Способ выделения метилтрет-бутилового эфира Советский патент 1980 года по МПК C07C43/04 C07C41/12 

(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ МЕТИЛ-ТРЕТ-БУТИЛОВОГО ЭФИРА

Изобретение относится к способу выделения метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) из сложных смесей, образую щихся при получении МТБЭ межмолекуля ной дегратацией триметилкарбинола (ТМК) и метанола при неполном превращении исходных спиртов, который находит применение в качестве эффективной высокооктановой добавки мотор ного топлива. Трудность выделения МТБЭ из получающихся растворов заключается в существовании азеотропной смеси МТБЭ-м танол, содержащей 15% последнего и гетерогенного азеотропа МТБЭ-вода, содержащего 4,5% воды. Известен метод выделения МТБЭ с использованием азеотропной ректификации с н-пентаном по которому из реакционной смеси выделяют азеотроп МТБЭ-метанол. Азеотропной ректификацией с н-пентаном из нее отгоняют азеотроп н-пентан- 1етанол. Кубовый продукт представляет собой товарный МТБЭ. Из азеотропа н-пентан-метанол водной экстракцией с последующей рек тификацией выделяют метанол, н-Пентан возвращают в процесс 1. Недостатком этого метода является применение дополнительного разделяющего агента н-пентана и наличие сложной и энергоемкой системы его десорвции. Известен также способ выделения МТБЭ из смеси, содержащей метанол, воду и др. продукты реакции, по которому сначала отделяют азеотропную сМесь МТБЭ-метанол, которую подвергают экстрактивной ректификации в присутствии разделяющего агента триметилкарбинола. При этом в виде .дистиллята отбирают товарный МТБЭ. Кубовый продукт направляют на десорбцию растворителя от метанола и воды 2. Недостатком данного способа является необходимость создания высокой концентрации разделяющего агента ТМК на тарелке (более 40 вес.% или более 250% на отбираемый МТБЭ) для обеспечения разделения азеотропиой смеси МТБЭ-метанол. При концентрации ТМК 40% относительная летучесть МТБЭ-метанол составляет всего 1,25. Существует также необходимость частичной или полной десорбции ТМК, которую вследствие малой летучести метанола относительно ТМК (1,25-1,28) следует проводить на эффективных .ректифика ионных колоннах, работающих с боль 11ими флегмовыми числами ( 60-80,

5 я 22-18), что усложняет аппаратур нее оформление процесса и ухудвзает его технико-экономические показатели .

Затраты греющего пара для обогрева кубов колонн при выделении 1 т ТБЭ 1,93 Мкал/т, количество тепла, отводимого с дефлегматоров колонн при выделении 1 т МТБЭ 1,87 Мкал/т суммарные энергетические затраты 14,73 руб/т.

Наиболее близким к предлагаемому является способ выделения МТБЭ из сложных смесей, содержащих метанол воду путем экстрактивной ректификации с использованием в качестве разеляющего агента воды при котором в виде дистиллята отбирают влажный ТБЭ. Из кубового остатка выделяют етанол и водный ТМК 3

Хотя э,тот способ более экономичен, по сравнению с известным, при его использовании возникает необходимость осушки МТБЭ и выделения метанола и ТМК из разбавленного водного раствора, ухудшающие технико-экономические показатели процесса.

Затраты тепла на обогрев колонны 1,85 Мкал/т, количество тепла, отодимого из дифлегматора 1,81 Мкал/т. Затраты энергосредств на осуществление процесса 13,3 руб/т МТБЭ.

Цель изобретения - упрощение процесса и снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается способом выделения метил-треог-бутиловогс эфира из реакционной смеси, содержащей метанол, воду путем экстрактивной ректификации с использованием водал Р. качестве разделяющего агента, отличи™ тельная особенность которого состоит в том, что экстрактивную ректификацию ведут двухступенчато, причем на первую ступень подают воду в количестве 2-15% от веса отбираемого дистиллята, который затем направляют на вторую ступень ректификации, проводимую с помощью триметилкарбинола, взятого в количестве 80-120% от веса выделяемого метил-трет-бутилового эфира с отбором последнего в виде дистиллята, причем кубовый остаток II ступени экстрактивной ректификации направляют в реактор синтеза МТБЭ.

Принципиальная технологическая схема выделения МТБЭ по предлагаемому способу приведена на чертеже.

