Способ выделения уксусной кислоты Советский патент 1983 года по МПК C07C53/08 

О) 4

to м Изобретение относится к способу экстракционного выделения уксусной кислоты из водных растворов, образующихся в производстве ацетатов, ацетобутиратов целлюлозы, и может быть использовано в производстве синтетических жирных кислот и поливинилового спирта, в лесохимической промышленности. В современной химической и лесохимической промышленности для обезвоживания уксусной кислоты наиболее экономичным методом (для |эастворов концентрации не выше 35%) является экстракция органическими растворителями в сочетании с азеотропной или обычной ректификацией для последующей переработки полученных фаз экстракта и рафината. При этом в качеств растворителя-экстрагента могут быть использованы как моноэкстрагенты, так и смешанные, в частности бинарны растворители. Для извлечения уксусчой кислоты и водных растворов в промышленности ис пользуют этилацетат, Этот экстрагент доступен и дешев, обладает удовлетворительной емкостью сравнительно легко регенерируется l Однако относительно невысокая селективность этилацетата Наряду с нед статочно высокой разностью удельных весов сосуществующих фаз приводит к снижению эффективности процесса экст ракции. Следствием этого является уве личение объема циркулирующего экстрагента, что приводит к увеличению энергозатрат и капитальных расходов на осуществление способа. Переход к бинарным экстрагентам значительно расширяет возможности интенсификации процесса экстрагирования уксусной кислоты из водных растворов. Известны следующие смешанные (бия нарные) экстрагенты, применяемые для выделения уксусной кислоты из воДНых растворов: этилацетат-бензол, диизопропиловый эфир - сложный эфир карбоновой кислоты (метилацетат, метйлпропионат, этилпропионат, этилацетат) . Бинарный экстрагент этилацетат (ЗА.) бензол рекомендуют использовать для 1б-25 -ных водных растворов уксусной кислоты J За пределами этого концентрационного диапазона добавление бензола 1 этилацетату становится мало эффективным. 1 «272 Компоненты бинарного экстрагента диизопропиловый эфир - сложный эфир карбоновой кислоты обладают весьма близкими свойствами так, что экстракционные характеристики смешанного экстрагента незначительно улучшаются по сравнению со свойствами составляющих моноэкстраге«тов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ выделения уксусной кислоты из 20-30 -ных водных растворов с помощью экстракции бинарным экстрагентом метилэтилкетон (МЭК) диизопропиловый эфир (ДИПЭ). Оптимальное соотношение компонентов в нем составляет МЗК:ДИПЭ(7:3)-{7,5: .2,5)« Соотношение потоков на стадии экстракции (исходный раствор L, экстрагент G) в весовом выражении составляет ,09. Рабочие соотношения потоков рекомендуется поддерживать равным 1:1,3-1,5« Экстрагент имеет высокие экстракционные показатели (емкость, селективность, коэффициент распределения), обеспечивает сравнительное низкие нормы расхода сырья и энергетики . Недостатком бинарного экстрагента МЭК-ДИПЭ является то, что изменение таких важных экстракционных характеристик, как коэффициент распределения m (фиг, 1) и удельный расход L/G (фиг. 2), от состава экстрагента имеет ярко выраженные экстремумы. На фиг 3 показано изменение селективности экстрагента МЭК-ДИПЭ в зависимости от состава. По оси абсцисс на фиг о 1-3 нанесено содержание ДИПЭ в бинарном экстрагенте. Кривые, показанные сплошными линиями, относятся к экстрагенту МЭК-ДИПЭ. Цифры возле каждой кривой указывают содержание уксусной кислоты в водных растворахо Указанный недостаток экстрагента МЭК-ДИПЭ усугубляется непостоянством, составов отработанных водных растворов производства ацетатов целлюлозы, в которых содержание уксусной кислоты меняется в пределах 10%. Изменение экстракционных характеристик бинарного экстрагента в сочетании с изменением состава перерабатываемых водных растворов уксусной кислоты приводит к нестабильности и ненадежности процесса регенерации уксусной кислоты, неустойчивости его к внешним возмущениям, которые вполне естественны в промышленных уело8ИЯХ. Эти важные характеристики процесса могут быть несколько улучшены повышенным удельным расходом .экстрагейта, но при этом не снимается основной недостаток - постоянно изменяющиеся технологические параметры всего комплекса в целом, что неизбежно приводит к ухудшению качества конечных продуктов (регенерированной уксусной кислоты и сбросной воды).

