Способ абсолютирования изопропилового спирта
Патент 956491
Авторы
Способ абсолютирования изопропилового спирта
Иллюстрации
Реферат
< >956491
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскнх
Сецнаинстнческнк
Респубинк (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.01. 81 (21) 3279283/23-04 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 07,09. 82.Бюллетень ¹ 33
Дата опубликования описания 07. 09. 82
И11М. К.
С 07 С 31/..10
С 07 С 29/82
ГосударствеинмЯ комитет
СССР
bio делам нзобретениЯ н отнрнтнЯ (53) УДК 547; 26. 3..06(088.8) (71) Заявитель (54) СПОСОБ АБСОЛЮТИРОВАНИЯ ИЗОПРОПИЛОВОГО
СПИРТА
Изобретение относится к усовершенствованному способу абсолютирования иэопропилового спирта (АИПС), который находит широкое применение в химической, нефтехимической, автомобильной, лесохимической, медицинской, мебельной, пищевой, парфюмерной провышленностях. Он нашел применение как растворитель, во многих случаях заменяющий этиловый спирт, например, для масел, киров и смол.
В некоторых случаях AHIIC является, даже лучшим растворителем, чем этиловый. Особенно важное значение имеет применение AHIIC в медицинской 15 проваааленности: в производстве левомецетина, новокаина, мезатона, тетрациклина гипрохлорида и других медицинских препаратов. В подобных отраслях промышленности требуется продукт особого качества, поэтому к,абсолютированному изопропиловому спирту предъявляются высокие требования. с точки зренИя его чистоты (ГОСТ 9805-78). 25
Процесс получения абсолютированного изопропилового спирта заключается в обезвоживании технического спирта, представляющего собой смесь спирта, воды и ряда высоко- и низкокипящих примесей, путем применения азеотропной ректификации в присутствии разделяющего агента, который образует с водой и спиртом низкокипящий расслаивающийся тройной азеотроп.
Известен способ абсолютирования ,технического ИПС с помощью аэеотропнбй перегонки с бензолом или циклогексаном (1) .
Недостатками такоГо способа являются низкие выход (81,1В) и качество (99,4Ъ) AHIIC, а также необходимость работы с высокотоксичным бензолом, который как примесь содержится в АИПС.
Иснользуемяй циклогексан прнгоцен лишь для отделения воды из бинарной смеси изопропиловый спирт— вода. При абсолютировании техничесКого изопропилового спирта, представлякщего собой азеотроп вода - изо« пропиловый спирт и содержащий легкокипящие примеси, в основном ацетон, метилэтилкетон, а также высококипящие спирты класса С -С, циклогексан не пригоден из-за плохой расслаиваемости тройного азеотропа на водный и органические слои вследствие наличия в изопропиловом спир-95649,1
Изопропиловый спирт
Вода
Ацетон
Метилэтилкетон
Непредельные соединения
Кислотность
Высококипящие примеси
87,65
11,33
0,7
0,1
0,02
0,0008
0,2
В верхнюю часть колонны на 59-ю тарелку непрерывно подают комбинированный разделяющий агент: 4 кг ДИПЭ и 0,5 кг ЦГ на одну тонну АИПС. В испаритель куба колонны для создания паровоro потока подают греющий водяной пар давлением 4-4,5 атм в
° количестве 1000,4 кг/ч.
При 62-63 С с верха колонны образующиеся пары, представляющие собой многокомпонентную смесь, состоящую
65 из спирта, диизопропилового эфира, те ацетона, метилэтилкетона и других примесей, которые в процессе абсолютирования переходят в водный . слой, уменьшая его плотность до
0,860-0,880 г/мл. Плотность органического слоя при этом равна
0,780 г/мл. Это, в свою очередь, приводит к уносу циклогексана с водным слоем, а, следовательно, к его большому расходу - 50 кг на тонну готового продукта, а также к уносу с водным слоем до 55% изопропилового спирта, что приводи. к уменьшению выхода товарного спирта до 60-65% от теоретически возможного.
Ввиду перечисленных причин процесс абсолютирования изопропилового спирта с использованием циклогексана является практически неработоспособным в промыйленных условиях.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является использование в качестве разделяющего агента диизопропилового эфира $2) .
