Способ очистки уксусной кислоты Советский патент 1981 года по МПК C07C51/42 C07C53/08 

1

Изобретение относится к способу очистки уксусной кислоты, полученной реакцией метанола и (или) метилацетата с окисью углерода в присутствии катализатора (смесь соединений Rh или 5 1г и метилйодида) от примесей воды йодистого метила и йодистого водорода.

Известен способ очистки уксусной кислоты от воды и галоидсодержащих загрязняющих примесей, (например йода, ю йодистого метил э и, йодистого водорода) .

Уксусную кислоту, содержащую в качестве загрязняющих примесей воду и галоидированные вещества, вводят в js первую зону перегонки. Содержащийся йодистый метил наряду с определенным количеством воды удаляют в виде верхнего погона, а основное количество йодистого водорода удаляют в виде 20 нижнего погона. Поток из средней части первой перегонкой зоны вводят во вторую зону перегонки, где в виде верхнего пргона удаляют остающееся количество содержащейся воды. Поток 25

из средней части второй перегонной зоны вводят обратно в первую зону перегонки и из куба второй перегонной зоны удаляют поток уксусной кислоты, сухой и очищенный от галоидных компонент l .

Однако при осуществлении этого способа очистки уксусной кислоты имеют место некоторые недостатки, особенно при длительных периодах работы. Оказывается трудным выдерживать устойчивость колонны во второй зоне перегонки. Боковой поток и второй зоны перегонки отбирается с тарелки в средней части зоны таким образом, чтобы концентрация йодистого водорода была близкой (а лучше равнялась) к наивысшей концентрации всей зоны на этой тарелке, поскольку назначением этого вводимого обратно в цикл потока кислоты и воды является удаление всех количеств содержащегося во вто-рой зоне перегонки йодистого водорода. Таким образом, требуется специальная технология контроля этой зоны. 38 Он не может быть осуществлен при помощи обычных средств контроля перегонки верхних и/или нижних составов. Кроме того, необходимость захвата бокового потока требует более высоких температур, чем обычно, что вмес те с высокой концентрацией йодистого водорода приводит к коррозии аппаратуры. Кроме того удаление воды описанным способом не может проводиться без одновременного удаления йодистого метила, поскольку последний не остается в жидкой фазе ни в кислоте, ни в воде и удаляется сверху с водой. Так как экономические соображения требуют повторного использования йодистого метила, поток воды из йодистого метила вводят обратно в реактор. Удаление аоды на указанных уровнях также требует удаления кислоты, при этом отношение кислоты к воде составляет около 1:1. Этот поток также должен вводиться обратно в цикл для восстановления кислот ных величин. Однако это приводит к повышению количества воды в системе из-за недостаточности реакции, равно как утечек, вызывающих наличие избыточных количеств воды в питании сушильной колонны, что вызывает заторы и помехи в процессе сушки и пр водит к снижению скорости и эффективности производства. Простым способом снижения количества воды при питании является ее сброс с верхнего потока, однако это означает также и сброс йодистого метила, что обуслов ливает проблему складирования (хранения) и отсутствие возможности вво дить йодистый метил обратно в процесс. Все это приводит к существенному усложнению технологии процесса очис ки уксусной кислоты. Целью изобретения является упрощение технологии процесса. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки уксусной кислоты, полученной реакци ей метанола и(или) метилацетата с окисью углерода в присутствии в качестве катализатора смеси соединени Rh или 1Г и йодистого метила, от пр месей воды, йодистого метила и йодистого водорода проводят путем рек тификации в двух последовательно работающих колоннах, в первую из ко торых подают кислоту-сырец и отбирают сверху колонны йодистый метил и частично воду, а снизу - йодистый водород, а во вторую колонну вводят боковой поток из средней части первой колонны и отбирают сверху второй колонны воду, а снизу - очищенную уксусную кислоту, вводят метанол в нижнюю часть второй колонны для удаления остатков йодистого водорода. Предпочтительно метанол вводят в нижнюю часть второй колонны в 120-кратном весовом избытке по отношению к йодистому водороду, содержащемуся во второй колонне. При введении метанола в нижнюю часть второй колонны и при его взаимодействии с галоидводородом (йодистый водород) образуется йодистый метил,который отгоняется в верхнюю часть колонны вместе с водой, йодистым метилом, поступающим в эту колонну с питанием и кислотой. Такимобразом, введение метанола снимает необходимость бокового отбора из второй колонны и рецикла его в первую колонну. Данный способ дает возможность в целях удаления избыточного количества воды во время перегонки сырого уксуснокислотного продукта удалять из него воду и йодистый метил без потерь йодистого метила. На чертеже представлена технологи.ческая схема, реализующая способ. Поток уксусной кислоты, подлежащий очистке и содержаиу й воду, йодистый метил и йодоводород, в жидком или газообразном состоянии вводят по линии 1 в колонну 2 в точке, расположенной а нижней половине колонны 2. Кубовой остаток, содержащий немного воды и в основном йодоводород, удаляют по линии 3. Поток верхнего погона удаляют по линии 4, конденсируют в конденсаторе 5 и пропускают по линии 6 в сепаратор 7. В сепараторе 7 несконденсированные летучие вещества, содержащие в основном СО с небольшим количеством испарившегося йодистого метила, либо выбрасывают в атмосферу, либо возвращают в процесс синтеза кислоты через линию 8. Полученную в сепараторе 7 жидкость разделяют на более легкую водную фазу, содержащую меньшее количество уксусной кислоты и очень незначительные количества конденсированного йодистого метила, и на более тяжелую фазу, содержащую

