Способ разделения смеси винилбутиловый эфир-бутанол азеотропной ректификацией
Изобретение касается производства эфиров, в частности разделения смеси винилбутилового эфира с бутанолом. Цель - повышение степени извлечения целевых веществ при увеличении производительности установки и сокращении количества сточных вод. Разделение ведут азеотропной ректификацией с использованием воды в качестве азеотропного агента с получением гетероазетропа в виде дистиллята первой колонны с последующим разделением его во флорентийском сосуде на водный и органический слои. Во второй колонне ведут перегонку ректификацией органического слоя с отбором из куба колонны концентрированного винилбутилового эфира. Кубовый продукт первой колонны перегоняют в третьей колонне с выделением концентрированного бутанола. Полученный в третьей колонне дистиллят расслаивают на органический и водный слои и при этом органический слой используют для орошения этой колонны, а водный смешивают с дистиллятом первой колонны и после расслаивания смеси водный слой направляют на орошение первой колонны при температуре 10-40°С и массовом соотношении винилбутилового эфира в питании колонны и воды в водном слое дистиллята (6-9):1. В этих условиях степень извлечения бутанола возрастает с 85 до 98% при получении продуктов с высокой концентрацией : винилбутилового эфира 99-99,8 мас.% и бутанола 98,1-99,6 мас.%. Степень извлечения эфира 99%. 2 ил., 5 табл.
1616888 А 1
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (19) (И) ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1, (21) 439451 7/23-04 (22) 08.02.88 (46) 30.12.90, Бюл. !! - 48 (72) О.К.Бабакова, В В,Винс, Н.И.Волкова, В.А.Клик, В.А.Котенко, В.А.Иороз и В.С.Тимофеев (53) 665.66.048.6 (088.8) (56) Якубов Р.Д. и др. Очистка винилбутилового эфира непрерывной азеотропной ректификацией. — Сб.
Химия ацетилена и технология карбида кальция, Алма-Ата: Казахстан, 1972, с. 240-246. (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ ВИНИЛБУТИЛОВЫЙ ЭФИР— БУТАНОЛ АЗЕОТРОПНОЙ
РЕКТИФИКАЦИЕЙ (57) Изобретение касается производства эфиров, в частности разделения смеси винилбутилового эфира с бутанолом. Цель — повышение степени извлечения целевых веществ при увеличении производительности установки и сокращении количества сточных вод.
Разделение ведут азеотропной ректификацией с использованием воды в качестве азеотропного агента с получением гетероазеотропа в виде дистилляИзобретение относится к химической технологии,в частности к получению концентрированных винилбутилового эфира и бутанола при разделении с помощью азеотропной ректификации продуктов нинилирования бутанола ацетиленом.
Винилбутиловый эфир используют в качестве мономера при производст(51)5 С 07 С 43/16, В О! D 3/36, (. 07 С 31/12
2 та первой колонны с последующим раз— делением его во флорентийском сосуде на водный и органический слои.
Во второй колонне ведут перегонку ректификацией органического слоя с отбором из куба колонны концентрированного винилбутилового эфира. Кубовый продукт первой колонны перегоняют в третьей колонне с выделением концентрированного бутанола. Полученный в третьей колонне дистиллят расслаивают на органический и водный слои и при этом органический слой используют для орошения этой колонны, а водный смешивают с дистиллятом первой колонны и после расслаивания смеси водный слой направляют на орошение первой колонны при температуре 10-40 С и массовом соотношении о винилбутилового эфира в питании колонны и воды в водном слое дистиллята (6-9):1. В этих условиях степень извлечения бутанола возрастает с 85 до 98K при получении продуктов с высокой концентрацией: винилпутилово— го эфира 99-99,8 мас.7 и бутанола
98,1-99,6 мас.7.. Степень извлечения эфира 997.. 2 ил.,5 табл. ве полимерных материалов, применяемых для изготовления товаров промышленного и бытового назначения, бутанол — ценный растворитель.
