СПОСОБ ОЧИСТКИ АЦЕТОНА Российский патент 2010 года по МПК C07C49/08 C07C45/82 C07C45/86 

Изобретение относится к области химии, в частности к технологии органического синтеза, а именно к производству ацетона, получаемого совместно с фенолом при разложении гидроперекиси кумола.

Известен способ очистки ацетона-сырца, заключающийся в том, что последний подвергают очистке последовательно в двух ректификационных колоннах, при этом очищенный в первой ректификационной колонне ацетон в виде кубового остатка подают во вторую колонну, с верха которой отводят очищенный ацетон в качестве товарного продукта (см. патент US №3215745, кл. С07С 37/08, 02.11.1965).

Однако известно, что использование только простых методов дистилляции для того, чтобы очистить ацетон не эффективно, так как примеси, в частности алифатические альдегиды, олефины и целый ряд других примесей, остаются в очищенном продукте, снижая его чистоту и качество.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки ацетона, заключающийся в том, что дистилляцию ацетона-сырца последовательно проводят в трех ректификационных колоннах (см. патент СА №1016100, кл. С07С 49/08, 23.08.1977).

По патенту СА №1016100 процесс очистки ацетона, содержащего альдегиды, осуществляют путем последовательной дистилляции в трех колоннах. В первой ректификационной колонне из ацетона-сырца отбирают головную фракцию, содержащую ацетальдегид. Дополнительно в колонну подается щелочь, чтобы перевести оставшуюся часть ацетальдегида в альдоли. Альдоли и оставшийся ацетальдегид, вместе с кубом колонны, подают в качестве питания во вторую ректификационную колонну. Во второй ректификационной колонне в виде дистиллята отгоняется большая часть ацетона. Кубовый продукт, содержащий тяжелокипящие примеси и оставшуюся часть ацетона, подается в третью ректификационную колонну, причем кубовый продукт содержит, по крайней мере, 0,5 мас.% ацетона. В третьей ректификационной колонне выделяется в виде дистиллята весь оставшийся ацетон, а также весь оставшийся ацетальдегид, выделившийся при разложении альдолей. Дистиллят этой третьей колонны предпочтительно рецикловать в первую колонну, где ацетальдегид выделяется в головной фракции, или на стадию расщепления гидроперекиси кумола. Первая колонна работает при атмосферном давлении и температуре верха колонны около 50°С. Для того, чтобы провести реакцию альдольной конденсации с оставшимися альдегидами, в колонну подается реагент основного характера, например каустик (водный раствор NaOH). Большая часть каустика подается на тарелку ниже тарелки питания, в то время как оставшаяся часть подается над тарелкой питания. Вторая колонна работает при пониженном давлении, например, с температурой верха около 40°С. Кубовый продукт этой колонны должен содержать, по крайней мере, 0,5 мас.% ацетона, предпочтительно 1 мас.%. Обычные рабочие условия третьей колонны - работа при повышенном давлении (давление верха колонны 950 мм рт.ст. и температура 85°С).

Использование этого метода позволяет получить ацетон с устойчивостью к окислению «РТ-тестом», равным около 24 часов, согласно определению теста на устойчивость к окислению ацетона по BS 509: part 1:1971.

При этом, согласно британскому стандарту BS 509: part 1:1971, по которому при его определении к 100 мл образца приливают 1,0 мл 0,1% раствора KMnO₄ и определяют время изменения окраски по сравнению с эталоном. Однако теперь РТ определяют по новым американским стандартам - ASTM метод D-1369-94, согласно которому к 50 мл образца приливают 2,0 мл 0,02% раствора KMnO₄. Таким образом, условия определения РТ по BS 509: part 1:1971 значительно отличаются от условий определения РТ по американскому стандарту ASTM метод D-1369-94, по которому и проводили определение РТ в настоящем патенте. При прочих равных условиях при определении РТ по британскому стандарту используют в 2,5 раза большее количество KMnO₄ (при пересчете количества KMnO₄ в граммах на 100 мл образца) по сравнению с количеством KMnO₄, которое используется при определении РТ по американскому стандарту. Таким образом, использование американского стандарта при определении РТ вместо британского стандарта снижает определяемое РТ более чем в 2,5 раза, т.е. указанное в СА 1016100 РТ время снижается с 24 часов до менее 10 часов. Ниже в прототипах 12 и 13 измеряемое по американскому стандарту РТ не превышает 6,5 часов.

