Способ выделения изобутилового спирта из спиртоэфирных фракций производства бутиловых спиртов методом оксосинтеза Советский патент 1987 года по МПК C07C29/84 C07C31/12 

Изобретение относится к алифатическим спиртам, в частности к усовершенствованному способу выделения изо- бутилового спирта из спиртоэфирных фракций производства бутиловых спиртов методом оксосинтеза.Спиртоэфирные фракции этого производства содержат ЗО-тЗО мас.% бутиловых эфиров, АО- ТО мас.% изобутанола, 0,5-1 мас.% бу- тилформиатов, 2-8 мас.% воды. Выделенный изобутиловый спирт может быть использован в качестве растворителя в ряде крупнотоннажных производств органического синтеза.

Цель изобретения - повьшение качества целевого продукта и упрощение технологии процесса, достигается ректификацией спиртоэфирных фракций в вакуумной колонне с выделением изобу- тилового спирта по низу колонны при давлении в верху колонны 60-200 мм рт.ст в присутствии смеси бутилформиата и воды при массовом соотношении в питании колонны изобутиловый спирт: бутил формиат (5-30):1 и бутиловые эфиры: вода (2,5-8):1 с последующим отделением бутилформиатов и воды от бутиловых эфиров.

На чертеже показана технологическая схема вьщеления изобутилового спирта из спиртоэфирных фракций производства бутиловых спиртов по предлагаемому способу.

Из емкости 1 спиртоэфирную фракцию производства бутиловых спиртов 2, содержащую изобутанол, бутиловые эфиры и воду, в присутствии разделяющего агента 3 совместным потоком 4 подают в ректификационную колонну 5. В качестве разделяющего агента используют смесь бутилформиатов и воды, в количестве, при котором соблюдается массовое соотношение компонентов в питании изобутанол:бутилформи- аты в диапазоне (5-30):1,а бутиловые эфиры: вода (2,5-8):1. Колонна работает в вакууме, остаточное, давление вверху колонны 60-200 мм рт.ст.

В качестве кубового продукта в колонне 5 выделяют целевой изобутанол 6. Пары 7 с верха колонны после конденсации в конденсаторе-холодильнике 8 расслаиваются во флорентине 9 на органический 10 и водный 11 слои. Часть 12 органического слоя возвращают в колонну на орошение, зpyгaя часть 13 отбирается в виде дистиллята. Водный слой 11 направляется в систему переработки сточных вод.

Для регенерации разделяющего агента и выделения чистых бутиловых эфиров принят известный прием разделения при атмосферном давлении. Поток 13, содержащий бутиловые эфиры, разделяго- агент и некоторое количество изоQ бутанола, направляют в колонну 14. В виде кубового продукта выделяют практически чистые бутиловые эфиры 5. Пары дистиллята, содержащие разделяющий агент 6 после конденсации

5 в конденсаторе-холодильнике 17-собирают в емкости 18. Часть 19 дистиллята подают в колонну на орошение, а другую часть 3 возвращают в колонну 5 в качестве р аздвляющего агента.

0 Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример . К спиртоэфирной фракции производства изобутанола,взятой в количестве 87,2 кг/ч и имеющей

5 состав, мас.%: изобутанол 55,9, бутиловые эфиры 40,4, вода 3,2, бутил- формиаты 0,5, добавляют 4 кг/ч воды, и 2,5 кг/ч бутилформиатов. В результате получают 93,7 кг/ч продукта,

состав которого приведен в табл. 2f (поток 1). Указанный продукт подают в питание колонны 5 эффективностью 30 т.т., работающей при давлении в нерху 30 мм рт.ст., давлении в кубе 320 мм рт.ст,,, температуре в верху (tg.) 46 С, темпера.туре в кубе (t) . Разделение проводят при флег- мовом числе . Б-качестве кубового продукта колонны выделяют целевой изобутанол (поток 3). Пары с верха колонны после конденсации расслаивают во фоторентин ;;. Органический слой направляют на разделение в колонну 14, ,o 20 т.т., и работающую при атмосферном давлении и флегмовом числе , Дистиллят колонны 14 рециркулируют в питание колонны 5, кубовый продукт - целевые бутиловые эфиры.

