СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ БИАЗЕОТРОПНОЙ СМЕСИ БУТИЛПРОПИОНАТ-ПРОПИОНОВАЯ КИСЛОТА Российский патент 2014 года по МПК B01D3/40 

Описание патента на изобретение RU2520484C1

Изобретение относится к области основного органического синтеза, а именно к способу разделения биазеотропной смеси бутилпропионат (БП)-пропионовая кислота (ПК).

Известен способ разделения данной смеси реэкстрактивной ректификацией (РЭР) при давлении 104,9 мм рт.ст. [Митюшкина И.А., Челюскина Т.В., Фролкова А.К. Исследование диаграмм α-линий в системе бутилпропионат - пропионовая кислота -окись мезитила // Тезисы докл. XIV Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии - 2008». Ч.1. Волгоград, 2008. С. 136; Челюскина Т.В., Митюшкина И.А., Фролкова А.К. Исследование изолиний относительной летучести в трехкомпонентных системах с биазеотропной бинарной составляющей // XIX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии: тез. докл., Волгоград, 25-30 сентября 2011. Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2011. Т.1. С.424;

Челюскина Т.В., Митюшкина И.А., Фролкова А.К., Чернышева М.А. Разделение биазеотропных смесей с использованием легколетучих дополнительных веществ. // Химическая технология. 2011. №12. С.730-736].

К недостаткам данного метода можно отнести сложность технологии, которая заключается в использовании трехколонного комплекса РЭР и необходимости организации двойной реэкстрактивной ректификации, то есть наличие двух колонн РЭР, которое связано с необходимостью компенсации фактического снижения селективности легколетучего разделяющего агента (РА) за счет его преимущественного перехода в паровую фазу.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению и достигаемому результату является процесс экстрактивной ректификации (ЭР) смеси бутилпропионат-пропионовая кислота с диметилсульфоксидом (ДМСО) при 104,9 мм рт.ст.[Т. Chelyuskina, I.Mityushkina, A.Frolkova. Estimation of possibility of industrial mixture separation by extractive rectification // Proceedings 35th International Conference of Slovak Society of Chemical Engineering. Tatranske Matliare. Slovakia, May 26-30, 2008. P.174; Митюшкина И.А. Разделение бинарных биазеотропных смесей с использованием дополнительных веществ различной летучести: дис....канд. техн. наук. М.: МИТХТ, 2011. 217 с; Челюскина Т.В. Теоретические основы ректификационного разделения биазеотропных смесей: дис.… докт. техн. наук. - М.: МИТХТ, 2011. 196 с.].

Лучшие результаты разделения получены при следующих условиях. Эффективность колонны ЭР составляет 50 теоретических тарелок (т.т.), исходную смесь бутилпропионат-пропионовая кислота подают на 30 т.т., (считая сверху), разделяющий агент диметилсульфоксид на 10 т.т. Соотношение исходной смеси (F0) к разделяющему агенту (РА) составляет 1:0,5. Флегмовое число равно 7. Верхний продукт представляет собой бутилпропионат (93,19%) с содержанием диметилсульфоксида (6,81%); кубовый продукт колонны ЭР (1) - смесь пропионовой кислоты и диметилсульфоксида практически равных концентраций (48,04% и 51,81%) с примесью бутилпропионата (0,15%).

Недостатком прототипа является отсутствие схемы полного разделения биазеотропной смеси бутилпропионат-пропионовая кислота (рассмотрена только колонна экстрактивной ректификации). ДМСО образует азеотропы с компонентами исходной смеси, что не позволило выделить целевой продукт заданного качества в колонне ЭР и сделало невозможным разделение исходной смеси на чистые компоненты.

Технический результат данного изобретения заключается в упрощении технологии и сокращении капитальных затрат, а также повышении качества получаемых продуктов.

