Способ очистки сырого втор-бутилового спирта Советский патент 1991 года по МПК C07C31/12 C07C29/74 C07C29/80 

Изобретение относится к технологии очистки низших спиртов, в частности к усовершенствованному способу очистки сырого втор-бутилового спирта.

Цель изобретения - повышение степени очистки втор-бутилового спирта.

Поставленная цель достигается способом очистки сырого втор-бутилового спирта, включающим стадии ректификации, конденсации и рециркуляции головного продукта ректификации, за счет того, что сырой спирт подают на 5-ю или 10-ю тарелку, считая от верха ректификационной колонны, содержащей 55- 85 практических тарелок, и ректификацию проводят в присутствии воды, взятой в количестве 7,6-19,7% от массы головного продукта, при температуре в верхней части колонны, равной 82,3-83,4 С, и атмосферном давлении, при соотношении рециркулируемого головного продукта и сырого спирта, равном (1 ,7-2,6):1, соотношении концентраций втор-бутилового спирта и дивтор-бутилового эфира в отводимом азеотропном головном продукте, равном (0,7-2,8):, и при поддержании тарелки в средней части ректификационной колонны при температуре 89-91°С, а конденсацию осуществляют после ректификации.

о сл

XI

о сл со

со

Воду, требуемую на ректификацию, можно добавлять либо к подаваемому сырому спирту, либо к рециркулируемо- му головному продукту после его конденсации.

При пуске ректификационной колонны вода либо добавляется к подаваемому сырому спирту, либо вводится раздельно в колонну. Добавление воды отпадает s если подаваемый сырой спирт уже содержит требуемое количество воды.

С целью предотвращения потерь втор-бутилового спирта нерецнркулиру- емый водосодержащий головной продукт после конденсации можно подавать на отделение содержащегося в нем втор- бутилопого спирта в виде аэеотропа с подои. Получаемый таким образом азео- троп добавляют к сырому спирту перед его подачей в ректификационную колонну. В этом случае к рециркулируемому головному продукту вода не добавляется. Наоборот, вывод воды из системы, например путем уменьшения содержания воды в рециркулируемом головном продукте,может потребоваться.

В описываемом способе очистки пред почтительно используют сырой спирт, получаемый путем непосредственной гид ратации н-бутенов на кислом катионите,

Следующие примеры иллюстрируют изобретение, которое можно проводить п установках согласно фиг.1-А.

Пример 1 (осуЕ(ествляют на ус- тановке согласно фиг.1; на фиг.3 показан узел конденсации на фиг.1).

1663 кг/ч полученного непосредст- венной гидратацией н-бутенов на кислом катионите сырого втор-бутилового спирта, содержащего 23,8 кг/ч трет-бу типового спирта, 96,1 кг/ч днвтор-бу- тилового эфира и 36,8 кг/ч углеводородов Сд , по трубопроводу 1 непрерывно подают на 75-ю тарелку колонны 2, содержащей всего 85 реальных тарелок, т.е. на 10-ю тарелку, считая от верха колонны. В верхнюю часть колонны 2 по дают 3180,5 кг/ч рецикла, сос- тоящего из 1257,2 кг/ч втор-бутилового спирта, 204,8 кг/ч трет- бутилового спирта, 781,3 кг/ч дивтор-бутилового эфира, 299,0 кг/ч углеводородов Са и 638,2 кг/ч воды. При температуре в верхней части колонны, равной 83,, температуре на 35-й тарелке, равной ,5°С (устанавливаемой при помощи регулятора 3),