Водный слой из флорентины направляют в уз-ел очистки сточных вод. Материальный баланс и режимные показатели по примеру 1 - приведены в табл. 1. Материап зный баланс по кислоте, в силу малых ее концентраци, 5 в таблице не приводится (тысячные доли процента) Определялось кислотное число только целевого изобутано- па специальным химическим методом.,

0

5

0

5

0

в исходной спиртоэфирной фракции анализ показывает-отсутствие кислоты

П р и м е р 2 (известный). Спир- тоэфирную фракцию состава, приведенного в примере 1, направляют .в питание ректификационной колонны 5 эффективностью 30 т.т., работающей при повышенном давлении в верху 15 атм. Дистиллят колонны 5 - спиртовая фракция, направляется в колонну 14 для выделения изобутанола, кубовый продукт - целевые бутиловые эфиры. Дис- тиллятом 14 выделяют водно-спиртовую фракцию, кубовым продуктом - целевой изобутанол.

Материальный баланс схемы и режимные показатели колонн приведены в табл. 3.- Состав целевого продукта - в табл. 4.

Как следует из данных табл. 4, в целевом изобутаноле завышенное содержание бутиловых эфиров, воды и особенно кислоты (в 30 раз).

П р и м е р 3 (сравнительный). . .Спир то эфирную фракцию состава, приведенного в примере 1, подвергают ректификации без добавления разделяющего агента в колонне эффективность т.т., работающей при атмосферном давлении.

Материальный баланс и режимные показатели разделения приведены в табл. 5.

Как следует из данных табл. 5, даже при значительных потерях изобутанола качество его ниже требуемого.

П р и м е р 4 (сравнительный).Ректификацию проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что давление в верху колонны К-1 устанавливают вьше предлагаемой границы, а именно 300 мм рт.ст.

Материальный баланс и режимные показатели разделения приведены в .табл. 6.

Как следует из данных табл. 6, содержание бутиловых эфиров в изобутаноле вьше, чем в известном способе.

П р и м е р 5 (сравнительный). Ректификацию проводят аналогично примеру 1, но давление в верху колонны 5 устанавливают ниже предлагаемого предела, а именно 50 мм рт.ст.

Материальный баланс и режимные показатели опыта приведены в табл. 7

Как следует из данных табл. 7, температура в верху колонны 5 низкая

5

10

30122

что требует применения специальных хладагентов для конденсации паров, что приводит к дополнительным затратам.

П р и м е р 6. Ректификацию проводят аналогично примеру 1, но давление в верху колонны 5 устанавливают, равным верхнему предлагаемому пределу 200 мм рт.ст.

Материальный баланс и режимные показатели опыта приведены в табл. 8.

Качество выделяемого изобутанола соответствует указанным требованиям.

П р и м е р 7. Ректификацию проводят аналогично примеру 1, но давление в верху колонны 5 устанавливают, равным нижнему предлагаемому примеру 60 мм рт.ст.

Материальный баланс и режимные показатели опыта приведены в табл. 9,

Качество выделяемого изобутанола

15

20

5

0

5

0

5

соответствует указанным требованиям температура в верху колонны 40 С, что делает возможным использование вода в качестве хладагента.

П р и м е р 8 (сравнительный). Ректификацию проводят аналогично примеру 1, но разделяющий агент в питание колонны 5 не вводят.

Материальный баланс и режимные показатели опыта приведены в табл. 10.Качество выделяемого изобутанола неудовлетворительное.

П р и м е р 9. Ректификацию проводят аналогично примеру 1, но соотношение изобутанола:бутилформиаты в питании колонны соответствует нижней предлагаемой границе 5,0.

Материальный баланс и режимные по- казатели опыта приведены в табл. 11,

Качество изобутанола удовлетворительное.

Пример 10. Ректификацию проводят аналогично примеру 1, но соот0

ношение изобутанол:бутш1формиаты в питании колонны 5 соответствует верхней предлагаемой границе 30,

Материальный баланс и режимные показатели опыта приведены в табл. 10.

Качество изобутанола удовлетворительное .

Пример 11 (сравнительный). Ректификацию проводят аналогично примеру, но соотношение изобутанол:бу- 5 тилформиаты в питании колонны 5 ниже предлагаемой границы 3,0.

Материальный баланс и режимные показатели опыта приведены в табл.13.

5 13

Качество выделяемого иэобутанола неудовлетворительное.

