СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ И СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ Российский патент 2019 года по МПК B27K3/34 C07C51/42 C07C53/08 

Настоящая заявка испрашивает приоритет европейской заявки № 14181419.4, содержание которой во всей своей полноте включается в настоящую заявку посредством ссылки для всех целей.

Настоящее изобретение предлагает способ извлечения карбоновой кислоты из фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, а также способ производства обработанной древесины. Такой способ извлечения является предпочтительным в различных отраслях промышленности вследствие повышения экономичности посредством выделения карбоновой кислоты из загрязненной карбоновой кислоты, например, способом ацилирования, в частности, в способах обработки древесины, таких как ацетилирование древесины. Для ацетилирования древесины уксусный ангидрид используется в качестве ацетилирующего реагента, и получается фракция загрязненной карбоновой кислоты в качестве потока отходов. Обработанная древесина, в частности, ацетилированная древесина, имеет промышленную ценность, например, в качестве строительного материала, имеющего продолжительный срок службы и превосходную устойчивость по отношению к условиям окружающей среды и патогенам.

Способ ацетилирования древесины описан, например, в EP 0680810, соответствующее содержание которого включается в настоящую заявку посредством ссылки.

Чтобы повысить эффективность и общую экономичность химических процессов с использованием производных карбоновой кислоты, которые предпочтительно представляют собой процессы ацилирования, в частности, ацетилирования; часто материалов, содержащих полисахариды, таких как целлюлоза; часто, в частности, способа обработки древесины, настоящее изобретение предлагает способ извлечения карбоновой кислоты из фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси.

Заявка США № 2012/0123160 A1 описывает способ извлечения уксусной кислоты из потока, содержащего ангидрид карбоновой кислоты и карбоновую кислоту, посредством гидролиза ангидрида карбоновой кислоты и последующей дистилляции гидролизованного потока для раздельного получения потока, содержащего карбоновую кислоту и воду, и потока продукта, содержащего карбоновую кислоту.

Неожиданно было обнаружено, что способ согласно настоящему изобретению, во всех своих вариантах осуществления, обеспечивает эффективное извлечение карбоновой кислоты из фракции отходов карбоновой кислоты, в частности, из фракции отходов карбоновой кислоты, получаемой способом ацилирования, в частности, способом ацетилирования, часто материалов, содержащих полисахариды, такие как целлюлоза; часто, в частности, способом ацетилирования древесины. Посредством осуществления операции отдувки фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, оказывается возможным существенное сокращение примесей во фракции карбоновой кислоты. Часто примеси практически полностью удаляются в результате данной операции. Это происходит, в частности, в случае галогенированных органических и неорганических примесей; кроме того, существенно сокращается содержание и других органических примесей, которые, как правило, присутствуют в потоках отходов карбоновой кислоты, образующихся в процессе ацилирования, в частности, ацетилирования; часто материалов, содержащих полисахариды, такие как целлюлоза; часто веществ, образующихся, в частности, в процессах ацетилирования древесины, таких как терпены. Извлеченная фракция карбоновой кислоты часто оказывается достаточно чистой, чтобы она могла использоваться в качестве исходного материала, в частности, для возвращения в промышленную обработку древесины, например, для последующего производства ацилирующих реагентов. Неожиданно было обнаружено значительное улучшение в отношении снижении коррозионной способности извлеченной фракции карбоновой кислоты. Способ согласно настоящему изобретению имеет важные преимущества в отношении технологических операций, например, предотвращается коррозия аппаратуры, исключаются дополнительные стадии разделения, такие как дистилляция, и сокращается содержание примесей в течение процедуры отдувки. Таким образом, данный способ проявляет значительные экономические и экологические преимущества по сравнению с известными способами извлечения карбоновой кислоты.

Следовательно, согласно наиболее широкому варианту осуществления настоящего изобретения, предлагается способ извлечения карбоновой кислоты, в частности, уксусной кислоты, из фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, который включает направление вышеупомянутой фракции на операцию отдувки газом и извлечение, по меньшей мере, фракции очищенной карбоновой кислоты. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, предлагается извлечение карбоновой кислоты, в частности, уксусной кислоты, из фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, которое включает стадии предварительной обработки фракции карбоновой кислоты водой, направление вышеупомянутой фракции на операцию отдувки газом и извлечение, по меньшей мере, фракции очищенной карбоновой кислоты. Предмет настоящего изобретения также представляет собой способ производства обработанной древесины, в частности, ацетилированной древесины, включающий вышеупомянутые технологические стадии.

В способе согласно настоящему изобретению термин «карбоновая кислота» используется для обозначения карбоновых кислот, в качестве которых соответствующим образом выбираются C1-C6-алкилкарбоновые кислоты, где термин «C1-C6-алкилкарбоновые кислоты» означает неразветвленные C1-C6-карбоновые кислоты, а также разветвленные C4-C6-карбоновые кислоты. Конкретные примеры представляют собой пропионовая и, предпочтительно, уксусная кислота. Кроме того, термином «карбоновая кислота» также обозначаются ненасыщенные разветвленные или неразветвленные C3- C6-карбоновые кислоты, например, акриловая кислота. Алкил- или алкенилкарбоновые кислоты необязательно могут быть замещенными и содержать, по меньшей мере, один заместитель, выбранный из группы, которую составляют атомы галогенов (в частности, F, Cl или Br), OH, CN и COOR, где R представляет собой неразветвленную или разветвленную и необязательно замещенную C1-C4-алкильную группу.

