Способ очистки фурфурола-сырца,содержащего терпеновые производные

 

СПОСОБ ОЧИСТКИ ФУРФУРОЛАСЫРЦА , СОДЕРЖАЩЕГО ТЕРПЕНОВЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ , включакщий обезвоживание фурфурола-сырца и вакуум-ректификацию на двух отгонных колоннах с последующим выделением фурфурола отгонкой с первой и со второй колонн, отличающийся тем, что, с целью повышения качества целевого продукта и увеличения выхода фурфурола со второй колонны, отгонку фурфурола с первой колонны проводят со скоростью 0,13-0,14 и флегмовом числе 2-3, а со второй колонны - со скоростью 0,26-0,28 и флегмовом числе 1-2. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ Я М

РЕСПУБЛИК

3(дц С 07 D 307/48 ФЮ 4

МГ«т ЪР 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3422597/23-04 (?2) 07.04.82 (46) 30.10.84. Бюл. N 40 (72) А.С. Доведова, С.А. Федотова, Ю.А. Цирлин, В.В. Овчинников и Е.А. Ивашкевич (71) Научно-производственное гидролизное объединение "Гидролизпром" (53) 547„722.08(088.8) (56) 1. Цирлин Ю.А. Ректификация фурфурола. М., "Лесная промьпнленность", 1971, гл. 7, с. 192.

2. Ивашкевич Е.А. и др. Вакуумректификация фурфурола-сырца .на установке непрерывного действия.—

"Гидролизное производство", 1975, N 9, с. 9 (прототип) °.,SU„„ 121262 А (54)(57) СПОСОБ ОЧИСТКИ ФУРФУРОЛАСЫРЦА, СОДЕРЖАЩЕГО ТЕРПЕНОВЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ, включающий обезвоживание фурфурола-сырца и вакуум-ректификацию на двух отгонных колоннах с последующим выделением фурфурола отгонкой с первой и со второй колонн, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения качества целевого продукта и увеличения выхода фурфурола со второй колонны, отгонку фурфурола с первой колонны проводят со скоростью

О, 13-0, 14 м /м .ч и флегмовом числе

2-3, а со второй колонны — со скоростью 0,26-0,28 мэ/м ч .и флегмовом числе 1-2. е

1121262

Таблица 1

Ск фу

19,0

0,125

19 0

0,130

° 55

09 135

О, 137

20,0

Изобретение относится к усовер" шенствованному способу очистки фурфурола-сырца, содержащего терпеновые производные.

Известен способ очистки фурфуроласырца, содержащего терпеновь!е производные, для получения фурфурола 1 и

II сорта, заключающийся в том, что фурфурол-сырец очищают на трехколонном вакуум-ректификационном аппара- !О те непрерывного действия со скоростью отбора фурфурола I u II сорта 0,200,22 м /м -ч ), Однако в этом способе скорости отбора фурфурола I u II сорта равны. !5

Примеси в фурфуроле-сырце, содержащем терпеновые производные, такие как п-цимол, 4 и р --пинены, 3-камфен, й-лимонен, образуют с фурфуролом азеотропные смеси, характеризуемые 20 минимумом температуры кипения и положительным отклонением от закона Рауля. Азеотропные смеси во всех случаях являются по отношению к фурфуРолу низкокипящими компонентами. 25

Основная их масса (терпеновые про- . изводные) удаляется из системы на стадии, предшествующей получению товарного фурфурола, а часть примесей остается в обезвоженном фурфуроле. Эти примеси концентрируются на первой отгонной колонне и выводятся из колонны вместе с фурфуролом.в виде продукта

II сорта. Экспериментально установлено, что с увеличением скорости отбора фурфурола II сорта возрастает

его выход и, как следствие, снижается выход фурфурола I сорта (ГОСТ-10437-63), исключается также возможность получения фурфурола

40 высшего сорта, что подтверждается данными табл. 1. !

Продолжение табл, !