Кроме того, реализация способа по патенту СА 1016100 предполагает эксплуатацию второй ректификационной колонны при пониженном давлении, а третьей - при повышенном давлении. При заданном режиме в значительной мере возрастают эксплуатационные расходы как за счет создания вакуума, так и за счет использования холодильных установок при конденсации паров второй колонны. При этом работа второй колонны при пониженном давлении приводит к существенному снижению ее производительности по сравнению с ее работой при атмосферном давлении. При прочих равных условиях (флегмовое число, температура питания и флегмы) перевод второй колонны с работы при 500 мм рт.ст., как указано в СА 1016100, на работу при атмосферном давлении (760 мм рт.ст.) повышает производительность колонны на 50%. Дополнительный недостаток предложенной схемы заключается в том, что работа третьей колонны при повышенном давлении приводит к образованию большего числа примесей (как за счет большего разложения альдолей, так и за счет дополнительных примесей, вновь образующихся при более высоких температурах по сравнению с работой колонны при атмосферном давлении), которые, циркулируя в системе выделения и очистки ацетона, в конечном итоге в большей степени аккумулируются в ней и приводят к снижению качества товарного ацетона.

Таким образом, главным недостатком этого изобретения является не только недостаточно высокое качество производимого ацетона по сравнению со значительными эксплуатационными и капитальными расходами, но и заметное снижение производительности установки.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка универсального, экономичного, простого и гибкого способа для очистки ацетона, независимо от качества ацетона-сырца.

Технический результат заключается в том, что представляется возможным производить высококачественный ацетон с минимальными эксплуатационными затратами, достигая максимально возможной производительности при минимально возможных затратах.

Способ очистки ацетона заключается в том, что дистилляцию ацетона-сырца последовательно проводят в трех ректификационных колоннах, при этом в первой ректификационной колонне производят выделение низкокипящих примесей с добавлением в колонну реагента щелочного характера с последующим отбором оставшейся смеси компонентов в виде кубового продукта и подачи его в качестве питания во вторую ректификационную колонну для отделения высококипящих примесей и выделения большей части ацетона в виде товарного ацетона, причем содержание ацетона в кубе второй ректификационной колонны поддерживают до уровня не менее чем 0.5 массовых % от питания отбором оставшихся компонентов смеси в виде кубового продукта второй ректификационной колонны и последующей подачи его в качестве питания в третью ректификационную колонну для выделения оставшегося ацетона совместно с оставшимися низкокипящими примесями, в том числе с оставшимися альдегидами, и подачу этой смеси в первую ректификационную колонну, во вторую ректификационную колонну подают дополнительно реагент щелочного характера, позволяющий производить ацетон, имеющий время окисления перманганатом не менее десяти часов, при этом в первую ректификационную колонну реагент щелочного характера добавляют в виде 0,1-30%-ого водного раствора в количестве 0,05-0,8 массовых % от питания колонны, и дополнительно в нее подают реагент окислительного характера в виде 0,1-30%-го водного раствора в количестве 0,02-0,5 массовых % от питания при весовом отношении реагента щелочного характера к реагенту окислительного характера от 1:0,1 до 1:100, предпочтительно от 1:0,5 до 1:10; кроме того, во вторую ректификационную колонну подают реагент щелочного характера в количестве 0,03-0,5 массовых % от питания, при этом весовое отношение реагента щелочного характера, поданного в первую колонну, к реагенту щелочного характера, поданного во вторую колонну, составляет 1:0,2, причем вторую и третью колонны эксплуатируют при атмосферном давлении.

Головную фракцию третьей ректификационной колонны, предпочтительно, рециклируют в питание или в любое другое место первой ректификационной колонны, предпочтительно в верхнюю часть колонны, или любой другой предшествующий поток для последующей переработки.

Реагент щелочного характера, предпочтительно, добавляют в питание и/или в куб, и/или в любую точку первой ректификационной колонны

Реагент щелочного характера, предпочтительно, подают во вторую колонну выше тарелки питания.

В качестве реагента щелочного характера используют неорганическое (например, гидроксиды или карбонаты щелочных металлов) или органическое (например, амины или полиамины) основание. В качестве неорганического реагента щелочного характера используют гидроксид натрия.

В качестве реагента окислительного характера используют органические или неорганические окислители, в частности органические или неорганические перекиси, а также перекись водорода или перманганат калия.

Неорганический реагент щелочного характера используют в виде 0,1-30%-ого водного раствора.

Органический реагент основного характера используют без растворителя.

