Способ очистки уксусной кислотыОТ пРиМЕСи уКСуСНОгО АНгидРи-дА Советский патент 1981 года по МПК C07C53/08 C07C51/487 

1

Изобретение относится к неорганической химии, а точнее - к способу очистки уксусной кислоты от примеси уксусного ангидрида.

б процессе совместного производства уксусной кислоты и уксусного ангидрида по методу окисления ацетальдегида на меднокобальтовом катализаторе товарные продукты содержат примеси друг друга. Сложную сме .продуктов окисления, содержащих уксусную кислоту и уксусный ангидрид, разделяют методом многоступенчатой ректификации 1 .

Однако при этом для получения уксусного ангидрида, не содержащ его уксусной кислоты (в соответствии с требованием ГОСТ 21039-75 содержание уксусного ангидрида в товарном продукте должно быть не менее 98,5 вес.% для I сорта), необходимо повышать температуру кубовой части ректификационной колонны до 140 С, что приводит к попаданию в уксусную кислоту до 5% уксусного ангидрида. Однако, требования к качеству товарной уксусной кислоты также высокие. По ГОСТ 19814-74 содержание основного вещества должно быть не менее 99,5 вес.% для уксусной

кислоты 1 сорта: 98,5 вес.% - для II сорта. Кроме того, примесь уксусного ангидрида в уксусной кислоте вредна в ряде промышленных процессов, где уксусная кислота используется как сырье.

Поскольку метод совместного производства уксусной кислоты и уксусного ангидрида является эконоoмически эффективным и широко распространен во многих промышленно развитых странах, в том числе и в СССР, весьма актуальной является задача разработки простых и эф5фективных методов очистки уксусной кислоты от примесей уксусного ангидрида.

Метод гидролиза уксусного ангидрида до уксусной кислоты можно рассматривать как способ, который

0 позволяет очистить уксусную кислоту от уксусного ангидрида.

Известны методы гидролиза уксусного ангидрида в отсутствии катали5затора и с использованием в качестве катализатора сильных минеральных кислот 2 и 13 .

Однако использовать эти методы в промышленных условиях затруднительно, поскольку без катализатора про0цесс протекает очень медленно (десятки часов), а при использовании сильных минеральных кислот значительно возрастают коррозионные свойства уксусной кислоты. Поэтому оборудование для таких процессов необг ходимо изготовлять только из высоколегированных сталей, что дорого. Кроме того, требуется очищать уксусную кислоту от примеси гомоген1ОГО катализатора, что возможно только при проведении ректификации, требует больших затрат тепла. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ очистки уксусной кислоты дистилляцией уксусной кислоты с уксусным ангидридом образующимся в ряде производств в качестве отходов, где перед дистилляцией смесей уксусный ангидрид гидролизуют 5-20%-ным из бытком воды в присутствии ацетатов щелочных или щелочно-земельных металлов, чаще всего ацетата натрия в количестве 0,3-30% к весу смеси. Этот метод выгодно отличается от методов, в которых применяются силь ные кислоты тем, что при использова нии ацетата натрия отсутствует силь ная коррозия 4 . Однако уксусную кислоту необходим очищать от ацетата натрия ректификацией, т.е. затрачивать дополнител ное количество тепла. Возникают также трудности, связанные с очистк кубов ректификационных колонн, на трубчатках которых откладывается ац тат натрия в виде твердой соли. Цель изобретения - упрощение про .цесса. Поставленная цель достигается способом очистки уксусной кислоты от примесей уксусного ангидрида путем гидролиза последнего водой в присутствии катализатора, в котором процесс проводят при 70-85°С и используют в качестве катализатора макропористую сульфосополистирольную смолу (КУ-23)с удельной поверхностью 55-70 . Процесс желательно вести при стехиометрическом количестве воды и уксусного ангидрида. Метод осуществлен на укрупненной лабораторной устано1вке. Уксусную кислоту, содержащую примесь уксусного ангидрида в количестве 2-4 вес.% с помощью дозирующего устройства непрерывно подают в реактор,представляющий собой цилиндрическую колонку с обогревом, заполненную катионообменной смолой КУ-23. Перед проведением эксперимента катионообменную смолу КУ-23 подвергают предварительной обработке с целью удаления примесей низкомолекулярных веществ и железа, а также обезвоживания. Время, за которое степень гидролиза уксусного ангидрида составляет 97-98%, примерно 2,5 ч. За реакционное время принято время нахождения продукта в колонке, заполненной катионообменной смолой КУ-23. Длительность работы образца смолы КУ-23 в проведенных экспериментах превынает 300 ч,причем каталитическая активность катионообменных смол неизменна. Материальный баланс процесса гидролиза представлен в табл.1. Условия эксперимента: Температура, °С 80 Реакционное время,ч 2,5 Степень гидролиза,% 97,5 Таблица 1

