Способ регенерации уксусной кислоты

 

СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ путем нейтрализации исходной уксусной кислоты, содержащей серную кислоту и примеси, с помощью ацетата натрия, фильтрования и центрифугирования полученного раствора с последующей экстракцией его этилацетатом с разделением легкой и тяжелой фаз, из которых первую подвергают азеотропной .i ректификации с отделением гетёроазеотропа - этилацетата и воды, расслаивающегося на верхний слой этилацетата и нижний водный слой, ссдерж ий примеси этилацетата, подвергаемого совместно с тяжелой фазой от этилацетатной экстракции повторной азеотропной ректификации с отделением воды а кубовый продукт после первой азеотропной ректификации повторно ректифицируют с выделением ледяной уксусной кислоты, причем после стадии нейтрализации и центрифугирования проводят промывку водой, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью утилизации промывных вод и повышения выхода целевой кислоты, получаемые промывные воды совместно с водой., отделяемой после второй азеотропной ректификации , подвергают подщелачиванию до рН 6,3-7,7 и электродиализу на катионитовых и анионитовых мембранах при силе тока 1,5-2 А и напряжении 200-300 В с получением 8-12%-ного раствора ацетата натрия, который возвращают в стадию нейтрализации. Од J О)

„„Я0„„10О6426 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

|NVNCI

РЕСПУБЛИН g g C 07 C 53/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2955538/23-0" (22) 07.05.80 (46) 23 03.83. Бюл. 11 11 (72) Н.В. Минасян, И.С. Степанян,, М.А. Соломонян,-К.Н. Григорян,.

Е;А. Джинанян, О.Х. Минасян, А.П.Галстян и С.П. Матнишян (53) 547.292.06 (088.8) (5б) .1.. Брацыхин Е.А. Технология плас тических масс. Ленинград, "Химия", 1974, с. 321, 2. Технологический регламент 11 323 производства регенерации уксусной кислоты. 1978, с. 1-40 (прототип).

3. Гребенюк В.Д. Электродиализ.

Киев, "Техника", 1976, с. 99-101. (5É)(57) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ УКСУСНОЙ

КИСЛОТЫ путем нейтрализации исходной уксусной кислоты, содержащей серную кислоту и примеси, с помощью ацетата натрия, фильтрования и центрифугирования полученного раствора с последующей экстракцией его этилацетатом с разделением легкой и тяжелой фаз, изкоторых первую подвергают азеотропной ректификации с отделением гетероазеотропа - этилацетата и воды, -расслаивающегося на верхний слой этилацетата и нижний водный слой, содержащий примеси этилацетата, подвергаемого совместно с тяжелой фазой от этилацетатной экстракции повторной азеотропной ректификации с отделением воды, а кубовый продукт после первой азеотропной ректификации повторно ректифицируют с выделением ледяной уксусной кислоты, причем после стадии нейтрализации и центрифугирования проводят промывку водой, о т л и ч а ющ и " с- я тем, что, с целью утилизации промывных вод и повышения выхода целевоя кислоты, получаемые Я промывные воды совместно с водой., отделяемой после второй азеотропной ректификации, подвергают подщелачиванию до рй .б,3-7,7 и электродиализу на катионитовых и анионитовых мембранах при силе тока 1,5-2 А и напряжении

200-300 В с получением 8-123-ного раствора ацетата натрия, который возвращают в стадию нейтрализации.

1006426

Изобретение относится к способу регенерации уксусной кислоты, образующейся в производстве ацетатов целлюлозы.

Известен способ регенерации S уксусной кислоты в производстве ацетата целлюлозы азеотропным и экстрактивным способом, например этиловым эфиром или этилацетатом (1 ).

Однако способ не обеспечивает необходимой экономичности процесса за счет высоких потерь уксусной кислоты со сточными водами.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ регенерации уксусной кислоты производства ацетатов целлюлозы, заключающийся в том, что исходную водную смесь уксусной кислоты, содержащую серную кислоту и примеси, нейтрализуют раст- 2в вором ацетата натрия (при промывке нейтрализатора образуются концентрированные сточные воды 110 г/л в количестве 1,6 т/сут) с последующим отфильтровыванием полученного раство- 2$ ра от механических примесей и центрифугированием (промывание центрифуг создает сточные воды с концентрацией

80 г/л в количестве 1,1 т/сут). В ре.зультате получают раствор, который ур экстрагируют этилацетатом в экстракторе, из нижней части которого выводят тяжелую фазу, содержащую 91,853 воды, 8 этилацетата и 0,154 уксусной кислоты, а из верхней - легкую фазу. направляемую на азеотропную ректификацию.