В описываемом способе ацетон-сырец, получаемый совместно с фенолом из кумола и содержащий ацетон, воду, альдегиды, α,β-ненасыщенные карбонилы, кумол и альфаметилстирол, подают в установку для выделения и очистки ацетона, состоящую из трех ректификационных колонн. В первой ректификационной колонне большинство низкокипящих примесей ацетона, включая различные альдегиды, удаляются с головной фракцией. Дополнительно в колонну подается реагент щелочного характера для перевода оставшейся части альдегидов и α,β-ненасыщенных карбонилов в высококипящие компоненты. Все оставшиеся компоненты, включая ацетон, удаляют из куба колонны и подают во вторую ректификационную колонну. Во второй колонне большая часть ацетона очищается от остаточных альдегидов, воды и других высококипящих примесей и отбирается в виде дистиллята, тогда как оставшаяся часть ацетона, воды, кумола, альфаметилстирола и других высококипящих компонентов выводится из куба колонны и подается в третью ректификационную колонну. При этом вторую и третью ректификационную колонны эксплуатируют при атмосферном давлении.

Реагент щелочного характера вначале подается в первую колонну в питание и/или в куб для превращения альдегидов в альдоли. Для удаления оставшихся альдегидов во вторую колонну на тарелку выше тарелки питания дополнительно подается реагент щелочного характера. В третьей колонне весь оставшийся ацетон с альдегидами и другими низкокипящими примесями, образовавшимися в результате разложения альдолей, отбирается в виде головной фракции и подается в первую колонну или в любое другое подходящее место до первой колонны для последующей обработки.

Дополнительно в первую колонну может быть подан реагент окислительного характера для удаления не отогнанных в виде головной фракции альдегидов и ненасыщенных карбонильных примесей, например окиси мезитила, 3-пентен-2-она и др.

Для данного изобретения важно, что для очистки ацетон-сырца используются три ректификационные колонны, при этом в процессе дистилляции одновременно проводится химическая обработка его реагентом щелочного и реагентом окислительного характера, причем место подачи и соотношения между ними зависит от качества ацетона-сырца и требуемого качества производимого ацетона. Реагент щелочного характера, используемый при химической обработке, нужно добавлять в первые две колонны; в первую колонну - предпочтительно в питание и/или в куб, а во вторую - выше тарелки подачи питания, где достигается наилучший эффект. В случае когда ацетон-сырец содержит повышенное количество ненасыщенных примесей, например ненасыщенные карбонилсодержащие соединения, для более эффективной очистки от них дополнительно используется реагент окислительного характера. В этом случае реагент окислительного характера добавляется в первую колонну, предпочтительно, в куб и/или в нижнюю часть колонны. Кроме того, использование схемы из трех колонн для выделения и очистки ацетона-сырца позволяет полностью решить проблему потерь ацетона в установке.

Наиболее эффективное удаление альдегидов и ненасыщенных примесей достигается только тогда, когда используется заданное соотношение между количествами реагента щелочного характера, подаваемого в первую и во вторую колонны, причем максимальный эффект достигается только при оптимальном соотношении количества щелочного агента, подаваемого в первую колонну, к количеству щелочного агента, подаваемого во вторую колонну, которое полностью зависит от качественного и количественного состава примесей и составляет от 1:0,0375 до 1:10. Такое соотношение позволяет эксплуатировать вторую колонну при атмосферном давлении, тем самым заметно повышая производительность не только второй колонны, но и всей технологической схемы выделения и очистки ацетона в целом, так как узким местом в ней является именно вторая колонна.

В качестве реагента щелочного характера используют карбонаты и гидроксиды щелочных металлов, а также амины и полиамины, предпочтительно гидроксид натрия.

В качестве реагента окислительного характера используют пероксид водорода, пероксид натрия, перманганат калия и пр., предпочитая перекись водорода.

Реагент щелочного характера и реагент окислительного характера при оптимальном соотношении между собой подаются в виде водного раствора с концентрацией 0,1-30 мас.%. Кроме химической обработки, проводящейся при очистке ацетона-сырца и позволяющей добиться максимального результата при оптимальном соотношении реагентов, использование трехколонной схемы позволяет значительно понизить температуру куба второй колонны, в которой проводят выделение товарного ацетона за счет неполного выделения в ней ацетона. Понижение температуры в кубе второй колонны существенно снижает разложение альдолей на исходные альдегиды, которые тут же поднимаются наверх второй колонны и загрязняют товарный ацетон. Однако даже это небольшое количество альдегидов, которые образуются за счет разложения альдолей, немедленно удаляется добавлением реагента основного характера на тарелку, находящуюся выше тарелки питания второй колонны. Оставшаяся часть ацетона, не выделенная во второй колонне, полностью выделяется в третьей колонне. Так, если ранее в первой колонне дополнительно использовался реагент окислительного характера, то головная фракция третьей колонны содержит гораздо меньше примесей по сравнению со случаем, когда первая колонна работает без добавления реагента окислительного характера, то есть гораздо меньше низкокипящих примесей будет рециркулироваться в технологической линии по очистке ацетона-сырца.

