НИТРОРАСТВОРИТЕЛЬ, РАСТВОРИТЕЛЬ ОБЕЗЖИРИВАЮЩИЙ И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК C07C31/02 C07C31/08 C07C29/80 

Изобретение относится к химии, а именно к получению спиртосодержащих растворителей на основе отходов производства этилового спирта из пищевого сырья.

Известен смесевой растворитель на основе сивушного масла, являющегося отходом производства этилового спирта из крахмалосодержащего сырья, содержащий смеси:

сложных эфиров ацетатного типа69,7-79,1(этилацетат, пропилацетат, изобутилацетат, изоамилацетат) алифатических спиртов19,1-29,2(этанол, пропанол, изобутанол, изоамилол) примесиостальное

(описание RU 2174974 МПК⁷ С 07 С 69/12, С 07 С 31/08, С 07 С 67/03).

Известный смесевой растворитель, обладая высокими растворяющими свойствами, имеет сложный технологический процесс получения. Кроме того, доля сивушного масла в составе отходов производства этилового спирта из крахмалосодержащего сырья ограничивает объемы производства известного растворителя.

Известна «Смесь бинарная» по ТУ 2319-0052099222-99, применяемая в производстве растворителей, нитролаков, нитроэмалей и содержащая смеси алифатических спиртов и эфиров, таких как метанол, этанол, пропанол, изобутанол, этилацетат, метилацетат и воду (описание RU 2183616, МПК7 С 07 С 31/02, С 07 С 29/80).

Известная смесь является промежуточным продуктом при получении растворителей, что усложняет процесс производства спиртосодержащих растворителей.

Известен способ получения продукта, входящего в состав спиртосодержащих растворителей, путем ректификации в присутствии щелочного агента эфироальдегидной фракции отхода производства этилового спирта при температуре куба 70-80°.

Известный способ не позволяет получать готовый продукт, т.к. полученный продукт представляет собой смесь алифатических спиртов (метанол, пропанол, этанол, изобутанол) с содержанием воды не более 9% по массе и используется, в частности, для производства растворителя 646, нитроэмалей НЦ-132П, мебельного лака НЦ-218 и др.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей процесса переработки отходов производства этилового спирта путем упрощения технологического процесса и расширения ассортимента получаемых продуктов.

Технический результат от использования изобретения - расширение номенклатуры спиртосодержащих растворителей и снижение производственных затрат на получение готового растворителя.

Технический результат достигается тем, что нитрорастворитель, содержащий смеси эфиров ацетатного типа, алифатических спиртов и воду, дополнительно содержит ацетальдегид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

эфиры ацетатного типа10-30(этилацетат, метилацетат, пропилацетат, изобутилацетат, изоамилацетат) алифатические спирты51-74(2 бутанол, 1 бутанол, метанол, 1 пропанол, 2 пропанол, изобутиловый, изоамиловый) ацетальдегид5-9вода8-10примесиостальное.

Растворитель обезжиривающий, содержащий смеси эфиров ацетатного типа, алифатических спиртов и воду, дополнительно содержит ацетальдегид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

эфиры ацетатного типа0,8-2,9(этилацетат, метилацетат, пропилацетат, изобутилацетат, изоамилацетат) алифатические спирты87,0-89.0(2 бутанол, 1 бутанол, метанол, 1 пропанол, 2 пропанол, изобутиловый, изоамиловый) ацетальдегид0.2-1,5вода8-10примесиостальное.

Для получения нитрорастворителя и растворителя обезжиривающего путем отбора смесей в процессе переработки эфироальдегидной фракции отхода производства этилового спирта в ректификационной установке в качестве отхода используют концентрат головных примесей этилового спирта из крахмало- и/или сахаросодержащего сырья и ректификацию ведут при температуре паровой фазы в кубе 60-90°С, при этом отбор смеси с получением нитрорастворителя осуществляют при температуре 60-70°С, а отбор смеси с получением растворителя обезжиривающего начинают при температуре верха колонны более 73°С при положительной пробе на содержание эфиров в дистилляте.

Выбранный количественный и качественный диапазон компонентов в составе нитрорастворителя обеспечивают ему хорошую смешиваемость с органическими растворителями. Это позволяет использовать его для растворения нитроцеллюлозных и полиэфирных лаков и эмалей, различного рода смол.

Качественный и количественный состав растворителя обезжиривающего обеспечивают не только хорошую смешиваемость с органическими растворителями, но и высокую растворимость в воде. Это позволяет использовать его не только как растворитель лаков, смол, эмалей, а также для обезжиривания поверхностей перед покраской, удаления остатков минерального масла с металлических поверхностей.

