Способ регенерации этилового спирта

Способ регенерации этилового спирта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается спиртов, в частности способа регенерации этанола из его смесей, образующихся в производстве полиэтилсилоксановых жидкостей, который может быть использован в производстве тетраэтоксисилана . Цель - получение абсолютированного этанола непосредственно на колоннах, имеющихся в производстве полиэтилсилоксановых жидкостей, и упрощение технологии процес-са.Последний ведут ректификацией смесей на отгонной колонне с выделением смеси этанола с толуолом и водой в качестве днстиллата и воды в качестве кубовой жидкости и последующей рекги Ьикацией дистиллата на азеотропной колонне с выделением этанола в качестве кубовой жидкости. Причем в питание азеотропной колонны дополнительно вводят толуол в определенном количестве . Отбираемый из нее дистиллат смешивают с водрй в соотношении

„„SU„„1620442 А 1 союз соЕЕтсних

СОЦиаЛИСтИНЕСНИХ (gg)g С 07 С 31/10, 29/82, С 08 J 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТ ВУ

2 лана. Цель — получение абсолютированного этанола непосредственно .на колоннах, имеющихся в производстве

:полиэтилсилоксановых жидкостей, и— упрощение технологии процесса.Последний ведут ректифнкацией смесей на отгонной колонне с выделением смеси этаяола с толуолам и водой в качестве дистиллата и воды в качестве кубовой жидкости и последующей рекгийикацией дистиллата на азеотронной колонне с выделением этанола в качестве кубовой жидкости. Причем в питание азеотропной колонны дополнительно вводят талуол в определенном количестве. Отбираемьй из нее дистиллат смешивают с водой в соотношении (2,5-4):4 и расслаивают в Ьазоразде.— лителе. Затеи верхний органический слой возвращают в питание азеотропиой колонны,а нижний водный — в питание отгонной колонны. Способ позволяет получать абсолютированный этанол с более низкой себестоимостью, чем этанол по ГОСТ 59108-. 77, и упростить процесс за счет возможности проведения его в более широком диапазо- не.изменения параметров. 3 табл.2 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

П0 ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4475325/23-04 (22) 18..08.88 (46) 15.01.91. Бюл. У 2 (71) Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений и Чебоксарское производственное объединение "Химпром" (72) В.А.1.:ихайлов, Н.И.Садилкина, Н.И.Соколов, В.Ы.Копылов, A.Н.Поливанов, В.В.Смирнов, .А.И.Федотов и В.H.Понятов (53) 547.292.07 (038.8) (56) Гельперин Н;И. Основные процессы и аппараты химической технологии.

Кн.2, И.: Химия, 1981, с. 532-533.

Временный технологический регламент промышленного производства жидкости ПЭС-5. Волгоград, 1985.: (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ. ЭТИЛОВОГО

СПИРТА . (57) Изобретение касается спиртов, в частности способа регенерации эта" иола из его смесей, образующихся в производстве полиэтилсилоксановцх жидкостей, который может .быть использован в производстве тетраэтоксисиИзобретение относится к усовершенствованному способу регенерации этилового спирта из его смесей, образующихся в производстве полиэтилсилокса. новых (ПЭС) жидкостей. Способ поз« воляет регенерировать абсолютированвый этиловый спирт, который может.быть использован в производстве тет" разтоксисилана (ТЭОС) — компонента при получениь ПЭС-жидкостей.

Цель изобретения — получение абсолютироваиного спирта непосредственно иа колоннах„.имеюшихся в пропз1620442

3 водстве ПЭС-жидкостей, и упрощение технологии процесса.

В производстве ПЭС-жидкостей образуется"большое количество этилового спирча (около 1:,5 т/т ПЭС-5) в

S смеси с соляной кислотой, водой,хлористым магнием, толуолом. Регенерация этанола провсдится в несколько стадий: нейтрализация соляной кисло-. ты, выделение 30%-ного водного раствора хлористого магния и выделение этанола. После выделения хлористого магния образуется смесь следующего усредненного состава, мас.%: этанол 18,0;,вода 81,8; толуол 0,2, из которой и выделяют этанол..

На фиг,l приведена принципиальная .схема предложенного способа регенерации этанола в производстве

ПЭС-:жидкостей с получением абсолютиpoBaHHoFo этйлового спирта; на фиг.2 показана принципиальная схема лабораторной установки, на которой имитйровался процесс абсолютйрования этанола на .азеотропной колонне.