5

0

5

0

5

0

5

0

5

соотношении рециркулирупмого головного продукта и сырого спирта, равном 1,9:1, соотношении концентраций втор- бутилового спирта и дивтор-бути- лового эфира, равном 1,6:1, и наличии воды в количестве 18,3% от м.чг- сы головного продукта по трубопроводу 7 отводят 3487,3 кг/ч азеотропного головного продукта, состоящего из 1407,3 кг/ч втор-бутилового спирта, 228,6 кг/ч трет-бутилового спирта, 877,4 кг/ч дивтор-бутилового эфира, 335,8 кг/ч углеводородов CgH 638,2 кг/ч воды. Азеотропный головной продукт подают на конденсацию в отделитель 8, откуда по трубопроводу 9 отводят 331,3 кг/ч органической фазы, состоящей из 150,1 кг/ч втор-бутилового спирта, 23,8 кг/ч трет-бутилового спирта, 96,1 кг/ч дивтор-бутилового эфира, 36,8 кг/ч углеводородов Гф и 24,5 кг/ч воды, а по трубопроводу 5 рециркулируют 3180 кг/ч фазы указанного состава, которая включает 24,5 кг/ч воды, подаваемой по трубопроводу 6 (взамен воды, отводимой в составе органической фазы).

Через трубопровод 13 отводят 99,7 кг/ч очищенного втор-бутилового спирта, содержащего 0,01 мас.% воды, 0,001 мас.%. трет-бутилового спирта и СО,001 мас.% дивтор-бутилового эфира. Кроме того, он содержит еще 0,1 мас.% высококипящих побочных продуктов, которые могут удаляться на последующей стадии очистки.

Пример 2. Повторяют пример 1 с той разницей, что ректификацию проводят при температуре в верхней части, равной 82,3 С, и соотношении втор- бутилового спирта и дивтор-бутилового эфира, равном 0,76:1, в присутствии воды, взятой в количестве 7,6% от массы головного продукта, причем на 35-й тарелке поддерживают температуру 89°С. Получают очищенный втор- бутиловый спирт того же качества, что и в примере 1.

Пример 3. Повторяют пример 1 с той разницей, что ректификацию проводят при температуре в верхней части, равной 82,6°С, и соотношении втор- бутилового спирта и дивтор-бутилового эфира, равном 1 ,65:1 , в присутствии воды, взятой в количестве 11 % от массы головного продукта, причем на 35-й тарелке поддерживают температуру 89. Получают очищенный втор-бутиловый

спирт того же качества, что и в примере 1 .

Пример 4. Повторяют пример 1 с той разницей, что ректификацию npo-j водят в,имеющей 55 реальных тарелок колонне в следующих условиях.

На 45-ю тарелку, т.е. на 10-ю тарелку, считая от верха колонны 2, подают сырой втор-бутиловый спирт, содержащий 2,4 мас.% трет-бутилового спирта, 2,5 мас.% дивтор-бутилового эфира и 1,1 мас.% углеводородов Cg, и ректификацию проводят при температуре в верхней части, равной 83,4 С, соотношении втор-бутилового спирта и дивтор-бутилового эфира, равном 2,5:1 и соотношении рецикла и сырого спирта, равном 2,6:1, в присутствии воды, взятой в количестве 19,7% от массы головного продукта. При этом на 25-й тарелке поддерживают температуру 89,5°С. Получают очищенный втор-бутиловый спирт того же качества, что и в примере 1.

Примеры 5-12. Повторяют пример 1 с указанными в таблице изменениями.

Пример 13 (осуществляют согласно фиг.2; на фиг.4 показан узел конденсации фиг.2).

Повторяют пример 1 с той разницей, что содержащийся в отводимом из отделителя 8 потоке побочных продуктов втор-бутиловый спирт рекуперируют и в виде азеотропа в количестве 212,8 кг/ч (водосодержание 28 мас.%) через трубопровод 14 добавляют к сырому спирту. При этом подвод воды с потоком азеотропа втор-бутилового спирта по трубопроводу 14 превышает отвод воды с потоком побочного продукта по трубопроводу 9, так что из водной фазы отделителя 8 дополнительно отводят воду через трубопровод 29, причем че- рез трубопровод 6 вода больше не добавляется. Поток в трубопроводе 29 состоит из 35 кг/ч воды, 3,2 кг/ч втор-бутилового спирта и 0,8 кг/ч трет-бутилового спирта.

При этом поступают следующим образом.

