СПОСОБ ДИСТИЛЛЯЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ГЛИЦЕРИНА Российский патент 1997 года по МПК C07C31/22 C07C29/80 

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к способам очистки органических соединений от нежелательных примесей методом перегонки (дистилляции) на специально сооружаемых установках, и может быть использовано на предприятиях химической, перерабатывающей, пищевой и ряда других отраслей промышленности.

Известны способы дистилляции органических (и неорганических) веществ методом однократного испарения. Перегоняемая смесь нагревается до температуры кипения с получением дистиллята и кубового остатка.

При высоких температурах кипения и особенно в случае разложения вещества при этой температуре (ацетоуксусный эфир, температура кипения 181^oC с разложением) применяется перегонка под пониженным давлением (вакуумом). Перегоняемая система представляет собой однородный раствор.

При перегонке при атмосферном давлении и в вакууме получают фракции дистиллята и до 40% кубового остатка. Кубовый остаток (кокс, смола, гудрон, полугудрон) по составу отличается от исходной смеси, и образуется он за счет местного перегрева, которого практически никогда не удается избежать.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ дистилляции глицерина, получаемого безреактивным расщеплением (гидролизом) животных и растительных жиров.

Технический 86-88% -ный водный раствор глицерина (сапонификат) перегоняется (дистиллируется) в вакууме 15-20 мм рт. ст. при температуре в кубе 170-180^oC и при барботировании острого пара с давлением после шайбы 0,2-0,8 ати. Обогрев куба производится глухим паром, подаваемым в змеевики. По мере отгонки воды, содержащей следы глицерина (т.н. "сладкой воды"), и собственно глицерина в куб дистилляционной установки подаются новые порции подогретого сапонификата, и так продолжается до резкого снижения производительности установки (с 6 до 2 т дистиллированного глицерина в сутки) и повышения температуры в кубе до 190^oC. Процесс останавливают для удаления образовавшегося кубового остатка гудрона.

Недостатками существующего способа дистилляции являются образование кубового остатка гудрона и необходимость его своевременного удаления из куба установки. Склонность гудрона к отвердению вызывает необходимость своевременных операций по недопустимости его отверждения, таких как разварка гудрона горячей водой (конденсатом) и острым паром. Слив раствора гудрона, не находящего промышленного применения, производится в канализацию, что усложняет технологию процесса и ухудшает экологическую обстановку.

Кроме того, необходимость остановки для удаления гудрона снижает производительность установки. При работе установки в атмосферу выбрасывается значительное количество вредных веществ, например акролеина. Так, например, при работе двух установок дистилляции глицерина суммарный выброс акролеина в атмосферу составляет 1,4 мг/м³ или 0,008 т/год.

Отбор дистиллированного глицерина производится порциями по 500 кг. Максимальное количество 90 порций. В последних 30-40 порциях уменьшается содержание основного продукта в среднем до 97,4% и повышается содержание сложных эфиров в среднем до 0,43%
Целью изобретения является увеличение производительности установки для дистилляции за счет удлинения срока непрерывной ее работы, повышения качества перегнанного продукта и улучшения экологической обстановки на предприятии за счет отсутствия слива кубового остатка в канализацию и резкого уменьшения выбросов вредных веществ в атмосферу.

Указанные цели достигаются осуществлением предлагаемого способа дистилляции с подачей перед началом процесса в куб дистилляционной установки к предназначенному для дистилляции сырого (техническому) продукту химически инертной и термостойкой полимерной кремнийорганической жидкости без концевых функциональных групп: полидиметил-, полидиэтил-, полиметилфенилсилоксановой общей формулы

R=CH₃, C₂H₅, C₆H₅; n 3-700
Из числа известных кремнийорганических жидкостей были использованы полидиметилсилоксановая ПМС-200 (ГОСТ 13032-67), полидиэтилсилоксановая ПЭС-5 (ГОСТ 13004-67) и полиметилфенилсилоксановая ПФМС-4 жидкости с вязкостью 200-1000 сСт в количестве 2,5-10,0% от массы перегоняемого продукта.