-уксусная кислота 97,18 7358,21 Уксусный ангидрид 2,40 181,73 вода0,42 32,06

100,00 7572,00

Всего:

Проведен также гидролиз примесного уксусного ангидрида в уксусной кислоте стехиометрическим количеством воды в аппарате с перемешивающим устройством. Количество катализа тора, взятого для реакции составляет 6-10% к весу смеси. Температура реакции 70-85°С, скорость перемешивания 200 об/мин. В таких условиях проведения процесса степень гидролиза уксусного ангидрида составляет 98,0% за реакционное время 1,5 ч. Продолкислота 99,92 7565,67 ангидрид 0,06 4,54 0,01 0,79

0,01 1,00

100,00 7572,00

жительность эксплуатации образца

смол в проведенных экспериментах составляет 200 ч без изменения каталитической активности.

Материальный баланс процесса гидролиза в условиях периодического проведения процесса представлен в табл. 2.

Условия опыта:

Температура,С 70-85

Реакционное время,ч 1,5 Степень гидролиза, % 98,0

Проведение исследования подтверждают целесообразность проведения гидролиза уксусного ангидрида в условиях периодического проведения процесса в апКак видно из табл. 3, уксусная кислота, прошедшая очистку, полностью удовлетворяет требованиям дей- . ствующего ГОСТ 19814-74 к качеству кислоты I сорта. Предлагаемый метод очистки уксусной кислоты от примеси уксусного ангидрида эффективен, поскольку степен конверсии уксусного ангидрида и воды составляет 97,5-98%, и прост в техно логическом оформлении, В качестве ре актора очистки уксусной кислоты от примеси уксусного ангидрида можно использовать стандартные смешивающие устройства, снабженные пористыми прокладками во избежание уноса ка- тионообменной смолы.

Таблица 2

паратах с перемешивающим устройством.

В табл. 3 приведены результаты анализа продукта, полученного после гидролиза уксусного ангидрида.

Таблица 3 Использование твердого катализатора, не растворяющегося в уксусной кислоте, исключает необходимость проведения дополнительной очистки ук- . сусной кислоты, как это .имеет место в случае применения, например, хлорной кислоты или ацетата натрия. Важной особенностью предлагаемого метода с использованием катионообменных смол является мягкое проведение процесса, что исключает возможность, протекания побочных процессов. Селективность реакции достигает 100%. Значительно упрощается процесс отделения и регенерации катализатора. Кроме того, предлагаемый метод легко вписывается в технологическую схему процесса действующих производств совместного получения уксусной кислоты и уксусного ангидрида. Уксусная кислота, отделенная от основных количеств уксусного ангидрида и содержащая его в виде примеси, направляется в смеситель, снабженный перемешивающим устройством, куда подается в расчетном количестве паровой конденсат. На выходе из реа тора устанавливается насос, который откачивает чистую уксусную кислоту. Формула изобретения 1 .Способ очистки уксусной кислоты примеси уксусного ангидрида путем гид лиза последнего водой в присутствии катализатора, отличающийс я тем, что, с целью упрощения процесса, его ведут при 70-85 С, а в качестве катализатора используют макропористую сульфосополистирольную смолу с удельной поверхностью 55-70 MVr. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что процесс ведут при стехиометрическом количестве воды и уксусного ангидрида. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Технологический регламент Совместного производства уксусной кислоты и уксусного ангидрида Невинномысского п.о. Азот,, утв. 71. 2.. J.Chem.Soc, 1968, № 11, 89, р. 1036-1042. 3..Org.Chem, 1965, № 5, 30. р, 1365. 4.Заявка ФРГ № 2423079, кл. С 07 С 53/08, 1975 (прототип).