Способ очистки уксусной кислотыот примеси уксусного ангидри- да
Патент 798089
Авторы
Способ очистки уксусной кислотыот примеси уксусного ангидри- да
Иллюстрации
Реферат
ОП ЙСАНИ
Союз Советских
Социалистических
Республик
ИЗОБРЕТЕНИЯ
«))798{)89.Ф
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06. 04. 78 {21) 2613623/23-04 (51) M KJl
С 07 С 53/08
С 07 С 51/487 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—
Государствеииый комитет
СССР по делам изобретений и открытий
Опубликовано 230183 Бюллетень Hо 3
Дата опубликования описания 25. 01. 81 (53) УДК 547. 292. .03(088.8) (72) Авторы изобретения
A.Ë. Вельферман, Л.A. Сильченко, В.Н. Станько, Г.П. Чернюк, Е.П. Винярчик и Э.П. Домбровская (73) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ OT ПРИМЕСИ
УКСУСНОГО АНГИДРИДА
Изобретение относится к неорганической химии, а точнее — к способу очистки уксусной кислоты от примеси уксусного ангидрида.
В процессе совместного производства уксусной кислоты и уксусного ангидрида по методу окисления ацетальдегида на меднокобальтовом катализаторе товарные продукты содержат примеси друг друга. Сложную смесь .продуктов окисления, содержащих уксусную кислоту и уксусный ангидрид, разделяют методом многоступенчатой ректификации (15 .
Однако при этом для получения t5 уксусного ангидрида, не содержащего уксусной кислоты (в соответствии с требованием ГОСТ 21039-75 содержание. уксусного ангидрида в товарном продукте должно быть не менее 20
98,5 вес.Ъ для I сорта), необходимо повышать температуру кубовой части о ректификационной колонны до 140 С, что приводит к попаданию в уксусную кислоту до 5% уксусного ангидри- 25 да. Однако, требования к качеству, товарной уксусной кислоты также высокие. По ГОСТ 19814-74 содержание основного вещества должно быть не менее 99,5 вес.Ъ для уксусной 30 кислоты I сорта : 98,5 вес.Ъ вЂ” для
II сорта. Кроме того, примесь уксусного ангидрида в уксусной кислоте вредна в ряде промышленных процессов, где уксусная кислота используется как сырье.
Поскольку. метод совместного производства уксусной кислоты и уксусного ангидрида является экономически эффективным и широко распространен во многих промьыленно развитых странах, в том числе и в
СССР, весьма актуальной является задача разработки простых и эффективных методов очистки уксусной кислоты от примесей уксусного ангидрида.
Метод гидролиза уксусного ангидрида до уксусной кислоты можно рассматривать как способ, который позволяет очистить уксусную кислоту от уксусного ангидрида.
Известны, методы гидролиза уксусного ангидрида в отсутствии катализатора и с использованием в качестве катализатора сильных минеральных кислот 1.2) и (3) .
Однако использовать эти методы в промышленных условиях затруднительно, поскольку без катализатора про798089
Т а б л и ц а 1
Исходная смесь
Конечная смесь
Компоненты нес.Ъ г
4,54
0,42 32,06
Вода
0,01 0,79
0,01 1, 00
100,00 7572,00
Вода
Потери
100,00 7572,00
Всего:
60
65 цесс протекает очень медленно (десятки часов), а при использовании сильных минеральных кислот значительно возрастают коррозионные свойства уксусной кислоты. Поэтому оборудование для таких процессов необходимо изготовлять только из высоколегиронанных сталей, что дорого.
Кроме того, требуется очищать уксусную кислоту от примеси гомогенюго катализатора, что возможно только при проведении ректификации, требует больших затрат тепла.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ очистки уксусной кислоты дистилляцией уксусной кислоты с уксусным ангидридом образующимся в ряде производств в Качестве отходов, где перед дистилляцией смесей уксусный ангидрид гидролизуют 5-20%-ным избытком воды в .присутствии ацетатов щелочных или щелочно-земельных металлов, чаще всего ацетата натрия в количестве 0,3-30% к весу смеси.
Этот метод выгодно отличается от методов, в которых применяются сильные кислоты тем, что при использовании ацетата натрия отсутствует сильная коррозия (4) .
Однако уксусную кислоту необходимо очищать от ацетата натрия ректификацией, т.е. затрачивать дополнительное количество тепла. Возникают также трудности, связанные с очисткой кубов ректификационных колонн, на трубчатках которых откладывается ацетат натрия в виде твердой соли.
Цель изобретения — упрощение про.цесса.
Компоненты вес.Ъ г
-Уксусная кислота 97,18 7358,21
Уксусный ангидрид 2,40 181,73
Проведен также гидролиэ примесНого уксусного ангидрида в уксусной кислоте стехиометрическим количеством воды в аппарате с перемешивающим устройством. Количество катализа тора, взятого для реакции составляет
6-10Ъ к весу смеси. Температура реакции 70-850 С, скорость перемешивания 200 об/мин. В таких услониях про- ведения процесса степень гидролиза уксусного ангидрида составляет 98,0% за реакционное время 1,5 ч. ПродолПоставленная цель достигается способом очистки уксусной кислоты от примесей уксусного ангидрида путем гидролиза последнего водой в присутствии катализатора, в котором
5 процесс проводят при 70-85 C и используют н качестве катализатора макропористую сульфосополистирольную смолу (КУ-23)с удельной поверхностью 55-70 м /r. Процесс желательх но вести при стехиометрическом количестве воды и уксусного ангидрида.