Большая часть ацетона, продаваемого на рынке, имеет минимальное время РТ-теста, равное 2 часам. Описанный способ позволяет получать ацетон, который имеет минимальное время РТ-теста больше 10 часов, значит содержание альдегида в ацетоне ниже 10 ррm и качество ацетона считается отличным.

Кроме РТ-теста существуют и другие важные показатели качества товарного ацетона такие, например, как содержание в нем воды и диацетонового спирта, которые должны быть на уровне <0,3 мас.% и <30 ppm, соответственно. Важно отметить, что эти важные дополнительные показатели качества сохраняются, если при производстве ацетона будет использоваться предложенная технология удаления альдегидов.

На чертеже представлена принципиальная технологическая схема для реализации способа очистки ацетона.

Питание ацетона-сырца 2 подается в первую ректификационную колонну 1 (колонна выделения головной фракции). В ней выделяется большинство низкокипящих примесей ацетона в виде головной фракции 4. В колонну 1 подается реагент щелочного характера 3 для превращения оставшихся альдегидов и α,β-ненасыщенных карбонилсодержащих соединений в высококипящие компоненты. После выделения головной фракции кубовый продукт 5 подается во вторую ректификационную колонну 6 (колонна выделения товарного ацетона) (см. чертеж), которая работает при атмосферном давлении, обеспечивая максимально возможную производительность.

Во второй ректификационной колонне 6 большая часть ацетона очищается от оставшихся альдолей, воды и других высококипящих примесей и отбирается в виде дистиллята 8, в то время как оставшийся ацетон, вода, кумол, альфа- метилстирол и другие высококипящие компоненты в виде кубового продукта 9 подаются в третью ректификационную колонну 10 (стриппер колонна ацетона). Для очистки при производстве высококачественного ацетона, ликвидации потерь ацетона и удаления остаточных альдегидов дополнительно во вторую ректификационную колонну 6 выше тарелки питания подают реагент щелочного характера 7, при этом между количествами щелочного агента, поданными в первую и во вторую колонны, должно поддерживаться заданное соотношение. В третьей ректификационной колонне 10 весь оставшийся ацетон вместе с альдегидами, образовавшимися в результате распада альдолей, и другими низкокипящими примесями отбирается в виде головной фракции 11 и подается в первую колонну 1 или любой другой предшествующий первой колонне поток для последующей переработки. Куб третьей ректификационной колонны 10 направляют на последующую переработку 12.

Кроме того, в первую ректификационную колонну 1 для удаления остаточных альдегидов и ненасыщенных карбонилов и других ненасыщенных соединений дополнительно предусмотрена подача реагента окислительного характера 13, в частности пероксида водорода или перманганата калия. При этом для максимального эффекта между реагентом щелочного характера и реагентом окислительного характера должно поддерживаться заданное, указанное выше соотношение.

Ниже приведены примеры и таблицы, которые иллюстрируют изобретение.

Пример 1

Ацетон-сырец, полученный в процессе получения фенола из кумола, содержащий до 65 мас.% ацетона и соответствующее количество воды, кумола и альфа метилстирола, подают в лабораторную трехколонную установку для выделения и очистки ацетона. Эта фракция также содержит незначительное количество (на уровне ppm) таких компонентов, как ацетальдегид, пропионовый альдегид, метанол, окись мезитила и другие ненасыщенные карбонилы, диацетоновый спирт и фенол. Ацетон-сырец при температуре 50°С подают в первую ректификационную колонну 1, которая заполнена насадкой Левина и имеет эффективность в 38 теоретических тарелок (тт). Питание подают на 19 тарелку (тт), считая снизу колонны. В питание первой колонны также подается 20% водный раствор NaOH 3 в количестве 0,5 мас.% от питания колонны. Колонна работает при атмосферном давлении. Поддерживая в верху колонны температуру 55-56°С при флегмовом числе около 50, отбирают головную фракцию 4 в количестве 1,5-2,0 мас.% от питания, содержащую большую часть низкокипящих примесей, включая ацетальдегид. Температура куба колонны 67-70°С. Кубовую жидкость 5 в количестве 98-98,5% от питания, содержащую ацетон, кумол, альфа-метилстирол, воду и другие примеси, включая продукты альдольной конденсации, подают во вторую ректификационную колонну 6. Вторая ректификационная колонна заполнена также насадкой Левина эффективностью в 51,8 тт. Колонна работает при атмосферном давлении. Питание подают на 8 тт, считая снизу колонны. Основную часть ацетона в виде товарного ацетона 8 отбирают с верха колонны. Температура верха колонны ~56,0°С. Кубовый раствор 9, который содержит остаток ацетона, кумол, альфа-метил-стирол, воду со следами ненасыщенных карбонилов, продуктов реакции альдольной конденсации, фенола, фенолята и NaOH, подают в третью ректификационную колонну 10, которая заполнена насадкой Левина эффективностью в 15 тт. Питание подают на 10 тт, считая снизу колонны. В колонне в виде головной фракции 11 отбирают весь оставшийся ацетон и другие низкокипящие примеси, например альдегиды, которые образовались при разложении альдолей в кубе колонны. Температура верха колонны ~56-60°С. Температуру куба колонны поддерживают не ниже 100°С, чтобы выделить весь оставшийся ацетон. Кубовый продукт третьей колонны 12 содержит воду, кумол, а также альфа-метилстирол со следами карбонилов, продуктов реакции альдольной конденсации, фенола и NaOH.