Выбор исходного сырья и режимов проведения процесса ректификации позволяет в течение одного технологического цикла получить два вида готовых к непосредственному употреблению продуктов в виде спиртосодержащих растворителей.

На чертеже изображена схема ректификационной установки для получения нитрорастворителя и растворителя обезжиривающего.

Ректификационная установка включает куб-испаритель 1, ректификационную колонну 2, дефлегматор 3, сборники цилиндрические 4 - для приема жидкости с колонны 2 после останова устройства, 5, 6 - для приема нитрорастворителя, 7 - для приема растворителя обезжиривающего, 8 - для приема концевых погонов концентрата головных примесей, 9 - для концентрата головных примесей, а также насосы центробежные 10, 11, 12 соответственно для загрузки куба-испарителя 1, для выкачки нитрорастворителя из сборников 5, 6, растворителя обезжиривающего из сборника 7 и насос самовсасывающий 13 для подачи концентрата головных примесей в сборник 9 со склада.

Получают нитрорастворитель и растворитель обезжиривающий на ректификационной установке следующим образом.

Концентрат головных примесей этилового спирта из пищевого сырья с показателями по ТУ 9282-478-00008064-2002 (объемная доля этилового спирта, %, от 40 до 75,0; массовая концентрация метилацетата в перерасчете на безводный спирт, г/дм³, не менее 10,0, массовая концентрация этилацетата в перерасчете на безводный спирт, г/дм³, не менее 30,0, объемная доля метилового спирта в перерасчете на безводный спирт, %, не менее: из крахмалосодержащего сырья - 10,0; из сахаросодержащего сырья - 0,5) насосом 13 подают в сборник 9 и далее насосом 10 загружают куб-испаритель 1, контролируя количество. После загрузки куба-испарителя 1 в змеевик (не показан) подают пар под давлением и производят разогрев жидкости. Давление жидкости в кубе автоматически регулируют клапаном на линии подачи пара в змеевик (не показаны). С момента появления дистиллята в линии после дефлегматора 3 аппарат работает в режиме полного орошения 0,5-1 часа. Из верхней части колонны 2 пары эфироальдегидной смеси при температуре 60-70°С поступают в дефлегматор 3. После выдержки на флегме начинают отбор нитрорастворителя в сборники 5, 6.

При нагреве верха колонны 2 до температуры 73°С отбирают пробу дистиллята и анализируют на содержание эфиров. При положительном результате пробы начинают отбор растворителя обезжиривающего в сборник 7, при отрицательном - нагрев продолжают.

При повышении температуры в паровой фазе куба-испарителя 1 более 90°С начинают отбор концевых погонов в сборник 8, прекращают отбор при отсутствии погона дистиллята в смотровом фонаре на линии (не показаны) после дефлегматора 3. По мере накопления концевых погонов в сборнике 8 они направляются на повторную переработку.

По завершении процесса ректификации установку останавливают и насосами 11, 12 выгружают из сборников 5, 6 нитрорастворитель, из сборника 7 растворитель обезжиривающий. Из куба-испарителя 1 выгружают кубовые остатки, содержащие водный раствор высших спиртов.

Количество полученного нитрорастворителя соответствует 32-45% от загрузки исходного сырья, растворителя обезжиривающего - 28-41%, концевых погонов - не более 5%.

Полученные нитрорастворитель и растворитель обезжиривающий состоят из смесей алифатических спиртов и эфиров ацетатного типа, а также ацетальдегида, воды и примесей и являются готовыми к непосредственному употреблению продуктами. Количественный состав смесей варьируется в выбранном диапазоне и зависит от показателей используемого крахмало- и/или сахаросодержащего сырья. Это проиллюстрировано приведенными ниже примерами.

Пример 1.

В качестве исходного сырья используют концентрат головных примесей из сахаросодержащего сырья с показателями по стандарту и объемной долей метилового спирта, в перерасчете на безводный спирт, не менее 1,5 г/дм³.

В куб-испаритель ректификационной установки периодического действия в течение 0,5 часа загружают 4450-4490 кг исходного сырья, которое далее разогревают, подавая пар под давлением 588-785 кПа в течение 1,0 часа. С момента появления дистиллята в линии после дефлегматора установка работает в режиме полного орошения 0,5-1,0 часа. При температуре 60-70° с паровой фазы в кубе-испарителе из верхней части колонны пары эфироальдегидной смеси конденсируются и охлаждаются до температуры 25-40°С. После выдержки установки на флегме начинают отбор нитрорастворителя со скоростью 100-200 л/час.

При повышении температуры верха колонны более 73°С отбирают пробу дистиллята для анализа на содержание эфиров. При положительной пробе начинают отбор растворителя обезжиривающего со скоростью 200-350 л/час.

