Способ выделения уксусной кислоты Советский патент 1980 года по МПК C07C53/08 C07C51/42 C10C5/00 

(54) СПОСОБ ВЬЩЕЛЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится, к области получения уксусной кислоты из жидких продуктов пиролиза древесины (жижки) и может быть исполь зовано, например, в производстве технической или пищевой уксусной кислоты. Известны способы выделения уксусной кисло ты экстракцией из водных растворов с помощью простых и сложных эфиров, кетонов, спиртов, аминов и некоторых других углеводородов. Практическое применение в качестве экстрагентов из них нашли диэтиловый эфир и этилацетат 1. Но серный эфир мало селективен, имеет низкую температуру кипения вследствие чего очень пожаро- и взрывоопасен, требует больших расходов охлаждающей воды, абсолютной герметичности оборудования. Практические потери его составляют 35-60 кг на 1 т готовой продукции. Этилацетат является дорогостоящим легколетучим и взрыво-пожароопасным экстрагентом, легко гидролизуется и переэтерифицируется. Практические расходы его составляют 34-70 кг на 1 т технической уксусной кислоты. При использовании этилацетата коэффициент извлечения уксусной кисЛОТЫ достигает 94% при соотношении объемов потока экстрагента и исходного раствора 1,5 - 1,6:1, содержание уксусной кислоты в конечном продукте - черной кислоте, 68-70%. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ экстракции уксусной Кислоты сложным многокомпонентным экстрагентом переменного состава 2. Этот экстрагент содержит легкокипящие компоненты жижки - ацетапьдегид, ацетон, метанол, метилацетат, этилацетат, этанол, метилэтилкетон, диэтилкетон и воду. В соответствии с этим способом жижка после отстаивания и отделения тяжелых смол и легких всплывных масел поступает на экстракцию. Начинают процесс экстракции этилацетатом. Легкокипящие компоненты, содержащиеся в жижке и постоянно поступающие с ней, участвуют в процессе экстракции, распределяются между органической и водной фазами согласно законам массообмена, отгоняются на стадийх регенерации вместе с этилацетатом. Регенерацию экстрагента из рафината и экстракта осуществляют в одноколонных ректи37фикационных аппаратах. Отогнанные вместе с этил ацетатом на стадиях регенерации все легкокипящие компоненты жижки вновь возвращают на экстракцию и распределяются i между фазами, вновь регенерируют и возвращают на экстракцию, и таким образом накапливаются в экстракционной системе до момента гомогенизации фаз. Цикл экстракции повторяется. В среднем один цикл использования экстрагента продолж Я 1,5-2 месяца, а затем отработанный экстрагент выводят из системы. Для -получения и жиМски 1 т 100%-ной уксусной кислоты расходуется 12-17 кг этилацетата. Коэффициент извлечения уксусной кислоты на стадии экстракции 94,9% при соотношении потоков экстр гента и жижки 1,6-1,7:1. Концентрация уксус ной кислоты в черной кислоте составляет 40-50%: Описанный способ переработки необессмоленной и необесспиртованной жижки наряду с достоинствами имеет и ряд недостатков. Процессы экстракции и регенерации характеризуются постоянно изменяющимся i составом оборотного экстрагента и нестабильностью вс технологических показателей. Это затрудняет управление и контроль работы всех аппарато Главным недостатком способа является его . периодичность и непостоянство состава экстра гента, что приводит к увеличению в течение цикла содержания воды в конечном продукте - черной кислоте (от 5 до 30%), что затрудняет и удорожает ее дальнейшую переработку. Целью изобретения является упрощение и повышение эффективности процесса и улучшение качества целевого продукта. Поставленная цель достигается описываемы способом, заключающимся в том, что выделение уксусной кислоты из необессмоленных и необесспиртованных жидких продуктов пиролиза древесины (жижки) ведут экстракцией многокомпонентным экстрагентом, содер щим ацетальдегид, ацетон, метилацетат, метанол, этилацетат, этанол, метилэтилкетон, диэтилкетон и воду, с последующей регенерацией его из экстракта и рафината ректификицией, отличительной особенностью которого является использование экстрагента со следую щим весовым соотношением компонентов, соответственно, 0,2-0,5 : 0,3-1,0 : 3,0-4,2 : : 0,2-0,6 : 19,4-55,0 : 0,2-1,0 : 14,6-29,0 : 12,0-36,5 : 2,8-4,6, причем регенерацию экстрагента из экстракта проводят ректификицией с получением в кубовом остатке цел вого продукта, а вьщеление легкокипящих компонентов, поступающих на экстракцию, осуществляют ректификацией рафината с пол чением в виде кубового остатка сточной воды, и дистиллята легкокипящих соединений, из которого ректификацией выделяют в виде , дистиллата ацетон, метанол, метилацетат и ацетальдегид, а полученный при этом кубовый остаток ректифицируют с получением экстрагента, который вместе с экстрагентом, регенерированным из экстракта возвращают на экстракцию и кубового остатка, который после расслаивания разделяют на кетоно-спиртовую фракцию и водную фазу, присоединяемую к рафинату. На чертеже приведена, технологическая схема способа выделения уксусной кислоты. Необессмоленную и необесспиртованную жижку после отделения от нее легких всплывHi ix масел и тяжелой смолы из емкости 1 направляют в экстрактор 2 для извлечения уксусной кислоты сложным экстрагентом. Рафинат (водный слой из экстрактора 2) поступает на верхнюю тарелку колонны 3 для отгонки всех легкокипящих от воды, остатка уксусной кислоты и смолистых ве- i ществ. Переработку эфироводы (рафината) ведут таким образом, что обеспечивается постоянный вывод из экстракционной системы в единицу времени всех тех легкокипящих компонентов, которые поступают за это время на экстракцию вместе с жижкой, т.е. входящие в ее состав. При этом не происходит накапливания в оборотном экстрагенте легкокипящих компонентов жижки, а, следовательно, сохраняется стабильным состав оборотного экстрагента. Дистиллят колонны 3 разделяют в ректификационной колонне 4 на фракцию компонентов, температура кипения которых ниже температуры кипения этилацетата, и кубовую жидкость. Присутствие этилацетата в дистилляте не допускается. Кубовую жидкость из колонны 4 направляют в колонну 5, где в виде дистиллята отбирают рабочую часть экстрагента. Режим этой колонны поддерживают таким образом, чтобы этилацетат полностью перевести в рабочую часть экстрагента, т.е. он полностью отсутствует в кубовой жидкости куба 6. Экстракт, содержащий уксусную кислоту, выводят из верхней части экстрактора 2 и направляют для регенерации экстрагента и получения целевого продукта (черной кислоты) в ректификационную колонну 7. Регенерированный экстрагент после охлаждения расслаивается во флорентине 8 на водный слой и рабочую часть экстрагента, возвращаемого на экстракцию. Водный слой из флорентины 8 направляют в колонну 3. (Регенерированный из экстракта и рафината (только дистиллят из колонны 5) экстрагент объединяют и возвращают в процесс на экстракцию. При лом сх)став экстрагента, подаваемого на экстракци и объединенного после регенерации, остается постоянным). Данный способ экстракции кислоты из продуктов пиролиза древесины опробован в лабораториях и производственных условиях. Пример. В лабораторных условиях из необессмоленной и - необесспиртованной жи