Термин «фракция, содержащая карбоновую кислоту» также означает фракции, содержащие в смесях две или более описанных выше карбоновых кислот.

Термин «примеси» используется для обозначения неорганических и органических примесей.

Как правило, примеси образуются способом, посредством которого получается фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси. Способ, посредством которого образуется данная фракция, часто представляет собой способ, которым часто ацилируются, в частности, ацетилируются, материалы, содержащие полисахариды, такие как целлюлоза; часто, в частности, этим способом ацетилируется древесина. Неограничительные примеры органических примесей представляют собой ангидриды карбоновых кислот, галогенированные органические примеси, такие как галогеноангидриды карбоновых кислот, которые включают хлорангидриды, бромангидриды и йодангидриды карбоновых кислот, в частности, ацетилхлорид, а также терпены и/или терпеноиды. Неорганические примеси, которые могут присутствовать, представляют собой, например, галогеноводороды HCl, HBr, HI, а также соли металлов, например, хлориды или бромиды, такие как NaBr или NaCl. Эти соли, как правило, содержатся во фракции, которая образуется способом ацилирования, в частности, ацетилирования, материалов, которые содержат полисахариды, такие как целлюлоза; в частности, способом обработки древесины. Некоторые из примесей, такие как галогеноводороды и/или галогеноангидриды карбоновых кислот, а также соли имеют коррозионные свойства, которые делают необходимым дорогостоящее устойчивое к коррозии оборудование, расположенное ниже по потоку, вызывают проблемы качества, такие как обесцвечивание продукта, и другие проблемы. Таким образом, огромную важность имеет сокращение содержания вызывающих коррозию и других примесей.

Часто фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси, содержит в качестве примеси ангидрид карбоновой кислоты. Ангидрид карбоновой кислоты, как правило, соответствует карбоновой кислоте, которая содержится в вышеупомянутой фракции, в том смысле, что ангидрид карбоновой кислоты представляет собой ангидрид карбоновой кислоты, которая содержится во фракции. Если во фракции содержится смесь двух или более карбоновых кислот, то может присутствовать ангидрид одной или нескольких карбоновых кислот, который может представлять собой симметричный ангидрид карбоновой кислоты или смешанный ангидрид карбоновых кислот. Смешанный ангидрид карбоновых кислот в результате гидролиза образует две различные карбоновые кислоты, в то время как симметричный ангидрид в результате гидролиза образует одну карбоновую кислоту. Часто фракция карбоновой кислоты, в которой содержатся примеси, содержит вплоть до 80 мас.%, предпочтительно вплоть до 70 мас.%, предпочтительнее вплоть до 60 мас.% и наиболее предпочтительно вплоть до 50 мас.% ангидрида карбоновой кислоты или смесей более чем одного ангидрида карбоновой кислоты. Неограничительные примеры неорганических примесей, которые могут содержаться во фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, представляют собой соли металлов и/или галогеноводороды, такие как HCl и/или HBr. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси, представляет собой поток отходов, которые производятся способом ацилирования, в частности, способом ацетилирования; часто материалов, содержащих полисахариды, таких как целлюлоза; часто, в частности, способами обработки древесины.

Было обнаружено, что содержание примесей во фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, может эффективно уменьшаться посредством направления вышеупомянутой фракции на операцию отдувки, в которой получается, по меньшей мере, фракция очищенной карбоновой кислоты.

Термин «операция отдувки» означает введение газового потока в объем жидкости, содержащий смесь, по меньшей мере, двух веществ, различающихся по летучести. Термин «отдувка» также включает термины «орошение», «барботирование» или «наполнение газа». Как правило, по меньшей мере, одна примесь, которая, по меньшей мере, частично удаляется посредством отдувки фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, обладает более высокой летучестью, чем карбоновая кислота, которая остается в жидкой фазе. По меньшей мере, одна примесь, которая, по меньшей мере, частично удаляется посредством отдувки из фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, может представлять собой абсорбированный газ, который десорбируется в результате отдувки, или жидкость, имеющую более высокую летучесть по сравнению с карбоновой кислотой. Неограничительные примеры примесей, содержание которых во фракции, содержащей карбоновую кислоту, уменьшается посредством отдувки, включают галогенированные примеси, такие как галогеноводороды, например, HCl или HBr; галогенированные, предпочтительно хлорированные, органические примеси, такие как хлорангидрид карбоновой кислоты, предпочтительно ацетилхлорид; или другие органические примеси, такие как ангидрид карбоновой кислоты или терпены и/или терпеноиды. Операция отдувки осуществляется с использованием, по меньшей мере, одного газа, выбранного из группы, которую составляют воздух, кислород, CO₂, выхлопной газ, а также инертные газы, предпочтительно гелий, азот, аргон или ксенон. Также является подходящими газовые смеси двух или более из вышеупомянутых газов.