весь йодистый метил и только небольшое количество воды, метилацетата и уксусной кислоты. Более тяжелую фазу концентрируют в нижней части сепаратора 7 и возвращают через линию 9 для введения в ступень синтеза кислоты. Часть более легкой, преимущественно водной фазы вводят в виде флегмы обратно в колонну 2 через линию 10, а оставшуюся, обычно меньшую часть этой легкой водной фазы вводят обратно в процесс синтеза кислоты через линию 11.

Поток, преимущественно состоящий из уксусной кислоты и воды, но также содержащий небольшое количество йодистого метила и йодоводорода, отводят из средней части колонны 2 и через линию 12 подают во вторую колонну 13. Б случае необходимости для выдерживания жидкой дефлегмации и минимального содержания воды в колонне 2 предусмотрено сообщение для обратного ввода части питающего потока в колонну 13 через линию 1 ниже тарелки, с которой был отобран погон. Питающий поток, поступающий в колонну 1 3 по линии 12 вводят выше средней точки колонны 13. В колонну 13 через линии 15 в нижней части колонны вводят поток метанола. Метанол, введенный в колонну через линию 15 взаимодействует с присутствующим йодистым водородом, образовавшийся йодистый метил удаляют сверху из колонны по линии 16 вместе с имею- щимся в колонне йодистым метилом, всем метилацетатом, образовавшимся путем добавления избыт.ка метанола, и водой. Верхний погон конденсируют в конденсаторе 17 и пропускают через линию 18 в сепаратор 19. В сепараторе 19 все летучие (обычно только СО) либо выбрасывают в атмосферу, либо обратно вводят в цикл синтеза кислоты через линию 20. Разбавленный раствор жидкой уксусной кислоты из сепаратора 19 разделяют на два потока: для обратного холодильника для колонны 13 через линию 21 и на поток, отводимый по линии 22,для использования (обратного ввода в цикл синтеза уксусной кислоты)

Если требуется уменьшить содержание воды в питающем колонну 13 потоке, от колонны отводят жидкий боковой погон через линию 23, содержащий меньшее количество воды, чем в питающем потоке, меньшее количество кислоты И в основном не содержащий йодистого метила или йодистого водорода. Этот поток вводят в колонну 2, где кислоту отделяют в виде кубового остатка, после чего этот поток возвращают через линию 25 в колонну 13. Верхний погон из колонны 2k, состоящий в основном из воды, отводят через линию 26, конденсируют

в конденсаторе 27 и направляют по линии 28, причем небольшое количество конденсата возвращается через линию 29 в виде флегмы в колонну 2k. В случае необходимости жидкий боковой погон 23 может не подвергаться ректификации.