Однако данный способ имеет следующие недостатки: небольшая пройзводительность процесса; высокие затраты энергетических средств (тепловой и электроэнергии); малый съем продукции с единицы объема; отдельные показатели качества AHIIC находятся на пределе ГОСТ 9805-76, так, напри- мер, содержание основного вещества, влаги, карбонильных и непредельных соединений, которые особенно лимитируются при применении АИПС в медицинской, парфюмерной, фармацевтической и других отраслях промышленности
Целью изобретения является повышение производительности процесса абсолютирования изопропилового спирта, снижение энергетических затрат и улучшение качества целевого продукта.
Поставленная цель достигается тем, что процесс абсолютирования изопропилового спирта проводят путем азеотропной ректификации в присутствии смеси диизопропилового эфира и циклогексана при весовом соотнощении, равном 1:0,2-4.
В качастве разделяющего агента смеси используют диизопропиловый эФир (ДИПЭ) и циклогексан (ЦГ) при весовом соотношении 1:0,2-4, преимущественно 1:0,5-2.
Применение ко(ибинированного разделяющего агента с содержанием циклогексана менее 0,2 и более 4 вес.ч. нецелесообразно, так как в этом случае не наблюдается существенного повышения экономичности процесса и улучшения качества целевого продукта
При использовании комбинированного агента, содержащего более 4 вес.ч. циклогексана происходит резкое снижение производительности процесса.
Использование предлагаемого способа абсолютирования ИПС обеспечивает интенсификацию процесса абсолютирования изопропилового спирта, т.е. проведение процесса с более высокой производительностью (1,31,93 т/ч), что на 21-80% больше, чем при работе на диизопропиловом эфире, а, следовательно, и большую перерабатывающую способность уста10 новки абсолютирования; снижение теп,ловых энергозатрат в виде греющего водяного пара, поступающего в испаритель куба колонны абсолютирования, на 33-43% и охлаждающей воды на 5315 64%; увеличение съема продукции с единицы. объема аппарата на 20-79%, т.е. повышение единичной мощности агрегата также на 20-79%, что ведет к снижению капитальных затрат, а
@ именно к сокращению основного и вспомогательного оборудования, к сокращению площадей дляразмещения оборудования, что приводит,всвою очередь, к снижению трудовых и производственных затрат; снижение расходной нормы на разделяющий агент на 25%; снижение рас ходной нормы на электроэнергию на
50%; получение более высококачествен-. ного целевого продукта с содержанием основного вещества не менее 99,97% влаги не более 0,011%, непредельных соединений не более 0,0022 гВг/100 r
ИПС, карбонильных соединений не более 0,0122%.
Пример 1. Процесс проводят при атмосферном давлении.
В колонну абсолютирования диаметром 1200 мм, высотой 17550 мм, числом колпачковых тарелок 59, на 53-ю тарелку непрерывно в количестве №О 2 34 т/ч подают исходную смесь — технический изопропиловый спирт с температурой 59-60 С следующего состава, вес.%:
956491
Вода 1,31
Диизопропиловый эфир 45,4
Циклогексан 45,57
Ацетон 1,39
Метилэтилкетон 0,031
Изопропилоьый спирт 6 29
Плотность данного слоя 0,752 г/см
Соотношение ЦГ:ДИПЭ в органичесi Охом слое, 1: 1.
Водный слой плотностью 04=
k0,962 г/см9 состава, вес. %:
81,32
Вода
Диизопропиловый эфир
Циклогексан
Ацетон
Метилэтилкетон
Изопропиловый спирт.
1,082
0,016
4,56
0,024
12,998
Пример 3. Опыт проводят аналогично опыту, описанному в примерах 1 и 2 ° В колонну абсолютирования подают разделяющий агент при соотношении циклогексана к эфиру, равном 4:1, при этом нагрузка на колонну по.техническому спирту состав.ляет 1,57 т/ч. В испаритель куба
45 колонны подают греющий пар в коли,честве 808,3 кг/ч, а в дефлегматорводу в количестве 38, 6 м /ч. Состав органического слоя флорентийского сосуда сюййдующий, вес. %:
Вода 2,8
Диизопропиловый эфир. 17,8
Циклогексан 71,2
Ацетон 1,27
55 Метилэтилкетон 0,03
Изопропиловый спирт 6,9
Плотность данного слоя 0,753 г/см .