Операция отдувки согласно настоящему изобретению осуществляется в устройстве, подходящем для операции отдувки газом. Такое устройство включает, но не ограничивается этим, отдувочные насадочные колонны, диффузионные газовые (аэрационные) отдувочные устройства, тарелочные отдувочные устройства или механические отдувочные устройства, такие как система Hazleton Maxi-strip®. Отдувочные насадочные колонны являются предпочтительными. В зависимости от отдувочного устройства, отдувочный газ или отдувочная газовая смесь вводится во фракцию, содержащую карбоновую кислоту и примеси, посредством введения фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, проходя вниз через пористые насадки, где газ продувается через поры в насадках, отдувая летучие соединения. В других отдувочных системах газовые диффузоры помещаются вблизи дна резервуара, в котором находится фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси, вводя отдувочный газ ниже поверхности фракции. Операция отдувки может осуществляться непрерывно, в противоточном или прямоточном режиме, или в периодическом режиме. Эффективность удаления примесей, в частности, примесей, содержащих галогениды, таких как галогеноангидриды карбоновых кислот и галогеноводороды, соответствующим образом измеряется методами, известными специалисту в данной области техники, например, методом ГХ-МС с использованием калибровки по внешнему стандарту или посредством титрования. Подходящие измерения также разъясняются в примерах.

Согласно настоящему изобретению, операция отдувки, как правило, осуществляется при температурах, составляющих от 10 до 90°C. Как правило, температура фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, на стадии отдувки равняется или составляет более чем 10°C. Предпочтительнее температура фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, на стадии отдувки равняется или составляет более чем 15°C. Наиболее предпочтительно температура фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, на стадии отдувки равняется или составляет более чем 20°C. Как правило, температура фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, на стадии отдувки равняется или составляет менее чем 90°C. Предпочтительно температура фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, на стадии отдувки равняется или составляет менее чем 85°C. Еще предпочтительнее температура фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, на стадии отдувки равняется или составляет менее чем 80°C. Согласно наиболее предпочтительному аспекту настоящего изобретения, температура фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, на стадии отдувки составляет от 15°C до 30°C. Температуры выбираются таким образом, что, при данном давлении в операции отдувки карбоновая кислота, которая содержится во фракции, остается преимущественно в жидкой фазе. Часто нагревание и/или охлаждение не требуется в течение стадия отдувки, что делает операцию отдувки экономически предпочтительной.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, содержание карбоновой кислоты во фракции, которая направляется на операцию, практически не уменьшается посредством операции отдувки. Как правило, содержание карбоновой кислоты во фракции, которая направляется на операцию отдувки, после операции отдувки равняется или составляет более чем 90%, предпочтительно равняется или составляет более чем 93%, предпочтительнее равняется или составляет более чем 95%, еще предпочтительнее равняется или составляет более чем 97%, и наиболее предпочтительно равняется или составляет более чем 99% по отношению к количеству карбоновой кислоты, содержащейся во фракции, которая направляется на операцию отдувки, перед операцией отдувки.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения, операция отдувки осуществляется при давлении окружающей среды. Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, давление в отдувочном устройстве регулируется в желательном интервале давлений. Могут использоваться давления ниже или выше давления окружающей среды. Согласно одному аспекту настоящего изобретения, давление в отдувочном устройстве составляет от 50 до 200 мбар (от 5 до 20 кПа). Часто давление в отдувочном устройстве равняется или составляет более чем 50 мбар (5 кПа). Предпочтительнее давление в отдувочном устройстве равняется или составляет более чем 60 мбар (6 кПа). Наиболее предпочтительно давление в отдувочном устройстве равняется или составляет более чем 70 мбар (7 кПа). Часто давление в отдувочном устройстве равняется или составляет менее чем 200 мбар (20 кПа). Предпочтительнее давление в отдувочном устройстве равняется или составляет менее чем 190 мбар (19 кПа). Наиболее предпочтительно давление в отдувочном устройстве равняется или составляет менее чем 180 мбар (18 кПа).

Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси, направляется на операцию отдувки газом без каких-либо дополнительных предшествующих технологических стадий.

Согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, способ извлечения карбоновой кислоты также включает дополнительную стадию разделения, предпочтительно стадию дистилляции, перед операцией отдувки газом. Часто дополнительная стадия разделения оказывается особенно предпочтительной, если фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси, имеет содержание ангидрида карбоновой кислоты, составляющее от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 80 мас.%. Как правило, согласно данному варианту осуществления, содержание ангидрида карбоновой кислоты во фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, перед дополнительной стадией разделения составляет более чем 5 мас.%, предпочтительно более чем 10 мас.%, предпочтительнее более чем 15 мас.% и наиболее предпочтительно более чем 20 мас.%. Кроме того, содержание ангидрида карбоновой кислоты во фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, перед дополнительной стадией разделения часто составляет менее чем 80 мас.%, предпочтительно менее чем 75 мас.%, предпочтительно менее чем 70 мас.% и наиболее предпочтительно менее чем 65 мас.%. Дополнительная стадия дистилляции часто осуществляется перед операцией отдувки газом, если массовое процентное соотношение карбоновой кислоты и ангидрида карбоновой кислоты составляет приблизительно 1:1 во фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси. Дополнительная стадия разделения, в частности, стадия дистилляции, может осуществляться в непрерывном или периодическом режиме. Согласно одному аспекту настоящего изобретения, смесь, отделенная от фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, посредством вышеупомянутой стадии разделения, содержит более чем приблизительно 30 мас.%, предпочтительнее более чем приблизительно 40 мас.% и наиболее предпочтительно более чем приблизительно 50 мас.% ангидрида карбоновой кислоты, или она может быть обогащена ангидридом карбоновой кислоты. Вышеупомянутая смесь соответствующим образом извлекается в качестве бокового потока или нижнего потока на стадии разделения и может подвергаться дополнительной очистке, или она может использоваться в полученном виде, например, для возвращения в процесс ее производства. Процесс производства часто осуществляется способом ацилирования, в частности, способом ацетилирования; при этом часто используются материалы, содержащие полисахариды, такие как целлюлоза; часто, в частности, осуществляется способ обработки древесины. Термин «обогащенный ангидридом карбоновой кислоты» используется для обозначения того, что содержание ангидрида карбоновой кислоты в боковом потоке равняется или составляет более чем 70 мас.%.

Согласно еще одному аспекту второго варианта осуществления, фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси, обрабатывается солью металла в присутствии воды перед стадией разделения, как описывается в европейской заявке № EP 14167588.4, которая во всей своей полноте включается в настоящий документ посредством ссылки.

Согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси, обрабатывается газом на стадии отдувки, которая осуществляется посредством разделения, в частности, как стадия дистилляции, описанная согласно второму варианту осуществления. Это оказывается особенно предпочтительным в целях сокращения содержания или практически полного удаления вызывающих коррозию примесей посредством стадии отдувки, таких как хлорангидриды карбоновых кислот и галогеноводороды, такие как HCl или HBr. Получаемая в результате фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси и имеющая пониженное содержание вызывающих коррозию примесей, может затем направляться на следующую стадию разделения, в частности, на стадию дистилляции, для которой оборудование не обязательно должно быть устойчивым к коррозии, или оно может иметь меньшую устойчивость к коррозии, что делает данный способ более предпочтительным в экономическом отношении, а также позволяет предотвращать проблемы качества (например, содержание металла, обесцвечивание) продукта. Фракция, обработанная посредством отдувки и последующего разделения, в частности, дистилляции, может затем направляться на дополнительную процедуру отдувки и/или другие технологические стадии, или использоваться в других процессах в состоянии получения после процедуры дистилляции. Одна или несколько стадий согласно данному варианту осуществления могут осуществляться в непрерывном или периодическом режиме.

Согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, способ извлечения карбоновой кислоты также включает дополнительную стадию предварительной обработки фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, которая поступает на операцию отдувки газом с водной фазой. Предпочтительно фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси, перед добавлением водной фазы имеет содержание ангидрида карбоновой кислоты, составляющее менее чем 20 мас.%. Предпочтительно фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси, перед добавлением водной фазы имеет содержание ангидрида карбоновой кислоты, составляющее менее чем 10 мас.%. Предпочтительнее, фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси, перед добавлением водной фазы имеет содержание ангидрида карбоновой кислоты, составляющее менее чем 5 мас.%. Еще предпочтительнее фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси, перед добавлением водной фазы имеет содержание ангидрида карбоновой кислоты, составляющее менее чем 2 мас.%. Содержание менее чем 1 мас.% ангидрида карбоновой кислоты является еще более предпочтительным. Термином «водная фаза» обозначается вода любого качества (например, деионизированная вода, очищенная вода, дистиллированная вода, бидистиллированная вода, фильтрованная вода, вода из промышленных процессов, а также муниципальная вода, водопроводная вода, жесткая вода, мягкая вода), а также водная фаза, содержащая одну или несколько солей металлов, или водная фаза, дополнительно содержащая органические вещества. Одна или несколько солей металлов, которые могут содержаться в водной фазе, как правило, представляют собой негалогенированные соли. Часто одна или несколько солей металлов представляют собой основные соли, в качестве которых соответствующим образом выбираются гидроксиды, карбонаты или карбоксилаты, в частности, ацетаты, металлов. Предпочтительно одна или несколько солей металлов представляют собой, в частности, негалогенированные соли щелочных металлов. Предпочтительными являются соли калия и натрия, причем соли натрия являются особенно предпочтительными. Наиболее предпочтительно в качестве соли металла выбираются карбоксилаты натрия, в частности, ацетат натрия, гидроксид натрия и их смеси. Водная фаза, содержащая воду или воду и органические вещества, является предпочтительной. В том случае, где водная фаза содержит органические вещества, термин «органические вещества» не ограничивается конкретным органическим веществом. Часто в целях предотвращения последующего введения загрязняющих веществ во фракцию, содержащую карбоновую кислоту и примеси, предпочтительные органические вещества представляют собой карбоновые кислоты, соответствующие карбоновым кислотам, которые содержатся во фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси. Такая водная фаза, содержащая карбоновую кислоту, может возвращаться на эту стадию с последующих технологических стадий, таких как последующая стадия дистилляции. Количество водной фазы, которая поступает на стадию обработки водной фазы, регулируется таким образом, что содержание воды во фракции, получаемой на стадии обработки водой, как правило, составляет от 0,01 мас.% до 20 мас.%. Более предпочтительным является регулирование добавления водной фазы во фракцию, содержащую карбоновую кислоту и примеси, таким образом, что содержание воды во фракции, получаемой на стадии обработки водой, составляет от 0,02 мас.% до 10 мас.%; еще более предпочтительным является содержание воды во фракции, получаемой на стадии, которое составляет от 0,05 мас.% до 2 мас.%. Не намереваясь ограничиваться теорией, авторы полагают, что добавление водной фазы не только превращает остаточный ангидрид карбоновой кислоты в карбоновую кислоту в обработанной фракции, но также превращает галогеноангидрид карбоновой кислоты в соответствующую карбоновую кислоту, и в результате этого высвобождается галогеноводород, который может удаляться посредством операции отдувки газом, или он может оставаться в водной фазе. Другие вызывающие коррозию примеси также удаляются из фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, посредством добавления водной фазы, или возможность их удаления может обеспечиваться посредством последующей операции отдувки газом.

Стадия добавления водной фазы во фракцию, содержащую карбоновую кислоту и примеси, предпочтительно осуществляется в отдувочном устройстве, или в резервуаре, или в устройстве, отделенном от отдувочного устройства. Как правило, добавление водной фазы во фракцию, содержащую карбоновую кислоту и примеси, может осуществляться при температурах, составляющих от 0 до 80°C. Часто температура фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, на стадии добавления водной фазы равняется или составляет более чем 0°C. Предпочтительнее температура фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, на стадии добавления водной фазы равняется или составляет более чем 10°C. Наиболее предпочтительно температура фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, на стадии добавления водной фазы равняется или составляет более чем 15°C. Как правило, температура фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, на стадии добавления водной фазы равняется или составляет менее чем 80°C. Предпочтительно температура фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, на стадии добавления водной фазы равняется или составляет менее чем 60°C. Еще предпочтительнее температура фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, на стадии добавления водной фазы равняется или составляет менее чем 50°C. Наиболее предпочтительно, температура фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, на стадии добавления водной фазы равняется или составляет менее чем 30°C. Согласно наиболее предпочтительному аспекту, температура фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, на стадии добавления водной фазы составляет от 15°C до 30°C.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, третьему варианту осуществления предшествуют одна или несколько стадий согласно второму и/или третьему варианту осуществления настоящего изобретения. В этом случае в водной фазе согласно варианту осуществления предпочтительно не содержится соль металла.

Следующий список представляет и кратко описывает некоторые неограничительные и предпочтительные варианты осуществления, технологические варианты и аспекты, которые были представлены выше.

Вариант осуществления A

Отдувка фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси,

Вариант осуществления B

Дистилляция фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, для получения фракции, содержащей карбоновую кислоту и уменьшенное количество примесей; отдувка фракции, содержащей карбоновую кислоту и уменьшенное количество примесей.

Данный вариант осуществления оказывается особенно предпочтительным, в частности, если во фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, содержание ангидрида карбоновой кислоты равняется или составляет более чем 50 мас.%.

Вариант осуществления C

Дистилляция фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, для получения фракции, содержащей карбоновую кислоту и уменьшенное количество примесей; добавление водной фазы; отдувка предварительно обработанной фракции, содержащей карбоновую кислоту и уменьшенное количество примесей.

Данный вариант осуществления оказывается особенно предпочтительным, в частности, если во фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, содержание ангидрида карбоновой кислоты равняется или составляет более чем 50 мас.%.

Вариант осуществления D

Отдувка фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, для получения фракции, содержащей карбоновую кислоту и уменьшенное количество примесей; дистилляция фракции, содержащей карбоновую кислоту и уменьшенное количество примесей.

Вариант осуществления E

Добавление водной фазы во фракцию, содержащую карбоновую кислоту и примеси; дистилляция предварительно обработанной фракции; отдувка предварительно обработанной фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси.

Вариант осуществления F

Отдувка фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, для получения фракции, содержащей карбоновую кислоту и уменьшенное количество примесей; дистилляция фракции; отдувка предварительно обработанной фракции.