кй извлекают уксусную Кислоту в экстракторе насадочкого типа. Состав исходной жижки, вес.%: 7,39 карбоновых кислот в пересчете на уксусную, водорастворимых смол; 2,1 .спиртов по Виммеру. Экстракцию провоЧисло ступеней экстракции

Объемное соотношение потоков экстрагента

1,4:1 и жижки

Число теоретических тарелок:

в отгонной части

в укрепляющей части

Флегмовое число

Температура, С: в верхней части

в нижней части колонны

подогрева питающей

20 смеси

массовой доли воды 0,8 масс.% Регенерацию экстрагента из рафината проводят в трех лабораторных ректификационных колоннах, а из экстракта в одной. Параметры работы каждой колонны приведенъг в таблице .

Таблица 1

22

7 7 О

6 6 О

8

14

18

0,2

О

50,5

70

70

75

100,5

93

48

75

70 дят сложным экстрагентом следующего состава, масс.%: 0,2 ацетальдегнда; 0,3 ацетона; 4,2 метипацетата; 0,6 метанола; 55,0 этилацетата; 0,5 этанола, 24,0 метилэтюткетона; 12,0 диэтилкетона и 3,2 воды, при объемном соотношении потоков экстрагента и жижки, 1,4:1. Коэффициент извлечения уксусной кислоты г на стадии экстракции составляет 95,9%. При переработке экстракта получают черную кислоту концентрацией 78,8 вес,% и содержанием в Процессе работы состав оборотного экстрагента не изменяется и практически остается равным составу приготовленного экстрагента. При этом в оборотный экстрагент возвращается 0,964 доли экстрагента, регенерированного из экстракта, и 0,036 долей экстрагента, , являющегося рабочей частью растворителя , (дистиллят колонны 5), регенерированного из рафината. . Регенерированный экстрагент из . экстракта имеет состав, масс,%: ацетальдегид 0,2; ацетон 0,3; метилацетат 4,2; метанол 0,2; этилацетат 56,0; метилэтилкетон 23,6; вода 3,2; диэтилкетон 12,3. В состав рабочей части экст рагента, регенерированного из рафината, входи масс.%: ацетальдегид 0,1; ацетон 0,1; метилацетат 0,2; метанол 11,1; этилацетат 30,1; этанол 13,9; метилэтилкетон 38,0; вода 3,1; диэтилкетон 3,4. Практический расход экстрагента на 1 т кислоты состав.ляет 1 кг.

, Число сшчатых тарелок

Объемное соотнощен потоков экстрагента и жижки

Число колпачковых тарелок:

в отгонной части

в укрепляющей части

Флегмовое число

о

Температура, С:

в верхней части колонны

в нижней части колонны

подогрева питающей смеси 20

71,0

50,1

68,5

74,5

82,5

102 50 22 60 П р и м е р 2. В производственных условиях Ашинского лесохимического завода из необесспиргованной и необессмоленной жияжи экстракцию уксусной кислоты проводят в непрерывно-действующем экстракторе с ситчатыми тарелками. Состав жижки, масс.доли,%: 9,3 карбоновых кислот (в пересчете на уксусную), 3,6 водорастворимых смол; 3,5 спиртов по Виммеру. Экстракцию проводят экстрагентом состава, масс.%: 0,2 ацетальдегида; 0,6 ацетона; 3;8 метилацетата; 0,3 метанола; 40,8 этилацетата; 0,2 этанола; 18,6 метилэтилкетона; 31,6 диэтилкетона и 3,9 воды при объемном соотношении потоков экстрагента и жижки, 1,45:1. Коэффициент извлечения кислоты составляет 96,8%. При регенерации экстра гента из экстракта получена черная кислота с 76,4 масс.% уксусной кислоты, 1,2 масс.% воды. Регенерацию экстрагента из рафината проводят в ректификационных колоннах, параметры и условия работы приведены в табл. 2. Состав экстрагента после регенерации не изменяется. Таблица 2