Последняя позволяет получать дистиллят - азеотроп этилацетата и воды, который расслаивается на верхний слой (974 этилацетата и 3Ж воды ), частично направляемый в виде флегмы в колонну„ и нижний (92 воды и 8 этилацетата ), направляемый во вторую колонну азеотропной ректификации, 45 где отделяемая вода образует третий поток сточной воды, содержащей 2 г/л уксусной кислоты в количестве

1,2 т/сут.

Во вторую колонну азеотропной ректификации поступает на разделение тяжелая фаза после экстракции этилацетатом.

Получаемый в первой колонне азеотропной ректификации кубовый продукт подвергают очистке в колонне четкой ректификации с получением 99,8-99,9ã.ной ледяной уксусной кислоты (2 J.

В результате этого процесса образуются три потока сточных вод, которые не утилизируются и тем самым снижают общий выход регенерируемой уксусной кислоты.

Целью изобретения является утилизация сточных вод и повышение выхода уксусной кислоты.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регенерации уксусной кислоты в производстве ацетатов целлюлозы путем нейтрализации исходной уксусной кислоты, содержащей серную кислоту и примеси,ацетатом натрия, фильтрования и центрифугирования раствора с последующей его экстфакцией этилацетатом с разделением легкой и тяжелой фаз, из которых первая подвергается азеотропной ректификации с отделением гетероазеотропа — этилацетата и воды, расслаивающегося на верхний слой этилацетата, и нижний водный слой, содержащий примеси этилацетата, который подвергают второй азеотропной ректификации, где отделяется вода, причем в эту стадию поступает тяжелая фаза от экстракции этилацетатом, а получаемый на первой азеотропной ректификации кубовый продукт подвергают ректификации с выделением ледяной уксусной кислоты, получаемые воды после промывки на стадии нейтрализации, центрифугирования и после второй азеотропной ректификации подвергают подщелачиванию до рН 6,3-7,7 и .электродиализу на катионитовых и анионитовых мембранах при силе тока

1 5-2 А и напряжении 200-300 В и по- . лученный раствор ацетата натрия возвращают в стадию нейтрализации.

Подщелачивание до рН 6,3-7,7 вод, полученных при промывке на стадии нейтрализации, центрифугирования и после второй азеотропной ректификации, с последующим электродиализом на катионитовых и анионитовых мембранах. при силе тока 1,5-2 А и напряжении 200-300 В и возвратом полученного

8-124-ного раствора ацетата натрия в стадию нейтрализации обеспечивает как утилизацию сточных вод, так и увеличение выхода. целевой кислоты.

Следует отметить, что известный метод многокамерного электродиализа, например с помощью катионитовых, и анионитовых мембран (типа ЭОУ НИИПМ

"Рудник" ), для очистки или концентрирования водных растворов солей с примесями органических соединений не име10064

3 ет общей закономерности по условиям электропроводности ионитовых мембран, поэтому в каждом конкретном случае необходим подбор скорости пропускания, силы тока, напряжения и вида мембран (3 ).

Указанные условия обеспечивают возможность не только повысить выход уксусной кислоты, но и возвратить ацетат натрия в стадию нейтра- 10 лизации, снижая тем самым до 0,4 г/л (ПДК = 0,6 г/л ) загрязнение сточных вод, направляемых на биоочистку.

Пример. В нейтрализатор поступает 23/-ная уксусная кислота, содержащая серную кислоту и примеси, в количестве 138 т/сут в пересчете на

100,ь -ную уксусную кислоту с содержанием 3 т/сут серной кислоты и

5„1 т/сут 10 -ного ацетата натрия.

Количество уксусной кислоты после нейтрализации составляет 141,7 т/сут.

Очищенная фильтрованием от механических примесей уксусная кислота подвергается .центрифугированию. В результа- pg те промь вок центрифуг водой образуется 20 м /сут сток А, .содержащий

80 г/л уксусной кислоты.

Далее 140,7 т/сут уксусной кислоты поступает на экстракцию этилацетатом в экстрактор, из которого отделяют нижнюю тяжелую фазу, содержащую

91,854 воды, 8ь этилацетата и 0,153 уксусной кислоты, и верхнюю легкую фазу — этилацетата, воды и уксусной кислоты, которую подвергают азеотропной ректификации в первой колонне

1 при температуре верха 70-75 С, низа 122-130 С, флегмовое число 0,25, 40 т.т. Отделяемый дистиллят расслаивается в декантаторе с образованием в верхнем слое 45 мВ/ч этилацетата

97 и воды 3i, который частично воз-. вращают в виде флегмы в колонну, а в нижнем слое - воды 924 и этилацетата (5 м /ч ), который подвергают азеотропной ректификации во второй колонне при температуре верха 80-85 С и . о низа 96-110 С, причем в эту же колонну направляют 30 м ./ч тяжелую фазу после экстракции, этилацетатом. Ю

26 4

Отделяемая в этой колонне вода образует сток В в количестве 600 м З с содержанием уксусной кислоты 2 г/л.