Вариант осуществления G

Отдувка фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, для получения фракции, содержащей карбоновую кислоту и уменьшенное количество примесей; дистилляция фракции; добавление водной фазы во фракцию; отдувка предварительно обработанной фракции.

Согласно предпочтительному аспекту, во фракции, которая направляется на отдувку и которая представляет собой фракцию, содержащую карбоновую кислоту и примеси, или фракцию, содержащую карбоновую кислоту и уменьшенное количество примесей, содержание смеси, состоящей из ангидрида карбоновой кислоты и карбоновой кислоты, равняется или составляет более чем 50 мас.%, предпочтительно равняется или составляет более чем 60 мас.%, и предпочтительнее равняется или составляет более чем 70 мас.%, и наиболее предпочтительно равняется или составляет более чем 80 мас.%. Согласно одному аспекту, фракция, которая направляется на стадию отдувки, представляет собой смесь, состоящую из ангидрида карбоновой кислоты и карбоновой кислоты, и, таким образом, содержание смеси во фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, или карбоновую кислоту и уменьшенное количество примесей, составляет 100 мас.%. Согласно еще одному аспекту, во фракции, которая направляется на стадию отдувки, содержание смеси, состоящей из ангидрида карбоновой кислоты и карбоновой кислоты, которое равняется или составляет менее чем 99 мас.%, предпочтительно равняется или составляет менее чем 97 мас.% и предпочтительнее равняется или составляет менее чем 95 мас.%. Согласно одному аспекту, во фракции, которая направляется на стадию отдувки, содержание смеси, состоящей из ангидрида карбоновой кислоты и карбоновой кислоты, равняется или составляет менее чем 92 мас.%. Согласно еще одному аспекту, который является предпочтительным в некоторых вариантах осуществления, во фракции, которая направляется на стадию отдувки, содержание смеси, состоящей из ангидрида карбоновой кислоты и карбоновой кислоты, равняется или составляет менее чем 90 мас.%. Смесь, состоящая из ангидрида карбоновой кислоты и карбоновой кислоты, как правило, имеет массовое соотношение ангидрида карбоновой кислоты и карбоновой кислоты, которое составляет от 1:99 до 99:1. Часто содержание ангидрида карбоновой кислоты в смеси, состоящей из ангидрида карбоновой кислоты и карбоновой кислоты, равняется или составляет более чем 1 мас.%, предпочтительно равняется или составляет более чем 10 мас.%, предпочтительнее равняется или составляет более чем 30% и наиболее предпочтительно равняется или составляет более чем 45 мас.%. Как правило, содержание ангидрида карбоновой кислоты в смеси, состоящей из ангидрида карбоновой кислоты и карбоновой кислоты, равняется или составляет менее чем 99 мас.%, предпочтительно равняется или составляет менее чем 80 мас.%, предпочтительнее равняется или составляет менее чем 70%, и наиболее предпочтительно равняется или составляет менее чем 50 мас.%.

Часто, содержание карбоновой кислоты в смеси, состоящей из ангидрида карбоновой кислоты и карбоновой кислоты, равняется или составляет более чем 1 мас.%, предпочтительно равняется или составляет более чем 10 мас.%, предпочтительнее равняется или составляет более чем 30%, и наиболее предпочтительно равняется или составляет более чем 45 мас.%. Как правило, содержание карбоновой кислоты в смеси, состоящей из ангидрида карбоновой кислоты и карбоновой кислоты, равняется или составляет менее чем 99 мас.%, предпочтительно равняется или составляет менее чем 80 мас.%, предпочтительнее равняется или составляет менее чем 70% и наиболее предпочтительно равняется или составляет менее чем 50 мас.%. Следует понимать, что массовые доли карбоновой кислоты и ангидрида карбоновой кислоты в смеси, состоящей из ангидрида карбоновой кислоты и карбоновой кислоты, составляют в сумме 100 мас.% смеси, состоящей из ангидрида карбоновой кислоты и карбоновой кислоты.

Часто фракция очищенной карбоновой кислоты, которая извлекается способом согласно настоящему изобретению, является достаточно чистой для использования в последующих процессах, таких как производство ангидрида карбоновой кислоты. В таком случае, никакие дополнительные стадии не требуются для извлечения фракции очищенной карбоновой кислоты после операции отдувки. Если это необходимо, фракция очищенной карбоновой кислоты может подвергаться дополнительной очистке посредством дополнительных стадий разделения, таких как дистилляция или экстракция жидкостью из жидкой фазы.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения, по меньшей мере, одна примесь, которая содержится во фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, была нанесена на древесину.

