Способ обезвоживания этанола экстрактивной ректификацией с этиленгликолем



Способ обезвоживания этанола экстрактивной ректификацией с этиленгликолем
Способ обезвоживания этанола экстрактивной ректификацией с этиленгликолем

 


Владельцы патента RU 2454261:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московская государственная академия тонкой химической технологии имени М.В. Ломоносова" (RU)

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к получению абсолютированного этанола из синтетического спирта. Способ обезвоживания этанола экстрактивной ректификацией с этиленгликолем в одной сложной колонне, в котором сложная колонна имеет боковую укрепляющую секцию, состоящую из 3 т.т., а основная колонна содержит 21 т.т., флегмовые числа в основной колонне и в боковой секции составляют (0,33-0,38) и (0,11-0,15) соответственно с отбором в дистилляте основной колонны этанола, в кубе - этиленгликоля, который возвращают на орошение на 3-ю тарелку основной колонны, а в дистилляте боковой секции - воды. Изобретение позволяет получить этанол и воду более высокого качества и снизить энергетические затраты на 20,1% по сравнению со схемой-прототипом при одинаковом соотношении исходная смесь:ЭГ. 1 табл.

 

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к получению абсолютированного этанола из синтетического спирта, образующегося в процессе прямой гидратации этилена, и биоэтанола, полученного ферментативным брожением биомассы.

При давлении 101,3 кПа этанол образует с водой азеотропную смесь с температурой кипения 78,15°С и концентрацией спирта 89,56% мол. Одним из методов разделения данной смеси является экстрактивная ректификация, которая является энергетически более выгодной, чем, например, азеотропная ректификация с пентаном. Известны способы осуществления осушки этанола экстрактивной ректификацией с этиленгликолем (ЭГ) в двухколонном комплексе и в одной сложной колонне с боковым отбором.

В статье (Meirelles A., Weiss S. and Herfurth H. Ethanol Dehydration by Extractive Distillation, J. Chem. Tech. Biotechnol. 1992, V.53, pp.181-188) предложен способ обезвоживания этанола экстрактивной ректификацией с ЭГ в комплексе из двух колонн - колонны экстрактивной ректификации и колонны регенерации этиленгликоля. В экстрактивную колонну эффективностью 24 теоретические тарелки (т.т.) на 12 тарелку подают исходную смесь, содержащую 85% мол. этанола и 15% мол. воды. Этиленгликоль подают на 2-ю тарелку. Соотношение исходная смесь:ЭГ равно 1:0,6, флегмовое число - 0,89. В качестве дистиллята отбирают этанол с концентрацией 99,94% мол. Кубовый продукт, представляющий собой смесь воды и этиленгликоля, ректифицируют в колонне регенерации эффективностью 10 теоретических тарелок. Флегмовое число равно 1,0. Дистиллятом этой колонны является вода с концентрацией 99,7% мол., а кубовым продуктом - этиленгликоль с концентрацией 99,98% мол., который возвращается на орошение в первую колонну.

Недостатком этого способа является проведение процесса в двух колоннах, что требует установки насосов, трубопроводов и промежуточных емкостей для перекачивания кубовой жидкости из первой колонны во вторую, а также дополнительных энергозатрат на испарение жидкости в кубе колонны регенерации и создание потока флегмы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является процесс экстрактивной ректификации смеси этанол-вода с этиленгликолем в одной сложной колонне с боковым отбором / Brito R.R., Maciel M.R.W., Meirelles A.A. New Extractive Distillation Configuration for Separating Binary Azeotropic Mixtures. The First European Congress on Chemical Engineering. Florence, Italy. May 4-7. 1997. V.2. P.13333. /. Исходную смесь с концентрацией этанола 85% мол. подают на 14-ю тарелку (считая сверху), экстрактивный агент - на 6-ю. Верхний продукт представляет собой практически чистый этанол с концентрацией 99,71%. Воду отбирают в виде бокового потока в паровой фазе с 20-й тарелки. Концентрация воды в боковом отборе 99,27% мол. Кубовый поток - ЭГ с содержанием примесей 0,02% мол. - возвращают на орошение в верхнюю часть колонны. Эффективность колонны 24 т.т. Соотношение исходная смесь:ЭГ равно 1:0,6, флегмовое число - 0,83.

Недостатком прототипа является недостаточно высокое качество продуктовых потоков и значительные затраты энергии в кипятильнике колонны.

Технической сущностью настоящего изобретения является повышение качества продуктов и сокращение энергозатрат на разделение смеси этанол-вода.

