Способ очистки фракции,содержащей эфиры уксусной кислоты и ацетон,от воды и метанола Советский патент 1981 года по МПК C07C69/12 

3 Поставленная цель достигается способом очистки фракции, содержащей эфиры уксусной кислоты и ацетон, от примесей воды и метанола путем адсорбции в- паровой фазе на твердом адсорбента, а именно с помощью молекулярных сит типа NaX, предварительно обработанных смесью сульфированного полистирола и дифенилового эфира. Процесс целесообразно вести при 65-15 С. Для получения высоковмкого адсорбента молекулярные сита предварительно прокаливают при 300-400С в течение 5-6 ч. Прокаленные и обезвоженные сита охлаждают в токе инертного газа и обрабатывают 5%-ным раствором сульфированного полистирола при содержании в смеси примерно 0,500,60% дифенилового эфира. Количество нанесен ного сульфированного полистирола должно быт не менее 0.5-0.6% при степени сульфирования последнего 25-30 вес.%. Затем удаляют избыто растворителя, повышают телшературу до 180 и при этой температуре адсорбент выдерживают 2 ч. Обработанные таким образом сита подверга ют в течение 40 мин термической дообработке при 2( с целью повышения однородности структуры. Такая обработка способствует увеличению числа активных центров и за счет этого повышению адсорбционной емкости сорбента, что было подтверждено проведенными этсспериментами. Процесс очистки фракции, содержащей эфир Згксусной кислоты и ацетон, от примесей воды и метанола проводят в реакторе, представляющем собой теплообменник, трубки которого (диаметр 20 мм, высота 1,5 м) заполнены адсорбентом (молекулярные сита NaX, обработанные смесью сульфированного полистирола и дифенилового эфира) в количестве 180 г. Фракцшо состава, вес.%: Метилацетат72,12 Ацетон20,34 Метанол2,70 Этанол0,25 Эталацетат2,24 Вода2,21 Неидентифицированные компоненты0,14 непрерывно с помощью насоса-дозатора со скоростью 24 мл/ч пропускают через слой адсорбента. Температуру в реакторе поддерживают равной с помощью термостата. При этих условиях обеспечивают оптимальное время контакта паров фракции со слоем адсорбента 2,5 ч. Пары очищенной фракции на выходе из реактора охлаждают и конденсируют в холо дильнике, а затем подают в сборник, для очищенной фракции. Содержимое сборника анализ руют хроматографическим методом на содержа ние вышеуказанных компонентов, и при повытении содержания волы в порциях очищенной фракции до 0,10 вес.% и метанола до 0,50 вес. подачу фракции на очистку прекращают, адсорбент подвергают регенерации. Регенеравдю адсорбента проводят под вакуумом при 120°С и остаточном давлении 20-30 мм рт. ст. Температуру в реакторе на заданном уровне поддерживают подачей в кожух реактора теплоносителя-вакуумного масла. Время регенерации 3 ч. При загрузке в реактор 180 г адсорбента количество фракции, поданной на один цикл очистки составляет 744 г, количество очищенной фраК1ши 709,73 г, при этом потери продукта не превыщают 1,50 вес.% Состав очищенной фракции следующий вес.% Метилацетат75,82 Ацетон21,24 Метанол0,12 Этанол0,26 Этилацетат2,37 Вода0,06 Неидентифицированные компоненты0,13 Проведение процесса с применением такого твердого адсорбента позволяет получать продукт необходимого качества. Твердый адсорбент - молекулярные сита типа NaX, - предварительно обработанный сульфированным полистиролом в смеси с дифениловым эфиром, обладает более высокой адсорбционной емкостью (емкость по воде 100 г/1 кг адсорбента и емкость по метанолу 100 г/1 кг адсорбента против 55 г/1 кг и 60 г/1 кг соответственно, по сравнению с адсорбционной емкостью необработанного твердого адсорбента). Примеры подведения процесса очистки фракции при других параметрах ведения процесса представлены в виде материального баланса. В табл. 1 показан материальный баланс очистки фракции, содержащей эфиры уксусной кислоты и ацетон от воды и метанола. Содержание воды 2,21 вес.% метанола 2,70 вес.%. Вес образца сорбента 180 г. температура процесса 65°С, скорость подачи фракции 24 мл/ч, время контакта 2,5 ч. В табл. 2 показан материальный баланс очистки фракции, содержащей эфиры уксусной кислоты и ацетон, от воды и метанола. Содержание воды 4,17 вес.%, метанола 3,98 вес.%. Вес образца сорбента 180 г. температура процесса 65°С, скорость подачи фракции 24 мл/ч, время контакта 2,5 ч. Как видно, емкость адсорбента по метанолу при содержании его в очищенной фракции не более 0,15 вес.% составляет 105 г/1 кг адсорбента в среднем. Емкость no воде-около 100 г/1 кг адсорбента, при этом содержание воды в очищенной фракции не превышает 0,10 вес.