СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СИВУШНОГО МАСЛА Российский патент 1999 года по МПК C07C31/125 C07C29/82 

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к усовершенствованию способа переработки сивушного масла, являющегося многотоннажным отходом спиртовой промышленности.

Современные методы утилизации сивушного масла (ГОСТ 17071-71) предполагают или сжигание в топках в составе мазута [Климовский Д.И., Смирнов В.Н. Технология спирта. М., 1967] или использование в качестве сырья для получения изоамилового спирта путем разгонки на ректификационной установке [Гареев Г. А. и др. Патент РФ 2109724, 23.05.96]. В последнем случае процесс ректификации осуществляется следующим образом.

Сивушное масло подвергают нагреванию на специальной ректификационной установке до температуры куба 130^oC. При этом отгоняют воду и низшие спирты - метанол, этанол, пропанолы и бутанолы. Смесь этих компонентов направляют на сжигание вместе с мазутом, т.е. отходы процесса ректификации используются в качестве горючего материала. В дальнейшем температуру поднимают выше 130^oC и осуществляют выделение изоамилового спирта технического или реактивного марки "ч" и "чда".

Этот способ переработки сивушного масла как наиболее близкий использован в качестве прототипа.

Недостатком описанного выше способа является сжигание низкокипящей фракции сивушного масла, что составляет до 40% массы сивушного масла.

Целью данного изобретения является разработка способа переработки сивушного масла, позволяющего выделять и использовать все органические ингредиенты, в том числе и низкокипящие фракции.

Поставленная цель достигается следующим образом. Вначале из сивушного масла или его смеси с толуолом отгоняют низкокипящие ингредиенты - метиловый и этиловый спирты и частично пропанолы и бутанолы, в составах которых содержится до 33% воды. Эту головную фракцию сивушного масла с целью извлечения товарного продукта подвергают обработке в двух вариантах.

1. Массу ректифицируют на специальной установке с получением технического этилового спирта или смеси алифатических спиртов - этанола с примесями метилового, пропилового, бутиловых и изоамилового спиртов.

2. По второму варианту массу перегоняют в специальном режиме, состоящем из смешения с толуолом в определенном соотношении, отделения выделившейся воды, азеотропной сушки и прямой перегонки основной массы с получением смеси алифатических спиртов. В последнем случае за счет стадии азеотропной сушки обеспечивается регламентируемое содержание воды в готовом продукте.

Сивушное масло после удаления головной фракции, как указывалось выше, подвергают азеотропной сушке до прекращения сепарации воды и в дальнейшем перегоняют. В результате перегонки в зависимости от поставленной задачи получают изоамиловый спирт технический по ТУ 2421-04-20992222-98 или по ГОСТ 5830-79 (марки "ч" и "чда").

Один из вариантов переработки сивушного масла предусматривает предварительное смешение его с толуолом и переработку этой смеси, как указывалось выше, т.е. через стадии азеотропной сушки и ректификации. Этот вариант переработки используют в том случае, когда требуется получение технического изоамилового спирта, предназначенного для применения в составе смесевых растворителей.

Экспериментальная часть
Все эксперименты проводили на установке, снабженной мешалкой, обратным холодильником с сепаратором типа насадки Дина-Старка, термометрами для замера температуры в парах и кубовой части и устройством для обогрева.

I. Переработка сивушного масла
а) Отгонка головной фракции сивушного масла и азеотропная сушка
В реактор загружают 1000 л сивушного масла и включают нагрев. Отгонку головной фракции проводят до начала сепарации водного и органического слоев, поддерживая флегмовое число 4. Отгоняется примерно 200-350 л головной фракции в зависимости от состава исходного сивушного масла.

Оставшийся куб подвергают азеотропной сушке, отбирая выделившуюся воду в отдельное хранилище. Процесс продолжается до прекращения сепарации компонентов в сепараторе.

б) Перегонка куба и получение изоамилового спирта
В кубовую жидкость, полученную после азеотропной сушки, добавляют 0,5 кг гидрата окиси натрия и начинают ректификацию. На начальной стадии до температуры в парах 127^oC отгон направляют в отдельную емкость, а оттуда на повторную обработку путем смешения со свежим сивушным маслом.