Дистиллят в количестве 4 м /сут, сддержащий 973 этилацетата и 3ь воды, возвращают на экстракцию. ъ

Концентрированная, но не очищенная уксусная кислота, которая в виде кубового продукта образуется в первой колонне азеотропной ректификации в количестве 139,8 т/сут поступает на дистилляцию в колонну 3, температура о

122 С, где выделяют ледяную 99,899,9Ъ-ную уксусную кислоту в количестве 137,8 т/сут, выход 97,344. Кубовые остатки, содержащие 603 уксусной кислоты и 403 маслообразных .веществ в количестве 3 мЗ/сут разбавляют водой

1000 л, дистиллируют в четвертой колонне (120-122 С ) с отбором уксусной кислоты (99,8 -ной ) 3,77 т/сут, которую направляют на хранение (общий вы-. ход 99,86 ). После работы эту колонну . промывают. В результате этого образуется сток С в количестве 10 м /сут, содержащий 110 г/л уксусной кислоты.

Далее стоки А и В разбавляют стоком С до концентрации уксусной кислоты 6,3 г/л, подщелачивают до рН 6,5 (2,6 т едкого натра/сут ) и подвергают электродиализу при силе тока 1,5 A и напряжении 200 В. В электродиализе используют многокамерный электродиализатор с катионитовыми и анионито-. выми мембранами типа ЭОУ НИИП11 "Руд.ник". Состав раствора, поступающего на электродиализ, г/л: уксуснокис; лый натрий 8,2; зтилацетат 0,1 ;: этиловый спирт - примеси; остальноевода.

Выходящая из электродиализатора во= да содержит 0 34 г/л ацетата йатрия и сбрасывается в канализацию (допустимая норма ПДК .0,5 г/л ), образующий.ся после диализа раствор ацетата натрия содержит его 10, т.е. 5,1 т/сут возвращают в стадию нейтрализации.

В таблице показаны данные с учетом влияния на общий выход уксусной кислоты условий проведения электродиализа.

1006426

Способ

Показатели известный (2) 23 23

138 138

23

138

23

138

23 23

138 138

3 3

5,1 2 5 (сырье извне ) 139,5 140 135,? 141,7 153,7

141,7

1,6

1,6 1,6 1,6

1,6

1,6

1,2

1,2

1,1 1,1

Не извлекают

5

2,5

630

600

6,2

3,9

1,8

0,2

1,5 0,2 0,2!

36,2 136,5 131,8 137,8 149,8

95,6 96,2 99,86 99,86 99,86

134,1

Выход уксусной кислоты, Ф 97,34

Условия электродиализа:

6 8 6 3 7 7 7

1 3 5 15 25 3

150 350 200 250 300 рН

Исходная уксусная кислота в пересчете на 1004-ную,3 т/сут с содержанием серной кислоты, т/с

Количество ацетата натрия для нейтрализации, т/сут

Количество уксусной кислоты после нейтрализации, т/сут

Сток А. Содержание уксусной кислоты, т/сут

Сток В. Содержание уксусной кислоты, т/сут

Сток С. Содержание уксусной кислоты, т/сут

Извлечение уксусной кислоты в виде ацетата натрия, т/сут

Количество сточных вод, м 3/сут

Количество уксусной кислоты в сточных водах, г/л

Количест во потерь уксусной кислоты за весь технологический процесс, г/л

Количество ледяной уксусной кислоты целевой, т/сут сила тока, A напряжение, В предлагаемый

t I

3- 51 . 51 51

1,2 1,2 1,2 1,2

8 10 !2

5,1 5,1 5jl

600 566 580 588

2 5 0 4 0 34 0.3

7 1006426 . 8

Как видно из данных таблицы, изме- ков (снижение с 99,863-ного выхода до мание условий электродиализа сказы- 95,6-96,73-ного),В сравнении с извествается (опыт 1 и 2 ) на извлечении ным способом, выход уксусной кислоты уксусной кислоты из объединяемых сто-, также повывается.

Составитель Г. Андион

Редактор H. Гунько Техред!С.Иигунова, Корректор Г. Огар

»»»»

" ",Ъ

Заказ 2042/38 Тираж 416 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква N-35 Раинская наб. а. 4/5

»А» « 3 3»»»»»в»»»»»»ъгъs

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4