20,5

О,!40

О, 142

23,0

26,2

О, 161

27,7

0,187

0,200

О, 226

0,260

35,7

40,5

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ очистки фурфурола-сырца, заключающийся в том> что фурфурол-сырец, содержащий терпеновые производные, попадает на питающую тарелку обезцоживающей колонны, работающей при остаточном давлении

50-100 мм рт. ст., полученный обезвоженный фурфурол из куба колонны подают на питающую тарелку первой отгон.ной колонны, работающей при остаточном давлении 40-100 мм рт. ст., пары фурфурола конденсируЫт в дефлегматоре, дистиллат разделяют на флегму и продукт, который отбирают в виде фурфурола II сорта со скоростью

0,21-0,26 м /м * ч и флегмовом числе 0 5-1, полученный кубовый продукт из колонны направляют на питающую тарелку второй отгонной колонны.

Пары фурфурола конденсируют в дефлегматоре, дистиллат разделяют на флегму и продукт, который отбирают в виде продукта I сорта P2 ).

Недостатками данного способа являются низкий выход фурфурола I сорта—

68,87. от общего выхода и невозможность получения фурфурола высшего сорта, так как только при реализации этого способа на 3-колонной установке возможно получить фурфурол высшего сорта.

Цель изобретения — повышение качества целевого продукта и увеличение выхода очищенного фурфурола со второй колонны.

Цель достигается тем, что фурфурол"сырец, содержащий терпеновые производные, подвергают обезвоживанию на обезвоживающей колонне при оста3 112 точном давлении 50-100 мм рт. ст. с последующей подачей абезвоженного фурфураля на питающую тарелку первой отгонной колонны, работающей при остаточном давлении 40-100 мм рт. ст., 5 и отбором фурфурала II сорта в виде дистиллата со скоростью 0,130,14 м /м- ° ч, флегмовом числе 2-3 и подачей из кубовой части первой отгонной колонны фурфурала на пита10 ющую тарелку второй отгс ннай колонны и отбором фурфурала высшего сорта в виде дистиллата со скоростью 0,260,28 мз/м ° ч и флегмовам числе 1-2.

Процесс осуществляется по следу15 ющей схеме.

Фурфурал-сырец, содержащий помимо фурфурола. воду, терпеновые производные„ метилфурфурол, поступает на питающую тарелку обезвоживающей колон2G ны с дефлегматором, работающей пад вакуумом, разрежение в системе 50 0100,0 мм рт. ст. Обагревается колонна с помощью выносных циркуляционных трубчатых подогревателей. Обезвожен25 ный фурфурол, содержащий терпеновые производные и метилфурфурол, поступает иэ куба абезваживающей колонны на питаЮщую тарелку первой отгонной (колонны. Колонна работает под ваку умом, разрежение в системе 40,0100,0 мм рт, ст. Пары фурфурола совместно с парами азеотропнай смеси фурфурал-терпенавые производныс поступают в дефлегматар и конденсируются. В качестве дистиллата атблрают 35 фурфурол II сорта. Скорость отбора фурфурала II сорта 0,13-0, 14 м /м ч, флегмовае числа 2-3.

Из кубовой части. первой отгонной колонны фурфурал асвьбажденньй от терпенавых производных, поступает на питающую тарелку второй отгонной о колонны с дефлегматором; где он освобождается ат метилфурфурала и нес летучих продуктов осмоления фурфурола. 45

В качестве дистиллата отбирают фурфурал высшего сорта. Скорость отбора фурфурола высшего сорта 0,260,28 м /м ° ч, флегмовое числа 1-2.

Отбор продуктов производится после 50 охлаждения в холодильнике. Выход фурфурола высшего сорта составляет

80,0-81,0Х от общего выхода товарного продукта.

Пример. Фурфурол-сырец в 55 количестве 300,0 л/ч, содержащий,. Х: фурфурол. 91,5; вода 5,2; терпеновые . !производные .1,35; метанол 0,7; метилфурфурау. 1,20 и уксусная кислота 0,05 поступает на 8-мую питающую тарелку абезваживающей колонны. (n =

12 шт.). Колонна работает под вакуумам, разрежение в верху колонны

0,90 кгс/см . Колонна обогревается с гамащью выносного циркуляционнаго трубчатого псдогревателя. Пары низкакипящих примесей (водя, метанол, азеатроп вода-фурфурал) конденсируются в дефлегмяторе, и дистиллат в количестве 18,0 л/ч отбирается из флегмавай линии в виде головной фракции. Обезваженньй фурфурал„ содеРжащик, Х: фурфурал 97>52Х; вода 0,30; терпенавые производные 0,86; органические кислоты 0,04; метилфурфурол

t,28„ в количестве 282,0 л/ч из кубовой части обезвоживающей колонны подается на 15-тую питающую тарелку первой отгонной колонны (n = 30 тарелок).

