Способ выделения уксусной кислоты

Способ выделения уксусной кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИОАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iiI 734188 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.10.77 (21) 2532720/23-04 (5E)M. Кл.

С 07 С 53/08

С 07 С 51/42

С 10 С 5/00 с присоединением заявки.%—

Гасудзрстввииык комитет (23 ) П риоритет

СССР

- до. делам изобретений и открытий!

Бюллетень № 18

Опубликовано 15 05.80. (53) УДК

547.292.03 (088.8) Дата опубликования описания 18,05.80

М. И. Глухарева, А. М, Чащин, Т. М. Кушнер, Л. А. Серафимов и E. А. Лебедев (72) Авторы изобретения

Центральный научно-исследовательский и проектный институт лесохимнческой промышленности и Московский ордена Трудового Красного Знамени инсттпут тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова (7 l ) Заявители (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится. к области получения уксусной кислоты из жидких продуктов пиролиза древесины (жижки) и может быть использовано, например, в производстве технической или пищевой уксусной кислоты.

Известны способы выделения уксусной кислоты экстракцией из водных растворов с помощью простых и сложных эфиров, кетонов, спиртов, аминов и некоторых других углеводородов. Практическое применение в качест10 ве экстрагентов из них нашли диэтиловый эфир и этилацетат (1). Но серный эфир мало селективен, имеет низкую температуру кипения, вследствие чего очень пожаро- и взрывоопасен, требует больших расходов охлаждающей воды, абсолютной герметичности оборудования. Практические потери его составляют 35 — ЬО кг на

1 т готовой продукции. Этилацетат является дорогостоящим легколетучим и взрыво-пожароопасным экстрагентом, легко гидролизуется и переэтерифицируется. Практические расходы его составляют 34 — 70 кг на 1 т технической уксусной кислоты. При использовании этилацетата коэффициент извлечения уксусной кисг лоты достигает 94% при соотношении объемов потока экстрагента и исходного раствора 1,5—

1,Ь:1, содержание уксусной кислоты в конечном продукте — черной кислоте, Ь8 — 70%.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ экстракции уксусной кислоты сложным многокомпонентным экстрзгентом переменного состава (2). Этот экстрагент содержит легкокипящие компоненты жижки — ацетзльдегид, ацетон, метанол, метилацетат, этилзцетат, этзнол, метилэтилкетон, диэтилкетон н воду.

В соответствии с этим способом жижка после отстаивания и отделения тяжелых смол и легких всплывных масел поступает на экстракцию. Начинают процесс экстрзкции этилацетатом. Легкокипящие компоненты, содержащиеся в жижке и постоянно поступающие с ней, участвуют в процессе экстрзкции, распре. деляются между органической и водной фазами согласно законам массообмена, отгоняются на стадиях регенерации вместе с этилацетзтом.

Регенерацию экстрзгента из рзфинзтз и экстракта осуществляют в одноколонных ректи734188

55 фикационных аппаратах. Отогнанные вместе с этилацетатом на стадиях регенерации все легкокипящие компоненты жижки вновь возвращают на экстракцию и распределяются 1 между фазами, вновь регенерируют и возвращают на экстракцию, и таким образом накапливаются в экстракционной системе,цо момента гомогенизации фаз.

Цикл экстракции повторяется. В среднем один цикл использования экстрагента продолжа ется 1,5 — 2 месяца, а затем отработанный экстрагент выводят из системы. Для получения из жижки 1 т 100%-ной уксусной кислоты расходуется 12 — 17 кг этилацетата. Коэффициент извлечения уксусной кислоты на стадии экстракции 94,9% при соотношении потоков экстраrema и жижки 1,6 — 1,7:1. Концентрация уксусной кислоты в черной кислоте составляет

40 — 50%:

Описанный способ переработки необессмоленной и необесспиртованной жижки наряду с достоинствами ймеет и ряд недостатков.

Процессы экстракции и регенерации характеризуются постоянно изменяющимся, составом оборотного экстрагента и нестабильностью всех технологических показателей. Это затрудняет управление и контроль работы всех аппаратов.