%. Эти же показатели для необработанного сульфированным полистиролом молекулярного сита значительно ниже и составляют соответственно 55 г и 60 г/1 кг адсорбента. Согласно результатам опытов по очистке фракции от примеси воды и метанола (при содержании последних в пределах 1,0-4.0 вес.% в расчете на каждое вещество) емкость исполь зуемого в данном процессе адсорбента по извлекаемым примесям (воде, и метанолу) существенно не зависит от содержания воды и метанола в исходной смеси (в указанных пределах). В этой связи в проводимых далее опытах используют фракцию одного состава. Результаты опытов по очистке фракции, содержащей эфиры уксусной кислоТы и ацетон от примесей воды и метанола с изменением температурных пределов очистки и скорости подачи фракции на очистку, т. е. изменением времени контакта паров фракции со споем адсорбента приведены в табл. 3. Вследствие того, что пределы выкгтания фракции 55-60 С, температзфа процесса не обеспечивает максимальной емкости адсор-бента по извлекаемым примесям. Содержание воды 4,17 вес.%, метанола 3,98 вес.%. Вес образца адсорбента 180 г, температура процесса , скорость подачи фракции 24. мл/ч, время контакта 2,5 ч. Емкость адсорбента по воде в указанных условиях проведения процесса (для получения очищенной фракции) не превыщает 90 г/1 кг адсорбента, емкость по метанолу ок ло 83 г/1 кг адсорбента. В табл. 4 приведен материальный баланс очистки фракции, содержащий эфиры уксусной кислоты и ацетон, от. воды и метанола. Содержание воды 4,17 вес.%, содержание метанола 3,98 вес.%. Вес образца адсорбента 180 г, темпе ратура iiporiecca 80°С, скорость подачи фракции 24 мл/ч, время контакта 2,5 ч. Как видно из табл. 4 повышение температур процесса очистки фракции приводит к десорбци поглощенных компонентов воды и метанола. Пр 80°С заметно, по сравнению с 65 °С, десорбируется метанол, и его содержание в очищенной;фракции повьтн1ается до 1,0 вес.% и более, тогд как проскок по воде 0,50 вес.% еще не достш нут. Поэтому оптимальной температурой процес са очистки фрактши, содержащей эфиры уксусной кислоты и ацетон, от примеси воды и мета нола следует считать температуру не ниже и не Jвыщe 75°С. В табл. 5 показан материальный баланс очист ки фракции, содержащей эфиры уксусной кислоты и ацетон от примеси воды и метанола. Содержание воды 221%, содержание метанола 2,70 вес.%. Температура процесса , время контакта 2 ч (вес образца адсорбента 200 г, скорость подачи фракции 45,0 мл/ч). Как видно из табл. 5 емкость адсорбента по метанолу составляет 85 г/1 кг, по воде 73 г/1 кг адсорбента. В табл. 6 показан материальный баланс очистки фракции, содержащей эфиры уксусной кислоты и ацетон от примеси воды и метанола. Содержание воды 2,21 вес.%, содержание метанола 2,70 вес.%. Вес образца адсорбента 180 г, температура процесса 65 С, скорость подачи фракции .50 мл/ч, время контакта 1,3 ч. Результаты табл. 6 свидетельствуют о том, что при скорости подачи фракции 50 мл/ч (время контакта 1,3 ч) полнота извлечения воды и метанола не обеспечивается-. Эффективность адсорбции указанных компонентов снижается . примерно в 2,5-3 раза в сравнении с опытами, в которых время контакта составляет 2,5 ч. Следовательно, процесс очистки фракции от воды и метанола следует проводить при времени контакта фракции со слоем адсорбента 2,0 - 2,5 ч. Регенерацию адсорбента проводят под вакуумом при 120° С и остаточном давлении .20 30 мм рт. ст. Время регенерации -составляет не более 3 ч. Результаты очиетки фракции на регенерированных образцах твердого адсорбента аналогичны результатам, полученным при использовании свежеподготовленнь1х .образцов адсорбента. В табл. 7 показан материальный баланс на регенерированном адсорбенте. Вес образца . адсорбента 180 г, температура процесса 75 С, скорость подачи фракции 24. мл/ч, время контакта 2,5 ч. Длительность работы адсорбента составляет 300 ч, и при этом заметного снижения адсорбционной емкости по воде и метанолу не тлябтв дают. После проведения 10 циклов регенерации количественные данные, характеризующие емкость твердого адсорбента по воде и метанолу, после каждого цикла регенерации находятся в пределах 190-210 г примесей 1 кг адсорбента. Очищенная таким образом фракция имеет следующий состав, вес.%: Метилацетат75,82 Ацетон21,24 Метанол0,12 Этанол0,26 Этилацетат2,37 Вода0,08 Неидентифицированные примеси0,11 что вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к растворителям в лакокрасочной промышленности.