Исходную смесь (1) содержшд1уто МТБЭ, метанол, ТМК и воду после реактора направляют в колонну I экстрактивной ректификации первой ступв ни с использованием в качестве разделяющего агента воды (2), В виде дистиллята (3) отбирают смесь МТБЭметанол-вода, которую направл те)т в колонну II экстрактивной ректификации второй ступени с использованием в качестве разделяющего агента триметилкарбинола (4). Сверху колонны II

отбирают товарный МТБЭ (5). Кубовый продукт колонны II, представляющий собой раствор метанола в ТМК (6), направляют в реактор синтеза МТБЭ. Кубовый продукт (7) КОЛОННЫ1 первой ступени экстрактивной ректификации, содержа111ий воду, ТМК к метанол, направляют в ректификационную колонну III, где происходит выделение метанола и ТМК (8), возвращаемых в реактор синтеза МТБЭ, от воды (9),сбрасываемой с установки,

Пример 1. Исходную смесь состава, вес,%: МТБЭ 46,4, метанола 12,3, ШК 31,5 и воды 2,8 в количестве 368,3 г разделяют на лабораторной установке согласно известного способа.

Исходную смесь подают на 18 теоретических тарелок (т.т.) колонны выделения МТБЭ экстрактивной ректификацией. На 5 т.т. подают воду в количестве 180 г/ч. В виде дистиллята отбирают в количестве 171,3 смесь, содерй:ащу о %: 98,4 МТБЭ, 0,1 метанола и 1,5 воды. Температура верха колонны 57с, куба - . Флегмовое число 1,3, эффективность колонны 35 т.т Дистиллят направляют в колонну азеотропной осушки. Снизу колонны отводят товарный МТБЭ в количестве 168,9 г, содержащий 0,1% воды и метанола. С верха колонны отбирают пары, содержагдие 2,9% воды. После конденсации и расслаивания верхний эфирный слой возвращают на верх колонны азеотропной осушки, а нижний - в колонну экстрактивной ректификации. Эффективность колонны 10 т.т.

Кубовый продукт колонны экстрактивной ректификации состава, г: МТБЭ 0,6, метанол 12,0, ТМК 30,8, воды. 56,6 направляют на выделение непрореагировавших спиртов. В количестве 377,0 г кубовый остаток подают на 15 т.т. ректификационной колонны. Температура верха колонны 80 куба - 105с, ФлегмоБое число 2, эффективность колонны 35 т.т, С верха колонны отбирают непрореагировавшие спирты в количестве 179,3 г состава, %: МТБЭ 1,3, метанол 25,1, TMIC 64,8 и воды 8,8.

8 кубе колонны остается вода в количестве 197,7 г по чистоте соответствующая требованиям, предъявляемыги к сточным водам,. которую сбрасывают с установки.

Количество аппаратов при осуществлении процесса 3. Затраты тепла на обогрев кубов колонн 1,85 Мкал/т. Количество теплаf отводимого из дефлегматоров 1,81 Мкс1л/т. Затраты энергосредств на осуществления процесса 13,3 руб/т МТБЭо