При повышении температуры в паровой фазе куба-испарителя более 90°С начинают отбор концевых погонов, а заканчивают при отсутствии погона дистиллята в смотровом фонаре на линии после дефлегматора.

По окончании процесса ректификации и остановки установки из сборников выгружают полученные нитрорастворитель, растворитель обезжиривающий, концевые погоны и кубовый остаток.

Пример 2.

Нитрорастворитель и растворитель обезжиривающий получают в условиях примера 1, но в качестве исходного сырья используют концентрат головных примесей этилового спирта из крахмалосодержащего сырья с показателем объемной доли метилового спирта в перерасчете на безводный спирт более 20 г/дм³.

Пример 3.

Нитрорастворитель и растворитель обезжиривающий получают в условиях примера 1, но в качестве исходного сырья используют смесь концентрат головных примесей этилового спирта из крахмалосодержащего и сахаросодержащего сырья при соотношении соответственно 2:1 с показателем объемной доли метилового спирта в перерасчете на безводный спирт более 15 г/дм³.

В таблице 1,2 приведен состав и выход полученных нитрорастворителя и растворителя обезжиривающего.

По физико-химическим показателям полученные нитрорастворитель и растворитель обезжиривающий соответствуют требованиям и нормам, указанным в таблице 3.

Таблица 1СоставНитрорастворитель, %Примеры123Эфиры ацетатного типа (этилацетат, метилацетат, пропилацетат, изобутилацетат, изоамилацетат)201030Алифатические спирты (2 бутанол, 1 бутанол, метанол, 1 пропанол, 2 пропанол, изобутиловый, изоамиловый)64,27451Ацетальдегид57,49Вода1088,5Примеси0,80,60,5Выход готового продукта, кг155015801560

Таблица 2СоставРастворитель обезжиривающий, %пример123Эфиры ацетатного типа (этилацетат, метилацетат, пропилацетат, изобутилацетат, изоамилацетат)1,40,82,9Алифатические спирты (2 бутанол, 1 бутанол, метанол, 1 пропанол, 2 пропанол, изобутиловый, изоамиловый)88,089,087,0Ацетальдегид0,20,71,5Вода1098Примеси0,40,50,6Выход готового150015201510продукта, кг   Таблица 3Наименование показателейНормыНитрорастворительРастворитель обезжиривающийВнешний видПрозрачная жидкость без механических примесейПрозрачная жидкость с желтоватым оттенком без механических примесейПлотность при 20°С, г/см³, в пределах0,840-0,8600,808-0,830Массовая доля кислот в перерасчете на уксусную кислоту, %0,1-0,150,05-0,1Массовая доля эфиров в перерасчете на этилацетат, %, не менее141,5

Изобретение относится к способу получения спиртосодержащих растворителей на основе отходов производства этилового спирта из пищевого сырья. Причем в процессе осуществляют переработку эфироальдегидной фракции концентрата головных примесей этилового спирта из крахмало- и/или сахаросодержащего сырья. Процесс ведут в ректификационной установке при температуре паровой фазы в кубе 60-90°С. При этом нитрорастворитель получают путем отбора смеси при температуре 60-70°С. Отбор смеси с получением растворителя обезжиривающего начинают при температуре верха колонны более 73° при положительной пробе на содержание эфиров в дистилляте. В состав нитрорастворителя (растворителя обезжиривающего) входят компоненты, мас.%: смеси эфиров ацетатного типа - 10-30 (0,8-2,9), алифатических спиртов - 51-74 (87-89), ацетальдегид - 5-9 (0,2-1,5) и вода - 8-10 (8-10). Технический результат - упрощение технологического процесса переработки отходов производства этилового спирта, расширение номенклатуры спиртосодержащих растворителей и снижение производственных затрат. 3 н.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

1. Нитрорастворитель, содержащий смеси эфиров ацетатного типа, алифатических спиртов и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ацетальдегид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Эфиры ацетатного типа10-30(этилацетат, метилацетат, пропилацетат, изобутилацетат, изоамилацетат) Алифатические спирты51-74(2 бутанол, 1 бутанол, метанол, 1 пропанол, 2 пропанол, изобутиловый, изоамиловый) Ацетальдегид5-9Вода8-10ПримесиОстальное

Эфиры ацетатного типа0,8-2,9(Этилацетат, метилацетат, пропилацетат, изобутилацетат, изоамилацетат) Алифатические спирты87,0-89,0(2 бутанол, 1 бутанол, метанол, 1 пропанол, 2 пропанол, изобутиловый, изоамиловый) Ацетальдегид0,2-1,5Вода8-10ПримесиОстальное