Способ выделения уксусной кислоты из водных растворов гомологов

Способ выделения уксусной кислоты из водных растворов гомологов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз CQBovcKNl

Соцмапмстмчвскмн

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()910587 (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 15. 11. 79 (21) 2838713/23-04 с прнсоеяинением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

С 07 С 53/08

С 07 С 51/573 (Ъеударстеенньй комнтет

СССР (53) УДК561 ° 731. . 07 (088. 8) аа делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 07.03.82, бюллетень 1те 9

Дата опубликования опнсання07. 03. 82. 1

1 ,А.Л.Бомштейн, Т.M.Êóøíåð, А,Н.Трофимов, В.П.Патласов, А.M.×àùèí и Л.A.0åðàôèìîâ

« у c

1 .1 4 1

Центральный научно-исследовательский и проектный институт лесохимической промышленности "ййоексщский ордена Трудового Красного Знамени институт тонкои химической технологии им. M,È.31îìîHîñîâà (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ ВЦЦЕЛЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ

ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ГО11ОЛОГОВ

Изобретение относится к области химической технологии получения низкомолекулярных жирных органических кислот, которые являются ценным сырьем для химической и лесохимической промышленности.

Трудность выделения уксусной кислоты высокой чистоты из водных раст. воров, содержащих также и муравьиную кислоту, обусловлена близостью температур кипения воды (100 С), муо, 10 равьиной кислоты (100,7 С), бинар.ного азеотропа вода-муравьиная ки-, о, слота (!07,5 С) и тройного азеотропа вода — муравьиная кислота — уксусная кислота (107,05 0).

Известен способ разделения муравьиной кислоты, уксусной кислоты и воды (1). Разделение уксусной кислоты, воды и муравьиной кислоты достигается путем этерификации последней азеотропообразующим агентом (алифатические спирты с числом углеродных атомов 3-6, смеси спиртов и бутилацетата)в колонне непрерывного действия. Исходная смесь состава, мас.%: уксусной кислоты 53, воды 43% и муравьиной кислоты 4Х подают в азеотропную колонну непрерывного действия. Количество азеотропообразующего агента, непрерывно поступающего отдельным потоком в колонну, зависит от содержания муравьиной кислоты в исходной смеси и составляет 0 5-2 кратное количество от стехиометрического по реакции. Из кубовой части ко,лонны выводят уксусную кислоту в ви де целевого продукта. Дистиллят азеотропной колонны поступает во флореитину для расслаивания. Верхний слой (органический) частично возвращают в азеотропную колонну, частично направляют в промывочную колонну, где образующийся бутилформиат; отмывают от бутанола. Промытый бутилформиат направляют на обезвоживание и отбирают как товарный продукт. Нижний слой флорентины (водный) направля05ф 7 4 пользованием в качестве разделяющего и связывающего агента бутилпропионата в 1,5-1,7-кратном количестве от содержания воды в исходном сы5 рье с последующим выделением образующегося бутилформиата ректификацией. Отличительная особенность способа состоит в том, что в качестве разделяющего и связывающего агента

1О используют бутилпропионат в 1,51,7-кратном количестве от массовой доли воды, содержащейся в исходном сырье с последующей отгонкой бутилформиата ректификацией.

15 С помощью бутилпропионата осуществляют совмещение гетероазеотропной ректификации с реакцией переэтерификации бутилпропионата с удалением муравьиной кислоты в виде бутилфор20 миата. При определенных условиях циркуляции разделяющего агента удается полностью вывести присутствующую

ta качестве примеси в исходной смеси муравьиную кислоту с образованием о3 91 ют в колонну регенерации эфира и спирта. Дистиллят колонны регенерации подают во флорентину, общую с азеотропной колонной. Воду иэ нижней части регенерационной колонны частично используют для промывки бутилформиата (верхний слой флореитины) частично отбирают.

В качестве азеотропообразующих агентов в опытах используют бутанол, бутанол в смеси со спиртами с числом углеродных атомов 3 и 5-8, изоамиловый спирт, бутилацетат.

Недостатками данного способа, вопервых, являются потери целевого продукта (уксусной кислоты) за счет неизбежной этерификации последней спиртами, составляющие до 1,5%. Во" вторых, при использовании в качестве этерифицирующих агентов спиртов в 0 5-2-кратном избытке от стехиометрического по реакции с муравьиной кислотой, а тем более при неполной конверсии муравьиной кислоты (содержание до 0,5% в уксусной кислоте), эфирный слой дистиллята азеотропной колонны кроме растворенной воды будет содержать остаточное количество спиртов. Так как разделение смесей формиат — спирт — вода с выделением чистого формиата, затруднено из-за наличия тройного азеотропа с минимальной температурой кипения, для отделения формиата от спирта применяют промывку органического слоя водой. Это, в свою очередь, увеличивает рециркуляцию воды, а следовательно, приводит к увеличению энергетических затрат.

Перечисленные выше недостатки приводят к получению уксусной кислоты низкого качества с содержанием муравьиной кислоты до 0,5%, во -(/ ды до 0,2% сложного эфира до 0,6%, к уменьшению выхода уксусной кислоты на 1,5%, к большой кратности циркуляции азеотропного агента (3,7-10,9кратное количество относительно выво" димой воды), т.е. большим энергозатратам на процесс.