Целью изобретения является увеличение производительности установки, повышение степени извлечения конечных продуктов и уменьшения количества сточных вод..1616888
11а фиг. 1 Е?)эец<»?таил< на ?)Зие?ци?7ис H «? я Г хе ма у с Яг а??о ?3 K«I дл я о с у?це с т влс! ния способа; на фиг,2 -- график, поясняющий способ, Выделе ие винилбутилового эфира из смеси с бутанолом (фиг.)) проводят на трех колоннах: е<олон«?е 1 азеотропной ректификации, колонне 2 извлечения винипбутиловое о э )?еера тте колонне 3 выделения бутае. ола. Эфир-сы:рец подают на верх колонны 1. Кубо вый остаток колонны 1, соцержащий бутанол с примесями винилбутилового эфира и смолоэбразных веществ,направ»ляют по линии 4 в колснну .3. С низа колонны 2 по линии 5 получают кон центрированный винилбутиловый эфир, а и.з промежуточного сечения нижней части KQJIoHHbl 3 по пинии б выводят концентрированный бутанол. Остаток перегонки, сопержащий в основном дибутилацеталь в смеси с небольшим количеством продуктов осмоления, выводят из куба колонны 3 по линии 7. Дистипляты колонн 1 и 3,представляющие собой гетероазеотопы,рас<".лаивают во флорентийских сосудах 8 и 9, причем нижний водный слой дистиллята колонны 3 смешивают (линия 10) с дистиллятом е(олонееье 1 (линия 1 1) < полученную смесь разделяют на оргаНИЧЕСКИй И ВОДНЫЙ СЛСЕЕ <ЗС флОрЕНтнйСком сосуде 8 . Далее и оззуч ее«ее?яй ор га нический слой по линии 12 направляют .на разделение в колонну z, а водныи слой подают ?3 зиде оротсения по п.-<п ии 13 «;а верх колонны !., -:ас.-<ичио водный слой сливают в канализацию. Органический слой дистиллята колонн:: 3 из флорентийского сосуда 9 возвращают в колонну 3 по линии 14, а дис;из?лят копопнь 2 напраззляют в кслонну 1 по линии ) 5 гце его смешивают с исходным сырьем. r, I П р и и е р 1. Проц= oñ провсдят в соответствии с описанной выше схемой (фиг;1).Условия . провецения проц--.сса по колоннам 1-3 приведены в табл.1-3. В верхнюю часть кеэлогны ) при тем50 пературе кипения подают ?17,6 I<.ã/:.; Эфнра-; Ьцзт?а, СОц ржа.?ЕЕ.О 87% Вт.-т„-.тп— бутипового эфира, 1% воды, остал? ?.ое бутаноп и небольшое колитеество пе имесей продуктов винилирования. г <» С верха кол<энны 1 в виде Езистизз.лята при 77 3 С отбиракт гетероазеотроп со< тава, мас. %. вивилбутиловый эфир 57.3; боу raHOJI ) 9, вода 40.,8,, из куба получают гомогснную смесь бутанол — вода в количестве 170,2 кг/г с содержанием бутанола 92,66 мас.%, воды 6,18 мас.% и незначительным количеством примесей (табл.)), которую подают на разделение в колонну 3. Дистилпят из колонны 1 охлаждают в холодильнетесе оборотной водой, смешивают с водным слоем дистиллята колонны 3, содержащим 8,1% бутанола и 1,9% воды, расслаивают на водный и органический слои. Водный слой состава, мас.%: винилбутиловый эфир 0,1; вода 96,2; бутаноп 3,7 — при температуре 20 С подают на орошение О колонны 1 . При этом отношение винилбутилового эфира в питании колонны к количеству воцы, поступающей в колонну, составляет 8:1. Органический спой из флорентийского сосуда 8 состава, указанного в табл.1, подают в колонну 2 дпя концентрирования винилбутилового эфира до содержания в кубовом остатке колонны 99,8 мас.% (табл.2). В колонну 3 подают l70,2 кг/ч кубовой жидкости из колонны 1 и из нижней части колоннь отводят бутанопьную фракцию с содержанием бутанола 98,4% в количестве 154,53 кг/ч (табл.3), Колонна 3 оро— шается органическим слоем дистиплята из сосуда 9, содержащим 76 мас.