Эти жидкости в достаточном количестве выпускаются отечественной промышленностью и широко применяются в качестве основы консистентных и разделительных смазок, пеногасителей и регуляторов пены, в фармации и косметике в качестве основы для мазей и добавок, улучшающих потребительские свойства продукции, в товарах бытовой химии мастиках для полов, полирующих составах, кремах для обуви, в автокосметике, в качестве разделительной среды в газожидкостной хроматографии, как заливочные демпферы в различных приборах, в качестве добавок, улучшающих качество лакокрасочных покрытий и др. Использование предлагаемых жидкостей в процессах дистилляции органических продуктов нам неизвестно, что позволяет сделать вывод о новизне предлагаемого признака. Неочевидность использования предлагаемого признака доказывается следующим образом.

Обычно предназначенная для дистилляции смесь представляет собой однородный (гомогенный) раствор; в предлагаемом способе кремнийорганическая жидкость не смешивается с перегоняемым веществом или смесью веществ, образуя второй слой. В зависимости от удельных масс слой кремнийорганической жидкости находится либо наверху, либо внизу. При дистилляции через перегоняемую жидкость барботируется воздух, инертный газ или острый пар, при этом образуется нестойкая эмульсия, в которой кремнийорганическая жидкость выступает в роли дисперсной фазы и является регулятором теплового режима. Возможность местного перегрева резко снижается или вообще отсутствует, осмоления содержимого куба не происходит.

После отгонки всего содержимого кремнийорганическая жидкость остается в кубе дистилляционной установки без изменений и в том же количестве. К ней добавляется новая порция предназначенного к дистилляции продукта и так до бесконечности.

Заявляемый способ был реализован на обеих промышленных установках для дистилляции глицерина на предприятии петербургского акционерного общества "Невская косметика".

Эффективность предлагаемого способа дистилляции органических соединений подтверждена следующими примерами.

Пример 1. В куб дистилляционной установки подают 3200 кг технического 88% -ного раствора глицерина (сапонификата), нагретого до 175^oС, и 80 кг (2,5% от массы сапонификата) кремнийорганической жидкости ПЭС-5 (ГОСТ 13004-67). Дистилляцию производят в вакууме 15-20 мм рт. ст. и при температуре в кубе 175-180^oC, при перемешивании содержимого куба впрыскиваемым паром с давлением 0,8 ати. Обогрев куба производится глухим паром, подаваемым в змеевики. Процесс непрерывный длится 10-15 суток, по мере отгонки воды, содержащей следы глицерина (так называемой "сладкой воды"), и собственно глицерина в куб установки периодически подаются новые порции подогретого сапонификата по 1000-2500 кг. Дистиллированный глицерин отбирается порциями по 500 кг.

При переработке 77800 кг технического 88%-ного раствора глицерина отбирают 125 порций дистиллированного глицерина по 500 кг (129 • 500 64500 кг) и 49400 кг "сладкой" воды, содержащей 49400• 0,015 740 кг глицерина (по данным заводской лаборатории среднее содержание глицерина в "сладкой" воде 1,5%).

За время работы установки в течение полугода гудрон в кубе установки не образуется. В последних 30 порциях дистиллированного глицерина средняя концентрация его составила 93,6% содержание спорных эфиров 0,35% В выбросах в атмосферу акролеин отсутствует.

Пример 2. К 200 г 88%-ного раствора глицерина (сапонификата) добавляют 20 г (10%) полидиметилсилоксановой жидкости ПМС-200 (ГОСТ 13032-67), по мере отгонки сладкой воды и глицерина при температуре 183^oC (14 мм рт. ст.) в куб перегонной установки периодически добавляют 11 порций по 150 г подогретого до 150^oC сапонификата. Всего отбирают 1574 г глицерина с удельной массой d204

1,2602. Кубовый остаток не образуется.

При перегонке в аналогичных условиях, но без добавления жидкости ПМС-200, получают 293 г (18% от массы 100%-ного глицерина) кубового остатка гудрона, а также 1240 г глицерина с удельной массой d204

1,2516.

