Способ обезвоживания этилового спирта Советский патент 1986 года по МПК C07C31/08 C07C29/82 

Изобретение относится к усовершен ствованному способу обезвоживания этилового спирта, находящего широкое применение в промьшленности. Цель изобретения - упрощение процесса, уменьшение количества сточных вод и увеличение выхода спирта, кодостигается за счет использова качестве разделяющего агента смеси бензола с диизопропиловым эфиром в весовом соотношении (5-1):1„ На чертеже приведена принципиальная схема проведения процесса. Исходный этиловый спирт непрерывн подают на питание в верхнюю часть ко лонны 1, предназначенной дпя обезвойсивания спирта с. помощью комбинированного разделяющего агента. С верха колонны при температуре (t) 61-65°С образующиеся пары азеотропной смеси поступают в конденсатор 2, где конденсируются и поступают в разделительный сосуд - декантатор 3 на расслаивание при температуре 10-30 С. Верхний (органический) слой, содер;жащий в основном разделяющий агент, в качестве флегмы подают в верхнюю часть колонны обезвоживания. Обезвоженный этиловый спирт из куба колонны поступает в холодильник 4, откуда его сливают в емкость готового продукта. Подпитку колонны разделяющим агентом осуществляют из емкостей 5 и 6. Водный слой из декантатора 3 непрерывно направляют на регенерацию в среднюю часть колонны 7. Из,куба колонны выводят отработанную воду С верха колонны при 28-78°С выводят легкокипящие примеси, а при 78-100°С регенерированный этиловый спирт кре.постью 90-95 мас.%, который затем возвращают на питание колонны 1. П р и м е р 1. Процесс обезвожива ния этилового спирта ос ествляют на установке непрерьшного действия при атмосферном давлении. Колонна обезвоживания - насадочная, диаметр Oj035 м, высота укрепля ющей части 0,2 м, эффективность 5 те еретических тарелок (т,т.); высота исчерпывающей части 0,5 м, эффективность 23 т.т. Колонна снабжена в верхней части дефлегматором, холодильником и декантатором. В нижней части имеется куб с выносным испарителем. Уровень жидкости в декантатор и кубе поддерживают автоматически Для обезвоживания используют синтетический этиловый спирт следующего состава, мас.%: Этиловый спирт 88,5 Вода10,0 Диэтиловый эфир 0,855 Ацетальдегид0,51 Этилацетат0,001 Ацетон0,05 Триметилкарбинол 0,004 Метилэтилкетон 0,08 Плотность 0,819 г/см. Процесс обезвоживания этилового спирта проводят следующим образом. Спирт, подогретый до 50-60 4:, непрерьшно в количестве 500 г/ч подают в секцию питания колонны обезвоживания, расположенной между исчерпьюаю- щей и укрепляющей частями колонны. В верхнюю часть колонны одновременно подают разделякщий агент - смесь бензола и диизопропилового эфира взятых в соотношении 5:1, в. количестве, достаточном для образования смеси тройных азеотропов. Одновременно в нижнюю часть колонны из куба, снабженного выносным испарителем, направляют поток паров кипящего обезвоженного спирта, предварительно загруженного в куб. В результате теплои массообмена образующиеся пары азеотропной смеси, состоящей из спирта, . воды, бензола и эфира, при температуре верха колонны 63-64С направляют в дефлегматор, охлаждаемый водой, где они конденсируются. Полученный конденсат охлаждают до 2025°С и направляют в декантатор, в котором происходит самопроизвольное быстрое расслаивание его на органический и водный слои. Верхний (органический) слой плотностью 0,818 г/см (20с) непрерывно в&звращают в верхнюю часть колонны в виде флегмы. Нижний (водный) слой из декантатора плотностью 0,945 г/см (25 с) следующего состава, мас.