Таблица 2

Таблица 3

и0,44 0,11

100,00 400,00

Невдентифицированные0,09

0,32

Потери

4,93 100,00 368,80 Всего

Таблица 4

72,12 483,56 Метилацетат 20,34 136, 38 Ацетон

2,70 18,10 Метанол

0,25 1,68 Этанол

2,24 15,02 Этилацетат

2,21 14,82 Вода

Неидентифиции0,14 0,94 рованные

-- Потери

100,00 670,50 Всего Исходная смесь i::n: Компоншты Комноненты 72,12 234,75 Метилацета Метнлацетат 20,34 66,21 Ацетон Метанол 2,70 8,79 Метанол 0,81 Этанол 0,25 2,24 7,29 Этилацетат Этилацетат 2,21 7,19 Вода Неидентиф НеидентифшофоОЛ4 0,46 BaiotMe ванные Потери 100,00 325,50 Всего

81,13

135,04

1,05

17,05

0,51

14,68

14,66

0,16

0,88

5,34

638,79 Кон Таблица 6 Поглощение, г сь . HjO J СНзОН 5,91232,89 1,2265,11 0,150,45 0,220,68 2,276,95 о 0,09 0,29 0,14 0,42 - 3,47 100,00 310,26

Формула изобретения

Способ очистки фракции, содержащей эф|фы уксусной кислоты и ацетон, от примесеИ воды и метанола путем адсорбции молекулярными ситами в паровой фазе, отличающийс я тем, что, с целью повышигая качества целевого продукта, в процесс.е адсорбции используют молекулярные сита типа NaX, предва

Таблица 7

рительно обработанные смесью. сул1|ф|фоваш{ого полистирола и днфеннпового эфира.

Иетоогаки информации, принятые во вникгаяне при экспертизе

2.Соколов В. А., Торочешников Н. С., Кёльцев Н. В. Молекулярные сит и их применение. 1969, с. 118-122 (прототип).