В частности, источником, по меньшей мере, одной примеси, которая содержится во фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, и которая была нанесена на древесину, являются один или несколько антисептиков для древесины или консервантов для древесины. Часто, по меньшей мере, одна примесь была нанесена на древесину перед процессом обработки древесины. Нанесение антисептиков для древесины или консервантов для древесины часто осуществляется в целях защиты древесины, и, таким образом, обычными являются примеси, возникающие в связи с этим, например, в течение транспортировки древесины на завод по обработке древесины (и, таким образом, перед процессом обработки древесины). Примерные примеси, источниками которых являются такие антисептики для древесины и/или консерванты для древесины, представляют собой хлорид бензалкония, йодокарб, пропиконазол, йодофон, пропиленгликоль, метиловый эфир дипропиленгликоля, дипропиленгликоль, хлорид дидецилдиметиламмония, 5-хлор-2-метил-4-изотиазолин-3-он, 2-метил-4-изотиазолин-3-он, нефтяные дистилляты, этиловый спирт, хлорталонил, метилен-бис-тиоцианат, нитрит натрия, гуазатин и фосфоновая кислота. Способ согласно настоящему изобретению существенно уменьшает или полностью устраняет содержание, по меньшей мере, одной примеси, которая наносится на древесину.

Настоящее изобретение также предлагает способ производства обработанной древесины, например, как описывается в европейской заявке EP-A-0680810, в частности, ацетилированной древесины, который включает способ извлечения карбоновой кислоты согласно настоящему изобретению. Как правило, древесина обрабатывается ангидридом карбоновой кислоты, в частности, уксусным ангидридом, и за счет этого вслед за производимой обработанной древесиной образуется исходящий поток, обогащенный ангидридом карбоновой кислоты и карбоновой кислотой, а также содержащий и другие примеси. Этот исходящий поток предпочтительно обрабатывается способом согласно настоящему изобретению в качестве фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, и получается, по меньшей мере, очищенная карбоновая кислота. Согласно одному аспекту, очищенная карбоновая кислота используется, в том числе непосредственно или после других технологических стадий, таких как стадии разделения, в качестве реакционной среды в способе производства обработанной древесины. Согласно еще одному аспекту, очищенная карбоновая кислота используется, в том числе непосредственно или после других технологических стадий, таких как стадии разделения, для производства ангидрида карбоновой кислоты известными способами, например, кетенным способом. Ангидрид карбоновой кислоты, который производится согласно данным аспектам, затем возвращается в исходный процесс, в частности, в процесс обработки древесины. Согласно еще одному аспекту, он используется для других процессов. Боковой поток, обогащенный ангидридом карбоновой кислоты, который производится при осуществлении способа согласно настоящему изобретению, например, на стадии разделения, как описывается согласно второму варианту осуществления, может также возвращаться. Для возвращения вышеупомянутого бокового потока этот боковой поток может использоваться в состоянии после извлечения или после стадии дополнительной обработки. Боковой поток может возвращаться в исходный процесс, который представляет собой, в частности, процесс обработки древесины. Согласно еще одному аспекту, боковой поток, обогащенный ангидридом карбоновой кислоты, используется для других процессов.

Если описание каких-либо патентов, патентных заявок и публикаций, которые включаются в настоящий документ посредством ссылки, противоречит описанию настоящей заявки в такой степени, что какой-либо термин может становиться непонятным, преобладающую силу будет иметь настоящее описание.

Следующие примеры дополнительно иллюстрируют настоящее изобретение, но они не должны истолковываться как ограничивающие его объем.

Пример 1

250 мл жидкой фазы, содержащей уксусную кислоту и уксусный ангидрид в массовом соотношении 50/50 и 2000 мг/л ацетилхлорида (смесь M1) выдерживали при комнатной температуре в атмосфере аргона и измеряли содержание ацетилхлорида. Аргон барботировали через смесь, используя стеклоцемент, при скорости 1 л/мин в течение одного часа, и в смеси (смесь M2) повторно измеряли содержание ацетилхлорида.

Стадия Полное время Технологическая стадия Количество ацетилхлорида (ГХ-МС-SIM) 1 0 Исходное измерение Исходная концентрация 2 1 Выдерживание в атмосфере аргона в течение 1 часа Исходная концентрация 3 2 Барботирование аргона в течение 1 часа 0 частей на миллион

Содержание ацетилхлорида измеряли методом ГХ-МС в режиме SIM-SCAN, используя калибровку по внешнему стандарту (масс-спектрометр Agilent MSD-5975, газовый хроматограф Agilent 7890 с применением капиллярной колонки HP-5).

Пример 2

К 200 мл жидкой фазы, полученной способом ацетилирования древесины, содержащей уксусную кислоту и уксусный ангидрид в массовом соотношении 50/50, добавляли 200 мкл ацетилхлорида, чтобы довести концентрацию ацетилхлорида до 1000 мг/л (смесь M3). Сухой воздух барботировали через смесь, используя стеклоцемент, при скорости 1 л/мин в течение 90 минут, и в смеси измеряли содержание ацетилхлорида через 1, 30, 60 и 90 минут (после 90 минут: M4).

Стадия Полное время Технологическая стадия Хлорид 1 0 Исходное измерение 1141 часть на миллион 2 1 мин Барботирование воздуха при 1 л/мин 1135 частей на миллион 3 30 мин Барботирование воздуха при 1 л/мин 760 частей на миллион 4 60 мин Барботирование воздуха при 1 л/мин 634 части на миллион 5 90 мин Барботирование воздух при 1 л/мин 0 частей на миллион

Содержание хлорида измеряли методом титрования, используя прибор Metrohm Titroprocessor 686 и раствор 0,01 М AgNO₃ в качестве раствора для титрования.