Другим недостатком бинарного экстрагента ИЭК-ДИПЭ является значительная растворимость основного компонента - метилэтилкетона - в воде С25). Это приводит к повышенным объемам внутренних рециркулирующих потоков, получаемых при переработке фаз экстрагента и рафината, и, как следствие к повышенным энергозатратам на осуществление способа в целом.

Целью изобретения является упрощение процесса выделения уксусной кислоты из водных растворов и снижение энергозатрат. Поставленная цель достигается тем, 35 та и что согласно способу выделения уксус ной кислоты из 20-30 ;-ного водного раствора путем экстракции бинарным экстрагентом, одним из компонентов. которого является метилэтилкетон, экстракцию проводят смесью.этилацетата и метилэтилкетона при весовом соотношении, равном (7,8:2,2)-{8,2: / 1,8). Проведение процесса таким Ьбразом позволяет упростить процесс за счет стабильности экстракционных характеристик при изменении состава экстрагента в указанных пределах и уменьшить энергозатраты на 13-20% за счет снижения удельного расхода экстраген та с. 1,5 до 1,2-1,3 и уменьшения об .ема внутренних рециркулирующих потоков при переработке фаз экстракта и рафината. Последнее связано с тем, что из-за разницы во взаимной раст-. воримости воды и компонентов предлагаемого экстрагента и известного содержание воды в оборотном экстрагенте ДИПЭ-МЭК может повышаться до 10%, в то время как этот показатель для экстрагента ЭА-МЭК составляет . На фиг, 1-3 представлено изменение коэффициента распределения удель ного расхода и селективности бинарного экстрагента ЭА-МЭК в зависимости от его состава (пунктирные линии По оси абсцисс нанесено содержание

этилацетата в бинарном экстрагенте. Сравнение свойств бинарных 7кстрагентов (в известном способе «Э1 ДИПЭ, в предлагаемом способе ЗА-МЭК) показывает, что в интервале оптимальных составов свойства этих двух экстрагентов весьма близки, но свойства предлагаемого бинарного экстрагента в Диапазоне рекомендуемых рецептур

являются практически постоянными. Это, обусловливает упрощение технологии процесса, связанного со стабильностью экстракционных свойств и технологических параметров всех

стадий способа, и снижение энергозатрат способа за счет меньшего рабочего удельного расхода экстрагента.

В таблице по примеру 1 приведены результаты экспериментов по непрерывной противоточной экстракции уксусной кислоты из водного раствора при различных составах бинарного экстрагента.

Приведенные составы фаз экстракрафината при оптимальном составе экстрагента показывают, что в рафинате, из которого необходимо выделить и возвратить в рецикл компоненты бинарного экстрагента, содержание последних почти в 2 раза меньше, чем в рафинате, получаемом в известном способе (9% против 19%). По добное соотношение будет соблюдаться и во флорентинах колонн переработки фаз экстракта и рафината. Именно это и приводит к снижению объемов рециркулирующих потоков и к дополнительному снижению энергозатрат. Пример. Экстракцию 2.5%-ного водного раствора уксусной кислоты проводят в насадочном экстракторе эффективностью 6 теоретических ступеней изменения концентрации экстрагентом ЭА-МЭК варьируемого состава. Процесс осуществляют при Весовое соотношение количества исходного растворакислоты к количеству экстрагента поддерживают ..J:1,2, Составы продуктов экстракции и коэффи,циент извлечения кислоты (1С(Ср-С„)/ /Св-100%, где Сги Сц - концентрация уксусной кислоты в исходной смеси и рафина/е, приведены в таблице. Из таблицы видно, что наивысимй коэффициент извлечения уксусной кислоты из водного раствора.достигаетсяпри . соотношении компонентов ЭА:МЭК в бинарном экстрагенте, равном 8:2. 7,6 61,8 15,7 I,9 13,8 53,3 17,8 15,1 23,1 ,9 18,8 U,2 25,8 38,if 22,5 13,3 2,,589,90,1299,5 3,95,090,00,1099,6 5,56,288,10,2099,2 7,16,9185,70,2938,8t

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ из 20-301-ного водного раствора путем экстракции бинарным экстрагентом, одним из компонентов которого является м.етилэтиякетон, о тличающийся Тем, что, с целью упрощения процесса и снижения энергозатрат, экстракцию проводят смесью этилацетата и метилэтилкетона при весовом соотношении равном ( 2,2)-

/5.5% f%

JO го за 40 so so lo

Состав зкстрагенпа. вес,% Фиг.1

2f%

to 30 100

га 30 W so 60 IQ

Состав укстщпента 8ес.%,

90 90 100 Фай