Целью изобретения является повышение качества и выхода уксусной кислоты, и снижение энергетических затрат на осуществление способа.

Поставленная цель достигается способом выделения уксусной кислоты из водных растворов гомологов мет дом азеотропной ректификации с ис30

4$

1эутилформиата, выделение которого в виде товарного продукта не представляет никаких затруднений.

Высокое качество обезвоженной и очищенной от муравьиной кислоты уксусной кислоты обеспечивается созданием в азеотропной колонне с 30 т.т. эоны циркуляции бутилпропионата протяженностью 10-15 т.т.

Исходную смесь состава, мас.%: муравьиная кислота 0 1-3, уксусная кислота 6-14, пропионовая кислота

0,1-1. масляная кислота 0,1-.1, вода

80-94 подают в среднюю часть ректификационной колонны 1 с 30 т.т.

В верхнюю часть колонны 1 подают бутилпропионат (кубовый продукт колонны 4) в 1,5-1,7-кратном количестве от массовой. доли воды в исходной смеси. Дистиллят колонны 1 поступает на расслаивание во флорентину 2. Органический слой состояпжй из бутилпропионата, бутилформиата и растворенной воды поступает на разделение в колонну 4, водный слой поступает на регенерацию разделяющего агента в колонну 3, снабженную общей с колонной 1 флорентиной 2.

Температура верха колонны 1 9395 С, температура в средней части колонны 100-110 С, температура куба

119"122 С, что благоприятствует высокому качеству получаемой в кубе уксусной кислоты (поток С) практиS

1О

Формула изобретения

35 яо

50

5 9 чески свободной от муравьиной кислоты и воды.

Регенерацию раэделяка1его агента из водного слоя флорентин 2 и 5 (см. ниже) проводят в колонне 3.

Воду, свободную от органических примесей выводят из колонны 3 потоком

В, Органический слой флорентины 2 подают на разделение в колонну 4.

Дистиллят колонны 4 поступает во флорентину 5, где расслаивается, Органический слой (бутилформиат) частично подают в колонну в качестве флегмы, частично отбирают как товарный продукт (поток А} . Водный слой направляют в колонну 3. Кубовый продукт колонны 4 — бутилпропионатпоступает в качестве разделяющего агента в колонну 1.

Особенность способа состоит в том, что в результате создания в колонне азеотропной ректификации циркуляционного контура из .разделяющего и переэтерифицирующего агента — бутилпропионата — в 1,5-1,7 кратном количестве, от массовой доли воды, присутствующей в исходной смеси, обезвоживание раствора уксусной кислоты в присутствии ее гомологов, осуществляют на трехколонной установке с общей флорентиной для двух колонн при температуре в зоне переэтерификации бутилпропионата с удалением муравьиной кислоты в виде бутилформиата 100-110 С и протяженностью 10-15 т.т. с получением кубового продукта — уксусной кислоты, практически свободной от муравьиной кислоты и воды.

Пример 1. Смесь в количестве 100 г/ч состава (мас.X): муравьиная кислота 2,5 уксусная кислота 14 0 пропионовая кислота

0,7, масляная кислота 0,1; вода

82,7 — подают в зону 10 т.т. в непрерывно действующую колонну с 30 т.т

Количество разделяющего агента подаваемого в верхнюю часть колонны составляет 124 г/ч. (1,5-кратное количество от содержания воды в смеси); количество отбираемой эфироводы (водный слой флорентины) составляет 82 г/ч.

Кислотность эфироводы 0,1 мас.7. Ко- личество кубовой жидкости 14,5 г/ч, 10587 -- 6 муравьиная кислот и вода отсутствуют, массовая доля уксусной. кислоты

95,2Х. Температура верха колонны

94 С, температура в средней части колонны (между 8-й и 12-й т.т.)

100 С, температура куба 120 С.

11 р и м е р 2. Условия проведения опыта по описанию примера 1.

Массовая доля муравьиной кислоты

3,0Х воды 82,7Х. Количество разделяющего агента составляет 141 г/ч (!,7-кратное количество от содержания воды в исходной смеси), количество отбираемой эфироводы (водный слой флорентинц) 83 г/ч с кислотностью 0,15Х. Количество кубовой жидкости 14,3 r/÷, муравьиная кислота и вода отсутствуют, массовая доля уксусной кислоты 92,3Х.

Способ выделения уксусной кислоты из водных растворов гомологов по сравнению с известным способом обеспечивает повышение выхода и качества уксусной кислоты за счеЛ использования более эффективного разделяющего и связующего муравьиную кислоту агента, что влечет эа собой и уменьшение энергозатрат в 2,56,4 раза на осуществление способа.

Способ выделения уксусной кислоты из водных растворов гомологов методом азеотропной ректификации с использованием разделяющсго и связывающего муравьиную кислоту агента, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и выхода уксусной кислоты и снижения энергетических затрат, в качестве разделяющего и связывающего агента используют бутилпропионат в 1,5-1,7кратном количестве от содержания воды в исходном сырье с последующим выделением образующегося бутилформиата ректификацией.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции М 2082982, кл. С 07 С,53/00, опублик. 1978 (прототип).

Составитель 0.0ксинойд

Редактор И.Коляда Техред Т.Иаточка, Корректор О.Билак

Заказ l018/23 Тираж 448 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035 Москва, Ж-35,;Раушская,наб., д. 4/5

Филиал 1ПП1 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, ч