Способ регенерации этилового спирта Советский патент 1991 года по МПК C07C31/10 C07C29/82 C08J11/02 

Изобретение относится к усовершенствованному способу регенерации этилового спирта из его смесей, образующихся в производстве полиэтилсилоксановых (ПЭС) жидкостей. Способ позволяет регенерировать абсолютированный этиловый спирт, который может

быть использован в производстве тет- разтоксисилана (ТЭОС) - компонента при получении ПЭС-жидкостей.

Цель ичобретения - получение абсолютированного спирта непосредственно на колоннах,ч имеющихся в пропз316

. водстве ПЭС-жидкостей, и упрощение технологии процесса.

В производстве ПЭС-жидкостей образуется большое количество этилового спирта (около 1,5 т/т ПЭС-5) в смеси с соляной кислотой, водой,хлористым магнием,, толуолом. Регенерация этанола проводится в несколько стадий; нейтрализация соляной кисло- ты, выделение 30%-ного водного раствора хлористого магния и выделение этанола. После выделения хлористого магния образуется смесь следующего усредненного -состава, мас.%: эта- нол 18,0; вода 81,8; толуол 0,2, из которой и выделяют этанол.

На фиг,1 приведена принципиальная схема предложенного способа регенерации этанола в производстве ПЭС-жидкостей с получением абсолютированного этилового спирта; на фиг.2 показана принципиальная схема лабораторной установки, на которой имитировался процесс абсолютирования этанола на азеотропяой колонне.

Исходная смесь поступает в отгонную колонну 1, из куба которой выводится вода и направляется на-биоочистку, Дистиллат (укрепленный эти- ловый спирт с примесью толурла) отбирают сверху колонны и подают на азеотропную колонну 2. Основную част дистиллата (по составу близкого к тройному азеотропу этанол - толуол - вода), выходящего из конденсатора 3, возвращают в качестве дшегмы в азеотропную колонну, а часть охлаждают, смешивают с водой и подают на расслаивание в фазоразделитель ,4. Смесь дистиллата и воды непрерывно разделяют на два слоя; верхний (органический) возвращают в питание азеотропной колонны 2, а нижний (водный) - в питание отгонной колонны I. Из куба азеотропной колонны отбирают абсолютированный этанол.

Пример 1. Проведение процесса абсолютировагия этанола в соответствии с фиг.2.

В емкость 15 (фиг.2) заливают 400 мл исходной смеси состава,мас.%: этанол 92,9, толуол 1,6, вода 5,5,. что соответствует усредненному составу смеси, получающейся в результате отгонки растворителей.

Основной частью установки является ректификационная колонна 8,которая представляет собой две стеклян

Q

П 5

Q ( Q

5

0

5

ные царги 7 С вакуумированной рубашкой внутренним диаметром 14 мм и высотой 400 мм (нижняя) и 300 мм (верхняя) , заполненные спирально-призматической насадкой 2,5x2,5 мм. Колонна снабжена кубом 5 и двумя холодильниками 9,10.

В куб 5 загружают 50 мл исходной смеси указанного состава и 10 мл свежего толуола (практически 100%),после чего начинают разогрев куба колонны с помощью горячего масла от термостата 6. В фазоразделитель П (стеклянную трубку диаметром 15 мм и высотой 400 мм) перед опытом заливают смесь (около 70 мл, по составу близкую к тройному азеотропу.После выхода колонны на режим стабилизации температур верха и куба колонны на уровне 74,2 - 74, и 78,9 - 80,5°С соответственно включают дозировочный насос 13 и в колонну начинают подавать исходную смесь, одновременно приступая к отбору дистиллата и подаче воды. Зоду подают из мерной емкости 14, регулируя расход с помощью ротаметра 12.

Диеты-лат и вода смешиваются в стекляннги трубке, по которой поступают в среднюю часть фазоразделите- ля 11. Основную часть верхнего слоя (органического) непрерывно направляют на вход колонны и частично отбирают в сборник 13, чтобы исключить накапливание жидкости в фазоразделн- теле.

Нижний (водный) слой через гидрозатвор направляют в сборник 18.