В колонне 13 отбирают очищенную уксусную кислоту. В случае отсутствия содержания металлических загрязнений или наличия их в малом количестве, очищенную уксусную кислоту непосредственно отводят с низа колонны 13 через клапан 30 и линию 31. Если система содержит галодированные

металлы, их собирают в кипятильнике у основания колонны 13, с целью регенерации потока уксусной кислоты, свободной от металлических загрязнений такого рода. Такой поток удаляют

в .парообразном состоянии прямо над уровнем жидкости, имеющейся в кипятильнике. Боковой погон удаляют прямо над низшей тарелкой в колонне 13

через клапан 32 и линию 33. При отводе потока очищенной кислоты любой галоидкрованный металл, собранный в кипятильнике колонны 13, может быть отведен через клапан 30 в линию 31, причем этот поток кислоты с содержанием галоидированных металлов может быть отброшен, сохране.н или обратно введен в цикл производства. Поток кислоты, регенерированный либо через линию 31, либо 33, представляет собой уксусную кислоту, не содержащую ни йодистого водорода, ни йодистого метила, в отличие от кислоты-сырца, загруженной в систему через линию 1.

Ввод метанола в колонну приводит к удалению йодистого водорода химическим путем и устраняет необходимост организации бокового погона. Это приводит к сокращению энергетических затрат (пара).

