Способ выделения уксусной кислоты из водных растворов гомологов Советский патент 1982 года по МПК C07C53/08 C07C51/573 

(54) СПОСОБ ВЬЩЕЛЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ГОМОЛОГОВ

Изобретение относится к области химической технологии получения низк молекулярных жирных органических кислот, которые являются ценным сырьем для химической и лесохимической промышленности. Трудность выделения уксусной кислоты высокой чистоты из водных раст воров, содержащих также и муравьиную кислоту, обусловлена близостью температур кипения воды (100°С), муравьиной кислоты (100,), бинарного азеотропа вода-муравьиная кислота (107,5 С) и тройного азеотропа вода - муравьиная кислота - уксус ная кислота (107,05°С). Известен способ разделения муравь ной кислоты, уксусной кислоты и во ды Ll. Разделение уксусной кислоты воды и муравьиной кислоты достигается путем этерификации последней азеотропообразуклцим агентом алифатические спирты с числом углеродных атомов 3-6, смеси спиртов и бутилацетата)в колонне непрерывного действия. Исходная смесь состава, мас.%: уксусной кислоты 53, воды 43% и муравьиной кислоты 4Z подают в азеотропную колонну непрерывного действия. Количество азеотропообразующего агента, непрерывно поступающего отдельным потоком в колонну, зависит от содержа5и1Я муравьиной кислоты в исходной смеси и составляет 0,5-2 кратное количество от стехиометрического по реакции. Из кубовой части колонны выводят уксусную кислоту в виде целевого продукта. Дистиллят азеотропной колонны поступает во флорентину для расслаивания. Верхний слой (органический) частично возвращают в азеотропную колонну, частично направляют в промыьочную колонну, где образунмцийся бутилформиат; отмывают от бутанола. Промытый бутилформиат направляют на обезвоживание и отбирают как товарный продукт. Нижний слой флорентины (водный) напранляЮТ в колонну регенерации эфира и спирта. Дистиллят колонны регенерации подают во флорентину, общую с азеотропной колонной. Воду из нижней части регенерационной колонны ч стично используют для промывки бути формиата (верхний слой флорентины) отбирают. В качестве азеотропообразующих агентов в опытах используют бутанол бутанол в смеси со спиртами с числом углеродных атомов 3 и 5-8, изоамиловый спирт, бутилах етат. Недостатками данного способа, во первых, являются потери целевого продукта (уксусной кислоты) за счет неизбежной этерификации последней спиртами, составляющие до 1,5%. Вовторых, при использовании в качестве этерифицирующих агентов спиртов в 0,5-2-кратном избытке от стехиометрического по реакции с муравьи ной кислотой, а тем более при неполной конверсии муравьиной кислоты (содержание до 0,5% в уксусной кислоте) , эфирный слой дистиллята азеотропной колонны кроме растворенной воды будет содержать остаточ ное количество спиртов. Так как раз деление смесей формиат - спирт - во да с вьщелением чистого формиата, затруднено из-за наличия тройного азеотропа с минимальной температ.урой кипения, для отделения формиата от спирта применяют промывку органи ческого слоя водой. Это, в свою очередь, увеличивает рециркуляцию воды, а следовательно, приводит к увеличению энергетических затрат. Перечисленные вьше недостатки приводят к получению уксусной кислоты низкого качества с содержанием муравьиной кислоты до 0,5%, во-; ды до 0,2% сложного эфира до 0,6%, к уменьшению выхода уксусной кислот на 1,5%, к большой кратности циркуляции азеотропного агента (3,7-10,9 кратное количество относительно выв димой воды), т.е. большим энергозатратам на процесс. Целью изобретения является повышение качества и выхода уксусной кислоты, и снижение энергетических затрат на осуществление способа. Поставленная цель достигается способом выделения уксусной кислоты из водных растворов гомологов ме дом азеотропной ректификации с ис74пользованием в качестве разделяющего и связывающего агента бутилпропионата в 1,5-1,7-кратном количестве от содержания воды в исходном сырье с последующим выделением образующегося бутилформиата ректификацией. Отличительная особенность способа состоит в том, что в качестве разделяющего и связывающего агента используют бутилпропионат в 1,51,7-кратном количестве от массовой доли воды, содержащейся в исходном сырье с последующей отгонкой бутилформиата ректификацией. С помощью бутилпропионата осуществляют совмещение гетероазеотропной ректификации с реакцией переэтерификации бутилпропионата с удалением муравьиной.