, 1663,7 кг сырого спирта указанного в примере 1 состава и 212,8 кг водног азеотропа втор-бутилового спирта с 59,5 кг воды ежечасно совместно подают в колонну 2. Кроме того, подают 3564,7 кг/ч в качестве рецикла, состоящего из 1437,9 кг/ч втор-бутилово

$ 0 5

0

д с Q

,

5

го спирта, 224,7 кг/ч трет-бутилового спирта, 895,8 кг/ч дивтор-бутилового эфира, 342,8 кг/ч углеводородов С и 663,5 кг/ч воды. Ректификацию осуществляют при соотношении рецикла к сырому спирту, равном 1 ,9:1 , и при соотношении втор-бутилового спирта к ди-втор-бутиловому эЛиру, равном 1,6:1, в присутствии воды, взятой в количестве 18,4% от головного продукта.

Ежечасно получают 3934,2 кг азео тропного головного продукта, состоящего из 1591,2 кг/ч втор-бутилового спирта, 248,5 кг/ч трет-бутилового спирта, 991,9 кг/ч дивтор-бутилового эфира, 379,6 кг/ч углеводородов Cg и 723,0 кг/ч воды, который в отделителе 8 разделяют на легкую органическую фазу (3410,4 кг/ч) и тяжелую водную фазу (529,8 кг/ч).

Из отделителя 8 по трубопроводу 9 ежечасно отводят 330,5 кг органической фазы, состоящей из 150,1 кг/ч втор-бутилового спирта, 23,0 кг/ч трет-бутилового спирта, 36,1 кг/ч дивтор-бутилового эфира, 36,8 кг/ч углеводородов Cg и 24,5 кг/ч воды, а по трубопроводу 29 - 39,0 кг водной фазы, состоящей из 35,0 кг/ч воды, 3,2 кг/ч втор-бутилового спирта и 0,8 кг/ч трет-бутилового спирта.

При помощи регулировочного клапана 12 ежечасно рециркулируют 3664,7 кг гетерогенного рецикла указанного состава непосредственно из отделителя 8 через трубопровод 5 обратно в колонну.

В экстракторе 15 при помощи 1678,0 кг/ч воды, подаваемой по трубопроводу 16, все водорастворимые компоненты, в частности втор-бутиловый и трет-бутиловый спирты, вымыв- кой удаляют из подводимого через трубопровод 9 потока побочного продукта. Через трубопровод 18 все водонераст- воримые побочные продукты, такие, как дивтор-бутиловый эфир и димеры, отводят из установки.

Ежечасно в колонну 17 подают- 1914,6 кг смеси (1737 кг/ч воды, 153,3 кг/ч втор-бутилового спирта и 23,8 кг/ч трет-бутилового спирта), получаемой из отводимого через трубопровод 19 спиртсодержащего потока промывной воды и отводимой через трубопровод 29 водной фазы, где содержащиеся в ней спирты в качестве отводимой через трубопровод 20 смеси соотпетствуюгчих спиртам бинарных азео- тропон с водой отделяют от избытка воды и в количестве 239,8 кг/ч отводят через трубопровод 21. Этот поток состоит из 153,3 кг/ч втор-бутилового спирта, 23,8 кг/ч трет-бутилового спирта и 62,7 кг/ч воды.

С помощью регулировочного клапана 22 через трубопровод 23 подают рецикл при флегмовом числе приблизительно 1:1 в пересчете на поток в трубопроводе 21, что обеспечивает достаточное разделение между азеотропом и водой .

Поток азеотропа спирта с водой по трубопроводу 21 подают в колонну 24 на перегонку. 27,0 кг имеющего точку кипения (8П°С) ниже точки кипения азеотропа втор-бутилового спирта и поды (87,5СС) азеотропа трет-бутилового спирта (23,8 кг/ч)и воды отводят по трубопроводу 25 и выводят из процесса по трубопроводу 26. С помощью регулировочного клапана 27 по трубопроводу 28 в колонну 24 вводят количество рецикла, обеспечивающего сте- ПРНЬ разделения в колонне, предотвращающую или поддерживающую в желаемых пределах, потери отводимого по трубопроводу 26 втор-бутилового спирта или рециркуляцию ниэкокипящих побочных спиртов через трубопровод 14. Таким обратом, весь отводимый из отделителя 8 колонны 2 втор-бутиловый спирт практически без потерь можно рецирку- лнрогзать в колонну 2.