Разрежение в верху колонны 0,92 кгс/см

Пары фурфураля совместно с парами азеатрапкой смеси фурфурол-терпеновые производные поступают в дефлегмятар и канденсируются. Дистиллат в количестве 52,08 л/ч отбирается в вчде фурфурола II сорта. Скорость

I отбора фурфурола II сорта О, 135 м- /м .ч, флегмавае числа 2, Из кубовой части первой отгонной колонны кубовый продукт направляется на питающую тарелку второй отгонной колонны. Разрежение в верху колонны 0,95 кг/см .

Пары фурфурала, освобожденного от основных примесей, поступают в дефлег- матар и конденсируются. Дистиллат в количестве 208,32 л/ч отбирается в виде фурфурала высшего сорта.

Фурфурал отвечает требованиям

ГОСТ 10437-80 на продукт высшего сорта. Скорость отбора 0,268 м /м ° ч, флегмовое число 1,8. Общий выход товарного фурфурала 87,5Х ат поступившего фурфурала-сырца, выход фурфурола высшего сорта 80,1Х, II сорта — 19,9Х.

Состав фурфурола высшего сорта, Х: фурфурол 99,7.; вода 0, 15; органические кислоты 0,04; метилфурфурол 0,11 (определен методом ГЖХ), плотность

1, 160 r! см,показатель преломления 1,526, Состав фурфурола II,ñoðòà, Х: фурфурал 97,85.; вода. 0,5; органические кислоты 0,1; метилфурфурал 0,90; терпеновые производные 0,65 (определен методом ГЖХ), плотность 1, 156 г/см, показатель преломления 1,520.

В табл. 2 приведены данные по режимным паказателям работы установки.

1121262 4

Э

l0 Ъ

E и

Ь Е I I Ь М

U I 1

1- О о е !

С! 3I аоь и х &

Р Е Р

dl

Ц Р, 9 о е о ь m о

14 е м

cv м

o. o o

4» Ю а

o o o

»»

1 ж cd O хор

& .

Р .еа

Е - О сО О Р

A A III » л

Ch О О Оь О

О\ Ch О О\ О сч О

Ф

Ch

СС4 сс! I е .& » Н е м

ЦР,&ОР. о> Ио

ы 6 ш ccl О о

z o

СЮ ; е ci

1„" Х

& х о с ! 14

3 о

С4 м сч о со

Ol Ю Ol ЮС с4 с4 М о с . о!

clI c i с 3

Ol 4» A о о о сЧ сО О О сч с

° » л о о о а о

CO с 3 с 3 сч

° » 4\ Ф о о о о с а о сч м

A 4 о о

1

1

i !

1

О сЛ I с4 с с

O л о сО со о о

Ф л о о в о с|

С

A л A о о о

О ) .О Л о о о

4l ° 4 Ol о о о л о е х ю о

Х 1" .Р Е

63 О 1» &

Ж &Р

&13

Ц :Ц 84

О &ай

1

I

1

1 ь о о О 3

Ch Ch со о

O О1 О

° л 4\ сО л л

Ch О1 Ch а о сО И л а

О1 О1 сч о л л л с"1

Ch Ch Oi а о о с с О сО с сЧ с 4 1

Ю Ю 4 о о о

i;

f е о и сч о а о со е

Ol A Ol ° » Ю л 4» гЧ сЧ О О О 1

1

ПС A

41 .OI- W

fJ сс! Р Р

ОР О, Р,О.&О Z

Осо Р, 14 14 4М ФЮ и о &н И л

CV о о с

4\ Ю о о и м м

Л . 44 о о ч о а о

° c»I

4l л о о

1 fci 1

Х 1

О !