Водный слой имеет плотность ф0 0,945 г/смЗ, состав его следукщий, вес. В:
61,3
Вода
ДИизопропиловый эфир
1Циклогексан
1,32
0,26 циклогексана, води,.ацетона, н других поступают в дефлегматор, где они конденсируются, охлаждаются до
15-20 C и поступают во флорентийский сосуд на расслаивание. В дефлегматор подают хладагент — воду в количестве 43,8 м 3/ч. Из флорентийского сосуда после расслаивания сконденсированных паров органический слой возвращают в верхнюю часть колонны на 59-ю тарелку в качестве флегмы. Состав органического слоя спедукиций, нес. Ъ: выводят из флорентийского сосуда и направляют для рекуперации содержащегося в нем изопропилоього спирта, например в систему получения технического изопропилового спирта.
Из нижней части колонны очистки непрерывно отбирают целевой продукт— абсолютироьанный изопропиловый спирт в количестве 46, 3 т в сутки, что соответствует 1,93 т/ч.
В табл. 1 и 2 представлены данные, характеризукШие экономичность процесса абсолютирования и качественные показатели целевого продукта.
В связи с уменьшением в колонне количества разделяющего агента иэза различных его потерь (механические потери, унос с водным слоем и прочие), для поддержания стабильного режимапроцесса колоннупериодически подпитывают разделяющим агентом из расчета 4,0 кг ДИПЭ, 0,5 кг ЦГ на 1 т AHIIC.
Материальный баланс представлен в табл. 3.
Пример 2. Опыт проводят аналогично описанному в примере 1.
В колонну абсолютирования подают разделяющий агент при соотношении, ЦГ:ДИПЭ, равном 0,2:1, при этом нагрузка на колонну по техническому спирту составляет 1,6 т/ч.
В испаритель куба колонны подают греющий пар в количестве 820,8 кг/ч, а в дефлегматор — воду в количестве 36,5 м /ч.
Состав органического слоя флорен тийского сосуда следующий, вес.%
Вода 1,53
Диизопропилоьый эфир 73,74
Циклогексан 14,75
Ацетон 2,34
Метилэтилкетон 0,03
Изопропиловый спирт 7,61
15 Плотность данного слоя 0,744 г/см
Водный слой имеет плотность
0,966 г/см, состав его следующий
3 ,вес. Ъ:
Вода Е5,2
Диизопропиловый эфир 1,34
Ацетон 9,84
Метилэтилкетон 0,02
Изопропиловый спирт 23,6
Циклогексан в данном составе отсутствует.
В течение суток из куба колонны отбирают 31,7 т АИПС, что соответ30 ствует 1,32 т/ч.
В табл. 1 и 2 представлены данные»характеризующие экономичность процесса абсолютирования и качество целевого продукта.
35 В табл. 4 показан материальный баланс.
956491
7,55
0,04
Ацетон
Метилэтилкетон
Изопропиловый спирт
29,53
Вода 1,4
Диизопропиловый эфир 90,9
Ацетон 5,0
Метилэтилкетон 0,0019
Изопропиловый спирт 2,7
Э
Плотность данного слоя О, 735 г/см .
Водный слой имеет плотность
0,972 г/смЭ, состав его следующий, вес. Ъ:
82,3
Вода
Диизопропидовый эфир
Ацетон
Метилэтилкетон
Изопропиловый спирт
1 56
4,04
0,007
12,1
За сутки из куба колонны отбирают 25,9 т АИПС, что соответствует
1,08 т/ч.
В табл. 1 и 2 представлены данные, характеризующие экономичность процесса абсолютирования изопропилового спирта и его качественные показатели при работе на комбинированном. разделяющем агенте при различном весовом соотношении циклогексан:диизо- 69 пропиловый эфир, которые сравнивают с данными при работе на диизопропиловом эфире °
В табл. б представлен материальный баланс. 65
В течение суток из куба колонны 5 отбирают 31,2 т AHIIC, что соответствует 1,3 т/ч., В табл. 1 и 2 представлены данные, характеризующие экономичность процесса абсолютирования и качество целевого продукта.