Из-за ограниченной и в результате наличия неполярных побочных продуктов еще уменьшенной растворимости воды в потоке трубопровода 9 содержится все меньше воды (24,5 кг/ч) в пересчете на втор-бутиловый спирт, чем в потоке трубопровода 14 (59,5 кг/ч во10

15

стоком (по трубопроводу 5), в качес ве перетока течет из камеры притока камеру стока, откуда эту фазу можно отводить по трубопроводу 9.Отделен в камере притока тяжелой фазы предо вращается за счет непосредственного отвода легкой фазы из камеры приток по трубопроводу 5, и таким образом личество воды, содержащееся в поток трубопровода 7 и добавляемое по тру проводу 6, сразу же рециркулирует в колонну 2 в составе гетерогенной сме си с легкой фазой.

В противоположность этому в случ использования отделителя по фиг.4 т бопровод 5 введен в камеру притока д уровня, соответствующего примерно 5 высоты перегородки. С одной стороны это мероприятие обеспечивает отделен и отвод тяжелой богатой водой фазы. другой стороны, на линии раздела меж тяжелой и легкой фазами, т.е. на вер ней кромке введенного в камеру прито ка трубопровода, количество установ ленной при помощи регулировочного кл пана 12 флегмы в колонну 2 непосред ственно рециркулируют в виде такого состава, который получается из разн цы легкой фазы между количеством при тока (по трубопроводу 7) и перетоко в трубопровод 9 и из разницы между тяжелой фазой в притоке (по трубопр воду 7) и отводимой по трубопроводу 29 водой.

Полученный в результате равновесия с легкой органической фазой вод ный поток в трубопроводе 29 содержи втор-бутиловый спирт в растворенном виде, на рекуперацию которого поток добавляют непосредственно к потоку, подаваемому в колонну 17. Содержа- в потоке трубопровода 29 вода рециркулирует в колонну 2 в составе

20

25

30

35

10

ды), образующемся по азеотропному сое- кубового продукта колонны 24, отводимого по трубопроводу 14.

таву втор-бутилового спирта и воды. Поэтому через трубопровод 29 при помощи регулировочного клапана 30 осуществляют непрерывный отвод воды.

С этой целью вместо отделителя 8 по фиг.3, используемого в установке по фиг.1, используют отделитель 8 по фиг.4. В случае использования отделителя 8 по фиг.3 емкость, например цилиндрической формы, подразделена перегородкой на две камеры с таким расчетом, что количество легкой органической фазы, представляющее разницу между притоком (по трубопроводу 7) и

10

15

70538

стоком (по трубопроводу 5), в качестве перетока течет из камеры притока в камеру стока, откуда эту фазу можно отводить по трубопроводу 9.Отделение в камере притока тяжелой фазы предотвращается за счет непосредственного отвода легкой фазы из камеры притока по трубопроводу 5, и таким образом количество воды, содержащееся в потоке трубопровода 7 и добавляемое по трубопроводу 6, сразу же рециркулирует в колонну 2 в составе гетерогенной смеси с легкой фазой.

В противоположность этому в случае использования отделителя по фиг.4 трубопровод 5 введен в камеру притока до уровня, соответствующего примерно 50% высоты перегородки. С одной стороны, это мероприятие обеспечивает отделение и отвод тяжелой богатой водой фазы. С другой стороны, на линии раздела между тяжелой и легкой фазами, т.е. на верхней кромке введенного в камеру притока трубопровода, количество установленной при помощи регулировочного клапана 12 флегмы в колонну 2 непосредственно рециркулируют в виде такого состава, который получается из разницы легкой фазы между количеством притока (по трубопроводу 7) и перетоком в трубопровод 9 и из разницы между тяжелой фазой в притоке (по трубопроводу 7) и отводимой по трубопроводу 29 водой.