Главным недостатком способа является его . периодичность и непостоянство состава экстраrema, что приводит к увеличению в течение цикла содержания воды в конечном продукте — черной кислоте (от 5 до 30%), что затрудняет и удорожает ее дальнейшую пере- . работку.

Целью изобретения является упрощение и повышение эффективности процесса и улучшение качества целевого продукта.

Поставленная цель достигается описываемым способом, заключающимся в том, что выделение уксусной кислоты из необессмоленных и необесспиртованных жидких продуктов пиролиза древесины (жижки) ведут экстракцией многокомпонентным экстрагентом, содержащим ацетальдегид, ацетон, метилацетат, метанол, этилацетат, этанол, метилэтилкетон, диэтилкетон и воду, с последующей регенерацией его из экстракта и рафината ректификицией, отличительной особенностью которого является использование экстрагента со следующим весовым соотношением компонентов, соответственно, 0,2 — 0,5: 0,3 — 1,0: 3,0 — 4,2

; 0,2 — 0,6: 19,4 — 55,0: 0,2 — 1,0: 14;6 — 29,0:

12,0 — 36,5: 2,8 — 4,6, причем регенерацию экстрагента из экстракта проводят ректификицией с получением в кубовом остатке целевого продукта, а вьщеление легкокипящих компонентов, поступающих на экстракцию, осуществляют ректификацией рафината с получением в виде кубового остатка сточной воды, и дистиллата легкокипящих соединений, из которого ректификацией выделяют в виде, дистиллата ацетон, метанол, метилацетат и ацетальдегид, а полученный при этом кубовый остаток ректифицируют с получением экстрагента, который вместе с экстрагентом, регенерированным из экстракта возвращают на экстракцию и кубового остатка, который после расслаивания разделяют на кетоно-спиртовую фракцию и водную фазу, присоединяемую к рафинату.

На чертеже приведена. технологическая схема способа выделения уксусной кислоты.

Необессмоленную и необесспиртованную жижку после отделения от нее легких всплывнь1х масел и тяжелой смолы из емкости 1. направляют в экстрактор 2 для извлечения уксусной кислоты сложным экстрагентом.

Рафинат (водный слой иэ экстрактора 2) поступает на верхнюю тарелку колонны 3 для отгонки всех легкокипящих от воды, остатка уксусной кислоты и смолистых ве- ществ. Переработку эфироводы (рафината) ведут таким образом, что обеспечивается постоянный вывод из экстракционной системы в единицу времени всех тех легкокипящих компонентов, которые поступают за это время на экстракцию вместе с жижкой, т.е. входящие в ее состав. При этом не происходит накапливания в оборотном экстрагенте легкокипящих компонентов жижки, а, следовательно, сохраняется стабильным cocraB оборотного экстрагента. Дистиллят колонны 3 разделяют в ректификационной колонне 4 на фракцию компонентов, температура кипения которых ниже температуры кипения этилацетата, Й кубовую жидкость. Присутствие этилацетата в дистилляте не допускается. Кубовую жидкость из колонны 4 направляют в колонну 5, где в виде дистиллята отбирают рабочую часть экстрагента. Режим этой колонны поддерживают таким образом, чтобы этилацетат полностью перевести в рабочую часть экстрагента, т.е, он полностью отсутствует в кубовой жидкости куба 6.

Экстракт, содержащий уксусную кислоту, выводят из верхней части экстрактора 2 и направляют для регенерации экстрагента и получения целевого продукта (черной кислоты) в ректификационную колонну 7. Регенерированный экстрагент после охлаждения расслаивается во флорентине 8 на водный слой и рабочую часть экстрагента, возвращаемого на экстракцию. Водный слой из флорентины

8 направляют в колонну 3. (Регснерированный из экстракта и рафината (только дистиллят из колонны 5) экстрагент объединяют и возвращают в процесс на экстракцию. При э1ом

Таблица 1

Число ступеней экстракции

Объемное соотношение потоков экстрагента и жижки

1,4:1

Число теоретических тарелок:

18

12 в отгонной части

14 в укрепляющей части

Флегмовое число

0,2 .