Техническая задача достигается организацией процесса экстрактивной ректификации в одной сложной колонне с боковой укрепляющей секцией. Эффективность основной колонны 21 т.т., эффективность боковой секции - 3 т.т. Флегмовое число в основной колонне (0,33-0,38); в боковой секции (0,11-0,15). Исходную смесь этанол-вода с концентрацией спирта 85% мол. подают при температуре кипения на 13-ю тарелку основной колонны, экстрактивный агент при температуре 80°С - на 3-ю тарелку. Мольное соотношение количества исходной смеси и этиленгликоля составляет 1:(0,47-0,6). Поток пара отбирают в боковую секцию с 19 тарелки основной колонны, поток жидкости из боковой секции возвращают на ту же тарелку. В качестве дистиллята основной колонны отбирают этанол с суммарным содержанием воды и ЭГ 0,06% мол. Кубовый продукт - этиленгликоль с концентрацией 99,98% мол. - возвращают на орошение на 3-ю тарелку основной колонны. Воду с концентрацией 99,7% мол. отбирают в виде дистиллята из боковой секции.

Энергетические затраты в кубе сложной колонны с боковой укрепляющей секцией на разделение смеси этанол-вода с содержанием спирта 85% мол., рассчитанные посредством вычислительного эксперимента, при соотношении исходная смесь:ЭГ=0,6 составляют 64,76 МДж/кмоль питания, а тепловая нагрузка в кипятильнике схемы-прототипа - 81,04 МДж/кмоль.

Из таблицы видно, что при значениях флегмовых чисел в основной колонне и в боковой секции, более низких, чем это указано в формуле изобретения, качество продуктовых потоков (особенно воды) существенно снижается. В частности, при флегмовых числах в основной колонне и боковой секции, равных 0,28 и 0,07 соответственно, концентрация выделяемой воды даже ниже, чем в схеме-прототипе. Увеличение флегмовых чисел сверх пределов, указанных в формуле изобретения, не приводит к существенному повышению качества продуктов, но увеличивает энергозатраты в кипятильнике колонны.

Таким образом, организация процесса в одной колонне с боковой укрепляющей секцией позволяет получить этанол и воду более высокого качества (этанол 99,94% мол. в отличие от 99,71% мол. для схемы прототипа и воду 99,7% мол. в отличие от 99,27% мол. для схемы прототипа) и снизить энергетические затраты на 20,1% по сравнению со схемой-прототипом при одинаковом соотношении исходная смесь:ЭГ.

Способ обезвоживания этанола экстрактивной ректификацией с этиленгликолем в одной сложной колонне, отличающийся тем, что сложная колонна имеет боковую укрепляющую секцию, состоящую из 3 теоретических тарелок, а основная колонна содержит 21 теоретическую тарелку, флегмовые числа в основной колонне и в боковой секции составляют 0,33-0,38 и 0,11-0,15 соответственно с отбором в дистилляте основной колонны этанола, в кубе - этиленгликоля, который возвращают на орошение на 3-ю тарелку основной колонны, а в дистилляте боковой секции - воды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения (мет)акриловой кислоты, включающему проведение для пропилена, пропана или изобутилена парофазного каталитического окисления для получения окисленной реакционной смеси, поглощение окисленного продукта реакции в воде для получения водного раствора, содержащего (мет)акриловую кислоту, концентрирование водного раствора в присутствии азеотропного агента и дистилляцию полученной (мет)акриловой кислоты в дистилляционной колонне для получения очищенной (мет)акриловой кислоты, в котором в ходе функционирования дистилляционной колонны, включая приостановку и возобновление функционирования, дистилляционную колонну промывают водой и после этого проводят азеотропную дистилляцию в присутствии азеотропного агента.

Изобретение относится к способу разделения исходной смеси из двух или более компонентов посредством экстрактивной дистилляции, к пригодной для этого снабженной перегородкой разделительной колонне, а также к их применению.
Изобретение относится к экологии, гидрохимии, аналитической химии и может быть использовано для извлечения органических соединений из водных сред, в частности из минеральных вод, в том числе сульфидных.

Изобретение относится к отделению 1,1-дифторэтана от винилхлорида. .

