СПОСОБ ХРАНЕНИЯ ВОДНЫХ ГОРЮЧИХ РАСТВОРОВ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ ПОСТЭВТЕКТИЧЕСКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ В ЗИМНЕЕ ВРЕМЯ Российский патент 2005 года по МПК C07C53/08 

Изобретение относится к области органической химии, в частности к способам хранения водных растворов уксусной кислоты с концентрацией 60-80 мас.% в зимнее время.

Известен способ хранения таких растворов в специальных ангарах с возможностью подогрева помещений до температуры не ниже температур кристаллизации (Технологическая инструкция по производству столового уксуса ТИ 10-0334585-3-94, с.7).

Недостатками способа являются:

- пожароопасность и токсичность из-за концентрации паров уксусной кислоты;

- сложность оборудования, связанная с сооружением ангара и системы подогрева;

- большие энергозатраты, связанные с обогревом ангара;

- наличие обслуживающего персонала, следящего за процессом обогрева.

Известен также способ подогрева хранилища с водным раствором уксусной кислоты, хранящегося под навесом в зимнее время с помощью тепловой рубашки, в которую подается пар от парогенератора (ТИ 10-0334585-3-94, с.7).

Способ имеет те же недостатки, что и вышеуказанный.

Известен также способ подогрева цистерны с уксусной кислотой с помощью змеевика, который помещается в цистерну через горловину (Технологическая инструкция по розливу пищевой уксусной кислоты ТИ 10-022-00334586-03, с.9).

Кроме недостатков, приведенных в вышеуказанных аналогах, способ имеет дополнительно следующие:

- дорогостоящий змеевик, изготовленный из высоколегированной стали;

- небольшая поверхность теплообмена змеевика.

Аналогов для хранения в зимнее время водных горючих растворов уксусной кислоты постэвтектических концентраций без подогрева не обнаружено.

Задачей изобретения является хранение водных растворов уксусной кислоты с концентрацией 60-80 мас.% в зимнее время без подогрева хранилища.

Поставленная цель согласно способу хранения водных горючих растворов уксусной кислоты постэвтектических концентраций в зимнее время достигается тем, что для получения концентрации уксусной кислоты, при которой температура кристаллизации раствора равна средней температуре данного месяца года, в хранилище с водным раствором уксусной кислоты осуществляют циркуляцию по контуру хранилище - насос, затем определяют объем раствора, его температуру, концентрацию уксусной кислоты, количество уксусной кислоты в натуральном и 100%-ном выражении, в случае превышения указанной концентрации в хранилище вводят расчетное количество воды, циркулируя раствор для получения требуемой концентрации, далее откачивают водный раствор уксусной кислоты в емкость, предназначенную для его транспортировки, после транспортировки раствор перекачивают в цеховую емкость, в которой определяют объем, температуру, концентрацию, количество уксусной кислоты в натуральном и 100%-ном выражении, далее определяют наличие или отсутствие твердой фазы в хранилище, в случае равенства концентраций в цеховой емкости и в хранилище твердая фаза в хранилище отсутствует, в случае, когда концентрация в цеховой емкости ниже, чем в хранилище, твердая фаза в нем присутствует, и тогда для следующего забора в хранилище вводят расчетное количество воды с циркуляцией по контуру для получения средней концентрации кислоты в хранилище, при которой температура кристаллизации раствора равна средней температуре месяца года, при последующем заборе раствора уксусной кислоты из хранилища все операции повторяют.

Такой способ основан на процессах деполимеризации и полимеризации, дегидратации и гидратации, осаждения и растворения твердой фазы - ледяной уксусной кислоты. При понижении температуры раствора уксусной кислоты до температуры кристаллизации идут процессы деполимеризации и дегидратации с выделением тепла. При температурах ниже температуры кристаллизации происходит процесс осаждения твердой фазы со значительно большим выделением тепла. При повышении температуры раствора уксусной кислоты до температуры кристаллизации начинается процесс растворения твердой фазы с поглощением тепла, при дальнейшем повышении температуры происходят процессы гидратации и полимеризации с меньшим поглощением тепла.