0,3 о

Температура, С:

50,5

73

70 в верхней части в нижней части колонны

129

93

100,5 подогрева питающей смеси

75

70

5 734188 б состав экстрагента, подаваемого на экстракцию дят сложным экстрагентом следующего сои объединенного после регенерации, остается става, масс.%: 0,2 ацетальдегида; 0,3 ацетона; постоянным) . 4,2 метилацетата; 0,6 метанола; 55,0 этилацеДанный способ экстр акции кислоты из тата; 0,5 этанола, 24,0 метилэтилкетона; 12,0 продуктов пиролиэа древесины опробован в диэтилкетона и 3 2 воды при объемном соотлабораториях и производственных условиях, ношении потоков экстрагента и жижки, 1,4:1.

Коэффициент извлечения уксусной кислоты; на стадии экстракции составляет 95,9%. При

Пример 1. В лабораторных условиях переработке экстракта получают черную кислоиэ необессмоленной и необесспиртованной жиж,о ту концентрацией 78,8 вес.% и содержанием ки извлекают уксусную кислоту в экстракто- массовой доли воды 0,8 масс.% Регенерацию ре насадочного типа. Состав исходной жижки, экстрагента из рафината проводят в трех вес.%: 7,39 карбоновых кислот в пересчете лабораторных ректификационных колоннах, на уксусную, 2,46 водорастворимых смол; а из экстракта в одной. Параметры работы

2,1 .спиртов по Виммеру. Экстракцию прова- 5 каждой колонны приведены в таблице 1.

734188

Таблица 2

Регенерация экстрагента

Экстрактор (колонна 2) из рафината из экстракта (колонна 7) выделение легкокипявыделение рабочей части отгонка всех

Характеристика процесса легкокипящих от воды, уксусной кислоты, смолистых (колонна 3) щих компонентов (колонна 4) экстр агента (колонна 5), Число си чатых

1 тарелок °

Объемное соотношение

36 потоков экстрагента и жижки

Число колпачковых тарелок: в отгонной части

1,4:1

16

14

30

15 в укрепляющей части

21

0,3

0,4

Флегмовое число

Р

Температура, С: в верхней части колонны

71,0

50,1

68,5

73 в нижней части

82,5

74,5

102

137 колонны подогрева питающей смеси 20

22

7

В процессе работы состав оборотного экстрагента не изменяется и практически остается раВным составу приготовленного экстрагента.

При эхом в оборотный экстрагеят возвращается 0,964 доли экстрагента, регенерированного из экстракта, и 0,036 долей экстрагента,, являющегося рабочей частью растворителя, (дистиллят колонны 5), регенерированного из рафината.

Регенерированный экстрагент из .экстракта, имеет состав, масс.%: ацетальдегид 0,2; ацетоц

0,3; метилацетат 4,2; метанол 0,2; этилацетат 56,0; метилэтилкетон 23,6; вода 3,2; диэтилкетон 12,3. В состав рабочей части экст- рагента, регенерированного из рафината, входит масс.%: ацетальдегид 0,1; ацетон 0,1; метилацетат 0,2; метанол 1 1,1; этилацетат 30,1; этанол 13,9; метилэтилкетон 38,0; вода 3,1; диэтилкетон 3,4. Практический расход экстрагента на 1 т 100 o-.îé кислоты составляет 1 кг.

Пример 2. В производственных условиях Ашинского лесохимического завода из необесспиртованной и необессмоленной жижки

Ъ экстракцию уксусной кислоты проводят в непрерывно-действующем экстракторе с ситчатыми тарелками, Состав жижки, масс.доли%:

9,3 карбоновых кислот (в пересчете на уксусную), 3,6 водорастворимых смол; 3,5 спиртов по Виммеру. Экстракцию проводят экстрагентом состава, масс.%: 0,2 ацетальдегида; 0,6 ацетона; 3;8 метилацетата; 0,3 метанола; 40,8 этилацетата; 0,2 этанола; 18,6 метилэтилкетона; 31,6 диэтилкетона и 3,9 воды при объемном соотношении потоков экстрагента и жижки, 1,45:1, коэффициент извлечения кислоты составляет 96,8%. При регенерации экстра гента из экстракта получена черная кислота с 76,4 масс.% уксусной кислоты, 1,2 масс.% воды. Регенерацию экстрагента из рафината проводят в ректификационных колоннах, параметры и условия работы приведены в табл. 2. Состав зкстрагента после регенерации не изменяется.