Во вторую ректификационную колонну подают 20% водный раствор NaOH 7 на 18 тарелку (тт), считая снизу второй колонны в количестве 0,1% от питания первой колонны. Флегмовое число во второй колонне поддерживают в среднем около 2,2. Температуру куба второй колонны поддерживают в среднем около 82,1°С. Флегмовое число в третьей колонне поддерживают в среднем около 15.

Основные технологические параметры и основные характеристики товарного ацетона и побочных продуктов приведены в Таблице 1 и Таблице 2 соответственно.

Пример 2

Пример 2 отличается тем, что во вторую ректификационную колонну на 18 тт, считая снизу второй колонны, подают 20% водный раствор NaOH 7 в количестве 0,1% от питания первой колонны. Флегмовое число во второй колонне поддерживают в среднем около 2,3. Температуру куба второй колонны поддерживают в среднем около 83,3°С. Флегмовое число в третьей колонне поддерживают в среднем около 20. Все остальные условия такие же, как в примере 1.

Основные технологические параметры и основные характеристики товарного ацетона приведены в Таблице 1 и Таблице 2 соответственно.

Пример 3.

Пример 3 отличается тем, что во вторую ректификационную колонну на 18 тт, считая снизу второй колонны, подают 20% водный раствор NaOH 7 в количестве 0,1% от питания первой колонны. Флегмовое число во второй колонне поддерживают в среднем около 2,2. Температуру куба второй колонны поддерживают в среднем около 85,4°С. Флегмовое число в третьей колонне поддерживают в среднем около 30. Все остальные условия такие же, как в примере 1.

Основные технологические параметры и основные характеристики товарного ацетона приведены в Таблице 1 и Таблице 2 соответственно.

Пример 4.

Пример 4 отличается тем, что в первую ректификационную колонну в питание подают 20% водный раствор NaOH 3 в количестве 0,1% от питания первой колонны, а в куб первой ректификационной колонны подают 5% водный раствор перекиси водорода 13 в количестве 0,2% от питания. Флегмовое число во второй колонне поддерживают в среднем около 2,1. Температуру куба второй колонны поддерживают в среднем около 86,1°С. Флегмовое число в третьей колонне поддерживают в среднем около 20. Все остальные условия такие же, как в примере 1.

Основные технологические параметры и основные характеристики товарного ацетона приведены в Таблице 1 и Таблице 2 соответственно.

Пример 5.

Пример 5 отличается тем, что в первую ректификационную колонну подают 20% водный раствор NaOH 3 в количестве 0,1% от питания первой колонны. Дополнительно в куб первой колонны подают 5% водный раствор перекиси водорода 13 в количестве 0,2% от питания. Флегмовое число во второй колонне поддерживают в среднем около 2,3. Температуру куба второй колонны поддерживают в среднем около 84,6°С. Флегмовое число в третьей колонне поддерживают в среднем около 25. Все остальные условия такие же, как в примере 1.

Основные технологические параметры и основные характеристики товарного ацетона приведены в Таблице 1 и Таблице 2 соответственно.

Пример 6.

Пример 6 отличается тем, что в куб первой ректификационной колонны подают 20% водный раствор NaOH 3 в количестве 0,2% от питания колонны. Дополнительно на 10 тт (считая снизу) в первую колонну подают 1% водный раствор перманганата калия 13 в количестве 0,5% от питания колонны. На 20 тт (считая снизу) второй ректификационной колонны подают 20% водный раствор NaOH 7 в количестве 0,03% от питания. Флегмовое число во второй колонне поддерживают в среднем около 2,1. Температуру куба второй колонны поддерживают в среднем около 85,1°С. Флегмовое число в третьей колонне поддерживают в среднем около 25. Все остальные условия такие же, как в примере 1.