% буга.- .ола и 24 мас.% воды, Степень извлечения винилбутилового эфира 99,. 7i """ попа . „. .% от их потенЦнаЛЬНОЕ О:.:ДС.)Э Каин<.. В ИСХОДНОМ СЫРЬЕ. Режим работы колонн указан в " ÿI3JI.4, полученные результаты приведены в табл.5. Пример ы 2-13. Процесс осуществляют в условиях примера 1 (параметры режима, составы потоков,степень и::.Hïå÷åíèÿ винилбутипового эфира и,путано..а показаны в табл.1-5). «)схо...,.;;=.; ".ìåñü поступающая в колонну 1 содер;ктеет во).?ы не более мас.% Водный слой на орошение колонны 1 азеотропной ректификации годают исходя из содержания випипбутилового эфира в сырьевой смеси,?pH условии образования в кубе колонны 1 смеси бутанол — вода гомогенного состава, характеризующейся полной взаим,.ой растгоримостью компонентов,что способствует стабильной работе коП,Э ЕЕ«Е ) тя снижается, что ведет к остаточному содержанию винилбутилавого эзра в . кубе колонны 1 да 18 мас.Т, увеличению примесей дибутилацеталя в кубе с 0,1 до 1,19 мас.7 и снижению степени извлечения винилбу ипового эфира до 98%, При работе в оптимальном режиме из к: ба колонны 3 выводят 5-10 кг дибутилацеталя и смолаабразных примесей в расчете на 1 т концентрированного бутанола. По предлагаемому способу количество сточных вад снижается до минимума за счет рецикла водного слоя дистиллята колонны 3 совместно с водным слоем дистиллята колонны 1. В схеме по прототипу помимо азеот- . ропной ректификации используют экст-. 45 рагирование водой при соотношении эфир †ректифик — вода 1:5. Сточные воды после экстрагирования и водный слой дистиллята с содержанием бутанола до 87 сбрасываются в канализацию. Например, при производительности по винилбутиловаму эфиру 3000 т/год и его концентрации после ректийикации 947. до 67. бутанала теряется со сточными водами, при этом наносится огромный урон окружающей среде. Таким образом, если по способу-прототипу колонна работает с флегмовым 5 16168 Изменение соотношения эфир — вода влияет на качество эфира-ректификата и на состав кубовой жидкости (примеры 9, 10 и 11). Оптимальное соотношение эйир,— вода в потоке, поступающем на орошение первой колонны> 6:1 — 8:1 (см. примеры 1-6). Температура водного потока после флорентийского сосуда, используемого для орошения колонны 1, может выдерживаться в пределах 0-40 С, при этом о нижний предел ограничен температурой замерзания воды, а верхний предел 15 температуры обусловлен степенью растворимости эфира в воде и воды в эфире (см.фиг.2). Чем ниже температура во флорентийском сосуде, тем лучше происходит 20 расслаивание гетераазеатропа и тем выше концентрация винилбутилового эфира в верхнем органическом слое, При орошении водным слоем с температурой более 40 С содержание ви- 25 нилбутилового эфира в верхнем слое 88 6 числом 3, па предлагаемому способу производят замену Флегмы на орошение колонны при 12-40 С, причем орошение о представляет собой смесь водной части дистиллятов колонн 1 и 3 с содержанием бутанала 4-7 мас. . В отличие от способа-прототипа питание подают в верхнюю часть колонны 1, колонна работает в качестве отгонной без пода ги флегмы. В результате исключается необходимость испарения потока флегмы, что делает процесс