Исходная смесь поступает в..отгонную колонну 1, из куба которой выводится вода и направляется на биоочистку. Дистиллат (укрепленный этиловый..спирт с примесью.толуола) отбирают сверху колонны и подают на азеотропную колонну 2. Основную часть дистиллата (по .составу близкого к тройному азеотропу .этанол - толуол—

3S вода), выходящего иэ конденсатора

3, возвращают в качестве флегмы в азеатропную колонну,. а часть охлаждают, смешивают с водой и подают на. расслаиванде и фазоразделитель 40 ,;4;. Смесь дистиллата и воды непрерывно разделяют на два слоя: верхний (органичеСкий) возвращают в питание азеотропной колонны 2., а нижний (водный) - в,питание отгонной колонны 1. 45

Иэ. куба азеотронной колонны отбирают абсолютированный этagon, Пример 1. Проведение процес- .

:са абсолютирования зтанола в соот- . ветствии, с фиг-2.

3 емкость 15 (фиг.2) заливают ,400 мл исходной смеси состава,мас.%: этанол 92,-9, толуол 1,6, вода 5,5,. что соответствует усредненному составу смеси, получающейся в результате

55 отгонки растворителей.:

Основной частью установки является ректификационная колонна 8,кото- . рая представляет собой две .стеклянные царги 7 с вакуумированиой рубашкой внутренним диаметром.14-мм и высотой 400 мм (нижняя) и 300 мм (верхняя), заполненные спирально.-призматической насадкой 2,5х2,5 мм, Колонна снабжена кубом 5 и двумя холодильниками 9,10.

В куб 5 загружают 50 мл исходной смеси указанного состава и 10 мл- свежего толуола (практически 100X),ïîñле чего начинают разогрев куба колонны с помощью горячего масла от термостата 6. В фазоразделитель 11 (стеклянную трубку диаметром 15 мм и высотой 400 мм) перед опытом заливают смесь (около 70 мл1, по составу близкую к тройному азеотропу.lIocле выхода колонны на режим стабилизации температур. верха и куба колонны на уровне 74,2 — 74,4 С и 78,9

80,5 С соответственно включают дозировочный насос 13 и в .колонну начинают подавать исходную смесь, одновременно приступая к отбору дистиллата и подаче роды. Воду подают из мерной емкости 14, регулируя расход с помощью ротаметра 12.

Дистил ыт и вода смешиваются в стеклянной трубке,. по которой поступают в среднюю часть фазоразделителя 11, Основную часть верхнего слоя (органического) непрерывно нанравля-! . ют на вход колонны и частично отбирают в сборник 13, чтобы исключить накапливание жидкости в фазоразделителе.

Нижний (водный) слой через гидро-. затвор направляют в сборник 1 8,.

Кубовую жидкость (абсолютированный этанол) через гидрозатвор непре:, рывно отводят в сборник 19.

В приводимом опыте при атмосфер-. .ном давлении 751 мм рт.ст. темперао тура верха колонны была 74,.3 С, а куба — 78,9 С, пропущено .исходной смеси 400.мл, воды 48 мл. Темпера-. турные режимы поддерживались флегмовым числом (10-12) и .температурой греющего масла. После того как было пропущено 190 мл исходной .смеси,установился режим, при котором.содержание воды в кубовой жидкости было. ниже 0,4 Mac.%.

В результате опыта получают

160 мл кубовой жидкости следующего состава, мас.X: этанол. 99,58, вода

0,23, толуол 0,19. Всего за опыт отобрано водного слоя 110 мп с содер1,620442

5 жанием, мас. Х: этанол 45,5, вода . 34, б, толуол 19,9, органического слоя

24 .мл с содержанием, мас.Ж: толуол

82,79, этанол 15,7, вода 1,51.

Водный слой из сборника 18 направляют на узел 16 выделения зтанола в смеси g толуолом и водой, обьединив с исходной смесью, подаваемой на этот узел. Обьединенный поток, посту-. пающий на узел, имеет состав,мас.X: этанол 20,23, толуол.0,41, вода

79,36.

В табл.) приведены примеры других опытон по абсолютированию этанола, проведенных по методике,-описанной в примере 1, при различных количествах подаваемой воды (различных соотношениях отбираемого дистиллата и воды).

Из опытон 2 и 3 видно, что повышение температуры верха колонны на

0,25 С и О,33 С по сравнению с опытом 1 (контрольньпЧ, описан вьппе) иэ-за искусственно проведенных увеличения подачи исходной смеси (У 2) и снижения температуры греющего масла (У.З) приводит к тому,. что отби раемый дистиллат,не расслаивается и на вход колонны через небольшой промежуток времени из фазоразделителя начинает поступать смесь,обогащенная водой, a èç куба отбирается спирт с повьппенным .содержанием иоды и толуола.