П р и м е р 12 (сравнительный). Ректификацию проводят аналогично примеру 1, но соотношение изобутанол: бутилформиаты в питании колонны 5 выше предлагаемой границы 40,0.

Материальный баланс и режимные ло- казатели опыта приведены в табл, 14.

Качество выделяемого изобутанола неудовлетворительное.

Пример 13. Ректификацию проводят аналогично примеру 1, но соотношение бутиловые эфиры (БЭ): вода отвечает нижнему предлагаемому преде- лу, а именно 2,5.

Результаты разделения приведены в табл. 15.

Качество целевого изобутанола удовлетворительное.

Пример 14. Ректификацию проводят аналогично примеру 1, но соотношение БЭгвода отвечает верхнему предлагаемому пределу, а именно.8,9.

Результаты разделения приведены в табл. 16.

Качество целевого изобутанола удовлетворительное .

П р и м е р 15. Ректификацию проводят аналогично примеру 1, но разделение осуществляют при соотношении БЭ: вода ниже предлагаемо и границы, а именно 2,0

Результаты разделения, материаль- ный баланс и режимные показатели к примеру 15 приведены в таблице 17.

Качество целевого изобутанола неудовлетворительное.

Пример 16 (сравнительный). Ректификацию проводят аналогично при меру I, но разделение проводят при соотношении БЭ:вода выше верхнего заявляемого предела, а именно 9,0

Результаты разделения приведены в табл. 18.

Качество выделяемого изобутанола неудовлетворительное.

Пример 17 (известный). Спир- тоэфирная фракция состава, приведенного в -абл. 5, поступает в среднюю часть колонны 5,,имеющей 30 т.т., работающей при атмосферном давлении при флегмовом числе ,0, на 4 т.т.

i;

fO

15

0

5

Q

35

0

5

0.

22 6

от верха колонны подают разделяющий агент - диметнлформамид (.ДМФА)в соотношении к сырью 5-1,

Результаты разделения приведены в табл. 19.

Как следует из данных табл, 19, целевой изобутанол содержит 1,3 мае,7, воды и имеет существенно завышенное кислотное число.

Пример 18 (сравнительный). Ректификацию проводят аналогично примеру 1, но в состав разделяющего агента, поступающего в питание колонны 5, вместо бутилформиатов вводят н-зтилпропионат, имеющий температуру кипения, близкую к бутилформиатам.

Материальный баланс и режимные показатели опыта приведены в табл.20,

Качество изобутанола более низкое, чем в случае использования бутилформиатов.

В табл. 21 представлены результаты по примерам 1-18,

Настоящий способ позволяет упростить технологию выделения товарного изобутанола за счет снижения числа ректификационных колонн, повысить качество целевого изобутанола за счет снижения концентрации примесей бутиловых эфиров кислот и воды.

Формулаиз обретенияСпособ выделения изобутилового спирта из спиртоэфирных фракций производства бутиловых спиртов методом оксосинтеза ректификацией, о т л - чающийся тем, что, с целью повьш1ения качества целевого продукта. и упрощения технологии процесса, ректификацию проводят в вакуумной колонне с вьщелением изобутилового спирта по низу колонны при давлении в верху колонны 60-200 мм рт.ст, в присутствии смеси бутилформиата и воды в качестве разделяющего агента при массовом соотношении в питании колонны йзобутиловый спирт:бутилфор- миат (5-30):1 и бутиловые зфиры:во- да (2,5-8):1 с последующим отделением бутилформиатов и воды от бутиловых эфиров.

80760

320920

48112 .