О 1

14 I ф l х 1.! и

I N i

1 1

1! 1

1

О и1 с.) сс1

A Ф л ° 4

° 4 с м сЧ о е о о о o л ° с

Ф сп О со со 1

Оi Оi О а

o co 4э и1

44 » 4l л о о о

1121262, зывает, что при снижении. флегмового числа до 0,5 в продукте высшего сорта появляются следы терпеновых соединений, что не приемлемо для фурфуро ла высшего сорта.

Как видно из данных табл. 2 для первой отгонной колонны при флегмовом числе 3,5-4,0 содержание фурфурола в продукте высокое, однако при снижении скорости отбора продукта 5 снижается производительность колонны, а высокое флегмовое число 4 требует увеличенного расхода пара на процесс. Резкое снижение флегмового числа до 0,5-1,0 не позволяет получать продукт, соответствующий ГОСТУ-1043780 на продукт высшего сорта. Позтому оптимальным является выбранные пределы флегмового числа 2,0-3,0. Анализ работы второй отгонной колонны пока- 15

Как видно из данных табл. 3 для второй отгонной колонны при скорости отбора фурфурола 0,26-0,28 м /м ° ч при флегмовом числе 1-2 получают весь фурфурол высшего сорта от поступившего на колонну. Увеличение скорости указанных значений (0,285-0,29 м /м .ч) не позволяет получить продукт высшего сорта..

Таблица 3

ФлегмоВыход фурфурола

II сорта от общего выхода товарного фурфурола, %

Скорость отбора фурфурола высшего

Выход фурфурола высшего сорта, %

ФлегмоСкорость отбора фурфурола

II сорта, м3/м2. ч вое вое число число сорта, м3 м2

4 0

0,240

0,245

0,250

2,5

100,0

100,0

100,0

19,0

2,3

3 5

19,0

2,2

3,0

19,0

0,262

2,0

2,5

19,5

100,0

2,2

20,5

100,0

100,0

100,0

100,0

2,0

23,0

1,5

О, 161

1,5

26,2

0,200

0,260

1,0

28,7

0,8

0,0

0,5

40,5

0,4

0,6

0,280

45,0

0,0

50 . Нагрузка на колонну составляет

280 л/ч, отбор фурфурола II сорта ,при оптимальных условиях: скорость

130 + 140 отбора

2 — 135 л/м ч и флег2+ 3 мовое число = 2,5. — 49 л/ч.

В табл. 4 приведены данные по нагрузке на колонну по жидкости и времени пребывания фурфурола в колонне.

В табл. 3-8 приведены данные для предельных и запредельных величин указанных параметров. При оценке их влияния исходят из времени пребывания фурфурола в колоннах и его количества, единовременно находящегося з колоние.

Первая отгонная колонна.

0,115

О, 125

О, 130

О, 135

О, 140

О, 142

Первая отгонная колонна

0,268

0,270

0,275

О, 2.80

0,285

0,290

Вторая отгонная колонна

1121262

Таблица 4

Количество жидкости в колонне, л

Скорость отбора фурфурола II сорта, л/и,ч и ) 1,5 0,2

3,5

115

300 85

363,4

58,4

321 7

65,9

384,25

70,3

5532

130

303 6

69,8

327 2

64,8

374,4

56,6

398,0

53,3

381 6

55,6

140

305 4

69,4

330,8

64,1

407, 0

52,1

425 0

51,3

160

309 0

68,6

338 0

62, 7

396 0

53,6

Из табл. 4 следует, что с возрастанием скорости отбора фурфурола t 1 сорта: и флегмового числа возрастает количест- 5 во фурфурола, единовременно находящегося в колонне. Соответственно снижается время пребывания фурфурола в колонне.

Таблица 5

Потери фурфурола от осмоления, Ж при флегмовом числе (0,2 (I

1,5

3,0

3,5

7 8

20,0

6,9

19,5

6,8

18,5

6,8

18,0

130 б;8

20,0

7,8

20,5

6,8

19,0

6,8

18,5

6,8

21,0

6,8

20,0

7 7

22,0

6,8

19,5

160

6,8

24,0, 7 7, 26,2

6,8

22,0

6,8

21,0

С увеличением скорости отбора фур фурола ТХ сорта растет его выход„ поскольку оказывается недостаточно времени для- полного отделения-приме сей, сопутствующих фурфуролу. Так, при наихудших -условиях ректификации, Скорость отбора. фурфурола II сорта, л/м ч

Время пребывания фурфурола в колонне, мин

Из табл. 5 следует, что соответственно при уменьшении времени пребы1 вания фурфурола в колонне снижаются общие потери фурфурола при вакуумректификации от 77,87 до нормативных

6,87.