Основные технологические параметры и основные характеристики товарного ацетона приведены в Таблице 1 и Таблице 2 соответственно.

Пример 7.

Пример 7 отличается тем, что на 10 тт (считая снизу) первой ректификационной колонны подают тетраэтиленпентамин (100%) 3 в количестве 0,6% от питания колонны. На 25 тт (считая снизу) второй ректификационной колонны подают 20% водный раствор NaOH 7 в количестве 0,15% от питания. Флегмовое число во второй колонне поддерживают в среднем около 2,1. Температуру куба второй колонны поддерживают в среднем около 84,9°С. Флегмовое число в третьей колонне поддерживают в среднем около 25. Все остальные условия такие же, как в примере 1.

Основные технологические параметры и основные характеристики товарного ацетона приведены в Таблице 1 и Таблице 2 соответственно.

Пример 8.

Пример 8 отличается тем, что на 15 тт (считая снизу) первой ректификационной колонны подают 10% водный раствор карбоната натрия 3 в количестве 0,3% от питания колонны. На 10 тт (считая снизу) второй ректификационной колонны подают 20% водный раствор NaOH 7 в количестве 0,3 мас.% от питания. Вторая колонна работает при пониженном давлении, равном 500 мм Hg. Флегмовое число во второй колонне поддерживают в среднем около 2,2. Температуру куба второй колонны поддерживают в среднем около 79,6°С. Флегмовое число в третьей колонне поддерживают в среднем около 25. Все остальные условия такие же, как в примере 1.

Основные технологические параметры и основные характеристики товарного ацетона приведены в Таблице 1 и Таблице 2 соответственно.

Пример 9.

Пример 9 отличается тем, что на 5 тт (считая снизу) первой ректификационной колонны подают 20% водный раствор NaOH 3 в количестве 0,7% от питания колонны. На 15 тт (считая снизу) второй ректификационной колонны подают 20% водный раствор NaOH 7 в количестве 0,08% от питания. Флегмовое число во второй колонне поддерживают в среднем около 2,1. Температуру куба второй колонны поддерживают в среднем около 84,3°С. Третья колонна работает при пониженном давлении, которое поддерживают равным 500 мм Hg. Флегмовое число в третьей колонне поддерживают в среднем около 30. Все остальные условия такие же, как в примере 1.

Основные технологические параметры и основные характеристики товарного ацетона приведены в Таблице 1 и Таблице 2 соответственно.

Пример 10.

Пример 10 отличается тем, что в питание первой ректификационной колонны подают 20% водный раствор NaOH 3 в количестве 0,8% от питания колонны. На 18 тт (считая снизу) второй ректификационной колонны подают 20% водный раствор NaOH 7 в количестве 0,025% от питания. Флегмовое число во второй колонне поддерживают в среднем около 2,2. Температуру куба второй колонны поддерживают в среднем около 84,3°С. Флегмовое число в третьей колонне поддерживают в среднем около 25. Все остальные условия такие же, как в примере 1.

Основные технологические параметры и основные характеристики товарного ацетона приведены в Таблице 1 и Таблице 2 соответственно.

Пример 11.

Пример 11 отличается тем, что в питание первой ректификационной колонны подают 20% водный раствор NaOH 3 в количестве 0,045% от питания первой колонны. Дополнительно в куб первой колонны подают 5% водный раствор перекиси водорода 13 в количестве 0,5% от питания. На 18 тт (считая снизу) второй ректификационной колонны подают 20% водный раствор NaOH 7 в количестве 0,1% от питания. Флегмовое число во второй колонне поддерживают в среднем около 2,2. Температуру куба второй колонны поддерживают в среднем около 84,7°С. Флегмовое число в третьей колонне поддерживают в среднем около 25. Все остальные условия такие же, как в примере 1.

Основные технологические параметры и основные характеристики товарного ацетона приведены в Таблице 1 и Таблице 2 соответственно.

Пример 12 (прототип по СА 1016100).

Пример 12 отличается тем, что в питание первой ректификационной колонны подают 20% водный раствор NaOH 3 в количестве 0,5% от питания колонны. Флегмовое число во второй колонне поддерживают в среднем около 2,2. Температуру куба второй колонны поддерживают в среднем около 83,5°С. Флегмовое число в третьей колонне поддерживают в среднем около 25. Все остальные условия такие же, как в примере 1.

Основные технологические параметры и основные характеристики товарного ацетона приведены в Таблице 1 и Таблице 2 соответственно.