В дальнейшем ректификацию ведут до прекращения отгонки изоамилового спирта, поднимая температуру в кубе до 145-155^oC.

Выход продукта 60-65% от исходной массы. Дальнейшей ректификацией полученного технического изоамилового спирта выделяют продукт марки "ч" и "чда".

в) Переработка головной фракции сивушного масла
Головная фракция в количестве 150 мл смешивается с толуолом до содержания последнего в массе 30 мас.%. После отстоя отделяют нижний слой воды в количестве около 13% от исходной массы, органический слой подвергают ректификации следующим образом.

Начальную фракцию с температурой в парах до 84^oC (около 20% от массы) отбрасывают, а следующую фракцию с температурой в парах 84-87^oC (около 15% от массы) возвращают на повторную переработку со следующей порцией головной фракции сивушного масла.

Собирают фракцию с температурой в парах 87^oC и выше. При этом получают смесь алифатических спиртов состава, мас.%: воды 2±1, этанола 10±3, пропанола 18±3, изобутанола 35±5, изоамилового спирта 8±3, толуола 25±5.

Выход этой фракции 50% от теории, а с учетом фракции, направленной на повторную переработку, составляет 60% от теории.

Полученную смесь спиртов используют при изготовлении смесевых растворителей типа 646.

II. Переработка сивушного масла с введением толуола
В исходное сивушное масло в количестве 150 мл добавляют 62 мл толуола из расчета получения смеси с 30 мас.% толуола. После отстоя в течение 40 мин отделяют выделившуюся воду и остальную массу подвергают азеотропной сушке до прекращения сепарации воды. Всего выделяется около 15 мл воды.

Содержимое аппарата ректифицируют. При этом первую фракцию в количестве 5 мл с температурой в парах до 90^oC отбрасывают, а следующую фракцию с температурой в парах 90-101^oC (порядка 30 мл) возвращают на повторную переработку в смеси со свежим сивушным маслом.

В кубовый остаток вводят 0,15 г гидрата окиси натрия и в ходе дальнейшей ректификации выделяют изоамиловый спирт технический или высокого качества. Выход 65-70% от теории.

Описывается способ переработки сивушного масла производства этилового спирта путем ректификации при повышенной температуре, отличающийся тем, что процесс ведут на ректификационной установке, состоящей из куба-испарителя, ректификационного аппарата, холодильника, делителя флегмы и сепаратора, путем отгонки головной фракции сивушного масла до начала расслоения компонентов в сепараторе, азеотропной сушкой содержимого куба-испарителя и перегонкой оставшейся массы с получением технического изоамилового спирта или продукта высшего качества. Технический результат - создание способа, позволяющего выделять и использовать все органические ингредиенты, в том числе и низкокипящие фракции. 4 з.п. ф-лы.

1. Способ переработки сивушного масла производства этилового спирта путем ректификации при повышенной температуре, отличающийся тем, что процесс ведут на ректификационной установке, состоящей из куба-испарителя, ректификационного аппарата, холодильника, делителя флегмы и сепаратора, путем отгонки головной фракции сивушного масла до начала расслоения компонентов в сепараторе, азеотропной сушкой содержимого куба-испарителя и перегонкой оставшейся массы с получением технического изоамилового спирта или продукта высшего качества. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что головную фракцию сивушного масла обрабатывают толуолом в количестве не менее 15 мас.% (лучше всего 30 мас.%), отделяют выделившуюся воду, органический слой подвергают азеотропной сушке до прекращения сепарации воды и в дальнейшем прямой перегонке. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что головную фракцию сивушного масла подвергают ректификации с выделением технического этилового спирта или смеси алифатических спиртов. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сивушное масло смешивают с толуолом не менее 15 мас.% (лучше 20 - 30 мас.%), отгоняют головную фракцию до начала сепарации, осуществляют азеотропную сушку до прекращения сепарации воды и массу подвергают прямой перегонке. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в массу вводят 0,01 - 0,5 мас.% щелочного агента (гидраты окисей, карбонаты натрия и калия, окись кальция).