Технический результат достигается способом разделения биазеотропной смеси бутилпропионат-пропионовая кислота, включающим экстрактивную ректификацию с применением в качестве разделяющего агента сульфолана (СФ), взятого в соотношении 1:5-6 к исходной смеси в колонне ЭР эффективностью 35-50 т.т., причем флегмовое число в колонне составляет 1-3, производится отбор бутилпропионата в дистилляте и смеси пропионовая кислота-сульфолан в кубе колонны (1); затем смесь ПК-СФ подается в колонну регенерации разделяющего агента (2) эффективностью 8 т.т., значение флегмового числа составляет 0.5-1, из куба колонны (2) выводится разделяющий агент и подается в колонну (1). Давление в колоннах (1)-(2) составляет 100 мм рт.ст.

Прогноз возможных продуктов экстрактивной ректификации осуществлялся на основе анализа изменений относительной летучести разделяемых компонентов в присутствии разного количества РА. С помощью вычислительного эксперимента было рассчитано парожидкостное равновесие в системе БП-ПК-СФ в сечениях концентрационного треугольника с концентрацией сульфолана 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 мольных долей; построен ход α-линий в концентрационном симплексе трехкомпонентной системы, который показал, что в присутствии СФ увеличивается летучесть БП и сульфолан обладает селективностью, достаточной для разделения смеси БП-ПК экстрактивной ректификацией.

Технологическая схема процесса экстрактивной ректификации разделения бинарной биазеотропной смеси состоит из двух колонн (фиг.1). В отгонную часть первой колонны ЭР (1) подают исходную смесь БП-ПК эквимолярного состава в количестве 1 кмоль/час, а СФ вводят в верхнее сечение колонны. Отношение количества РА и исходной смеси в колонне (1) изменяется от 1 до 6. В дистилляте первой колонны отбирают практически чистый бутилпропионат, а кубовый продукт (бинарная смесь ПК-СФ) направляют в следующую колонну регенерации разделяющего агента (2), в кубе которой выходит чистый разделяющий агент и возвращается обратно в колонну (1). Дистиллят колонны (2) представляет собой практически чистую пропионовую кислоту. В колоннах (1) и (2) поддерживается давление 100 мм рт.ст. Процесс разделения ориентирован на получение продуктов (бутилпропионата и пропионовой кислоты) с чистотой не менее 99.5 мол.%.

Проведены компьютерные исследования более 70 различных режимов работы колонн схемы разделения. Для выбора оптимального режима варьировались следующие параметры колонн: эффективность (число теоретических тарелок), соотношение количеств питания и разделяющего агента, флегмовое число и уровни подачи исходной смеси и РА.

Примеры режимов работы схемы разделения биазеотропной смеси БП-ПК, в которых достигнуто требуемое качество продуктов, приведены в табл.1.

Таким образом, нами предлагается способ, включающий принципиальную технологическую схему полного разделения биазеотропной смеси бутилпропионат-пропионовая кислота с использованием тяжелокипящего разделяющего агента - сульфолана. Предлагаемый способ позволяет получить целевые продукты (БП, ПК) заданного качества - 99.5 мол.%.

Таблица 1 Режимы работы схемы разделения биазеотропной смеси бутилпропионат-пропионовая кислота № примера Параметры работы колонны (R - флегмовое число, Fo/PA - соотношение питания и разделяющего агента, N(1)N(2) - (кол-во т.т. в клоннах 1, 2) Исходная смесь Разделяющий агент Продуктовые потоки Кол-во, кмоль/час Состав,мол.% Кол-во, кмоль/час Состав, мол.% БП ПК БП ПК Кол-во, кмоль/час Состав, мол.% Кол-во, кмоль/час Состав, мол.% 1 N1=50 1 50 50 5 100 0,5 99,90 0,5 99,86 N2=8 R1=1 R2=0,5 F0/PA=1/5 2 N1=50 1 50 50 5 100 0,5 99,95 0,5 99,91 N2=8 R1=2 R2=0,5 F0/PA=1/5 3 N1=50 1 50 50 6 100 0,5 99,99 0,5 99,88 N2=8 R1=1 R2=0,5 F0/PA=1/6 4 N1=40 1 50 50 5 100 0,5 99,54 0,5 99,59 N2=8 R1=1 R2=0,5 F0/PA=1/5 5 N1=40 1 50 50 5 100 0,5 99,74 0,5 99,70 N2=8 R1=2 R2=0,5 F0/PA=1/5