Пример 13 (прототип по СА 1016100).

Пример 13 отличается тем, что в питание первой ректификационной колонны подают 20% водный раствор NaOH 3 в количестве 0,5% от питания колонны. Вторая колонна работает при пониженном давлении, которое поддерживают равным 500 мм Hg. Температуру куба второй колонны поддерживают в среднем около 79,6°С. Флегмовое число во второй колонне поддерживают в среднем около 2,2. Третья колонна работает при повышенном давлении, равном 900 мм Hg. Флегмовое число в третьей колонне поддерживают равным 25. Все остальные условия такие же, как в примере 1.

Основные технологические параметры и основные характеристики товарного ацетона приведены в Таблице 1 и Таблице 2 соответственно.

Данные Таблицы 1 и Таблицы 2 показывают, что для получения высококачественного ацетона необходимо соблюдать заданное в формуле изобретения весовое отношение между количествами реагента основного характера, поданными в первую и во вторую ректификационные колонны, а также весовое отношение между количествами реагента основного характера и реагента окислительного характера, поданными в первую ректификационную колонну.

Так, например, в примере №10 отношение количества реагента щелочного характера, поданного в первую ректификационную колонну, к количеству реагента щелочного характера, поданного во вторую ректификационную колонну, равное 1:0,0312, выходит за границу диапазона, указанного в формуле изобретения. В результате РТ достигает только 6 часов.

В примере №11 отношение количества реагента щелочного характера к реагенту окислительного характера, подаваемых в первую ректификационную колонну, равное 1:11,1, также выходит за границу диапазона, указанного в формуле изобретения; в результате, даже несмотря на дополнительную подачу реагента щелочного характера во вторую ректификационную колонну выше тарелки питания, РТ достигает только 6,5 часов. Кроме того, в прототипе 2, когда третья колонна работает при давлении выше атмосферного (900 мм рт.ст.), содержание ацетальдегида в головной фракции выше, чем при работе третьей колонны при атмосферном давлении.

Во всех остальных примерах (кроме приведенных выше примеров №10, 12 и прототипов), в которых отношение количества щелочного реагента, поданного в первую ректификационную колонну, к количеству щелочного реагента, поданного во вторую ректификационную колонну, а также отношение количества щелочного реагента к количеству реагента окислительного характера, подаваемых в первую ректификационную колонну, удовлетворяют заявленным в формуле изобретения отношениям, РТ достигает 12 и более часов.

Таким образом, только при соблюдении указанных в формуле изобретения весовых соотношений между реагентами щелочного характера, а также между реагентами щелочного и окислительного характера, предлагаемый способ представляет собой простой, экономичный, универсальный метод производства высококачественного товарного ацетона, не зависящего от качества ацетона-сырца, поступающего на переработку. Предлагаемый способ также позволяет эксплуатировать оборудование при атмосферном давлении, что позволяет не только максимально повысить производительность используемого оборудования, но также значительно снизить эксплуатационные расходы. Кроме того, он позволяет также полностью ликвидировать потери ацетона в процессе его очистки и выделения, что позволяет его использовать в химической и других отраслях промышленности при очистке ацетона.

Таблица 2 Основные характеристики товарного ацетона Пример Первая колонна Вторая колонна Третья колонна Головная фракция Товарный ацетон Головная фракция Кубовый продукт СН₃СНО, ррm СН₃СНО, ppm РТ, ч. Вода, мас.% (среднее значение) СН₃СНО, ppm Вода, мас.% (среднее значение) Ацетон в масляной фазе, мас.% 1 682 6 27 0,13 1661 0,2 следы 2 452 1,9 >48 0,05 1780 0,6 следы 3 677 следы (<0,5) >48 0,05 1922 0,4 следы 4 4133 3,1 13 0,05 46 0,2 следы 5 3314 3,8 12 0,05 45 0,2 следы 6 2538 2,1 >48 0,06 98 0,3 следы 7 1183 2,6 32 0,07 568 0,5 следы 8 897 3,5 12,5 0,10 1895 0,4 следы 9 406 1,8 >48 0,05 7986 0,2 следы 10 491 26.4 6,0 0,09 2087 0,5 следы 11 3678 25.3 6,5 0,10 326 0,7 следы 12 прототип 758 34,1 4,5 0,10 1916 0,5 следы 13 прототип 787 24,1 6,5 0,11 2538 0,6 следы

