Способ разделения метанола и тетрагидрофурана Советский патент 1983 года по МПК C07C31/04 C07D307/06 

(Л

гв

J-.

О

0 :п

W

13

8

о Изобретение относится к способам разделения метанола и тетрагидрофурана экстрактивной перегонкой при применении селективных растворителе Смеси из метанола и тетрагидрофу рана возникают в некоторых случаях в качестве побочных промышленных продуктов. По соображениям экономичности их разделяют путем дистилляции. Достигаемые при этом результаты различны, поскольку при концен рации тетрагидрофурана в смеси 49,6 мол.% образуется азеотррпная смесь. Поэтому разделяют только ; такие смеси, которые содер жат один из двух компонентов в избытке. Известен способ,при котором богатые метанолом смеси подают в середину непрерывно рабо такнд й колонны. Кипящая при более, низкой тем-. пературе азеотропная смесь выходит при этом вместе со всем тетрагидрофураном через верх колонны. Из ку ба отводят чистый метайол. В случае разделения смесей, богатых . тетрагидрофураном, процесс ведут аналогичным образом. Через верх колонны выходит кипящая при более низкой температуре аэеотропная сме Но в данном случае она забирает с собой весь метанол. Из куба отводят чистый тетрагйдрофуран. Известен также способ, при кото ром смесь метанол - тетрагйдрофуран подвергают периодической рекптификации. При этом сначала выходи азеотропная смесь, а после промежу точной фракции следует избыточный компонент. Получаемый в чистом виде, он пригоден для дальнейшего применения. Однако известные способы не поз воляют полностью разделить метанол и тетрагйдрофуран. Достигается лиш частичное отделение избыточно хэ ко понента. Кроме того, азеотропная смесь не. кюжет быть использована и ее необходимо сбрасывать. Это приводит к снижению экономичности установки, а также к тому, что наносится вред окружаклцей среде. Цель изобретения состоит в том, чтобы полностью разделить смеси из метанола и тетрагидрофураном на их составные части. Эта цель должна быть достигнута посредством экстрактивной перегонки при применении селективных растворителей. Задача заключается в том, чтобы найти растворители, которые в качестве добавок могли бы способство вать перегонному разделению метано ла и тетрагидрофурана. Наряду с высокой селективностью.они должны обладать хорошей растворяющей способностью, инертным поведением и достаточной разностью точки кипения по отношению к разделяемой смеси. Желательны также низкая вязкость и высокая термостабильность. Эта задача согласно изобретению решается таким образом, что при ректификации в качестве селективных растворителей дополнительно вводятся многоатомные, в частиости .дву гатомные, спирты, имемцие 2-6 углеродных атомов, или вода, или их смеси. В отличие от других полярных растворителейf таких как атомные спирты и карйоновые кислоты, они обладают высокой селективностью. Вследетвиё этого летучесть тетрагидрофурана повышается в такой степени, что становится возможным его отделение от метанола. Для этого достаточны концентрации указанных селективных растворителей 60-65 мол. %. Установка для разделения метанола и тетрагидрофурана состоит из двух колонн: экстрактивно-перегонной и десорбционной. В первой из них происходит рекуперация тетрагидрофурана, во второй - метанола. Смесь метанол-тетрагидрофуран подают на средней высоте в экстрактивно-перегонную колонну. При этом известньм способом устанавливают равновесие пар/жидкость. На равновесие оказывают влияние указанные селективные растворители, которые .вводят в колонну чуть ниже возврата. В ней они стекают вниз и вымыBciioT из поднимающихся паров метанол. Через верх колонны выходит чистый тетрагйдрофуран. Кубовый остаток состоит из метайола и дополнительно введенных селективных растворителей . Его непрерывно отводят и подают в десорбционную колонну, , где происходит отделение метанола, который выходит через верх и обладает высокой степенью чистоты. СелективнЕ й растворитель отсасывают из куба и снова подают в экстрактивнО-йерегонную колонну. Применяемые согласно изобретению растворители наряду с хорошей растворяющей способностью обладают высокой стабильностью, инертным пове-, дением и желаемой высокой селективностью. Потребляемые количества при этом соответствуют требуемым и по сравнению с другими экстрактивными перегонками относительно малы. Кроме того, при применении многоатомных спиртов давление пара крайне низко. Благодаря этому удается разделить метанол и тетрагйдрофуран с большой степенью чистоты. На чертеже приведена схема устройства для реализации предлагаемого способа. Устройство содержит трубопровод 1 для ввода смеси, экстрактивно-перегонную колонну 2, трубопровод 3