более технологичным и позволяет повысить производительность установки (по винилбутилавому эфиру до 1 т/ч в отличие от производительности по прототипу, составляющей 0,3 т/ч). Кроме того, изменение схемы работы колонны азеотропной ректификации приводит к увеличению степени извлечения эфира (до 997 против 957 по прототипу) и практически к отсутствию винилбутиловаго эфира в кубе колонны 1, что предотвращает образование дибутилацеталя. Вследствие этого улучшается работа колонны концентрирования бутанола и растет степень извлечения бутанола до 987, тогда как па способу-прототипу эта величина не превышает 85%. При этом по предлагаемому способу получают конечные продукты высокой концентрации, а именно винилбутиловый эйир (99 — 99,8 мас.%) и бутанал (98,1 99,6 мас.%). Формул а изобретения Способ разделения смеси винилбутилавый эфир — бутанал азеатропной ректификацией с использованием воды в качестве азеотрапного агента, полу— чением гетероаэеотропа в виде дистиллята первой колонны азеатропной ректификации и последующим его разделением во флорентийском сосуде на водный и органический слои, перегонкой органического слоя во второй ректификационнай колонне с отбором из куба колонны концентрированного винилбутиловога эфира и последующей перегонкой кубового остатка первой колонны в третьей колонне с выделением концентрированного бутанола, о тл и ч а ю ш и и с я тем, чта, с целью повышения степени извлечения конечных продуктов, увеличения про.— изводительности установки и сакращения количества сточных вад, дистил! 616888 Таблица 1 Условия проведения процесса н его реэультяты по колонне 1 Г (* (° ! 9 10 11 Покаэатели 7 8 l 28 542,8 55,4 417,6 ЗВ,2 570,7 69,5 584,6 71 2 549, В 66,9 l 23 1гч I84 обо 153,6 000 80 б:I В:! 741 5>! б:l б:I 6:1 б:1 4:1 9:1 78 98 ЭОО 78 104 390 78 104 410 7В 102 420 78 102 1г 395 78 102 12 878,2 7В 06 850,4 70 о4 846, 7. 96 78 20. 97,3 94 78 го 7,2 11S 92,0 96,45 0,12 3,39 96,59 0,28 З,07 98,28 0,29 3,34 95,8 0,29 3,86 96,16 0,25 3,59 97,4 о,з г,з 94,7 о,в 4,5 п,2 2,5 9Я,Ч 9Э,8 0,8 5,3 О,!О г,7 94,S 0,1 7,9 8S 1 0,2 97,8 2,О о,з. 96,0 З,7 Следы 97 ° 4 1,6 О,! 96, I З,в о,о 0i0I 98,39 1,6 О,4 01,7 0,5 01 ° 5 В,О о,о! 98, 30 1,6 0,75 97,45 2,4 О,3 91,9 1 ° й> 164 гд9>8 124,6 láI 9 170,2 174>4 183>á 173,8 t8 2 5,3 7З,З 3,2 Я7 0,43 6,18 92,66 0,73 0,41 5>99 9 I,88 1,72 Следы 5,11 93,51 i 38 0,82 6,16 91,85 l,l7 Следы 8 5 91,4 Ч,! Следы 5,81 93,06 1,13 0,4 16,07 82,63 0,9 п о 16,6 91,4 1,1 24,6 75,30 n ° 0I 99,4 56,42 43 5А 90,В 99,7 99,6 99,99 98,0 99>99 09>2 Таблица2 Условия проведения процесса и его результаты по колонне 2 Примеры 1 (Показатели 3 4 > Подача эфира-ректификата, кг/ ч Температура,0С верха куба 310 420 395 395 92 94 02 94 92 94 91 94 90 93 90 питания Состав кубовой жидкости, мас,Е Винилбутиловый эфир Вода Вутанол Степень извлечения В Б. 3, 7.: 99,8 99,8 0,05 0,08 0,15 0,12 99,8 0,01 0,19 99,7 0,1 0,2 99,7 0,11 п,19 99,70 99,65. 99,73 99,2 1)ят третьей колонны расслаивают на органический и водный слои, органический слой используют в качестве орошения этой же колонны, а водный слой смешивают с дистиллятом первой колонны и после расслаивания смеси п14дача эфира-сырца,xr/÷ Ороиение (водный слой),кг/ч Ирссовое соотноиение эфнрврда Ткмпература, С верха куба, оровения Отбор дистилляте, кг/ч Органический слой,мас.X Винилбутиловый эфир Вода Бутанол Водный слой, мас.