Полученный в результате равновесия с легкой органической фазой водный поток в трубопроводе 29 содержит втор-бутиловый спирт в растворенном виде, на рекуперацию которого поток добавляют непосредственно к потоку, подаваемому в колонну 17. Содержа- в потоке трубопровода 29 вода рециркулирует в колонну 2 в составе

20

25

30

35

10

кубового продукта колонны 24, отво

димого по трубопроводу 14.

Отводимый по трубопроводу 13 очищенный втор-бутиловый спирт(72,3 кг/ч) имеет то же качество, что и очищенный по примеру 1 спирт.

Предлагаемый способ очистки позволяет получать втор-бутиловый спирт, содержащий 0,01 мас.% воды, .Ј0,001 мас.% трет-бутилового и 0,001 мас.% дивтор-бутилового эфира против содержания в нем 0,035 - 0,07 мас.% воды, 1 мас.% дивтор-бутн- лового эфира, а также других примесей при очистке по известному способу.

Формула изобретения

Способ очистки сырого втор-бутило- вого спирта, включающий стадии ректификации, конденсации и рециркуляции головного продукта ректификации, о т- личающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, сырой спирт подают на 5-ю или 10-ю тарелку, считая от верха ректификационной колонны с 55-85 практическими та- елками, и ректификацию проводят при

I

температуре в верхней части колонны, равной 82,,4°С, и атмосферном давлении в присутствии поды, взятой в количестве 7,6-19,7% от массы головного продукта, при соотношении ре- циркулируемого головного продукта и сырого спирта, равном 1,7-2,6:1, соотношении концентраций втор-бутилово- го спирта и дивтор-бутилового эфира в отводимом азеотропном головном продукте, равном 0,7-2,8:1, и при поддержании тарелки в средней части ректификационной колонны при 89-91°С, а конденсацию осуществляют после ректификации.

Изобретение касается производства спиртов, в частности очистки сырого втор-бутанола - промышленного полупродукта в органическом синтезе. Цель - повышение степени очистки. Для этого ведут ректификацию сырого спирта, который подают на 5-ю или 10-ю тарелку, считая от верха колонны с 55-85 практическими тарелками. Процесс ведут при 82,3-83,4°С и атмосферном давлении в присутствии воды, взятой в количестве 7,6-19,7% от массы головного продукта, при соотношении рециркулируемого головного продукта и сырого спирта (1,7-2,6):, соотношении концентраций втор-бутанола и дивтор-бутилового эфира в отводимом азеотропном головном продукте, равном (0,7-2,8):, и при поддержании 89-91°С для тарелки в средней части колонны. Затем проводят конденсацию. Эти условия обеспечивают получение очищенного целевого продукта с содержанием 0,01 мас.% воды, менее 0,001 мас.% трет-бутилового и 0,001 мас.% дивтор-бутилового эфира против 0,035-0,07 мас.% воды и 1 мас.%- дивтор-Путилового эфира и других примесей в известном случае. 4 ил,, 1 табл. сл с

Условия и результаты очистки втор-бутилового спирта по примерам 5-12

Общее количество тарелок 55

Тарелка притока50Обогреваемая

тарелка 25Подаваемый

сырой спирт,

л/ч1,5

Количество рецикла, л/ч 2,6

Соотношение рецикла и сырого спирта1,7

Соотношение ВЕС и ДВБЭ в головном продукте0,7

Основные побочные продукты в сыром спирте, мас.Х:

ТБС 0,8 ЛВБЭ 1,3

Основные побочные продукты в очищенном спирте, мас.Х:

,2

,2

Примечание: втор-бутиловый спирт; дивтор-бутиловый эфир; трет-бутнловый спирт.

я

я

55

45-я

25-я

1,0

2,6 2,3

55

45-я 25-я

1,0 2,6

2,6 2,8

85

75-я

45-я

1,0 1,9

1,9 2.0

85

75-я

45-я

1,0

1,7

1,7 2,0

2,4 2,6

2,6 0,9

1,8 1,3

1,8 1,3

,001 /0,001 Ј0,001 ,-.0,001 40,001 0,001 0,001 0,001 Ј.0,001 ,0,001

Qb.3

Фиг.

&