Изобретение относится к области основного органического синтеза, а именно к способу разделения биазеотропной смеси бутилпропионат (БП)-пропионовая кислота (ПК). Для разделения биазеотропной смеси бутилпропионат-пропионовая кислота используют метод экстрактивной ректификации с применением в качестве разделяющего агента сульфолана (СФ), взятого в соотношении 1:5-6 к исходной смеси в колонне экстрактивной ректификации эффективностью 35-50 т.т., причем флегмовое число в колонне составляет 1-3. Производят отбор бутилпропионата в дистилляте и смеси пропионовая кислота-сульфолан в кубе колонны. Затем смесь ПК-СФ подают в колонну регенерации разделяющего агента эффективностью 8 т.т., значение флегмового числа составляет 0.5-1. Из куба колонны выводят разделяющий агент и подают в колонну. Давление в колоннах составляет 100 мм рт.ст. Способ позволяет получить целевые продукты (БП, ПК) заданного качества - 99.5 мол.%. Технический результат изобретения заключается в упрощении технологии и сокращении капитальных затрат, а также повышении качества получаемых продуктов. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу ингибирования полимеризации стирола во время экстракционной дистилляции. Способ ингибирования полимеризации винилароматических соединений в процессе экстракционной дистилляции включает следующие стадии: a) приготовление смеси, которая содержит стирол; b) введение в смесь одного ингибитора 2-втор-бутил-4,6-динитрофенола (ДНБФ) и c) проведение экстракционной дистилляции смеси после стадии b) для отделения стирола; d) образование менее чем 200 масс. м.д. полимера из стирола. Технический результат - минимальное образование полимера. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Изобретение предназначено для экстракционной дистилляции. Устройство для экстракционной дистилляции экстракта из потока сырья включает колонну экстракционной дистилляции, линию подачи потока сырья, линию подачи растворителя, ребойлер с внутренним парораспределителем, соединенный с колонной экстракционной дистилляции, линию подачи водяного пара, соединенную с парораспределителем, и линию подачи водяного пара из колонны экстракционной дистилляции, соединенную с внутренним парораспределителем. Экстракт представляет собой ароматический углеводород. Ребойлер выбирают из группы, состоящей из котла-ребойлера, термосифонного ребойлера и ребойлера с принудительной циркуляцией. Технический результат - повышение эффективности экстракционной дистилляции. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к вариантам способа выделения стирола и поддержания эффективности экстракционного растворителя в системе выделения стирола из обогащенного стиролом сырья. Один из вариантов включает следующие стадии: (a) подачу обогащенного стиролом сырья в колонну экстракционной дистилляции, (b) отвод обогащенного стиролом потока из колонны экстракционной дистилляции, причем обогащенный стиролом поток содержит стирол и экстракционный растворитель; (c) подачу обогащенного стиролом сырья в колонну отделения растворителя, d) отвод обедненного стиролом потока из колонны отделения растворителя, причем количество стирола в обедненном стиролом потоке меньше, чем в обогащенном стиролом потоке; e) отделение части обедненного стиролом потока, f) приведение в контакт части обедненного стиролом потока с органическим растворителем в равновесной системе жидкость-жидкость, имеющей несколько равновесных стадий, с образованием промытого экстракционного растворителя, содержащего легкую органическую фазу и тяжелую органическую фазу, причем легкая органическая фаза переходит на следующую равновесную стадию, а тяжелая органическая фаза возвращается на первую равновесную стадию; и g) рецикл промытого экстракционного растворителя обратно в колонну экстракционной дистилляции. Способ позволяет рационально использовать растворители. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области основного органического синтеза, а именно к способу разделения зеотропной смеси бутилпропионат - пропионовая кислота. Способ разделения зеотропной смеси бутилпропионат (БП) - пропионовая кислота (ПК), компоненты которой обладают относительной летучестью, близкой к единице, включает разделение данной смеси методом экстрактивной ректификации с использованием в качестве разделяющего агента сульфолана (СФ), взятого в соотношении 1:6-7 к исходной смеси в колонне экстрактивной ректификации эффективностью 40-50 теоретических тарелок (т.т.), причем флегмовое число в колонне составляет 2-3, далее производят отбор бутилпропионата в дистилляте и смеси пропионовая кислота - сульфолан в кубе колонны (1); затем смесь ПК - СФ подается в колонну регенерации разделяющего агента (2) эффективностью 8 т.т., значение флегмового числа составляет 0.8-1, из куба колонны (2) выводится разделяющий агент и подается в колонну (1). Давление в колонне (1) составляет 760 мм рт.ст., а давление в колонне (2) составляет 100 мм рт.ст. Технический результат: упрощение технологии, сокращение капитальных затрат, повышение качества получаемых продуктов. 1 ил., 1 табл.
Наверх