В табл. 5 представлен материаль ный баланс.
Пример 4,(для сравнения).
Опыт проводят аналогично примерам 1, 2 и 3, однако, с целью сравнения экономичности процессов и качества целевого продукта, используют не комбинированный разделяющий агент, а индивидуальный — диизопропиловый эфир. 20
Исходную смесь того же состава, что и в примерах 1-3, подают в колонну. абсолютирования в количестве
1,3 т/ч, что составляет максимально возможную нагрузку по питанию. 25
В испаритель куба колонны подают греющий пар в количестве 1001,5 кг/ч, а.в дефлегматор — воду в количестве
68,6 мЭ/ч.
Состав органического слоя флорен- ЗО тийского сосуда следующий, вес. Ъ:
Пример 5.(для сравнения).
Опыт проводят аналогично примерам 1, 2 и 3 в течение 24 ч,.только в качестве разделяющего агента используют индивидуальное вещество — циклогексан.
Исходную смесь того же состава, что и в прймерах 1-3, подают в колон-. ну абсолютирования в. количестве
1,14 т/ч.Это максимальная нагрузка, обеспечивающая стабильную работу установки с вработкой AHIIC, отвечающего по своему качеству требовани-. ям ГОСТ 9805-76, на пределе. Каждые два часа колонну подпитывают циклогексаном в количестве 50-55 л.
При больших нагрузках установка вырабатывает бракованую продукцию.
Состав органического слоя флорентийского сосуда следующий, вес. Ъ:
Вода 0,5
Циклогексан 79,1
Ацетон 0,3
Метилэтилкетон 0,002
Изопропиловый . спирт 20,1
Плотность данного слоя О, 780 г/см .
Водный слой имеет плотность
0,880 г/см, состав его следующий, 3 вес. Ъ:
Вода 33,7
Циклогексан 7,3
Ацетон 8,9
Метилэтилкетон 0,005
Изопропиловый спирт.. 5011
Эа сутки получено 13,7 т AHIIC, что соответствует 0,6 т/ч, таким образом, .производительность установки при применении в качестве разделякщего аген-та циклогексана в 1,8 раза меньше, чем с применением эфира„ и в 3,2 раза меньше, чем с применением комбинированного разделяющего агента.
Другие технико-экономические показатели также значительно ниже, в частности расход разделяющего агента составляет 50 кг на тонну AHIIC что в
10 раз больше,чем при использовании эфира.
Опыты, материальные балансы которых представлены в табл. 3-6, проводят в условиях повышенного содержания высококипящих примесей (0,2Ъ), поэтому в материальном балансе отражается поток под названием "кубовая жидкость", который позволяет выводить периодически эти высококипящие примеси вместе с изопропиловым спиртом непосредственно из жидкой части куба, а целевой продукт — абсолютированный изопропиловый спирт — отбирают с 1-5 тарелок, считая от куба колонны, из паровой фазы.
В случае содержания высококипящих примесей менее 0,01Ъ в исходном ,техническом спирте — этот поток в ма956491
10 циклогексан
Диизопро лиловый эФир
Прирост показателя, %
Дийзопропиловый эфир
Технико-экономические показатели
0,2
Нагрузка на колонну очистки, технического ИПС, т/ч
21-80
1,57
2,34
1,60
1,3
Единичная мощность колонны очистки, т/ч AHIIC
1,30
20-79
1,93
1,32
1,08
Удельный расход греющего пара, на 1 т
AHIIC, кг/ч
33-43
621,8 526,5 621,8
927,3
Удельный расход хладоагента на 1 т AHIIC м /ч
53-64
29,8
2.7,67 22, 7
63,5
Удельный съем продукта с единицы объема.т/ч м
0,066
20-79
0,055 0,067 0,098
Расход электроэнергии на 1 т AHIIC
25
25
Расход разделяющего агента, кг на 1 т
AHIIC
4,5
4,5
4,5
Т а б л и ц а 2
Показатели ГОСТА
9805-76
Очистка смесью циклогексана и диизопропилового эфира в соотношении пиловым эфиром
Показатели
0,2 — т0
Массовая доля изопропилового спирта, .вес. %
Не менее
99,8
99,974 99,975 99,974
99,86
Температурные, пределы перегонки, С, при о давлении 101325 Па, при которых отгоняется не менее 95 объем.ных долей, % . 81,9-82 8 81,9-82,8 81,9-82,8 81,9-82,8 . 81,5-83 териапьном балансе отсутствует.. Ку» бовую жидкость с целью утилизации изопропилового спирта объединяют с водной фракцией и направляют на переработку известным способом.