%: Этиловый спирт21,76 Вода65,91 , Бензол1,64 Диизопролиловыйэфир 0,76 Диэтиловый эфир5,68 Ацетальдегид3,39 Этилацетат0,007 Ацетон0,33 Триметилкарбинол0,027 Метилэтилкетон0,532 непрерывно в количестве 75,2 г/ч вы водят из декантатора в сборник водн фракции. Из нижней части колонны отбирают обезвоженный этиловый спирт в количестве 426,6 г/ч. Время опыта 5 ч. За это время в колонну обезвоживани подают 2500 г синтетического этилов q- го спирта и получают 2133 г обезвоженного этилового спирта и 376 г во ной фракции. Выход обезвоженного спирта 96,3%. Состав обе заложенного спирта, мас.%: этиловый спирт 99,9; вода 0, Органические примеси отсутствуют. Полный материальный баланс проце са приведен в табл. 1-3. П р и м е р 2. Опыт проводят ана логично примеру 1. В колонну обезво живания подают разделяющий агент пр соотношении бензола к изопропиловом эфиру 2:1. Для обезвоживания исполь зуют этиловый спирт того же состава что в примере 1. Нижний (водный) слой из декантатора плотностью 0,953 г/см (25С), содержащий, мас.%: Этиловый спирт 18,32 Вода .63,34 Бензол1,56 Динзопропиловый эфир 1,44 Диэтиловьм эфир 5,90 Ацетальдегид3,52 Этилацетат0,007 Ацетон0,34 Триметилкарбинол 0,03 Метилэт.илкетон 0,55 непрерывно в количестве 72,47 г/ч выводят из декантатора в сборник водной фракции. Из нижней части колонны отбирают обезвоженный этиловый спирт в количе стве 429,7 г/ч. Время опыта 5 ч. За это время в колонну обезвоживания по дают 2500 г синтетического этилового спирта и получают 362,4 г водной . фракции и 2148,5 г обезвоженного эти лового спирта. Выход обезвоженного спирта 97%. Обезвоженный спирт содержит 99,9 мас.% этилового спирта и 0,1 мас.% воды. Органические примеси отсутствуют. Приме р 3. Опыт проводят аналогично опыту, описанному в примеpax 1 и 2. В колонну обезвоживания подают разделяющий агент при соотношении бензола кэфиру 1:1. Для обезвоживания используют этиловый эфир состава по примеру 1. Нижний (водный) слой из декантатора плотностью 0,953 г/см (25°С), содержащий, мас.%: Этиловый спирт 18,88 Вода68,25 Бензол0,75 Диизопропиловьш эфир 1,8 Диэтиловый эфир 5,89 Ацетальдегид3,50 Этилацетат0,007 Ацетон0,343 . Триметилкарбинол 0,03 Метилэтилкетон 0,55 непрерывно в количестве 72,64 г/ч выводят из декантатора в сборник водной фракции. Из нижней части колонны отбирают обезвоженный этиловый спирт в количестве 429,22 г/ч. Время опыта 5 ч. За это время в колонну обезвоживания подают 250,0 г синтетического этилового спирта и получают 363,2 г водной фракции и 2146 г обезвоженного этилового спирта. Выход обезвоженного спирта 96,9%. Состав обезвоженного спирта, мас.%: этиловьш спирт 99,9;вода 0,1. Органические примеси отсутс1вуют. Пример 4. Нижний (водный) слой, полученный в процессе обезвоживания синтетического этилового -спирта (примеры 1-3) подвергают регенерации при атмосферном давлении на насадочной колонне диаметром 0,02 м, эффективностью 10 т.т. Колонна снабжена в верхней части дефлегматором и холодильником . Водный слой плотностью 0,945 г/см (27°С) следующего состава, мас.%: Этиловый спирт 19,673 Вода67,55 Бензол1,18 Диизопропиловый эфир 1,36 Диэтиловый эфир 5,83 Ацетальдегид3,48 Этилацетат0,007 Ацетон0,34 Триметилкарбинол 0,03 Метилэтилкетон 0,55 в количестве 1100,3 г загружают в куб колонны регенерации и подвергают ректификации с целью выделения легкокипящих примесей и спирта с концентрацией не менее 90 мас.%. При температуре верха колонны 28-78с отбирают легкую фракцию в коичестве 145,81 г, имеющую состав, ас.%:

Этиловый спирт 3,81 Вода0,69

Бензол8,66

Диизопропиловый эфир 9,82 Диэтиловый эфир 43,84 Ацетальдегид 26,23 Этилацетат0,04

Ацетон2,54

Триметилкарбинол 0,23 Метилэтилкетон 4,14 При температуре верха колонны ТВС С отбирают водно-спиртовую фракию в количестве 224,12 г следующего остава, мас.%.

Этиловый спирт 94,1 Вода5,3,

Бензол0,16

Диизопропиловый эфир . 0,29 Диэтиловый эфир 0,09 Ацетальдегид0,02

. Этилацетат0,01

Ацетон0,02

Триметилкарбинол Отсутствует

Метиэтилкетон 0,01 В кубе колонны получают отработанную воду в количестве 730,37 г, не содеркащую спирта и органических примесей.

Водно-спиртовую фракцию смешивают с синтетическим этиловым спиртом и подвергают йбезвоживанию по примерам 1-3.

П р и м е р 5. Опыт проводят аналогично огыту, описанному в примере 1 . В колонну обезвоживания подают разделяющий агент при соотношении бензола к эфиру 10:1.

Для обезвоживания используют этиловый спирт состава по np№iepy 1.

Нижний (водный) слой-из декантатора плотностью 0,918 (25°С) имеет следуюпщй состав, мае.ч: Этиловый спирт 46 Вода44 ,

Бензол5,1

Диизопропиловый эфир 1,5 Диэтиловый эфир 2,03 Ацетальдегид1,1

Этилацетат0,002

Ацетон0,06

Триметилкарбинол 0,008 Метнлэтилкетон 0,2 Водный слой непрерывно в количестЬе г/ч выводят из декантатора в сборник водной фракции.

Обезвоженный этиловый спирт отби-рают в количестве 803,14 г/ч.

Состав обезвоженного сйирта, ас.%:

Этиловый спирт 98,07 Вода0,86

Бензол 0,099

Диэтиловый эфир 0,53 Ацетальдегид0,35

Этилацетат0,001

Ацетон0,042

Триметилкарбинол .0,004 Метилэтилкетон 0,044 Выход обезвоженного спирта 89%.

П р И М е р 6. Проведение процесса обезвоживания этилового спирта с содержанием диизопропилового эфира в разделяющем агенте больше, чем 1 вес.ч., на 1 вес.ч. бензола приводит к резкому снижению производительности процесса обезвоживания. Это связано с тем, что эфир образует тройной азеотроп, содержащий лишь 4% воды, в то время как бензол образует азеотроп, содержащий 7,4% воды. Снижение производительности процесса неприемлемо, так как:это приводит к увеличению себестоимости продукта и ухудшению других технико-экономических показателей установки обезвоживания.

П р и м е р 7. Обезвоживанию подвергают азеотроп этанол - вода (4,5 мас.%) с применением разделяющего агента бензол - Диизопропиловый эфир (соотношение 2:1) в непрерывном режиме. Выход обезвоженного спирта 96,5%. Полньй материальный баланс процесса приведен в табл. 4-6.

Сравнительная характеристика пр длагаемого и известного способов представлена в табл. 7.

Формула изобретения

Способ обезвоживания этилового спирта путем азеотропной ректификации в присутствии двухкомпонентного разделяющего агента на основе бензола, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, уменьшения сточных вод и увеличения выхода спирта, в качестве двухкомпонентного разделяющего агента используют смесь бензола с диизопропиловым эфиром при массовом соотношении бензола и диизопропилового эфира (5-1):1. 7 .1263692 Материальные потоки колонны 1 обезвоживания 8 Т а б л и ц а 1 по примеру 1

Материальные потоки декактатора 3 по примеру 1

Табпица2 n1263692 Материальные потоки колонны 7 регенерации по примеру 1 12 Т a б л и ц a 3 спирта

Изобретение касается промьшшенного органического синтеза, в частности производства этанола, который применяется в различных областях народного хозяйства. Для различных назначений этанола необходима разная примесная концентрация воды. Для получения практически абсолютного этанола более простым способом с невысоким образованием сточных вод для обезвоживания с разделяющим агентом (РА) используют другую смесь: бензол - изопропиловый эфир в массовом соотношении

слой ора,

Этанол

Вода

Диизопропиловый эфир

Бензол

Примеси

Итого „

льде гиды ая

примеси)

Этанол

Вода

Диизопропиловый эфир

Бензол

Ацетальдегид

Диэтиловый эфир

Другие примеси

Итого

ая фракция)

Этанол

Вода Диизопропиловый эфир

Бензол Примеси

Итого

анная вода) Этанол

Вода Примеси

Итого

Приход

16,364

21,76

49,564

65,91

0,572

0,76

1,64

1,233

7,467

9,93

75,2

00

Расход

3,81

0,379 0,69 0,0588 9,82 0,979 8,66 0,863 26,23 2,614 4,369 43,84 10,2 1,016 0 94,1 9,965 15,39

0,866

5,3 0,29 0,047

0,16

0,026 0,024 0,15

16,35

Материальные потоки колонны 1 обезвоживания

Таблица4

по примеру 7 Материальное потоки декантатора 3 по

головных ны обезпоз. 1)

Этанол

Вода

Диизопропиловый эфир

Бензол

Итого

ий слой) Этанол Вода

Диизопропиловый эфир Бензол Итого

й)

Этанол

Вода

Диизопропиловый эфир

Бензол

Итого

Приход

Расход ТаблицаЗ примеру 7 Материальные потоки колонны 7 регенерации

слой ДеканЭтанол

Вода

Диизопропиловый эфир

Бензол

Итого

ая фракция) Этанол Вода

Диизопропиловый эфир Бензол Итого

анная

Этанол

Вода

Разделяющий агент

Итого

Приход

Расход Таблицаб спирта по примеру 7

ir