Кубовую жидкость (абсолютированный этанол) через гидрозатвор непрерывно отводят в сборник 19.

В приводимом опыте при атмосферном давлении 751 мм рт.ст. температура верха колонны была 74,3°С, а куба - 78,9°С, пропущено исходной смеси 400 мл, воды 48 мл. Температурные режимы поддерживались флегмо- вым числом (10-12) и температурой греющего масла. После того как было пропущено 190 мл исходной смеси,установился режим, при котором содержание воды в кубовой жидкости было ниже 0,4 мас.%.

В результате опыта получают 160 мл кубовой жидкости следующего состава, мас.%: этанол 99,58, вода 0,23, толуол 0,19- Всего за опыт отобрано водного слоя ПО мл с содер

жанием, мас.%: этанол 45,5, вода 34,6, толуол 19,9, органического слоя 24 мл с содержанием, мас.%: толуол 82,79, этанол 15,7, вода 1,51.

Водный слой из сборника 18 направляют на узел 16 выделения этанола в смеси с толуолом и водой, объединив с исходной смесью, подаваемой на этот узел. Объединенный поток,посту- пающий на узел, имеет состав,мас.%: этанол 20,23, толуол 0,41, вода 79,36.

В табл.1 приведены примеры других опытов по абсолютированию этанола, проведенных по методике, описанной в примере 1, при различных количествах подаваемой воды (различных соотношениях отбираемого дистиллата и воды).

Из опытов 2 и 3 видно, что повышение температуры верха колонны на 0,25°С и 0,33°С по сравнению с опытом 1 (контрольный, описан выше) из-за искусственно проведенных увеличения подачи исходной смеси (№ 2) и снижения температуры греюшего масла (ff 3) приводит к тому, что отбираемый дистиллат не расслаивается и на вход колонны через небольшой промежуток времени из Фазораэдели- теля начинает поступать смесь,обогащенная водой, а из куба отбирается спирт с повышенным содержанием воды и толуола.

Из опытов 1-3 следует, что проведение процесса абсолютирования с добавкой толуола требует тпательного поддержания температуры верха,откло- нение не должно превышать О,,что в заводских условиях выполнить крайне трудно.

Добавление воды к отбираемому дистиллату (опыты 4 и 5) показыва- ют, что при тех же, что и в опытах 2 и 3 искусственно проведенных изменениях параметров ведения процесса, нарушение режима работы колонны не происходит.

Опыты 4-7 показывают, что при соотношении отбираемого дистиллата и воды в пределах (2,5-4):1 концент рация этилового спирта, воды и толуола в отбираемых из фазоразделителя I1 органическом и водном слоях изменяется незначительно, а из куба отбирается этиловый спирт, удовлетворяющий требованиям производства ТЭОС

5

0

5 0 5

0

5 0

5

Уменьшение количества подаваемой воды, т.е. увеличение соотношения выше чем 4:1 (опыт 8), приводит к резкому возрастанию содержания воды в органическом и толуола в водном слоях, что, в свою очередь,приводит к увеличению содержания воды в кубовой жидкости.

Увеличение количества подаваемой воды, т.е. уменьшение соотношения меньше чем 2,5:1 (опыт Ч), несколько снижает содержание воды в органической фазе и толуола в водной, однако это с практической точки зрения нецелесообразно, так как приводит к увеличению потока водной фазы на колонну отгонки растворителей.

3 табл.2 приведены экспериментальные данные нескольких опытов по выделению смеси этилового спирта с толуолом и водой из смесей, образующихся в производстве ПЭС-жидкостей,при различном содержании этанола в исходной смеси, т.е. данные по ректификации в отгонной колонне I. Отгонная колонна лабораторной установки состояла из двух царг - нижней высотой 100 мм и верхней аысотои 300 мм, заполненных насадкой 2,5 х 2,5 мм. В куб загружали 60 мл исходной смеси.

В табл.3 представлены условия и результаты осуществления предложенного способа в соответствии с фиг.1 на лабораторной и промышленной установках.