для вврдз селективного растворителя, Tpyi6c5npoBoa 4 для отвода продукта через Bispx экстрактивно-перэгонной колонны, конденсатор 5 для тетрагидрофурана, трубопровод 6 возврата тетрагидао трубр- 5 прЬ:вО|Д 7 да р-рвода чисто га|Й) трубсжровод 8 для от|вода- остатка из экстрактивvjub-ne i sjHHO .кояонвдя, десорбциои|« йо айрдьару;, трубопровод 10 для Ш через верх дееорбtmpHWoH крлЬН ад краденсатор: 11 лл л т а1|ола, трУ(Х) 12 возврат:а : метанрла,; трубопровод 13 для отвода чистрго метанола и- теплообменник 14, |5

- ; iW: p; и W ,е;р; 1 .;;;. Смесь .из; экйигг.;; ; молегулярных частей метанола и тетрвгидроф5фана подогревают до тэзиператур кииейия и по Tpy6onpoiBbj4y 1 пЬдают в с)едн1ок часть экстрактивнр-перегонирй колонны 2 (насадрчная колойна высотой 1,5 м). В качестве селейтивного растворителя применяют э ияейгликоль, который в подогретом . состоя;ний поступает по трубопрово- с ду 3 в верхнюю час ьколЬ«ны.«Объемное соотношение этиленгликоля и подаваемой смеси 5:1.

колонна эксплуатируется при нормальном Да1г1лений и те1 ературе куба 130-135° с. При флегме 4:1 через 30 верх колонны вьаходит тетрагидрофуран чистотой 99%. Он. отводится из кблрнны по трубопроводу 4 и конденсируется в конденсаторе 5. Часть конденсата возвращают по трубопро- 35 ВОДУ 6 в верхнкяо часть колонны 2, а другую часть выводят из устаиовки по трубопроводу 7.

В кубе колонны скапливается этиленгликрль, содержащий 4eтaнoл. Его 40 отводят по трубопроводу 8 и подают в соответствующем месте в десорбционную колонну 9, где происходит разделение зтиленгликоля и метаноIла. Последний скапливается в верх- 45 ней части колонны и поступает по трубопроводу 10 в конденсатор 11. Одну часть конденсата возвращают по трубопроводу 13 в виде чистого метанола. Этиленгликоль соби-

рают в кубе колонны и возвращают по трубопроводу 3 и теплообменнику 14 в экстрактивно-перегонную колонну.

Пример 2. Смесь из экви- 55 молекулярных частей метанола и тетрагидрофурана подвергают экстрактивной перегонке в установке по примеру 1. Подогретую до температуры кипения смесь подают в среднюю часть 60 экстрактивно-перегонной колонны. В верхнюю часть колонны подают в качестве селективного растворителя воду. Объемное соотношение воды и исходной смеси 2:1.65

Колонна эксплуатируется при нормальном давлении, температуре куба 85-88с и флегме 3:1. Через верх колонны выходит тетрагидрофуран с содержанием воды 5-6 вес.%. Обезвоживание продукта производят известным способом. Кубовый остйток представляет собой смесь из метанрла и вода, которую разделяют в десорбци онной колонне.

П р и мер 3 . ОгЗО кг смеси из эквим6лекулярн1лх: частей метанола и тетрагидрофурана подогревают до те шературы кипения и по трубопрсвОду 1 подают в среднюю часть экстракционной колонны 2 (насадочназ колонна высокой 1,5 м). В качестве се-лективного растворителя прикюняют эти лен гликоль :в количестве 1,95 кг/ .который в подогретом состоянии поступает по трубопроводу 3 в верхнюю часть колонны. Объемное соотношение этиленгликоля и подаваемой смеси 5:1. ;,, ...... , ; .; ;, - ... .

Колонна эксплуатируется при нормальном давлении и темп1эратуре куба 130-135 с. При флегме 4:1 и температуре в верхней части колонны выходит 0,21 кг/ч тетрагн фофурана чистотой 99% в виде дистиллята. После конденсации в конденсаторе 5 он отводится из колонны по трубопроводу. 7. Флегма возвращается по трубопррводу 6 в верхнюю часть колонны 2.