Пример 3

По 250 мл образцов M1, M2, M3, M4 и уксусной кислоты технической чистоты использовали в испытании коррозии согласно следующей процедуре:

Процедура 3a: образец вводили в контакт при температуре 70°C с контрольными пластинками AlSi316L, AlSi904L, сплава C276 и сплава C22. После 650 часов контрольные пластинки, которые находились в контакте с образцами M1 и M3, проявляли значительную точечную коррозию, в то время как для образцов M2, M4 и уксусной кислоты технической чистоты точечная коррозия не наблюдалась.

Процедура 3b: образцы M2, M4 и уксусной кислоты технической чистоты вводили в контакт при температуре 115°C с контрольными пластинками AlSi316L, AlSi904L, сплава C276 и сплава C22. После 650 часов на контрольных пластинках, которые находились в контакте с образцами M2 и M4, коррозия на не наблюдалась, аналогично контрольным пластинкам, которые находились в контакте с уксусной кислотой технической чистоты.

Группа изобретений относится к способу извлечения карбоновой кислоты из фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, а также к способу производства обработанной древесины. Способ извлечения карбоновой кислоты из фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, включает направление вышеупомянутой фракции на операцию отдувки газом и извлечение, по меньшей мере, фракции очищенной карбоновой кислоты. При этом содержание карбоновой кислоты во фракции, к которой применяется операция отдувки, практически не уменьшается посредством операции отдувки, а фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси, содержит галогеноводороды и/или галогеноангидриды карбоновых кислот. Технический результат заключается в эффективном извлечении карбоновой кислоты, а также создании способа, имеющего экономические и экологические преимущества. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 пр.

1. Способ извлечения карбоновой кислоты из фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, который включает направление вышеупомянутой фракции на операцию отдувки газом и извлечение, по меньшей мере, фракции очищенной карбоновой кислоты, в котором содержание карбоновой кислоты во фракции, к которой применяется операция отдувки, практически не уменьшается посредством операции отдувки, и в котором фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси, содержит галогеноводороды и/или галогеноангидриды карбоновых кислот.

2. Способ по п.1, который также включает дополнительную стадию разделения, перед операцией отдувки газом.

3. Способ по п.1, который включает дополнительную стадию предварительной обработки фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси и направляемой на операцию отдувки газом, с водной фазой.

4. Способ по п.3, в котором фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси, содержит ангидрид карбоновой кислоты, причем содержание ангидрида карбоновой кислоты во фракции, содержащей карбоновую кислоту и примеси, перед добавлением водной фазы составляет менее чем 20 мас.%.

5. Способ по п.3 или 4, в котором количество водной фазы, вводимой на стадии обработки водной фазой, регулируется таким образом, что содержание воды во фракции, получаемой на стадии обработки водой, составляет от 0,01 мас.% до 20 мас.%.

6. Способ по любому из пп.1-3, в котором фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси, содержит примеси, происходящие из древесины.

7. Способ по любому из пп.1-3, в котором фракция, содержащая карбоновую кислоту и примеси, содержит, по меньшей мере, одну примесь, которая была нанесена на древесину, в частности, примесь, которая была нанесена на древесину, источником которой являются один или несколько антисептиков или консервантов для древесины.

8. Способ по пп.1-3, в котором операция отдувки газом осуществляется с использованием, по меньшей мере, одного газа, выбранного из группы, которую составляют воздух, кислород, CO₂, выхлопной газ и инертные газы, гелий, азот, аргон, ксенон.

9. Способ по любому из пп.1-3, в котором операция отдувки газом осуществляется непрерывно в противоточном или прямоточном режиме, или в периодическом режиме.

10. Способ по любому из пп.1-3, в котором фракция карбоновой кислоты, направляемая на операцию отдувки газом, имеет температуру от 10 до 90°C в операции отдувки газом.

11. Способ по любому из пп.1-3, в котором фракция карбоновой кислоты, содержащая карбоновую кислоту и примеси, образуется в способе ацилирования.

12. Способ по п.11, где способ, на котором образуется фракция карбоновой кислоты, содержащая карбоновую кислоту и примеси, представляет собой способ ацетилирования древесины.

13. Способ по п.1, который включает выведение смеси, обогащенной ангидридом карбоновой кислоты, в качестве бокового потока или нижнего потока со стадии разделения.

14. Способ по п.13, который дополнительно включает возвращение смеси, обогащенной ангидридом карбоновой кислоты, в способ обработки древесины.

15. Способ производства ацетилированной древесины, включающий способ извлечения карбоновой кислоты по любому из пп.1-12 или п.14.

16. Способ по любому из пп.1-3, в котором извлекаемая карбоновая кислота представляет собой уксусную кислоту.