Таким образом, добавка толуола в качестве азеотропообразующего агента позволяет получить абсолютированный спирт непосредственно на ректификационных колоннах, имеющихся в производстве полиэтилсилоксановых жидкостей.

Добавление воды в соотношении (2,5-4): к отбираемому дистиллату позволяет вести процесс в более широком диапазоне изменения параметров, что значительно упрощает технологический процесс. Кроме того,добавление воды приводит к увеличению разности удельных весо-в органической и водной фаз с 5-6 кг/м3 (без добавления воды, опыт 1) до 50-60 кг/м3 (опыты 4-7, табл.1).

Опыты по получению тетраэтоксиси- лака, проведенные с использованием этилового спирта, взятого из производства полиэтил-силоксанрйых жидкостей и регенерированного в лаборатср;ных условиях на установке, представленной н а фиг. 2, показали, что ис- i йользование абеолютированного эт ан о- йа с производства ПЭС-жидкостей позволяет проводит четы- реххлористого кремния с высоким выходом ТЭОе, который находится на одном Уровне с выходом при использовании абсолютированного спирта. Однако себестоимость регенерированного спирта значит ельно ниже промышленного. Форм у л а изо 6 ре тения Способ, регенерации этилового спирта из его смесей, образующихся в производстве полйэтилсилоксанойых жидкостей , путем ректификации смесей на отгонной колонне с выделением смеси этилового спирта с толуолом и водой в качестве дистшшата и воды в качестве кубовой жидкости и последую- щей ректификацие.й дистиллата на азео- тропной колонне с выделением этилового спирта в качестве кубовой жидкости, о т ли ч а ю щ и и с а тем, что., с целью получения; абсолютированного этилового, спирта непосредственно на колоннах, имеющихся в производстве полиэтилсилоксанрвых жидкостей, и упрощения технологии процесса, в питание азеотропной колонны дополнительно вводят толуол в количестве

(25 Х°«г0- Хд,А) Хт - 4.7S У. .

где G

ТОА

К G определяемом формулой

„ .,.« G.

ivn X - IL 7S У

тол ч Лнго количество дополнительно вводимого толуола,кг/ч; коэффициент, учитывающий неточность измерения коли- чества смеси,подаваемой

в азеотропную колонну, и определения концентрации воды и толуола в смеси, подаваемой в .азеотропную 5колонну и в органическом

слое фазоразделителя; количество смеси,подаваемой в азеотропную колонну, кг/ч;

концентрация воды и толуола в смеси, подаваемой в азеотропную колонну, мае.доли;

концентрация воды и толуола в органическом слое Фазоразделителя,мае.доли, а отбираемый из нее дистиллат смеши- . вают с водой в соотношении (2,5-4):1

и расслаивают в фазоразделителе,затем Q верхний органический слой возвращают в питание азеотропной колонны, а нижний водный - в .питание отгонной колонны...--..

Т а«я и я « I

0

5

X, ,Х

о

гон

х

,.х

НгО ™

Таблица 3

Изобретение касается спиртов, в частности способа регенерации этанола из его смесей, образующихся в производстве полиэтилсилоксановых жидкостей, который может быть использован в производстве тетраэтоксисилана. Цель - получение абсолютированного этанола непосредственно на колоннах, имеющихся в производстве полиэтилсилоксановых жидкостей, и упрощение технологии процес-са.Последний ведут ректификацией смесей на отгонной колонне с выделением смеси этанола с толуолом и водой в качестве днстиллата и воды в качестве кубовой жидкости и последующей рекги Ьи- кацией дистиллата на азеотропной колонне с выделением этанола в качестве кубовой жидкости. Причем в питание азеотропной колонны дополнительно вводят толуол в определенном количестве. Отбираемый из нее дистиллат смешивают с водрй в соотношении

Примечание.

Соотношение отбираемого из ректификационной колонны 2 дистиллята и подаваемой в фазоразделитель 4 воды было равно в лабораторных условиях 3,1, в промышленных - 2,9.

цсяойиая снесь

вода на биоочистку

Фиг.1

I ;

Л Д| j2222 Zi33Hz2 /

EO.