В кубе колонны собирается содержащий метанол этиленгликоль и колич стве 2,04 кг/ч. Его отводят по трубопроводу 8 и подают в соответствующем месте в десорбционную колонну 9, где происходит разделение этиленгликоля и метанола. Последний отгоняют при температуре в количестве 0,09 кг/ч и после конденсации в крнденсаторе 11 отводят по трубопроводу 13. Флегму возвращают по трубопроводу 13 в колонну. В кубе колонны при температуре собирают этиленгликрль в количествеве 1,95 кг/ч и возвращают его по трубопррводу 3 и теплообменнику 14 в экстракционную колонну.

Пример 4. 0,50 кг/ч сэлеси из эквимолекулярных частей метанола и тетрагидррфурана подвергают экстрактивной перегонке на установке по примеру 1. Подогретую до температуры кипения смесь пбдают в среднюю часть экстракционной колонны. В верхнюю часть колонны в качестве селективного растворителя подают 1,16 кг/ч воды. Объемное соотношение врдш и исходной.смеси 2:1.

Колонна работает при нормальном давлении, температуре куба 85-88°С и флегме 3:1. При. тер«пературе в верхней части колонны в качестве дистиллята выходит 0,37 кг/ч те рагидрофурана с содержанием воды вес,%. Обезвоживание продукта производят известным споообом, В кубе получают 1,29 кг/ч смеси из метанола и воды, которую разделяют в десорбционной колонне. При температуре в верхней части колонны получают 0,15 кг/ч метанола в виде дистиллята. Из куба колонны температура в котором составляет около , отводят воду в количестве 1,14 кг/ч и возвращают в экстракционную колонну, Пример 5,- Подогретые исходну о смесь в количестве 0,20 к и селективный растворитель в количестве 2,36 кг/ч подают через дози рующие насосы в экстракционную колонну. Смесь состоит из эквимолеку лярных частей метанола и тетрагид рофурана, в качестве растворителя используют бутандиол-1,4. Подачу смеси и растворителя осуществляют так же, как в примере 1, Экстракционная колонна аналогич на используемой в примере 1, Она эксплуатируется при нормальном давлении и с флегмой.4:1. Объемное соотношение бутандиола-1,4 и исход ной смеси 10:1. При та шературе в верхней части колонны отгоняют 0,14 кг/ч 99%-ного тетрагидро фурана,Одновременно из куба колонны, температура в котором составляет 135-140°С, отводят 2,42 кг/ч смеси из бутадиола-1,4 и метанола. Обработку смеси осуществляют в десорбционной колонне. Она работает при 200 торр, температуре в кубе iaO-185 C и с флегмой 1:1. Из верх ней части колонны, температура в которой составляет около ,, отгоняют 0,06 кг/ч чистого метанола. Из куба колонны, температура в котором составляет около 184 С/ отводят 2,36 кг/ч бутандиола-1,4, не содержащего метанол, и возвращают в верх колонны. Пример 6. 0,15 кг/ч смеси из 20 мол.% тетрагидрофурана и 80 мол,% метанола подвергают экстрактивной дистилляции на установке по примеру 1. В качестве са: лективного растворителя применяют 2,19 кг/ч гександиола- 1,б. Объемное соотношение гександиола и исходной смеси 12:1. Экстрактивная колониа работает при нормальном давлении и с флегмой 5:1. При температуре в верхней части колонны 65®С отгоняют 0,05 кг/ч тетрагидрофурана чистотой 98-99%. Одновременно из куба, температура в котором составляет около 140°С, отводят смесь из гександиола-1,6 и метанола в количестве 2,29 кг/ч. Разделение смеси осуществляют в насадочной колонне высотой 30 см. Она работает при 50 торр, те1« пературе куба около 180°С и с флегмой 0,5:1. Из верхней части колонны, температура в котором составляет , отгоняют 0,10 кг/ч яистого метанола. В кубе колонны, температура в котором составляет около 180с, получают гександиол-1,6 в количестве 2,19 кг/ч. Его непрерывно отводят, охл 1ждают до и с этой температурой возвращают в экстракционную колонну. Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.

1. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЕТАНОЛА И ТЕТРАГИДРОФУРАНА экстрактив ной перегонкой с применением селективных растворителей, от ли ч а tola и и с я тем что.в качестве селективвдх растворителей применяются многоатомйые, в частности двухатомные, спирта с 2-6 углеродHHt«J ато. мами или вода. 2.Сйособ по п. 1, о т л и ч а10 щ и и с я тем, что в качестве селек;тй5ног;р растворителя. применяется этил гликол. 3.Способ по п. 1, от л и ч а ю-, щ и и с я тем, что селективные растворители применяются отдельно или в смесях.