Пример 2. Исходную смесь (см. пример 1) подвергают разд елению на лабораторной установке (см. чертеж) . Исходную смесь в количестве 1156 г подают на 15 т.т, в колонну Т первой ступени экстрактивной ректифи кации. В качестве экстрагента испол зуют воду в количестве 17,4 г подаваемую на 5 т.т. Эффективность коло ны 35 т. т. флегмовое число 0,8, тем пература верха , куба - 93°С. В качестве дистиллята в количест ве 579,4 г отбирают МТБЭ,содержащий 7,0% вес метанола и 0,5% воды, который направляют на 35 т.т. колонны экстрактивной рзктификации второй ступени. Разделяющий агент ТМК подают на 10 т.т. колонны в количестве 695 г. Эффективность колонны 60 т.т., флегмовое число 1,35, концентрация ТМК на терелке около 38%. Температура верха колонны 5бс, куба - . С верха колонны отбирают МТБЭ в количестве 537,5 г, содержащий по 0,1 вес,% воды, метанола и ТМК, Чис тота МТБЭ составляет 99,8%, выход количественный. Кубовый продукт колонны ТМК, содержащий 5,5 вес.% метанола и 0,40% воды, отбираемый в количестве 736,9 г, подают в реакто синтеза МТБЭ. Кубовый продукт колон ны экстрактивной ректификации 1-й ст пени состава, вес.%: МТБЭ 0,05, метанола 17,11, ТМК 61,32 и воды 21,5 в количестве 593,8 г поступает на 15 т.т. колонны выделения непрореаг ровавших спиртов. Эффективность колонны 30 т.т. флегмовое число 1,5. Температура верха колонны ВО-С, куба - 105°. Сверху в количестве 515, отбирают смесь состава, вес.%: МТБЭ 0,06, метанола 19,69, ТМК 70,62 и 9,63 воды. Кубовый продукт вода в количестве 78,2 г, из которых 17,4 была подана в качестве разделяющего агента на колонну 1-й ступени экстрактивной ректификации, а 60,8 г сбрасывают с установки. Количество колонных аппаратов дл выделения МТБЭ из рекционной смеси Количество тепла, необходимого для поддержания теплового баланса колон ны 1,38 Мкал/т МТБЭ. Количество теп ла, отводимого с дефлегматоров колонны 1,32 Мкал/т МТБЭ. Затраты эне горесурсов для выделения 1 т МТБЭ 11,52 руб/т. Пример 3. Исходную смесь с става (по примеру 1) в количестве 2300 г подвергают разделению на лабораторной установке (см. чертеж). Исходную смесь направляют на 15 т.т колонны 1-й ступени экстрактивной ректификации, В качестве разделяюще агента используют воду, подаваемую в количестве г на 5 т.т. колон ны. Эффективность колонны 35 т.т. Флегмовое число 0,5. Температура ве ха , куба - , В качестве ди тиллята в количестве 1094,0 г отбирают МТБЭ, содержащий 1,5 вес,% мет нола и 1,0% воды, который подают на 40 т.т. колонны экстрактивной ректификации 2-й ступени. Эффективность колонны 60 т.т. Флегмовое число 1,5, Температура верзса колонны 56®С, куба - . Разделяющий агент - ТМК в количестве 904,1 г направляют на 10 т.т. колонны. Сверху отбирают метил-трет-бутиловый эфир в количестве 1069,1 г,содержащий по 0,1 вес.% ТМК, метанола и воды. Чистота МТБЭ составляет 99,7%, выход количественный. Кубовый поодукт представляет собой ТМК, содержащий 1,7% метанола и 1,05% воды, в количестве 929,0 г подают в реактор синтеза МТБЭ. Кубовый продукт колонны экстрактивной ректификации 1-й ступени, содержащий, вес.%: 0,04 МТБЭ, 20,61 метанола, 56,11 ТМК и 23,34 воды в количестве 1293,8 г подают на 15 тарелку колонны выделения непрореагировавших спиртов. Эффективность колонны 30 т.т. Температура верха колонны 81°с, куба - 105°С. Флегмовое число 1,5. С верха колонны в количестве 1095,1 г смесь, содержащую, вес.%: 0,05 МТБЭ, 24,33 метанола, 66,17 ТИК, 9,45 воды. Кубовый продукт, вода в количестве 198,7 г, сбрасывают с установки . Количество колонных аппаратов для выделения МТБЭ - 3. Количество тепла, необходимого для обогрева кипятильников колонны, 1,25 Мкал/т МТБЭ. Количество отводимого из дефлегматоров тепла, при выделении 1 т МТБЭ 1,19 Мкал/т. Суммарные энергетические затраты на 1 т МТБЭ 9,51 руб/т. Пример 4. Исходную смесь состав а, вес.%: МТБЭ 46,4, метанола 12,3, триметилкарбинола 31,5, воды 9,8 подвергают разделению на лабораторной установке согласно.известному способу. Исходную смесь в количестве 2100 г подают в колонну выделения аэеотропа МТБЭ-метанол на 12 т.т. Эффективность колонны 27 т.т. Температура верха 60°С, куба .- 96°С. Флегмовое число 1-. В виде дистиллята в количестве 1115,7 i отбирают смесь, содержащую, вес.%: МТБЭ 87,3, метанола 12,5, ТМК0,1, воды 0,1, которую подают на 40 т,т. колонны выделения МТБЭ экстрактивной ректификацией с триметилкарбинолом. Эффективность колонны 70 т.т. Флегмовое число 4. Температура верха , куба - 93°С. Триметилкарбинол в коли-. честве 2610,4 г (т.е. около 265% от МТБЭ) подают на 10 т.т. Концентрация ТМК на тарелке 40%. Б виде дистиллята в количестве 977,0 г отбирают,товарный МТБЭ, содержащий, вес.%: 0,1метанола, 0,1 триметилкарбинола, 0,1 воды. Чистота МТБЭ составляет 99,8%, выход количественный. Снизу колонны