СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ И МЕТАНОЛА Советский патент 1968 года по МПК C07C29/80 

Изобретение усовершенствует способ регенерации уксусной кислоты и метанола из метилацетата в производстве поливинилового спирта. Так как в производстве получают до 160% метилацетата от основного продукта, то эффективные способы регенерации в основном определяют всю экономику производства.

Известен способ регенерации уксусной кислоты и метанола из метилацетата, заключающийся в каталитическом гидролизе (на мелкозернистом КУ-2) метилацетата и последующей ректификации при атмосферном давлении полученных продуктов - метилацетата, воды, уксусной кислоты и метанола.

Степень конверсии метилацетата в этом процессе доходит до 30%, и выход продуктов нельзя увеличить из-за термодинамического равновесия. Кроме того, азеотропная смесь метилацетата и метанола, выделенная отгонкой из маточного раствора после стадии пере-этерификации поливинилацетата, а также после гидролиза метилацетата, разделяется с применением экстрактивного агента - воды, что усложняет технологическую схему и удорожает целевые продукты.

С целью интенсификации процесса гидролиза, предлагается совмещенный процесс гидролиза и ректификации вести при давлении до 10 атм в ректификационной колонне, заполненной частично или полностью сульфокатионитным катализатором. Катализатор может быть выполнен в виде колец Рашига для заполнения насадочной колонны или насыпан на ректификационные тарелки. Это позволяет повысить конверсию метилацетата и перейти термодинамическое равновесие. Причем в ректификационную колонну подают метилацетат и воду и одновременно отводят раздельными потоками образующиеся уксусную кислоту и метанол.

Уксусная кислота, метанол и реагенты - вода и метилацетат концентрируются по высоте колонны в соответствии с физико-химическими свойствами смеси (относительная летучесть, температура кипения и т.п.), заданным разделением, составом исходной смеси и местом ввода исходных веществ. Поэтому возможен выбор оптимального расположения реакционной часта в колонне, в которой концентрация реагентов будет наиболее благоприятной для реакции гидролиза. Этим обеспечивается наиболее высокая скорость процесса.

Возможность выхода реагентов, превышающего равновесные, за один проход в реакционно-ректификационном аппарате иллюстрируется графиком. Кривая построена по данным для равновесных конверсий метилацетата при катализе серной кислотой в закрытой системе при 50°С. Крестиками обозначены величины конверсии для соответствующих составов исходных смесей в случае гидролиза в колонне при атмосферном давлении и отличных друг от друга прочих условиях опыта. Далее яри гидродинамических условиях, которые создаются в ректификационной колонке, где насадкой в реакционной части служит катализатор, процесс гидролиза протекает в кинематической области или при незначительном влиянии диффузии. При достаточно высокой концентрации исходных реагентов в реакционной зоне время достижения высоких конверсий, характерных для ректификационной колонны (открытой системы) в шесть раз меньше времени достижения конверсии (близкой к равновесной) в проточном реакторе (закрытой системе).

На схемах 1 и 2 показана регенерация уксусной кислоты и метанола из метилацетата (два варианта). Материальные потоки - в кг·моль/час из расчета переработки 30 тыс. т метилацетата в год.

Колонна гидролиза может работать следующим образом.

Первый вариант (схема 1).

В колонну, работающую при давлении 1-10 ат, подают метилацетат или его смесь с метанолом в нижнее сечение реакционной части, а воду противотоком - в верхнее сечение.

В качестве верхнего продукта отбирают азеотропную смесь метилацетат-метанол состава, соответствующего рабочему давлению в колонне, которая направляется на ректификацию для выделения метанола. В качестве нижнего продукта отбирают смесь уксусной кислоты с водой. Состав нижнего продукта определяется соотношением исходных реагентов, поступающих на гидролиз. Далее смесь уксусной кислоты с водой разделяется простой ректификацией, причем вода с содержанием уксусной кислоты не более 0,5 мол. % возвращается на орошение колонны гидролиза.

Второй вариант (схема 2).

Метилацетат или его смесь с метанолом подают в нижнее сечение реакционной части колонны, работающей при атмосферном давлении, а воду - противотоком в верхнее сечение. Колонна работает с полным орошением, то есть с полным возвратом верхнего продукта. В виде кубовой жидкости отбирают четырехкомпонентную реакционную смесь, из которой на последующей колонне простой ректификацией выделяется в дистиллят трехкомпонентная смесь вода-метанол-металацетат. Присутствие метилацетата облегчает обезвоживание уксусной кислоты в смеси металацетат-уксусная кислота-вода. Затем из отогнанной трехкомпонентной смеси простой ректификацией выделяют в виде нижнего продукта воду, а смесь метилацетат-метанол направляется на ректификацию для выделения метанола.

Для разделения бинарной смеси метилацетат-метанол используется свойство бинарного азеотропа изменять свой состав с изменением давления.

По предлагаемой схеме бинарная смесь металацетат-метанол разделяется на чистые компоненты простой ректификацией в двухколонной системе. Колонна выделения метанола работает при давлении 100 мм рт.ст. (1 ата), колонна выделения метилацетата работает при давлении 1-10 ата. Чистые метилацетат и метанол отбирают в виде нижних продуктов. Верхние продукты колонны, представляющие собой азеотропные смеси различных составов, соответствующих рабочим давлениям колонны, рециркулируют из одной колонны в другую.

1. Способ регенерации уксусной кислоты и меганола из метилацетата в производстве поливинилового спирта с применением гидролиза метилацетата водой в присутствии кислого катализатора в ректификации лолученных продуктов при 55-130°С, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса гидролиза, ректификацию ведут при давлении до 10 атм в колонне, заполненной катализатором.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, в ректификационную колонну подают метил-ацетат и воду и одновременно отводят раздельными потоками образующиеся уксусную кислоту и метанол.