Пример 3. К 500 г нагретой до 105^oС смеси жирных кислот, полученной расщеплением (гидролизом) животного жира высшего сорта безреактивным методом, добавляют по каплям 25 г (5%) полиметилфенилсилоксановой жидкости ПМФС-4 с d204

1,1, которая образует нижний слой в кубе перегонной установки, по мере отгонки при температуре 220-230^oC (10-15 мм рт.ст.) в куб перегонной установки периодически добавляют 13 порций по 150 г подогретых до 160^oC жирных кислот. Всего отбирают 2380 г конечного продукта дистиллированных жирных кислот (их смеси), дубовый остаток не образуется. Кремнийорганическая жидкость ПМФС-4 остается без изменений.

По аналогичной схеме дистилляции жирных кислот в количестве 500 + (150•13) 2450 г, но без добавления кремнийорганической жидкости, отбирают 1940 г дистиллированных жирных кислот; в кубе установки образуется 390 г (15,9%) кубового остатка гудрона.

Пример 4 (контрольный, без добавки кремнийорганической жидкости).

В куб дистилляционной установки подают 2000 кг технического 88%-ного раствора глицерина, нагретого до 175^oC. Дистилляцию производят в вакууме 15-20 мм рт. ст. и при температуре в кубе 175-180^oC. Всего за цикл было переработано 61000 кг 88%-ного раствора глицерина. Отобрано (500 • 32)+300 46300 кг дистиллированного глицерина и 25800 кг сладкой воды, в которой содержалось 25800 • 0,015 400 кг глицерина. Кубовый остаток гудрон в количестве (61000 • 0,88)- 46300 400 6980 кг, или от массы глицерина, взятого для дистилляции.

Предлагаемый способ дистилляции может быть реализован и на любых других промышленных и лабораторных установках для фракционной перегонки смесей или дистилляции органических соединений.

Использование предлагаемого способа дистилляции органических соединений в присутствии кремнийорганической жидкости обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:
Отсутствие кубового остатка гудрона, кокса, смолы, полугудрона при работе установки в течение полугода улучшает экологическую ситуацию в населенном пункте, т.к. уменьшает сброс вредных веществ в водоем или в канализацию.

Упрощается технология процесса и повышается производительность установки для дистилляции, т.к. не требуется затрачивать время на остановку для разваривания гудрона и спуска его раствора с последующей промывкой куба.

Увеличивается выход конечного продукта (приблизительно на 15%).

Улучшается качество конечного продукта.

Уменьшается выброс вредных веществ в атмосферу.

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано при дистилляции технического глицерина на предприятиях химической, перерабатывающей, пищевой и других отраслей промышленности. Предложено дистилляцию технического глицерина осуществлять в вакууме при температуре куба 175-183^oC при барботировании острым паром в присутствии полимерной кремнийорганической жидкости, не содержащей концевых функциональных групп и не смешивающейся с перегоняемым глицерином. В качестве указанной жидкости берут полидиметил-, полидиэтил- и полиметилфенилсилоксановые жидкости различных марок. К перегоняемому глицерину ее добавляют в количестве 2,5-10% мас. Предлагаемый способ позволяет вести дистилляцию глицерина без образования вязкого кубового остатка (гудрона), увеличивает выход и улучшает качество перегоняемого продукта, уменьшает выбросы вредных веществ в атмосферу, тем самым улучшая экономические и экологические показатели процесса. 1 з. п. ф-лы.

1. Способ дистилляции технического глицерина в вакууме при температуре куба 175 183^oC при барботировании острым паром, отличающийся тем, что дистилляцию ведут в присутствии полимерной кремнийорганической жидкости, не смешивающейся с глицерином, в количестве 2,5 10,0% от его массы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве полимерной кремнийорганической жидкости берут полидиметил-, полидиэтил-, полиметилфенилсилоксановые жидкости ПМС, ПЭС, ПФМС различных марок.