Изобретение относится к способу очистки ацетона, получаемого совместно с фенолом при разложении гидроперекиси кумола. Способ заключаются в том, что дистилляцию ацетона-сырца последовательно проводят в трех ректификационных колоннах. При этом в первой ректификационной колонне производят выделение низкокипящих примесей с добавлением в колонну реагента щелочного характера с последующим отбором оставшейся смеси компонентов в виде кубового продукта и подачи его в качестве питания во вторую ректификационную колонну для отделения высококипящих примесей и выделения большей части ацетона в виде товарного ацетона, причем содержание ацетона в кубе второй ректификационной колонны поддерживают до уровня не менее чем 0,5 массовых % от питания отбором оставшихся компонентов смеси в виде кубового продукта второй ректификационной колонны и последующей подачи его в качестве питания в третью ректификационную колонну для выделения оставшегося ацетона совместно с оставшимися низкокипящими примесями, в том числе с оставшимися альдегидами, и подачу этой смеси в первую ректификационную колонну, во вторую ректификационную колонну подают дополнительно реагент щелочного характера, позволяющий производить ацетон, имеющий время окисления перманганатом не менее десяти часов, при этом в первую ректификационную колонну реагент щелочного характера добавляют в виде 0,1-30%-ого водного раствора в количестве 0,05-0,8 массовых % от питания колонны, и дополнительно в нее подают реагент окислительного характера в виде 0,1-30%-го водного раствора в количестве 0,02-0,5 массовых % от питания при весовом отношении реагента щелочного характера к реагенту окислительного характера от 1:0,1 до 1:100, предпочтительно от 1:0,5 до 1:10; кроме того, во вторую ректификационную колонну подают реагент щелочного характера в количестве 0,03-0,5 массовых % от питания, при этом весовое отношение реагента щелочного характера, поданного в первую колонну, к реагенту щелочного характера, поданного во вторую колонну, составляет 1:0,2, причем вторую и третью колонны эксплуатируют при атмосферном давлении. Предлагаемый способ позволяет производить высококачественный ацетон с минимальными эксплуатационными затратами, достигая максимально возможной производительности. 8 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

1. Способ очистки ацетона, заключающийся в том, что дистилляцию ацетона-сырца последовательно проводят в трех ректификационных колоннах, отличающийся тем, что в первой ректификационной колонне производят выделение низкокипящих примесей с добавлением в колонну реагента щелочного характера с последующим отбором оставшейся смеси компонентов в виде кубового продукта и подачи его в качестве питания во вторую ректификационную колонну для отделения высококипящих примесей и выделения большей части ацетона в виде товарного ацетона, причем содержание ацетона в кубе второй ректификационной колонне поддерживают до уровня не менее 0,5 мас.% от питания отбором оставшихся компонентов смеси в виде кубового продукта второй ректификационной колонны и последующей подачи его в качестве питания в третью ректификационную колонну для выделения оставшегося ацетона совместно с оставшимися низкокипящими примесями, в том числе с оставшимися альдегидами, и подачу этой смеси в первую ректификационную колонну, во вторую ректификационную колонну подают дополнительно реагент щелочного характера, позволяющий производить ацетон, имеющий время окисления перманганатом не менее 10 ч, при этом в первую ректификационную колонну реагент щелочного характера добавляют в виде 0,1-30%-ного водного раствора в количестве 0,05-0,8 мас.% от питания колонны, и дополнительно в нее подают реагент окислительного характера в виде 0,1-30%-ного водного раствора в количестве 0,02-0,5 мас.% от питания при весовом отношении реагента щелочного характера к реагенту окислительного характера от 1:0,1 до 1:100, предпочтительно от 1:0,5 до 1:10; кроме того, во вторую ректификационную колонну подают реагент щелочного характера в количестве 0,03-0,5 мас.% от питания, при этом весовое отношение реагента щелочного характера, поданного в первую колонну, к реагенту щелочного характера, поданному во вторую колонну, составляет 1:0,2, причем вторую и третью колонны эксплуатируют при атмосферном давлении.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что головную фракцию третьей ректификационной колонны рециклируют в питание или в любое другое место первой ректификационной колонны, предпочтительно в верхнюю часть колонны, или любой другой предшествующий поток для последующей переработки.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что реагент щелочного характера добавляют в питание, и/или в куб, и/или в любую точку первой ректификационной колонны.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что реагент щелочного характера подают во вторую колонну выше тарелки питания.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве реагента щелочного характера используют органическое либо неорганическое основание.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что неорганический реагент щелочного характера, подаваемый во вторую ректификационную колонну, используют предпочтительно в виде 0,1-30%-ного водного раствора.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве реагента щелочного характера используют гидроксид натрия.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве реагента окислительного характера используют органические или неорганические окислители, в частности органические или неорганические перекиси.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве реагента окислительного характера используют перекись водорода или перманганат калия.