Это позволяет хранить в зимнее время водные горючие растворы уксусной кислоты постэвтектических концентраций, поддерживая такую концентрацию в хранилище, при которой температура кристаллизации уксусной кислоты равна средней температуре данного месяца года.

На чертеже приведен график зависимости температуры кристаллизации от концентрации водных растворов уксусной кислоты, где //обозначены данные из Справочника химика, т.III, второе изд. 1964 г., с. 310, а /./ обозначены данные из книги Фролова Г.М., Шабурова М.А. Производство уксусной кислоты, изд. 3-е, М.: Лесная промышленность, 1978 г., с.17.

Технология осуществления способа представлена на следующих примерах.

Пример 1. Процесс осуществляют при среднемесячной температуре минус 18,8°С. В хранилище вместимостью 63 м³, расположенном на открытой площадке, заполненном водным горючим раствором уксусной кислоты постэвтектической концентрации, в течение 40 мин циркулируют раствор по контуру хранилище - насос. Объем раствора после циркуляции 59,0 м³, температура плюс 2°С, концентрация уксусной кислоты 72,0 мас.%, количество раствора в натуральном и 100%-ном выражении 64067 и 46128 кг соответственно.

Из графика зависимости температуры кристаллизации водных растворов уксусной кислоты от температуры следует, что при минус 18,8°С кристаллизуется раствор с концентрацией 69,0 мас.% В хранилище в процессе циркуляции вводят 2784 дм³ воды и получают раствор уксусной кислоты с концентрацией 69,0 мас.%.

Затем около 4 м³ этого раствора откачивают снизу в емкость для транспортировки, после транспортирования раствор перекачивают в цеховую емкость, определяют объем, температуру, концентрацию уксусной кислоты, количество раствора в натуральном и 100%-ном выражении, которые составляют соответственно:: 4050 дм³, плюс 3°С, 69,0 мас.%, 4382 и 3024 кг. Рассчитывают количество кислоты, оставшееся в хранилище в натуральном и 100%-ном выражении: 62469 и 43104 кг соответственно. Равенство концентраций уксусной кислоты в хранилище и цеховой емкости говорит об отсутствии твердой фазы в хранилище.

В случае, когда концентрация в цеховой емкости ниже, чем в хранилище, например, при температуре окружающего воздуха минус 30°С она составляет 68,0 мас.%, а количество раствора в натуральном и 100%-ном выражении в цеховой емкости составляет 4442 и 3020 кг соответственно. Количество кислоты, оставшееся в хранилище, в натуральном и 100%-ном выражении составляет 62409 и 43108 кг соответственно. Для сохранения средней концентрации в хранилище, равной 69,0%, для следующего забора необходимо ввести в процессе циркуляции 66 дм³ воды.

Твердую фазу в хранилище можно определить не только качественно, но и количественно из массы раствора в натуральном выражении до отбора из хранилища и графика зависимости температуры кристаллизации от концентрации водных растворов уксусной кислоты, а именно из конноды - отрезка АВ, параллельного оси абсцисс, соединяющего точки 68 и 100%, по правилу рычага, где точка С - средняя концентрация уксусной кислоты в хранилище:

66851:/100-68,0/·/69,0-68,0/=2089 кг

Пример 2. Без корректировки начальной концентрации в хранилище.

Описанное в примере 1 хранилище заполнили водным раствором уксусной кислоты. Температура окружающей среды минус 28°С. После циркуляции объем раствора составил 59,8 м³, температура 0°С, концентрация 74,0 мас.%, количество раствора в натуральном и 100%-ном выражении составило 65086 и 48161 кг соответственно.

После отбора раствора в емкость для транспортировки, транспортировки и перекачивания в цеховую емкость объем, температура, концентрация, масса раствора в натуральном и 100%-ном выражении составили 4085 дм³, плюс 3°С, 72,0 мас.%, 4432 и 3191 кг соответственно.