6 N1=40 1 50 50 6 100 0,5 99,89 0,5 99,79 N2=8 R1=1 R2=0,5 F0/PA=1/6 7 N1=35 1 50 50 5 100 0,5 99,53 0,5 99,51 N2=8 R1=1 R2=0,5 F0/PA=1/5 8 N1=35 1 50 50 5 100 0,5 99,89 0,5 99,86 N2=8 R1=2 R2=0,5 F0/PA=1/5 9 N1=35 1 50 50 5 100 0,5 99,93 0,5 99,84 N2=8 R1=1 R2=0,5 F0/PA=1/6

Похожие патенты RU2520484C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЗЕОТРОПНОЙ СМЕСИ БУТИЛПРОПИОНАТ-ПРОПИОНОВАЯ КИСЛОТА 2014
  • Бедретдинов Фарид Надирович
  • Челюскина Татьяна Владимировна
  • Фролкова Алла Константиновна
RU2548978C1
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ БИАЗЕОТРОПНОЙ СМЕСИ БУТИЛБУТИРАТ - МАСЛЯНАЯ КИСЛОТА 2015
  • Челюскина Татьяна Владимировна
  • Бедретдинов Фарид Надирович
  • Федюшина Анна Васильевна
RU2607812C1
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЗЕОТРОПНОЙ СМЕСИ БУТИЛБУТИРАТ - МАСЛЯНАЯ КИСЛОТА 2015
  • Бедретдинов Фарид Надирович
  • Челюскина Татьяна Владимировна
RU2610765C1
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СИСТЕМЫ БЕНЗОЛ-ПЕРФТОРБЕНЗОЛ-ТРЕТИЧНЫЙ АМИЛОВЫЙ СПИРТ 2007
  • Мягкова Татьяна Олеговна
  • Челюскина Татьяна Владимировна
  • Фролкова Алла Константиновна
RU2340586C1
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ АЦЕТОНХЛОРОФОРМ АЗЕОТРОПНОГО СОСТАВА ЭКСТРАКТИВНОЙ РЕКТИФИКАЦИЕЙ 2002
  • Тимошенко А.В.
  • Анохина Е.А.
  • Тимофеев В.С.
RU2207896C1
СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ЭТАНОЛА ЭКСТРАКТИВНОЙ РЕКТИФИКАЦИЕЙ С ЭТИЛЕНГЛИКОЛЕМ 2009
  • Тимошенко Андрей Всеволодович
  • Анохина Елена Анатольевна
  • Григорьева Анастасия Андреевна
RU2454261C2
Способ выделения уксусной кислоты из водных растворов гомологов 1979
  • Бомштейн Аркадий Львович
  • Кушнер Тамара Мироновна
  • Трофимов Анатолий Никифорович
  • Патласов Владимир Павлович
  • Чащин Аркадий Максимович
  • Серафимов Леонид Антонович
SU910587A1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ФЕНОЛА ОТ ГИДРОКСИАЦЕТОНА 2006
  • Васильева Ирина Ивановна
  • Тывина Татьяна Николаевна
  • Дмитриева Ирина Владимировна
RU2323202C1
Способ выделения метилтрет-бутилового эфира 1978
  • Бобылев Борис Николаевич
  • Рожков Сергей Вячеславович
  • Фарберов Марк Иосифович
  • Чернявский Александр Николаевич
  • Логинова Майя Александровна
  • Горшков Владимир Александрович
  • Павлов Станислав Юрьевич
  • Чуркин Владимир Николаевич
SU739053A1
Способ выделения перфторбензола из биазеотропной смеси бензол-перфторбензол 2016
  • Гаврилов Юрий Алексеевич
  • Плетнева Инна Владимировна
  • Жучков Валерий Иванович
  • Фролкова Алла Константиновна
  • Раева Валентина Михайловна
RU2618534C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 520 484 C1