Из опытов 1-3 следует, что проведение процесса абсолютирования с до" банкой толуола требует тщательного поддержания температуры верха,отклонение не должно превьппать 0,2 С, что

d в заводских условиях выполнить крайне трудно.

Добавление воды к отбираемому дистиллату (опыты 4 и 5) показыва.ют, что при тех же, что и в опытах

2 и .3 искусственна проведенных изменениях параметров ведения процесса, нарушение- режима работы колонны ие происходит.

Опыты 4-7 показывают, что при соотношении отбщраемога дистиллата и воды в пределах (2,5-4):1 концеит. р щия этилового спирта, воды и толуола s отбираемых из фазоразделителя

)) органическом и вадном слоях изменяется незначительно, а из куба отбирается этиловый спирт, удовлетво.рякиций требованиям производства Т90С.

Уиеиьшение количества подаваемой воды, т.е. увеличение соотношения выше чем 4:1 .(опыт 8), приводит к

-резкому возрастанию содержания воды в органическом и толуола н водном слоях, что, в свою очередь, приводит к увеличению содержания воды в кубовой жидкости.

Увеличение количества подаваемой воды, т.е. уиеньшение саотношения меньше чеи 2,.5:1 (опыт 9), несколь— ко снижает содержание водь в.органической фазе и толуола н водной, од15. нако это с практической точки зрения нецелесообразно, так как-приводит к увеличению потока водной .фазы на колонну отгонки растворителей.

В. табл.2 приведены экслерименталь20 ные -данные нескольких опытов по выделению-смеси этилового спирта с толуолом и водой из смесей, образующих ся н производстве ПЗС-жидкостей,при различнои содержании этанола в исход25 ной смеси, т,е. данные по ректнфнкации в отгонной колонне 1, Отгонная колонна лабораторной установки сос» таяла из двух царг — нижней высотой

100 им и верхней высотои 300 мм, заполненных насадкой.2,5 х 2,5 ми. В куб загружали. 60 мл исходной смеси.

В табл. 3 представлены условия и результаты осуществления. предложенного способа в соответствии .с фиг.1

35 на лабораторной и проиьппленной уста. новках.

Такии образом, добавка толуола в качестве азеотропообразующего агента позволяет получить абсолютирован40 ный спирт непосредственно на-ректифыкационных колоннах, имеющихся в производстве лолиэтилсилоксановых жидкостей.

Добавление воды в соотношении

45, (2,5-4):1 к отбираемому дистиллату позволяет вестн процесс в более широком диапазоне изменения параметров, что значительно упрощает технологический процесс. Kpcwe того,добавление воды приводит к увеличению разности удельных весов органической и водной фаз. с 5-6 кг/и (без добавления воды, опыт 1) до .50-60 кг/м

3 .(опыты 4-7, табл. 1) .

Опыты па получению тетраэтоксисилана, проведенные с использованием этилового спирта., взятого из произ водства палиэтилсилоксаионых жидкостей и регенерированного в лаборатор7 1620442

Табян ° 1

7 ЗО 78.90

2 . 74в55 78493.3. 74,68 .79ь40. 74.38 -28,В

3 ... 24а03. 78еВО .. 78480

2 7Ца4 .. Щ80

-: М.Я. 78.80

9 74g30 78 80

0,19

3,28

4,12

О.О9 о,м

О,О8

О,О9 о,м о,ов 99т38

94,26

92, 37

99., 80

99,75 ,99,80

99,.7&

99 71

99,В1

0,23

2,46

3,51

0,11

O,i4

О,12

O,1З

0,18 о,и. 39,90

34,77

i,S3

2,б1 2,29

3,:10

5 ао

2i2o

50,50

Si,.3n

43 50

44, бн

4l,20

4s, ао

Ьз,an

46,80

50, 50

51,30

3,71

3,80

s,io

6,10

8,90

s,os

9,ап.