г: Винилбутиловый эфир Вода Нутанол Скорость отбора кубовой фракции, кг/ч Cocrав -кубовой фракции, мас. 2 1 в>нилбутиловый эфир Вода Бутанол Оримесн (ДБА>смола) Степень нэвлечеиия винилбут»>>osoro эфира I полученный водный слой направляют на орошение первой колонны при температуре 10-40 С и массовом отношении S винилбутилового эфира в питании колонны к воде в водном слое дистиллята, составляющем эфир — вода = 6-8:1. 1616888 1О Таблица 3 Условия проведения процесса и его ;езультаты по колонне 3 Примеры Показатели (з 174,4 164 170,2 92,5 118 93,0 118 92,8 117 78,4 21,6 79,1 20,8 76,2 23,8 6,3 93,7 6,4 93;6 8,1 91,9 99,07 0,61 98,40 0,91 98,32 1,44 8,6 39,5 51,9 3;2 49,4 47,4 5,6 43,3 51,1 93,4 97,5 95,5 Колонна. Опыт Температура, С емпература, С Температура, С 1 Г j1B вл ние кубе кг/с Давл ние кубе кг/с Давление кубе г/си ха куба орошения верха куба питания ха куба 90 0,22 92,5 118 90 0,22 92,8 117 90 0,22 93,0 118 92 0,23 93 118 92 0,23 92 117 90 0 21 90 118 90 0,21 82 124 9l 0,21 85 123 90 0,21 93 125 80 0,21 91 121 90 0,21 . 89 121 90 0,21 91 !23 90 0,21 89 119 12 l2 0,22 0,24 0,24 0,26 0,26 0,28 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,28 О,!6 ! АЙ!8 0,18 0,16 0,16 0,16 0,18 0,28 0,16 0,16 0,24 0,24 0,24 90 94 90 94 90 94 92 94 93 95 9l 94 92 Э5 93 95 92 94 91 94 90 95 90 9о 90 95 78 98 78 104 78 !04 78 102 78 IG2 78 102 78 96 79 94 78 96 78 96 78 94 79 94 79 94 3 5 7 9 10 ! l ! l3 Подача питания, кг/ч Температура, С верха куба орошения Состав дистиллята,мас.7.: Органический слой Бутанол Вода Водный слой, мас.7: Бутанол Вода Бутанольная фракция,мас.X: Бутанол Вода Кубовый остаток,мас,Х; Бутанол Дибутилацеталь Смола Степень извлечения бутанола, 7 Таблица4 » 1616888 Та блица 5 ПриКолонна мер Нагруэ— ! ка > г/ч КоличеКонценВагруака,кг/ч 0 гепень иэнлечеКонцентрация эфира в кубе, мас. 7. Темпе- Нассо1, НагруэСтепень навлеченияя Концентрация бутанола кубе, ма с . 7. телень Вое Гоотношенис > ps»»» эфир,> ратура ство эфира, кг/ч иэ куба ка, кг/ч эвлече>>»>I бу анола,l О 1>>>ll! е о нпя, С ния яи нилбутилоного эфира," эфира, z в пи тн.п>яэфир— вода те, час 2 3 И28 C_#_P b ° 8 /- "— И Z — — -фью! Ю вЂ” — 727 С а и /7рт . /7 7У ФМ,2! Составитель Г.Степанова Техред M.Äèäblê Корректор М.Самборская Редактор Л.Веселовская Заказ 4093 Тираж 344 Подписное ! ЬГ1ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г КНТ ГССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/ 5 Г, роизводб твенно-издатель< кий комбинат "Патент", .Ужгород, yл . Г агарина, 1 О .! 4 1 7,6 2 542,8 3 570,7 4 584,6 5 549,8 6 960 7 920 В 960 9 960 ! 0 920 ll 900 12 1100 ! 3 900 96,45 96,59 98,28 95,8 96>16 97,4 94,7 93,8 97,3 97 ° 2 32 91 10 40 ! 2 .12 8:! 7:I 6 l I 6:I 6:I 6:1 6;l б:1 5:1 4, 1 9:I 6:1 6:1 99,7 99,6 99,99 98,0 99,99 99,9 93,3 98,0 99,9 99,8 87 878,2 859,4 896,2 892,6 850, I 765,9 890,0 666 99,8 99,7 99,8 99,8 99>7 99,8 99,0 98,7 99,1 99,6 98,6 98,6 98,8 376 874 832 804 846 743 837 639 99,7 99,65 99,73 99,2 98,6 99,5 99,5 98,4 89,0 99,5 97 94 I 70,2 174,4 164 164, 4 t54,8 209,8 183,6 . 173,8 331 0 164, 7 2!4,! 210>О 234 о8,4 98,32 99 07 98>1 99,4 99,3 98,0 98,6 99,4 99,6 98,7 о8,7 98,5 95,5 93,4 97,5 37,0 99,0 99,2 87,0 87,А 88,3 99,4 98,0 08 0 од>0