Для осуществления предлагаемого способа используют любые перегонные колонны, применяемые для разделения и очистки, насадОчные или тарельчатые 7 колонны, а также колонны комЕжнированного насадочно-тарельчатого типа. Колонна 2 - тарельчатая колонна с 2-25 тарелками (предпочтительно с 5 20 тарелками). Обычно работают с сит чатыми тарелками, хотя применение мо гут найти и тарелки иного типа (колпачковые и др.) Колонна 13 - колонна тарельчатого типа с 10-100 тарелками (предпочтительно с 20-80). Обычно используют ситчатые тарелки. Ректификационная колонна 2k представляет собой насадочную колонну с 2-20 теоретическими тарелками (предпочтительно с 4-10 теоретическими тарелками), Давление в колоннах от 1 до 10 кг/см (преимущественно от 1 до 5-25 кг/см -). Температура в колоннах колеблется между точкой кипения уксусной кислоты и точной кипения воды при заданном давлении в колонне. Пример 1, Поток уксусной кислоты, содержащий воду, йодистый водород и йодистый метил, полученный взаимодействием метанола с СО при контактировании с каталитической сис темой, включающей родиевую и йодовую компоненты, очищают от примесей в системе очистки и регенерации (фиг.1 Первая перегонная колонна содержит И тарелок, 5 клапанных тарелок,,одну тарелку, с которой производится полный отбор жидкости, и 8 ситчатых тарелок. Вторая колонна содержит 47 ситчатых тарелок. Поток кислоты, содер кащий примерно 0,6% СО, 34 йодис того метила, 14 воды, 2% метилацета та, 200 ч. на миллион йодистого . водорода (остальное - кислота) вводят в первую колонну между второй и третьей тарелками, считая снизу, со скоростью около 1740 ч./ч. Колонна работает при 125 С и 3 кг/см . С низа первойг колонны отбирают поток, содержащий около Э2% уксусной кислоты, 7% воды и 1% йодистого водорода, со скоростью около 18 ч./ч и возвращают обратно в процесс синтеза кислоты. Парообразный верхний погон конденсируют и пропускают чере сепаратор, где неконденсированные СО и небольшое количество йодистого метила сбрасывают в атмосферу. Конденсированный материал разделяют на более легкую, содержащую около 50,61 воды, 36,11 уксусной кислоты, 5,5 метилацетата, 7,2% йодистого метила 68 и О ,5% метанола; и Ьолее тяжелую, содержащую 33,7 йодистого метила и 0,2 воды, 3.1% уксусной кислоты и 3|1 метилацетгта, фазы. Около 415 ч./ч более легкой фазы возвращают обратно в колонну в виде флегмы, а остаток отводят обратно для ввода в стадию синтеза кислоты. Более тяжелую фазу удаляют со скоростью около 650 ч./ч и возвращают обратно на Стадию синтеза кислоты. Поток, состоящий из 82, уксусной кислоты, 14,1 воды, 2,2% йодистого метила, 1 метилацетата и 2500 ч. на миллион йодистого водорода, отбирают с тарелки с первой колонны со скоростью около 740 ч./ч и вводят во вторую колонну на 30-ю снизу тарелку. Во вторую колонну вводят поток метанола на 8-ю тарелку со скоростью 12,5 ч./ч при 4оС и давлении кг/см . Парообразный верхний погон колонны с температурой и давлением 4-5 кг/см конденсируЬт и пропускают через сепаратор. Все оставшиеся летучие, в большинстве СО, удаляют, с цельюобратного ввода, в стадию синтеза кислоты. . Конденсат, содержащий около 33.4 уксусной кислоты,571 воды, 5.6 йодистого метила и k% метилацетата, разделяют на 270 ч./ч и возвращают обратно в колонну в виде ф)1егмы, а 220 ч./ч отбирают в целях возвращения в стадию синтеза кислоты. Поток уксусной кислс ты удаляют -с низа второй колонны со скоростью около 530 ч./ч. Полученная таким образом уксусная кислота имеет состав: уксусной кислоты, 0, воды и 100ч. йодистого водорода на миллиард частей кислоты. Пример 2. (сравнительный). Процесс проводят также, как и в примере 1. В течение определенного отрезка времени водный баланс оказывается таким, что питание этой колонны надо сократить на }% за 1ч. Параметры этого периода процесса приведены в таблице, пункт А. В соответствии с этим требованием с 42-ой тарелки колонны 13 (линия 25 на фиг. 1) отводят жидкий боковой погон. Этот прием повторяют непрерывно в течение 1 ч, выбрасывая жидкий боковой погон из системы. Параметры для этого периода процесса приведены в таблице, пункт Б,

989312,610

. Через час отбор жидкого боковогоказывают, что при одной и той же скопогона прекращают, колонну переводятрости производства перегонная колонобратно на режим, соответствующийна обрабатывает только 97% первонапункту А, Параметры для этого периодацельно подаваемой кислоты-сырца после

приведены в таблице, пункт 8. Пара-: 5работы с применением жидкого водного бометры всех трех периодов процесса по-кового погона около верха второй колонны

В,Прекращение бокового погона через 1 ч Вода13,6 13,50,1 Формула изобретения 1. Способ очистки уксусной кисло ты, полученной реакцией метанола и(или) метилацетата с окисью углерод в присутствии в качестве катализатора смеси соединений Rh или |г и йодистого метила, от примесей воды, йодистого метила и йодистого водород путем ректификации в двух последовательно работающих колоннах, в первую из которых подают кислоту-сырец и отбирают сверху колонны йодистый меГИЛ и частично воду, а снизу - йодистый водород, а во вторую колонну вводят боковой поток, представляющий собой частично очищенную уксусную кислоту из средней части первой колонны и отбирают сверху второй колонны воду, а cнизi/ - очищенную уК сусную кислоту, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, в нижнюю часть второй колонны вводят метанол для удаления остатков йодистого водорода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

20

fS

17С

27

i29 ZS

25