Метод осуществлен на укрупненной лабораторной установке. Уксусную кислоту, содержащую примесь уксусно— го ангидрида н количестве 2-4 нес.%
15 с помощью дозирующего устройства непрерынно подают н реактор, представляющий собой цилиндрическую колонку с обогревом, заполненную катионообменной смолой КУ-23.
20 Перед проведением эКсперимента катионообменную смолу КУ-23 подвергают предварительной обработке с целью удаления примесей низкомолекулярных веществ и железа, а также обезвоживания. Время, за которое степень гидролиза уксусного ангидрида составляет 97-98Ъ, примерно 2,5 ч. За реакционное время принято время нахождения продукта н колонке, заполнен— ной катионообменной смолой КУ-23.
Длительность работы образца смолы КУ-23 в проведенных экспериментах превышает 300 ч,причем каталитическая активность катионообменных смол неизменна. Материальный баланс процесса гидролиза представлен н табл.1.
Условия экоперимента:
Температура, С
Реакционное время,ч
Степень гидролиза,Ъ
Уксусная кислота 99,92 7565,67
Уксусный ангидрид 0,06 жительность эксплуатации образца смол в проведенных экспериментах составляет 200 ч без изменения каталитической активности. .Материальный баланс процесса гидролиза в условиях периодического проведения процесса представлен в табл. 2.
Условия опыта:
Температура, С 70-85
Реакционное время,ч 1,5
Степень гидролиза, % 98,0
798089
Таблица
Исход
Компоненты
Уксусная кислота
Уксусный ангидрид
Вода
Всего: паратах с перемешивающим устрой15
В табл. 3 приведены результаты анализа продукта, полученного после гидролиза уксусного ангидрида.
Т а б л и ц а 3 зов
814-74
Показатели родукт идролиза
Бесцветный
Прозрачный
Бесцветная
Прозрачная
Внешний вид и цвет
Полная
99,7 — 99,8
0,004
0,05
0,0003
0,0004
0,0004
0,00002
0,001
60
Содержание веществ, окисляемых двухромовокислым калием и тиосульфатами, мл
2,0
3,0
Как видно из табл. 3, уксусная кислота, прошедшая очистку, полностью удовлетворяет требованиям дей- . ствующего ГОСТ 19814-74 к качеству кислоты I сорта.
Предлагаемый метод очистки уксусной кислоты от примеси уксусного ангидрида эффективен, поскольку степень конверсии уксусного ангидрида и воды составляет 97,5-98%, и прост в технологическом оформлении, В качестве реактора очистки уксусной кислоты от Щ примеси уксусного ангидрида можно использовать стандартные смешивающие устройства, снабженные пористыми прокладками во избежание уноса катионообменной смолы. 6S
Проведение исследования подтверждают целесообразность проведения гидролиза уксусного ангидрида в условиях периодического проведения процесса в апРастворимость в воде
Содержайие уксусной кислоты, Ъ
Содержание уксусного альдегида,Ъ
Содержание муравьиной кислоты, Ъ
Содержание сульфатов (S04 ), Ъ
Содержание хлоридов (С!), Ъ
Содержание тяжелых металлов, осажденных сероводородом (РЬ),%
Содержание железа, Ъ
Содержание нелетучего остатка, Ъ
Устойчивость окраски раствора марганцовокислого калия, мин
Полная
99,50
0,004
0,05
0,0003
0,0004
0,0004
0,00002
0,004
Использование твердого катализатора, не растворяющегося в уксусной кислоте, исключает необходимость проведения дополнительной очистки уксусной кислоты, как это,имеет место в случае применения, например, хлорной кислоты или ацетата натрия.
Важной особенностью предлагаемого метода с использованием катионообменных смол является мягкое проведение процесса, что исключает возможность. протекания побочных процессов.
Селективность реакции достигает 100%.
Значительно упрощается процесс отделения и регенерации катализатора.
Кроме того, предлагаемый метод легко вписывается в технологическую схему процесса действующих производств совместного получения уксусной кислоты и уксусного ангидрида.
Уксусная кислота, отделенная от основных количеств уксусного ангидрида и содержащая его в виде примеси, направляется в смеситель, снабженный перемешивающим устройством, куда подается в расчетном количестве паровой конденсат. На выходе иэ реактора устанавливается насос, который откачивает чистую уксусную кислоту.
Формула изобретения
1.Способ очистки уксусной кислоты от 15 примеси уксусного ангидрида путем гидролиэа последнего водой в йрисутствии катализатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения процесса, его ведут при 70-85eg, а в качестве катализатора используют макропористую сульфосополистирольную смолу с удельной поверхностью 55-70 м /г.
2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что процесс ведут при стехиометрическом количестве воды и уксусного ангидрида.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Технологический регламент
"Совместного производства уксусной кислоты и уксусного ангидрида" Невинномысского п.о. "Азот",, утв. 71.
2.. "J,Chem.Soc, 1968, Р 11, 89, р. 1036-1042.
3. "J.Org.Chem". 1965, Р 5, 30. р. 1365.
4. Заявка ФРГ Р 2423079, кл. С 07 С 53/08, 1975 (прототип).
Составитель Н. Токарева
Редакто Г. Ка алап Тех ед М.Петко Ко екто О. новинская
Заказ 9941 26 Тираж 454 Подписное
ВНИИПИ ГооударСтвенного комитета СССР по делам изобретений и открытий.
113035 Москва Ж-35 Ра ская наб. д. 4/5
Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4