Способ выделения уксусной кислоты

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИОАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 734188 аюьл:иВ аФДата опубликования описания 18,05.80 М, И. Глухарева, А. М, Чащин, Т. М. Кушнер, Л. А, Серафимов и Е. А. Лебедев(72) Авторы изобретения Центральный научно-исследовательский и проектный институт лесохимнческой промышленности и Московский ордена Трудового Красного Знамени институттонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова(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 кисло. ты экстракцией из водных растворов с помощью простых и сложных эфиров, кетонов, спиртов, аминов и некоторых других углеводородов. Практическое применение в качест 1 О 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 - 60 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 кислоты достигает 94% при соотношении объемов потока экстрагента и исходного раствора 1,5 - 1,6:1, содержание уксусной кислоты в ко.нечном продукте - черной кислоте, 68 - 7Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ экстракции уксусной кислоты сложным много- компонентным экстрагентом переменного состава 2, Этот экстрагент содержит легкокипящие компоненты жижки - ацетальдегид, ацетон, метанол, метилацетат, этилацетат, этанол, метилэтилкетон, диэтилкетон н воду.В соответствии с этим способом жижка после отстаивания и отделения тяжелыхсмол и легких всплывных масел поступаетна экстракцию. Начинают процесс экстракцииэтилацетатом, Легкокипящие компоненты, содержащиеся в жижке и постоянно поступающиес ней, участвуют в процессе экстракции, распределяются между органической и водной фазами согласно законам массообмена, отгоняютсяна стадиях регенерации вместе с этилацетатом.Регенерацию экстрагента из рафината и экстракта осуществляют в одноколонных ректи.",0 35 40 45 50 55 фикационных аппаратах. Отогнанные вместес этилацетатом на стадиях регенерациивсе легкокипящие компоненты жижки вновь возвращают на экстракцию и распределяютсямежду фазами, вновь регенерируют и возвращают на экстракцию, и таким образом накапливаются в экстракционной системе,цо момента гомогенизации фаз,Цикл экстракции повторяется. В среднемодин цикл использования экстрагента продолжается 1,5 - 2 месяца, а затем отработанный экстрагент выводят из системы. Для получения изжижки 1 т 100%.ной уксусной кислоты расходуется 12 - 17 кг этилацетата. Коэффициентизвлечения уксусной кислоты на стадии экстракции 94,9% при соотношении потоков экстрагента и жижки 1,6 - 1,7:1. Концентрация уксусной кислоты в черной кислоте составляет40 - 50%:Описанный способ переработки необессмоленной и необесспиртованной жижки нарядус достоинствами Имеет и ряд недостатков.Процессы экстракции и регенерации характеризуются постоянно изменяющимся, составомоборотного экстрагента и нестабильностью всехтехнологических показателей. Это затрудняетуправление и контроль работы всех аппаратов.Главным недостатком способа является его. периодичность и непостоянство состава экстрагента, что приводит к увеличению в течениецикла содержания воды в конечном продукте - черной кислоте (от 5 до 30%), чтозатрудняет и удорожает ее дальнейшую переработку,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 иэ экстракта проводят ректификицией с получением в кубовом остатке целе. вого продукта, а вьщеление легкокипящих компонентов, поступающих на экстракцию, осуществляют ректификацией рафината с получением в виде кубового остатка сточной воды, и дистиллата легкокипящих соединений, изкоторого 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. технологическаясхема способа выделения уксусной кислоты.Необессмоленную и необесспиртованную жижку после отделения от нее легких всплывнь 1 х 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 3для 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 экстрагентелегкокипящих компонентов жижки, а, следовательно, сохраняется стабильным состав оборотного экстрагента. Дистиллят колонны 3разделяют в ректификационной колонне 4на фракцию компонентов, температура кипе.ния которых ниже температуры кипения этилацетата, Й кубовую жидкость. Присутствиеэтилацетата 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 этил. ацетат 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 охлаждениярасслаивается во флорентине 8 на водный слойи рабочую часть экстрагента, возвращаемогона экстракцию. Водный слой из флорентины8 направляют в колонну 3. (Регснерированныйиз экстракта и рафината (только дистиллятиз колонны 5) экстрагент объединяют и воз.вращают в процесс на экстракцию. При э 1 ом5 734188 бсостав экстрагента, подаваемого на экстракцию дят сложным экстрагентом следующего сои объединенного после регенерации, остается става, масс.%: 0,2 ацетальдегнда; 0,3 ацетона; постоянным) . 