В материальном балансе все примеси, кипящие при температуре ниже температуры .кипения изопропилового
Спирта (ацетон, метилэтилкетон) обозначены как легкокипящие примеси, а примеси с температурой кипения выше температуры кипения изопропилоsoro спирта — высококипящие примеси.
В материальных балансах кпрнмерам
1-:3 под разделяющим агентом следует понимать смесь циклогексана и диизопропилового эфира в нужном соотношении.
Т,а блица 1
956491
Продолжение табл. 2
Очистка смесью циклогексана и диизопропилового эфира в соотношении
Очистка диизопропиловым эфиром
Показатели ГОСТА
9805-76Показатели
0,2
Т
Не более
0,0007
0,0005 0,0005 0,0005 0,0005
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Не более
0,006
Ою003 Ою0021 Ок002 9к0022
Не более
0,15
Массовая доля воды, вес.Ъ
0,011
0,011
0,1
Не более .0 0122 0 01М Ою0121 0 02
0„018
Не более
0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,002
Таблица 3
Состав
Наименование потоков (пример 1) вес. Ъ кг
Вход в колонну:
2340,00
100 00
1. Технический изопропиловый спирт:
2051,01
265,12
18,72
5,15
Изопропиловый спирт
Вода
Легкокипящие примеси
Высококипящие примеси
8,69
2. Разделяющий агент
2348,69
Итого: 100
Выход из колонны:
1. Абсолютированный изопропиловый спирт:
1930,00
100,0000
1929,52
Массовая доля кислот в пересчете на уксусную кислоту, вес. %
Массовая доля сернистых соединений s пересчете на серу Бромное число„ r брома на 100 г иэопропилового спирта
Массовая доля карбонильных соединений в пересчете на группу СО, вес. Ъ
Массовая доля нелетучего остатка, вес. 3
Изопропиловый спирт
Вода
Легкокипящие примеси
Высококипящие примеси
87,65
11,33
0,80
0,22
99,9750
0,0100
0,0129
0,0021
0,19
0,25
0,04
956491
Продолжение табл, 3
Наименование потоков пример 1
Состав
I вес.Ъ !
2.. Водная фракция:
401,52
Иэопропиловый спирт
Ф
Вода
Разделяющий агент
Легкокипящие примеси
3. Кубовая жидкость:
100,00
Изопропиловый спирт
Высококипящие примеси
93, 13
6,87
4. Потери разделяющего агента
4,27
Итого: 100
2410,20 ЮУ
+B водной фракции содержание воды на 61,32 кг превышает ее содержание в
,исходном техническом спирте. Это объясняется тем, что при данной максимальной нагрузке на колонну абсолютирования {2,34 т/ч) во флорентийский сосуд для ускорения и улучшения расслаивания водного и органического слоев подают воду в количестве 61,51 кг.