8 93

si,97

52 ° 79

50,33, 51, 30 зо, 80

51, 00 а,бО

8,93

О, 34 п,35 о,З1

О ° 36

0 83 о,зо

39,9О

З9,77

93,95

93>83

94, 59

93,32

9O,Z5

94,65 з;ом з,о »

2,3.71

4 oui

4,341

2,4:1

Твнлнаа2

Флегмоколонны

Концентрация, мас.z

Исходная смесь 1истнлла1 Кубовая янааость

1 Вола Толуол Этанол (Вода Толуол твнол

n,001

n,0л1

0 (УЦ о,nin

, 81 О,018

9о 978 > 021

9о 979 о.nZ0

99,аВО 0,020

99,97И 0-ьогО

99, 8

99,7

99>8

99,9

99 8

1.: 17,6 .2 . 77,5

3 77,4

4 77,5 .5 . 77,4

O,о0

0,85

1,86

1,i0

1,84

5,30

5 05

5,04

4,70

5,16

93,8

94, 1 . 93,1

94,2

93,0

8i,8Z О,18

79,82 0,18

84,10 0,30

74,70. 0,30

79,40 0,40

18,0

Z0,О

15 0

25,0.

Z0,Z

5- 8.

6,0

5,9

5,8

5 5 ных условвиях иа установке, представленной на фиг,2, показали, что ис ТтользоВат4ИЕ абсолютированного этано:ла с производства ПЭС-жидкостей поз= воняет проводить этерификацию четы, реххлористого кремния с высоким выходом ТЭОС, который находится на одном уровне с выходом при использовании абсол10тирззввнного спирта. Однако себестоимость регенерированного спирта значительно ниже промышленного..Формула изобретения

: Способ. регенерации, этилового .спирта .из его сМесей, образующихся в производстве полиэтилснлоксановых жидкостей, путем ректификации смесей на отгонной колонне с выделением смеси этилового спирга с толуолом и водой в качестве дистиллата и воды в качестве кубовой 7кндкости и последующей ректификацией дистиллата на азеотропной колонне с выделением этилового спирта в качестве кубовой.жидкости, отличающийся тем,. что,.с целью получения абсалютированного этилового спирта непосредствен-. но на-колоннах, имеющихся в производстве полнэтилсилоксановых жидкостей, и упрощения технологии процесса, в питание азеотропной колонны дополнительно вводят толуол в количестве, определяемом формулой

0 О а

К . С (4 25 Х в,о- Х,рд)

04 "Х -425Х" тоа 4 н20

5 где G „- количество дополнительно вводимого толуола,кг/ч;

К " коэффициент, учитывающий неточность измерения коли10 чества смеси, подаваемой в азеотропную колонну, и определения концентрации воды и толуола в смеси, подаваемой в .азеотропную колонну и в органическом . о слое фазоразделителя;

G — количества смеси,подаваемой в азеотропную колонну., о кг+» в

Х,Х „- концентрация воды и толуово ла в смеси, подаваемой в азеотропную колонну, мас.доли;

Х„,Х „ — концентрация воды и толуола в органическом слое фазоразделителя,мас.доли, а отбираемый иэ нее дистиллат смешивают с водой в:..соотношении (2,5-4):1 и расслаивают в фазоразделителе,затем

30 верхний о ганический слой возвращают в питание азеотропной колонны, а нижний вод11ья — в .питание отгонной колонны.. о

1620442

Таблица 3 ф

Ректификационная колонна I

Фаэораэделитель 4

Ректификационная колонна 2

Лабо р а- Промьнп т орные ленные условия услови

Лаборд- Промыш- Лабораторные ленные: торные условия условия условия

Промьппленные ус" ловия .

77,5 . 77,1 74,3

99,7 !02,5 78,8

74,1

81,6

20,2

23,5

10 5

9.,3

76,6 75,8

4,.3 4,1

19, 1 20,1

99,81 99,92

О,ll 0,08

0,08

Г этанол вода толуол

39э52 . 38141 5е7

10,97 }),91 0,3

49.,51 49,62 94,0

94,1. 93,4

5>05 5|85

0,85 0,75

5 60

0,25

94,15

П р и м е ч а н и е. Соотношение отбираемого нэ ректификацион.ной колонны 2 дистилляте и подаваемой в фапораэделитель 4 воды было равно в лабораторных условиях 3„1, в промьппленных — 2,9.

Температура, С . верха куба входа

Флегмавое число 6,0 5,5

Состав смеси,мас.Х

На входе::. .этанол 20,2 . 20,51 вода . 79,4 79,01 толуол 0,4 0,48

На выходе из куба: этанол . 0,02.! 0,008 .вода 99,978 99,992 -толуол 0,001

Дистиллят. а г

30,15 31,23

32,12 28,43

37,73 40,34

Водный -caoA

45,1 46,93

51,8 50,.04

3,11 3,03.Органический слой

1620442

Составитель Н.Капитанова

Текред Л,сердокова

Редакт.ор -М. Циткина

Корректор Т. Палий

Заказ 421 8

Тираж

ВНИИПИ- Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Подписное

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101