86143,0

8,010,0

3020

Бутиловые эфиры35,2 37,56 34,89 84,45 0,14 0,31 0,17 2,23 5,33 45,5 22,56 9,9

Изовутанол48,7 51,98 3,2 7,8044,6 99,6 0,9 11,8 3,17 27,2 0,03 0,1

Вода 6,8 7,26 0,4 0,97 0,04 0,09 6,36 83,35 0,4 3,4

Бутилформиаты3,0 3,20 2,8 6,78 - - 0,2 2,62 2,8 23,9

Итого93,7 10041,29 100 44,78 1007,63 100 11,7 100 22,59 100

ИБС:БФ16,2

БЭ:Вода5,2

Кислотное число

иэобуганола0,002

Р , ата

Р,. ата

t/c t/c

n, т.т,

Таблиця 2

Таблица 3

1,0 J,2 96 177 40

Компоненты

Вутилояые эфнры

Изобутанол

Вода

Бутилформиаты

Итого

Кислотное число иэовутанола

35,2 40,40,270,5234,9399,70,04 0,440,23 0,53

48,7 35,848,693,16 0,10,35,86Л,3642,8 99,22

2,8 3,22,85,36 --2,6929,70,1 0,25

0,5 0,60,50,96 - -0,5 Г),5

в7р210052,1710035,031009,310043,4 100

0,09

Бутиловые спирты

Изобутанол

Вода

35,2 37,56 0,33 0,765 34,87 69,02 48,7 51,98 43,0 99,12 5,7 11,3 6,8 7,26 0,05 , 0,П5 6,75 13,36

Таблица 4

Продолжение табл.6

Номер потока. Компоненты

1.23

кг%кг I %кг I

Бутилформиаты 3,0 3,203,20 6,33

Итого93,7 100 43,38 100 50,52 100,0

Кислотное число изобутанола 0,004

ИБСгБФ16,2

БЭгВода5,2

Примечание: пЗОт.т., 7 300 мм рт.ст.,

Р 540 мм рт.ст., tj, , t 99°С, К 8,0.

Таблица 7

Номер потока Компоненты

123

кг%кг% кг

Бутиловые спирты35,237,5635,0770,52 0,13 0,30

Изобутанол48,751,984,9 9,9 43,8 99,60

Вода 6,8.7,266,7613,59 0,04 0,10

Бутилформиаты 3,003,203,0 6,0

Итого93,710049,73100 43,97 100

ИБС:БФ16,2 БЭ:Вода5,2

Кислотное число изобутанола 0,002

Примечание: п 30 т. т., Р. 50 мм рт. ст.,

Р 290 мм рт.ст., tp 35 С, t , R 8,0.

36,2 37,56

48,7 51 98

6,8 7,26

3,0 3,20

93,7 100

16,2

5,2

0,003

П р и м е ч а н и е: п 30 т.т., Р 200 мм рт„ст.5

Р 440 мм рт.ст,, tg 59°С, t,, 94°С, R 8,0.

Т а е; л и ц а 9

ы

о

35,237,56

48,751,98

6,8- 7,26

3,03,20

93,7100

16,2 5,2

0,002

Примечание: п 30 т.т,, Pg 60 мм рт.ет,,

мм рт„ст., t 40 c, t , R 8,0.

Таблица

34,9970,62 0,,2Г0,48

4,8 9,7 43,999,42

6,7613„58 0,040,iO 3,0 6,

49,55 100

44,15 100

71,,66 0,150,33

8,,699,58

13,82 0,040,09

6,12

10044,79100

Примечание: п 30 т.т., Р 80 мм рт.ст.,

Р 320 мм рт.ст,, tj 48°С, t 87°С, R 8,0.

Таблица

Бутиловые эфиры

Изобутанол

Вода

Бутилформиаты

Итого

ИБСгБФ

БЭ:вода

Кислотное число изобутанола

35,2 35,035,01 61,84 0,19 0,43

48,7 48,515,1 9,0 43,6 99,47

/

6,8 6,86,76 11,94 0,04 0,10

9,74 9,69-9,74 17,22

100,44 10056,6 JOO Л3,83 fOO 5

5.

0,003

Примечание: п 30 т.т., Pg 80 мм рт.ст.,

Рц 320 мм pT.CT.,-t. 43 С, t 86 С,

.R 8,0.

35,2 38,13 48j7 52,69

6,8 7,98

,62 92,32 30

5,2

0,003

1,,75

100

П р и м е ч а н и е: п 30 т.т,, Р, 80 мм рт,со«,

Р 320 мм рт.ст., t, ,

Бутиловые эфиры

Изобутанол

Вода

Бутилформиаты

Итого

Ш5СГБФ

ВЭ;вода

Кьслоткое число (3утанола

35з2 34,36 60,07 0,20

8.41 43.,8 99„18

48,,7 47,55

i Q

.- ;,

6,.8 6э64 6.76 ii,60 О .,04 11,73 11,45 11,6 19,92 О,.