Таблица 4
Состав
Наименование потоков
{пример 2) вес. Ъ
Вход в колонну:
100,00
1. Технический иэопропиловый спирт:
2. Разделяющий агент
5,94
Итого: 104 1605р99
ВыхОД иэ кОлОнны, 1. Абсолютированный иэопропиловый спирт:
1320,00
100,0000
274,63
100 00
2. Водная фракция:
64,81
179,06
23,60
65,20
Изопропиловый спирт
Вода
Изопропиловый спирт
Вода
Легкокипящие примеси
Высококипящие примеси
Изопропиловый спирт
Вода
Легкокипящие примеси
Высококипящие примеси
100,0
13,0
81,3
1,1
4,6
86,92
11,20
1,70
0,18
99,9740
0,0110
0,0122
0,0028
52,19
326,44
4,42
18,47
4,27
69,30
5,11
1605,99
1390,72
179,21
27,24
2,88
1319,65
0 15
0,16
0,04
956491
16, .Продолжение табл. 4
Состав
Т вес. % кг
Разделяющий агент
3,68
27,08
1,34
9,86
16/5,99
6,26
2," 84
2,26
1605,99
Итого: 100
Таблица 5
Состав вес. % кг
Вход,в колонну: (!
100,00
1669 96
5,85
1575,81
Итого: 100
Выход из колонны:
° 1300,00
100 0000
260 00
100 ОО
2., Водная фракция:
100 00.22,03
77,97
1,74
1575,81
Итого: 100
Наименование потоков пример 2
Легкокипящие примеси
3. Кубовая жидкость:
Иэопропиловый спирт
Высококипящие примеси
4. Потери разделяющего агента
Наименование потоков (пример 3) 1. Технический изопропиловый спирт:
Изопропиловый спирт
Вода
Легкокипящие примеси
Высококипящие примеси
2. Разделяющий агент
1. Абсолютированный изопропиловый спирт:
Изопропиловый спирт
Вода
Дегкокипящие примеси
Высококипящие примеси
Изонропиловый спирт
Вода
Разделяющий агент
Легкокипящие примеси
3. Кубовая жидкость:
Высококипящие примеси
Иэопропиловый спирт
4.-Потери разделяющего агента
100,00
68,79
31,21
88, 37
10,16
1,27
0,20
99,9740
0,0110
0,0121
0,0029
29,53
61,30
1,58
7,59
1387,41
159,52
19,89
3,14
1299,66
0,14
0,16
0,04
76,78
159,38
4,11
19,73
14,07
3,10
10,97
956491
Табл нца 6
Наименование потоков (пример 4) кг
Вход в колонну:
1. Технический изопропиловый спирт:
100,00
1300 00
1146,98
143,00
7,16
2,86
88,23
11, 00
Изопропиловый спирт
Вода
Легкокипящие примеси
Высококипящие примеси
0,55
0,22
2. Диизопропиловый эфир
6,48
1306,48
Итого: 100
Выход из колонны:
1. Абсолютированный изопропиловый спирт
1080,00
100 000
Изопропиловый спирт
Вода
Легкокипящие примеси
Высококипящие .примеси 10, 78
1,08
0,19
0,24
99, 860
0,100
0,018
0,022
2 ° Водная фракция:
100,00
172,45
82, 30
12;10
1,56
4;04
141,92
20,87
2,69
6,97
Вода
Изопропиловый,спирт
Диизопропиловый эфир
Легкокипящие примеси
50,24
2,62
47,62
3. Кубовая жидкость:
100,00
5,21
94,79
Высококипящие примеси
Изопропиловый спирт
3,79
4. Потери разделяющего агента
1306,48
Итого: 100
Формула изобретения, 2. Способ по п. 1, о т л .и ч а—
1. Способ абсолютирования изопро-, ю шийся тем, что процесс пропилового спирта, получаемого прямой водят с разделяющим агентом, имев,или сернокислотной гидратацией про- щим весовое соотношение днизопропипилена, путем азеотропной ректифи- лового эфира и циклогексана, равкации в присутствии разделякщего 55,ное 1:0 5-2. агента †. диизопропилового эфира, о т л и ч а и шийся тем, что, Источники информации, с целью повышения производительности, принятые во внимание при экспертизе снижения энергетических затрат и улучшения качества целевого продук- 1. Патент Японии Р 46-17287, Tdi используют смесь диизопропилового кл . 16 В 413, 1977. эфира и циклогексана при весовом 2. авторское свидетельство СССР соотношении, равном 1:0,,2-4. 9 180177, кл. С 07 С 31/10, 1962.
ВНИИПИ Заказ 6512/2 Тираж 445 Поцписное
Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул;Проектная,4