Из графика зависимости температуры кристаллизации от концентрации уксусной кислоты и массы содержимого хранилища до момента отбора определяют количество твердой фазы в хранилище:

65086:/100-72,0/·/74,0-72,0/=4649 кг

После первого отбора в хранилище осталось 60654 кг уксусной кислоты в натуральном и 44970 кг в 100%-ном выражении. Для получения раствора с температурой кристаллизации, равной температуре данного месяца года, в хранилище в процессе циркуляции необходимо добавить 4520 дм³ воды.

Преимуществами предлагаемого способа являются следующие:

- исключается изготовление сложного оборудования в результате возможности хранения раствора уксусной кислоты в зимнее время на открытой площадке;

- исключаются расходы на электроэнергию и пар за счет использования тепла, выделяющегося при деполимеризации, дегидратации водных растворов уксусной кислоты и осаждения твердой фазы - ледяной уксусной кислоты;

- отсутствует обслуживающий персонал в связи с отсутствием парогенератора;

- резко уменьшается пожароопасность и токсичность процесса в связи с возможностью хранения водных горючих растворов уксусной кислоты постэвтектических концентраций на открытой площадке.

Изобретение относится к органической химии, в частности к способам хранения в зимнее время водных растворов уксусной кислоты концентрацией 60-80 мас.%. Способ заключается в том, что создают такую концентрацию водного раствора уксусной кислоты в хранилище, при которой температура кристаллизации равна средней температуре данного месяца года в хранилище, для чего водный раствор уксусной кислоты циркулируют по контуру, затем определяют объем раствора, его температуру, концентрацию, количество уксусной кислоты в натуральном и 100%-ном выражении. В случае превышения указанной концентрации в хранилище вводят расчетное количество воды, циркулируя раствор, для получения требуемой концентрации. Далее откачивают водный раствор уксусной кислоты в емкость, предназначенную для его транспортировки. После транспортировки раствор перекачивают в цеховую емкость, в которой определяют объем, температуру, концентрацию уксусной кислоты в натуральном и 100%-ном выражении. Далее определяют наличие или отсутствие твердой фазы в хранилище. В случае равенства концентраций в цеховой емкости и хранилище твердая фаза в хранилище отсутствует, в случае, когда концентрация в цеховой емкости ниже, чем в хранилище, твердая фаза в нем присутствует, и тогда для следующего забора в хранилище вводят расчетное количество воды с циркуляцией по контуру для получения средней концентрации кислоты в хранилище, при которой температура кристаллизации раствора равна средней температуре месяца года. При последующем заборе водного раствора уксусной кислоты из хранилища все операции повторяют. Технический результат - возможность хранения водных растворов уксусной кислоты в зимнее время без подогрева хранилища. 1 ил.

Способ хранения водных горючих растворов уксусной кислоты постэвтектических концентраций в зимнее время, заключающийся в том, что для получения концентрации, при которой температура кристаллизации раствора равна средней температуре данного месяца года, в хранилище с водным раствором уксусной кислоты осуществляют циркуляцию по контуру, затем определяют объем раствора, его температуру, концентрацию уксусной кислоты, количество уксусной кислоты в натуральном и 100%-ном выражении, в случае превышения указанной концентрации в хранилище вводят расчетное количество воды, циркулируя раствор, для получения требуемой концентрации, далее откачивают водный раствор уксусной кислоты в емкость, предназначенную для его транспортировки, после транспортировки раствор перекачивают в цеховую емкость, в которой определяют объем, температуру, концентрацию, количество кислоты в натуральном и 100%-ном выражении, далее определяют наличие или отсутствие твердой фазы в хранилище, в случае равенства концентраций в цеховой емкости и в хранилище твердая фаза в хранилище отсутствует, в случае, когда концентрация в цеховой емкости ниже, чем в хранилище, твердая фаза в нем присутствует и тогда для следующего забора в хранилище вводят расчетное количество воды с циркуляцией по контуру для получения средней концентрации кислоты в хранилище, при которой температура кристаллизации раствора равна средней температуре месяца года, при последующем заборе раствора уксусной кислоты из хранилища все операции повторяют.