНФ

1,56; и кубового продукта в количестве 4490 r состава, мас.. Х: .фенол

ОД7Х; о-крезол 11,02; ДИНФ 88,91., Из кубового продукта на рек". тификационный насадочнвй колонне периодического действия с 15 теоретическими тарелками при температуре верха 127-128 С (100 ми рт. ст.) и флегиовом числе 5 выделяют О-крезол в количестве 498 г состава, мас.X: фенол 0,6; о-крезол 99,5. Количество паров-па 1-й колонке 2500 г, по 2-й колонке. 2988 г, в сумме

5488, íà 10ÎÎ г фенола — 10976 г.

-.9 1127882 10

Таким образом, увеличение коли тероазетропная ректификация, либо экчества разделяющего агента при разде- стракция, при которых для получениялении фенола с крезолами приводит к кондиционных продуктов требуется их уменьшению степени чистоты фенола дополнительная очистка. (как видно из примера 11 в дистиллят попадает 0-крезол и агент). Разделе- Схема разделения азетроцной рекние смеси с крезолами по предла- тификации значительно сложнее, ° гаемому способу обеспечивает полу- чем по изобретению. Кроме того, чение чистыми как. фенола, так и при разделении смеси фенола" с крезо:ф-.крезопа . При выделении разделяю-. 1О лами по изобретению, как видно из щего агента, привФняемого в экстра сопоставления примеров 3 н 4, третивной ректифйррйи, используется буется в 50"70 раз меньше энергии, обычная рЪктйф кац я, при азетропной чем при разделении азеотропной ректиже ректи применяется рибо ге-; фикацией.

Составитель В.Соколов

Редактор Н.Джуган Техред М.Кузьма Корректор А.Ипьин

Заказ 8869/18 Тираж 409 Подписное

ВЩИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП "Патент", r,Óæãîðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ, 4