Выход фурфурола ХТ сорта, % от общего выхода приведенных в табл. 5, а именно при скорости отбора 160 л/м ч и флегмовом числе 1,5 выход фурфурола II сор та возрастает до 26,27. от общего выхода против 19-297. при оптимальных условиях.

1121262

В табл. 6 приведены данные о вли- янии режима -работы первой отгонной колонны на общий выход фурфурола от-1 сырца, как это следует из данных табл.5. (Таблица 6! Скорость отбора фурфурола. II сорта

Выход фурфурола при флегмовом числе, 7

1,5 2,0 3,0 3 5

:л/м2. ч

87,5

8695

87,5

115

87,5

87,5

87,5

130

87,5 87,5

87,5

86,6

140

86,6

87,0

87,5

87,5

160

260 + 280

270 л/м ч, флегмовое

+ 2 число — = 1 5.

В табл. 7, составленной для второй отгонной колонны и аналогичной табл.2,. следует, что и в этой колонне по мере возрастания скорости отбора дистиллата и флегмового числа увеличивается количество жидкости в колонне и снижается время пребывания фурфурола в колонне.

Данные; представленные в табл.6, показывают, что максимальный общий выход фурфурола, равный 87,5,может быть получен при скорости отбора фурфурола 1I сорта 0,13-0,14 м/ а (И Чв 25

Нагрузка на колонну 231 л/ч, отбор высшего сорта 209,5 л/ч при оптимальных условиях: удельная скорость отбоЗО

Таблица 7

Удельный отбор высшего сорта, л/м2 ч

Нагрузка по жидкости, л/ч

Время пребывания, мин

/ при флегмовом числе

) (,О (2,0 2,5

0,5

240

137,9

146

130, 1

156

122,3

164

231

511 3

260

231

280

231

300

114„6

176

231

463,8

Из табл. 8 следует, что в результате увеличения количества жидкости в колонне несколько возрастают потери фурфурола от осмоления. Приведенные данные следует прибавить к данным табл, 3. На величину дополнитель ных потерь снижается соответственно относительный выход фурфурола высшего сорта от общего выхоца.

Вторая. отгонная колонна.

417 2

432 8

448 3

533,7

557 9

579 2

1121262

Таблица 8

Дополнительные потери фурфурола, Ж

Удельный отбор высшего сорта, л/м . ч

Окончательный выход высшего сорта, Е при флегмовом числе

j 1,О

0,5

2,0 2,5

° Р1 °, 240

0,1

79,9

80,0

80,0

80,0

260

0 2

79,8

80,0

80,0

80,0

280

0,1

79,7

0,3

79,7

80,0

80,0

300*

0,2

0,4

0 5

При данной запредельной скорости удельного отбора и любом флегмовом числе высший сорт получить невозможно, так как в дистиллят переходят высококипящие примеси, как следствие черезмерно увеличенного его отбора.

Позтому для снижения температуры кипения, а значит и потерь от осмоления, процесс ректификации фурфурола-сырца проводят при пониженном давлении. Этот параметр выбирается как можно ниже, в пределах реально достижимых в практических условиях производства.

Составитель И. Дьяченко

Техред Ж.Кастелевич

Корректор В. Синицкая

Редактор А. Гулько Заказ 7883/17 Тираж 409 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретечий и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

И, наконец, из табл..7 и 8 следует, что увеличение флегмового числа за указанные пределы а значит и расУ 30 хода греющего пара не оказывает положительного влияния на выход фурфурола высшего сорта, что также свидетельствует об,обоснованности выбранных пределов параметров режима вакуумректификации фурфурола-сырца.

Фурфурол относится к термолабильным органическим соединениям и при температуре окисления 161,7 С (760 мм рт. ст.) (и более высоких) способен к конденсации, приводящей к образованию смолистых темноокрашенных веществ.

Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известным является возможность получения фурфурола высшего сорта с выходом 807, согласно прототипу получают только фурфурол I сорта с выходом

68,8Х.