Реферат патента 2014 года СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ БИАЗЕОТРОПНОЙ СМЕСИ БУТИЛПРОПИОНАТ-ПРОПИОНОВАЯ КИСЛОТА

Изобретение относится к области основного органического синтеза, а именно к способу разделения биазеотропной смеси бутилпропионат (БП)-пропионовая кислота (ПК). Для разделения биазеотропной смеси бутилпропионат-пропионовая кислота используют метод экстрактивной ректификации с применением в качестве разделяющего агента сульфолана (СФ), взятого в соотношении 1:5-6 к исходной смеси в колонне экстрактивной ректификации эффективностью 35-50 т.т., причем флегмовое число в колонне составляет 1-3. Производят отбор бутилпропионата в дистилляте и смеси пропионовая кислота-сульфолан в кубе колонны. Затем смесь ПК-СФ подают в колонну регенерации разделяющего агента эффективностью 8 т.т., значение флегмового числа составляет 0.5-1. Из куба колонны выводят разделяющий агент и подают в колонну. Давление в колоннах составляет 100 мм рт.ст. Способ позволяет получить целевые продукты (БП, ПК) заданного качества - 99.5 мол.%. Технический результат изобретения заключается в упрощении технологии и сокращении капитальных затрат, а также повышении качества получаемых продуктов. 1 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 520 484 C1

Способ разделения биазеотропной смеси бутилпропионат (БП) - пропионовая кислота (ПК), включающий экстрактивную ректификацию, отличающийся тем, что в качестве разделяющего агента используют сульфолан (СФ), взятый в соотношении 1:5-6 к исходной смеси в колонне (1) экстрактивной ректификации эффективностью 35-50 теоретических тарелок (т.т.), со значением флегмового числа в колонне - 1-3, причем отбор бутилпропионата производят в дистилляте и смеси пропионовая кислота-сульфолан в кубе колонны (1), затем смесь ПК-СФ подают в колонну регенерации разделяющего агента (2) эффективностью 8 т.т., со значением флегмового числа - 0.5-1, из куба колонны (2) выводят разделяющий агент и подают в колонну (1), при этом давление в колоннах (1)-(2) составляет 100 мм рт.ст.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2520484C1

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЭКСТРАКТИВНОЙ ДИСТИЛЛЯЦИИ 2003
  • Хайда Бернд
RU2326712C2
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ АЦЕТОНХЛОРОФОРМ АЗЕОТРОПНОГО СОСТАВА ЭКСТРАКТИВНОЙ РЕКТИФИКАЦИЕЙ 2002
  • Тимошенко А.В.
  • Анохина Е.А.
  • Тимофеев В.С.
RU2207896C1
СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ЭТАНОЛА ЭКСТРАКТИВНОЙ РЕКТИФИКАЦИЕЙ С ЭТИЛЕНГЛИКОЛЕМ 2009
  • Тимошенко Андрей Всеволодович
  • Анохина Елена Анатольевна
  • Григорьева Анастасия Андреевна
RU2454261C2
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ХЛОРИСТОГО ВОДОРОДА И ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА 1991
  • Гленн Фред Леверетт[Us]
  • Ян Вит[Nl]
RU2088562C1
US 6514387 B1, 04.02.2003;
US 7410555 B2, 12.08.2008

RU 2 520 484 C1

Авторы

Челюскина Татьяна Владимировна

Бедретдинов Фарид Надирович

Фролкова Алла Константиновна

Даты

2014-06-27Публикация

2013-02-18Подача