кислоты в виде бутилформиата. При определенных условиях циркуляции разделяющего агента удается полностью вывести присутствующую в качестве примеси в исходной смеси муравьиную кислоту с образованием бутилформиата, вьщеление которого в виде товарного продукта не представляет никаких затруднений. Высокое качество обезвоженной и очищенной от муравьиной кислоты уксусной кислоты обеспечивается созданием в азеотропной колонне с 30 т.т. зоны циркуляции бутилпропионата протяженностью 10-15 т.т. Исходную смесь состава, мас.%: муравьиная кислота 0,1-3, уксусная кислота 6-14, пропионовая кислота 0,1-1: масляная кислота 0,1-г1, вода 80-94 подают в среднюю часть ректификационной колонны 1 с 30 т.т. В верхнюю часть колонны 1 подают бутилпропионат (кубовый продукт колонны 4) в 1,5-1,7-кратном количестве от массовой доли воды в исходной смеси. Дистиллят колонны I поступает на расслаивание во флорентину 2. Органический слой состоящий из бутилпропионата, бутилформиата и растворенной воды поступает на разделение в колонну 4, водный слой поступает на регенерацию разделяющего агента в колонну 3, снабженную общей с колонной 1 флорентиной 2. Температура верха колонны 1 9395°С, температура в средней части колонны 100-110 С, температура куба 119-122 С, }1То благоприятствует высокому качеству получаемой в кубе уксусной кислоты (поток с) практически свободной от муравьиной кислоты и воды. Регенерацию разделяющего агента из водного слоя флорентин 2 и 5 (см, ниже) проводят в колонне 3. Воду, свободную от органических примесей выводят из колонны 3 потоком В, Органический слой ({«орентины 2 подают на разделение в колонну А. Дистиллят колонны А поступает во флорентину 5, где расслаивается. Органический слой (бутилформиат) частично подают в колонну в качестве флегмы, частично отбирают как товарный продукт (поток А). Водный слой направляют в колонну 3. Кубовый продукт колонны 4 - бутилпропионат поступает в качестве разделяющего агента в колонну . Особенность способа состоит в том, что в результате создания в колонне азеотропной ректификации циркуляционного контура из .разделяющего и перезтерифицирующего агента - бутилпропионата - в 1,5-1,7 кратном количестве, от массовой доли воды, присутствующей в исходной смеси, обезвоживание раствора уксусной кислоты в присутствии ее гомологов, осуществляют на трехколонной установке с общей флорентиной дл двух колонн при температуре в зоне переэтерификации бутилпропионата о удалением муравьиной кислоты в ввде бутилформиата 100-110 С и протяженностью 10-15 т,т. с получением кубового продукта - уксусной кислоты, практически свободной от муравьиной кислоты и воды. Пример 1. Смесь в колиЧестве 100 г/ч состава (мас.%): муравьиная кислота 2,5f уксусная кислота 14,0j пропионовая кислота 0,7i масляная кислота О, Г, вода 82,7 - подают в зону 10 т.т. в не- прерывно действукщую колонну с 30 т.т Количество разделяющего агента подаваемого в верхнюю часть колонны составляет 124 г/ч. (1,5-кратное количество от содержания воды в смеси); количество отбираемой эфироводы (вод ный слой флорентины)составляет 82 г/ч Кислотность эфироводы и,1 мас.%. Количество кубовой жидкости 14,5 г/ч. нуравьиноя кислото. и вода отсутствуют, массовая доля уксусной, кислоты 95,2%. Температура верха колонны 94 С, температура в средней части колонны (между 8-й и 12-й т.т.) , температура куба . Пример 2. Условия проведения опыта по описанию примера 1. Массовая доля муравьиной кислоты 3,0%, воды 82,7%. Количество разделякядего агента составляет 141 г/ч (1,7-кратное количество от содержания воды в исходной смеси), количество отбираемой эфироводы (вод- . ный слой флорентины) 83 г/ч с кислотностью 0,15%, Количество кубовой жидкости 14,3 г/ч, муравьиная кислота и вода отсутствуют, массовая доля уксусной кислоты 92,3%. Способ выделегшя уксусной кислоты из водных растворов гомологов по сравнению с известным способом обеспечивает повышение выхода и качества уксусной кислоты за счеЛ использоваш-ш более эффективного разделяющего и связующего муравьиную кислоту агента, что влечет за собой и уменьшение энергозатрат в 2,56,4 раза на осуществление способа. Формула изобретения Способ выделения уксусной кислоты из водных растворов гомоло.гов методом азеотропной ректификаи,ни с использованием разделяющего и связывающего муравьиную кислоту агента, отличающийся тем, что, с целью повьшения качества и выхода уксусной кислоты и снижения энергетических затрат, в качестве разделяющего и связывающего агента используют бутилпропионат в 1,5-1,7кратном количестве от содержания воды в исходном сырье с последующим выделением образующегося бутилформиата ректификацией. Источ{шки информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции № 2082982, кл. С 07 С ,53/00, опублик. 1978 (прототип).