4,2 метилацетата; 0,6 метанола; 55,0 этилацеДанный способ экстракции кислоты из тата; 0,5 этанола, 24,0 метилэтилкетона; 12,0 продуктов пиролиза древесины опробован вдиэтилкетона 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%. ПриП р и м е р 1. В лабораторных условиях переработке экстракта получают черную кислоиз необессмоленной инеобесспиртованной 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-каждой колонны приведены в таблице Таблица 1 Число ступенэкстракции Объемное соотношен потоков экстрагента жижки Число теоретическихтарелок: 2 18 тгонной ч 14 укрепляющей части Флегмовое число 8 0 оемпература, С:в верхней части,5 3 0 нижней част олонны огрева питающей 6734188 Таблица 2 Регенерация экстрагента Экстрактор(колонна 2) из рафината из экст. ракта(колонна 7) выделение легкокипявыделениерабочейчасти отгонка всех Характеристика процесса легкокипящих от воды, уксусной кислоты, смолистых, Число ситчатых тарелокОбъемное соотношение 36 потоков экстрагентаи жижкиЧисло колпачковыхтарелок:в отгоннойчасти 1,4:1 36 16 46 14 30 15 в укрепляющей части 16 21 0,3 27 0 0,4 Флегмовое числоРТемпература, С: в верхней частиколонны 71,0 50,1 68,5 в нижней части 82,5 74,5 102 137 колонныподогрева питающейсмеси 20 60 22 50 7В процессе работы состав оборотного экст. рагента не изменяется и практически остается раВным составу приготовленного экстрагента. При эхом в оборотный экстрагент возвращается 0,964 доли экстрагента, регенерированного из экстракта, и 0,036 долей экстрагента, , являющегося рабочей частью растворителя , (дистиллят колонны 5), регенерированного израфината. Регенерированный экстрагент из,экстракта , имеет состав, масс.%: ацетальдегид 0,2; ацетон0,3; 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, входитмасс.%: 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;диэтилкфтон 3,4. Практический расход экстратента на 1 т 100%-.ой кислоты составляет 1 кг. 8П р и м е р 2. В производственных условиях Ашинского лесохимического завода из необесспиртованной и необессмоленной жижки 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 рафинатапроводят в ректификационных колоннах, параметры и условия работы приведены в табл, 2, Состав зкстрагента после регенерации не изменяется.734188 РаАио юане елтраееита ЦНИИПИ Заказ 1999/3Тираж 495 Подписное Филиал ППП Патент", г.ужгород, ул. Проект 1 9В процессе работы на экстракцию возвра.щается 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 т100%.ой уксусной кислоты равен 3,9 кг,Проверка предложенного способа в лабо.раторных и производственных условиях пока.зала ряд его преимуществ по сравнению сизвестными методами:1) возможность осуществления непрерывного стабильного процесса экстракции уксусной кислоты и регенерации экстрагента и автоматизация его; 302) снижение содержания зоды в конечномпродукте - черной кислоты до 1 - 2%, что значительно сокращает затраты на дальнейшуюпереработку черной кислоты;3) сокращение потерь этилацетата в 3 - 2:4 раза,4) снижение соотношения экстрагент.жижка,что позволяет увеличить мошность установокисократить затраты на перегонку жижки.Формула изобретенияСпособ выделения уксусной кислоты из необессмоленных и необесспиртованных жидкихпродуктов пиролиза древесины экстракциеймногокомпонентным экстрагентом, содержащим ацетальдегид, ацетон, ( метилацетат, мета- . 35нол, этилацетат, этанол, метилэтилкетон, ди 10этилкетон и воду, с последуюШей регенера.цией его из экстракта и рафината ректйфикацией, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения и повышения эффектив.ности процесса и улучшения качества целевогопродукта, используют экстрагент со следую.шим весовым соотношением компонентов,соответственно, 0,2 - 0,5: 0,3 - 1,0: 3,0 - 4,20,2 - 0,6: 19,4 - 55,0: 0,2 - 1,0: .14,6 - 29,012.0 - 36;5: 2,8 - 4,6, причем регенерациюэкстрагента из экстракта проводят ректифи.кицией с получением в кубовом остатке цеглевого продукта,а ректификацию рафината проводят с получением в виде кубового остаткасточной воды, и дтстиллата легкокипящих сое.динений, из которого ректификацией выделяют в виде дистиллята ацетон, метанол, метилацетат и ацетальдегид. а,полученный при этомкубовый остаток ректифицируют с получением экстрагента, который вместе с экстраген.том, регенерированием экстрагента, которыйвместе с экстрагентом, регенерированным изэкстракта, возвращают на экстракцию, и кубового остатка, который после расслаиванияразделяют на .кетоноспиртовую фракцию иводную фазу, присоединяемую к рафинату.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гордон Л. В. и др. Технология и оборудование лесохимических производств, М., "Лесная промышленность", 1968, с, 367.2. Глухарева М, И. Чашин А. М. Влияниеспиртовых продуктов на процесс экстракцииуксусной кислоты из жижки, Сборник трудовБНИЛХИ "Новое в лесохимии", М., "Лесная;промышленность", 1973, с. 55 - 65 (прототип),