СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ Российский патент 1998 года по МПК C07C53/08 C07C51/44 

Изобретение относится к области утилизации отходов производства.

Известен наиболее близкий к заявленному изобретению способ выделения муравьиной и уксусной кислот из водного раствора (авт.св. N 1268564 Б.И. N 41, 1986 г., с. 87 C 07 C 51/44) путем отгонки воды в ректификационной колонне при атмосферном давлении до содержания воды в кубовой жидкости не более 5-7 л с последующим выделением муравьиной кислоты ректификацией при 200 мм рт.ст., а затем при атмосферном давлении - уксусной кислоты.

Общими признаками с заявленным изобретением являются:
1. Уксусную кислоту выделяют из водного раствора.

2. Для выделения уксусной кислоты из водного раствора используется метод отгонки.

Недостатком аналогичного способа является то, что при заданных условиях невозможно произвести отгонку уксусной кислоты из аммиачно-ацетатного раствора с получением товарной уксусной кислоты, не загрязненной примесями азотной кислоты.

Сущность изобретения состоит в том, что уксусную кислоту выделяют из водного раствора аммиачно-ацетатного отхода, полученного после отделения порошковой меди из медно-аммиачного раствора, в который перед отгонкой уксусной кислоты вводят щелочные компоненты в количестве 0,415 - 0,75 моль/л, а сам процесс ведут при остаточном давлении 0,1 - 0,3 атм.

Используют отход следующего состава:
Cu - 2-6%
NH₃ - 3,5-6,5%
CH₃COOH - 5,5-7,5%
H₂O - остальное
Отличительными признаками от аналогичного изобретения являются:
1. Использование аммиачно-ацетатного отхода, полученного из медно-аммиачного раствора.

2. Отгонку уксусной кислоты ведут при P_ост.=0,1-0,3 атм.

3. Процесс отгонки ведут в присутствии щелочного компонента.

Применение всех вышеуказанных признаков заявленного изобретения позволяет достаточно полно извлечь уксусную кислоту из аммиачно-ацетатного отхода и получить чистую уксусную кислоту.

Для испытания использовали аммиачно-ацетатный отход, полученный после осаждения порошковой меди из медьсодержащих солей, с содержанием уксусной кислоты 6,8 мас.%.

Для отгонки уксусной кислоты использовали лабораторную установку, состоящую из реактора, холодильника Либиха, колбы-приемника и вакуум-насоса. Аммиачно-ацетатный отход помещали в реактор, присоединяли к прибору и проводили разгонку при остаточном разряжении 0,1-0,3 атм.

Далее проведены опыты с целью определения оптимальных параметров полного извлечения уксусной кислоты. Результаты опытов приведены в таблице.

Пример 1. Испытания проводили по вышеуказанной схеме за исключением того, что перед разгонкой добавляли 20%-ный раствор NaOH в количестве 0,415 моль/л. Процесс вели при давлении 0,1 атм.

Пример 2. Испытания проводили по вышеуказанной схеме за исключением того, что перед разгонкой добавляли 20%-ный раствор NaOH в количестве 0,415 моль/л. Давление-0,3 атм.

Пример 3. Испытания проводили по вышеуказанной схеме за исключением того, что перед разгонкой добавляли 20%-ный раствор NaOH в количестве 0,75 моль/л. Процесс вели при давлении 0,1 атм.

Пример 4. Испытания проводили по вышеуказанной схеме за исключением того, что перед разгонкой добавляли 20%-ный раствор NaOH в количестве 0,75 моль/л. Давление 0,3 атм.

Пример 5. Испытания проводили по вышеуказанной схеме за исключением того, что перед разгонкой добавляли 20%-ный раствор NaOH в количестве 0,75 моль/л. Давление 0,2 атм.

Как видно из таблицы, уксусная кислота достаточно полно извлекается из аммиачно-ацетатного раствора (ААР), при добавлении щелочного компонента в количестве 0,415-0,75 моль/л извлечение уксусной кислоты составляет 97,49-98,85мас. % при добавлении 0,1-0,3 атм., а содержание примесей в отогнанной кислоте (дистилляте) практически отсутствует. Также из таблицы видно, что при добавлении щелочи в количестве заявленного интервала происходит достаточно полная отгонка уксусной кислоты, а в отогнанном дистилляте практически отсутствуют примеси. В остатке перегонки остается небольшое количество уксусной кислоты, возможно, в виде соли ацетата натрия.

При подачи щелочи ниже нижнего предела заявленного интервала в дистилляте присутствуют примеси NO₃ и Cu (в таблице не показано). Это скорее всего объясняется присутствием в исходном ААР "летучих" соединений указанных примесей. К таким соединениям, например, относится Cu(NO₃)₂. Добавление щелочи способствует переводу "летучих" соединений "в нелетучие", например Cu(OH)₂, NaNO₃.

Приведенные рассуждения и указанные химические соединения весьма условны, т.к. ААР является сложным химическим комплексом и в нем скорее всего в чистом виде отсутствуют указанные соли. Понятия "летучие" и "нелетучие" тоже весьма условные. Для других процессов, возможно, соединения меди в ААР можно считать "нелетучими", но в данном случае присутствие в дистилляте даже сотых долей процента медных соединений нежелательно, т.к. медь в таком состоянии является ядовитым веществом и использование отогнанной уксусной кислоты весьма проблематично.

Следовательно, щелочь главным образом расходуется не на нейтрализации уксусной кислоты, которая относится к слабым кислотам, а на другие реакции, в результате которых из ААР во время перегонки не выделяются примеси Cu и NO₃. В таблице указаны только эти примеси, потому что другие примеси как при добавлении щелочи, так и без ее добавления не обнаружены.

При добавлении большего количества щелочи (выше верхнего значения заявленного интервала) щелочь будет, естественно, расходоваться на нейтрализацию уксусной кислоты в ААРе, и следовательно, отгонка уксусной кислоту будет неполной.

Уксусную кислоту выделяют из водного аммиачно-ацетатного отхода, полученного после отделения порошковой меди из медно-аммиачного раствора, при остаточном давлении 0,1-0,3 атм в присутствии щелочного компонента, взятого в количестве 0,415-0,75 моль/л. Уксусная кислота достаточно полно извлекается из аммиачно-ацетатного раствора, а содержание примесей в отогнанной кислоте (дистилляте) практически отсутствует. 1 табл.

Способ выделения уксусной кислоты путем отгонки из водного раствора, отличающийся тем, что в качестве водного раствора используют аммиачно-ацетатный отход, полученный после отделения порошковой меди из медно-аммиачного раствора, а сам процесс ведут в присутствии щелочного компонента в количестве 0,415-0,75 моль/л при остаточном давлении 0,1-0,3 атм.