0.09

0.. 27

102, 58,27 100 44,16 00

3,0

5,2,

0,006

Примечание; п 30 TST,,; g 80 мм рт.ст,,

PJ, 320 км v)T,cT.. tj, 41 С, t, 84 с, R 8,0,

1 . б j: И Ц а 12

34,99 68,37ОЛ10.52

7,8 55,2440,999,39

6,76 13,7.10.040,1 ,,62 3J8

5 1 J 7 00Д Ь

i Q

.- ;,

0.09

0.. 27

Примечание: пЗО.т.т,, Р 80 мм рт.ст.,

Р 320 мм рт.ст.,, tg, 41°С, t| , R 8,0.

Табл. ица 15

ы

о

35,234,85

48,748,22

14,113,96

3,02,97

101100 16,2

2 с f0,003

Примечание: п 30 т.т., Pg 80 мм рт.ст.,

Р 320 мм рт.ст., Ц 45°С, t 87 c.

61,05 0,160,37

9,23 43,499,54

24,49 0,040,09 5,23

100 43,6100

Примечание: п 30 т.т,, tg 49 С, t 87 с,

Pg 80 мм рт.ст., Р 320 мм рт.ст,, R 8,0.

ы

о

35,233,69

48,746,60

17,616,84

3,02,87

104,5100 16,2

2,0

0,003

П р и м е ч а н и е: п 30 т,т.5 Рц 80 мм рт.ст.,

РН 320 мм рт.ст., tg , t, 83°С, R 8,0.

Т а б л и ц а 16

Таблица 17

54,350,250,62

15,8039,7199,23

27,200,060,5 4,65

10040,02100 23

Кислотное число кзобутанола0,003

Примечание: п 30 т.т., Р. 80 мм рт.ст.,

Р 320.мм рт.ст., t 50°С, t 87°С, R 8,0.

Тавлнцв )9

Примечание: К-1: п 40 т.т., Р, 760 ын рт.ст., Р, 1080 мм рт.ст., tj , t, 139°С, R 5,0. К-2: п 20 т.т., Р, 100 им рт.ст., Р 260 мм рт.ст., t 59°С, t lia C.

Таблица 20

Бутиловые эфиры Изобутанол

35,2 37,56 34,89 65,55 0,48 1,18 48,7 51,98 8,6 16,16 40,1 .98,67

330122

24 Таблица 18

25

Компоненты

Вода

Этилпропионат

Итого

ИБСгЭП

БЭгвода

Кислотное число изобутанола

0,002

Примечание: п 30 т.т., Pg 80 мм рт.ст.,

Р 320 мм рт.ст., tg , t, 88°С, R 8,0.

330122

26 Продолжение табл.20

Таблица 2i

По известному для сравнения,

Р - предельного Р предельного Р - верхнему пределу

Р нюхнему пределу Вез добавления агента

ИБС+БФ нижней границе: ИБС+БФ верхняя граница ИБС-ьБФ - нижней границы ИБС+БФ верхней граниьда: БЭ:аод нияняя граница БЭгвода верхняя границе ВЭ:вода и нижней гранииы БЭ: вода. р рхней границы

27

17760-5,297,62 1,10 1,28 Q,09 По известному

188016,2 5,298,67 1,18 0,15 0,003 С этилпропнонатом

Редактор М.Недолуженко

Составитель Н.Капитанова Техред В. Кадар

Заказ 3537/25

Тираж 371Подписное

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1330122

28 Продолжение табл,2i

I

rs

Корректор Л.Пилипенко

Изобретение относится к алифатическим спиртам, в частности к выделению изобутанола (ИБС), который может быть использован в качестве растворителя в химических производствах. Цель - повьппение качества ИБС и упрощение технологии процесса. Выделение ИБС ведут из спиртоэфирных фракций производства бутиловых спиртов методом оксосинтеза, которые ректифицируют в вакуумной колонне. Выделение ИБС ведут по низу колонны при давлении в верху колонны 60- 200 мм рт.ст. в присутствии смеси бутилформиата (БФ) и воды в качестве разделяющего агента при массовом соотношении в питании колонны ИБС и БФ (5-30):1 и бутиловых эфиров (БЭ) и воды (2,5-8):1 с последующим отделением БФ и воды от БЭ. Способ позволяет сократить число ректификационных колонн и увеличить чистоту целевого ИБС в 30 раз по остаточному содержанию примесей БЭ, по кислотности с 0,09 до 0,003-0,006% и по остаточному содержанию воды в 2,5 раза. 1 иЛ., 21 табл. с (О ел