734188

30 ЬЗюим лРс лв 3acmpazerrrn сююа

rnakx

В процессе работы на экстракцию возвращается 0,956 долей экстрагента, регенерированного из экстракта состава, масс.%: ацеталь- ; дегид 0,2; ацетон 0,6; метилацетат 3,6; этил- ацетат 41,4; метилэтилкетон 17,9; вода 3,8; диэтилкетон 32,5, и 0,044 доли экстракта, регенерированного состава, масс.%: ацетальдегид 0,2; ацетон 0,3; метилацетат 7,9; метанол 7,2; этилацетат 28,7; этанол 5,1; метилэтилкетон 34,7; вода 5,5; диэтилкетон 10,4.

Расход экстрагента в расчете на 1 т

100%-ой уксусной кислоты равен 3,9 кг.

Проверка предложенного способа в лабораторных и производственных условиях показала ряд его преимуществ по сравнению с известными методами:

1) возможность осуществления непрерывного стабильного процесса экстракции уксусной кислоты и регенерации экстрагента и автоматизация его; 20

2) снижение содержания зоды в конечном продукте — черной кислоты до 1 — 2%, что значительно сокращает затраты на дальнейшую переработку черной кислоты;

3) сокращение потерь этилацетата в 3—

4 раза.

4) снижение соотношения экстрагент-жижка, что позволяет увеличить мошность установок и сократить затраты на перегонку жижки.

Формула изобретения

Способ выделения уксусной кислоты из необессмоленных и необесспиртованных жидких продуктов пиролиза древесины экстракцией многокомпонентным экстрагентом, содержащим ацетальдегид, ацетон, I метилацетат, мета- . 35 нол, этилацетат, этанол, метилэтилкетон, ди10 этилкетон и воду, с последуюШей регенерацией его из экстракта и рафината ректйфикацией, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения эффективности процесса и улучшения качества целевого продукта, используют экстрагент со следующим весовым соотношением компонентов, соответственно, 0,2 — 0,5: 0,3 — 1,0: 3,0 — 4,2

0,2 — 0,6: 19,4 — 55,0: 0,2 — 1,0: .14,6 — 29,0

12.0 — 36;5: 2,8 — 4,6, причем регенерацию экстрагента из экстракта проводят ректификицией с получением в кубовом остатке целевого продукта,а ректификацию рафината проводят с получением в виде кубового остатка сточной воды, и дтстиллата легкокипящих соединений, из которого ректификацией выделяют в виде дистиллята ацетон, метанол, метилацетат и ацетальдегид. a,ïoëó÷åííûé при этом кубовый остаток ректифицируют с получением экстрагента, который вместе с экстрагентом, регенерированием экстрагента, который вместе с экстрагентом, регенерированным из экстракта, возвращают на экстракцию, и кубового остатка, который после расслаивания разделяют на .кетоноспиртовую фракцию и водную фазу, присоединяемую к рафинату.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гордон Л. В. и др. Технология и оборудование лесохимических производств, М., "Лес. ная промышленность", 1968. с, 367.

2. Глухарева М, И. Чашин А. M. Влияние спиртовых продуктов на процесс экстракции уксусной кислоты из жижки, Сборник трудов

БНИЛХИ "Новое в лесохимии", M.. "Лесная; промышленность", 1973, с. 55 — 65 (прототип).

ЦНИИПИ Заказ 1999/32

Тираж 495 Подписное

Филиал ППП Патент", г.ужгород, ул. Проектная.-"