Способ разделения биазеотропной смеси бутилпропионат-пропионовая кислота


 


Владельцы патента RU 2520484:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ им. М.В. Ломоносова") (RU)

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 области основного органического синтеза, а именно к способу разделения биазеотропной смеси бутилпропионат (БП)-пропионовая кислота (ПК).

Известен способ разделения данной смеси реэкстрактивной ректификацией (РЭР) при давлении 104,9 мм рт.ст. [Митюшкина И.А., Челюскина Т.В., Фролкова А.К. Исследование диаграмм α-линий в системе бутилпропионат - пропионовая кислота -окись мезитила // Тезисы докл. XIV Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии - 2008». Ч.1. Волгоград, 2008. С. 136; Челюскина Т.В., Митюшкина И.А., Фролкова А.К. Исследование изолиний относительной летучести в трехкомпонентных системах с биазеотропной бинарной составляющей // XIX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии: тез. докл., Волгоград, 25-30 сентября 2011. Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2011. Т.1. С.424;

Челюскина Т.В., Митюшкина И.А., Фролкова А.К., Чернышева М.А. Разделение биазеотропных смесей с использованием легколетучих дополнительных веществ. // Химическая технология. 2011. №12. С.730-736].

К недостаткам данного метода можно отнести сложность технологии, которая заключается в использовании трехколонного комплекса РЭР и необходимости организации двойной реэкстрактивной ректификации, то есть наличие двух колонн РЭР, которое связано с необходимостью компенсации фактического снижения селективности легколетучего разделяющего агента (РА) за счет его преимущественного перехода в паровую фазу.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению и достигаемому результату является процесс экстрактивной ректификации (ЭР) смеси бутилпропионат-пропионовая кислота с диметилсульфоксидом (ДМСО) при 104,9 мм рт.ст.[Т. Chelyuskina, I.Mityushkina, A.Frolkova. Estimation of possibility of industrial mixture separation by extractive rectification // Proceedings 35th International Conference of Slovak Society of Chemical Engineering. Tatranske Matliare. Slovakia, May 26-30, 2008. P.174; Митюшкина И.А. Разделение бинарных биазеотропных смесей с использованием дополнительных веществ различной летучести: дис....канд. техн. наук. М.: МИТХТ, 2011. 217 с; Челюскина Т.В. Теоретические основы ректификационного разделения биазеотропных смесей: дис.… докт. техн. наук. - М.: МИТХТ, 2011. 196 с.].

Лучшие результаты разделения получены при следующих условиях. Эффективность колонны ЭР составляет 50 теоретических тарелок (т.т.), исходную смесь бутилпропионат-пропионовая кислота подают на 30 т.т., (считая сверху), разделяющий агент диметилсульфоксид на 10 т.т. Соотношение исходной смеси (F0) к разделяющему агенту (РА) составляет 1:0,5. Флегмовое число равно 7. Верхний продукт представляет собой бутилпропионат (93,19%) с содержанием диметилсульфоксида (6,81%); кубовый продукт колонны ЭР (1) - смесь пропионовой кислоты и диметилсульфоксида практически равных концентраций (48,04% и 51,81%) с примесью бутилпропионата (0,15%).

Недостатком прототипа является отсутствие схемы полного разделения биазеотропной смеси бутилпропионат-пропионовая кислота (рассмотрена только колонна экстрактивной ректификации). ДМСО образует азеотропы с компонентами исходной смеси, что не позволило выделить целевой продукт заданного качества в колонне ЭР и сделало невозможным разделение исходной смеси на чистые компоненты.

Технический результат данного изобретения заключается в упрощении технологии и сокращении капитальных затрат, а также повышении качества получаемых продуктов.

Технический результат достигается способом разделения биазеотропной смеси бутилпропионат-пропионовая кислота, включающим экстрактивную ректификацию с применением в качестве разделяющего агента сульфолана (СФ), взятого в соотношении 1:5-6 к исходной смеси в колонне ЭР эффективностью 35-50 т.т., причем флегмовое число в колонне составляет 1-3, производится 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 0.5-1, из куба колонны (2) выводится разделяющий агент и подается в колонну (1). Давление в колоннах (1)-(2) составляет 100 мм рт.ст.

Прогноз возможных продуктов экстрактивной ректификации осуществлялся на основе анализа изменений относительной летучести разделяемых компонентов в присутствии разного количества РА. С помощью вычислительного эксперимента было рассчитано парожидкостное равновесие в системе БП-ПК-СФ в сечениях концентрационного треугольника с концентрацией сульфолана 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 мольных долей; построен ход α-линий в концентрационном симплексе трехкомпонентной системы, который показал, что в присутствии СФ увеличивается летучесть БП и сульфолан обладает селективностью, достаточной для разделения смеси БП-ПК экстрактивной ректификацией.

Технологическая схема процесса экстрактивной ректификации разделения бинарной биазеотропной смеси состоит из двух колонн (фиг.1). В отгонную часть первой колонны ЭР (1) подают исходную смесь БП-ПК эквимолярного состава в количестве 1 кмоль/час, а СФ вводят в верхнее сечение колонны. Отношение количества РА и исходной смеси в колонне (1) изменяется от 1 до 6. В дистилляте первой колонны отбирают практически чистый бутилпропионат, а кубовый продукт (бинарная смесь ПК-СФ) направляют в следующую колонну регенерации разделяющего агента (2), в кубе которой выходит чистый разделяющий агент и возвращается обратно в колонну (1). Дистиллят колонны (2) представляет собой практически чистую пропионовую кислоту. В колоннах (1) и (2) поддерживается давление 100 мм рт.ст. Процесс разделения ориентирован на получение продуктов (бутилпропионата и пропионовой кислоты) с чистотой не менее 99.5 мол.%.

Проведены компьютерные исследования более 70 различных режимов работы колонн схемы разделения. Для выбора оптимального режима варьировались следующие параметры колонн: эффективность (число теоретических тарелок), соотношение количеств питания и разделяющего агента, флегмовое число и уровни подачи исходной смеси и РА.

Примеры режимов работы схемы разделения биазеотропной смеси БП-ПК, в которых достигнуто требуемое качество продуктов, приведены в табл.1.

Таким образом, нами предлагается способ, включающий принципиальную технологическую схему полного разделения биазеотропной смеси бутилпропионат-пропионовая кислота с использованием тяжелокипящего разделяющего агента - сульфолана. Предлагаемый способ позволяет получить целевые продукты (БП, ПК) заданного качества - 99.5 мол.%.

Таблица 1
Режимы работы схемы разделения биазеотропной смеси бутилпропионат-пропионовая кислота
№ примера Параметры работы колонны (R - флегмовое число, Fo/PA - соотношение питания и разделяющего агента, N(1)N(2) - (кол-во т.т. в клоннах 1, 2) Исходная смесь Разделяющий агент Продуктовые потоки
Кол-во, кмоль/час Состав,мол.% Кол-во, кмоль/час Состав, мол.% БП ПК
БП ПК Кол-во, кмоль/час Состав, мол.% Кол-во, кмоль/час Состав, мол.%
1 N1=50 1 50 50 5 100 0,5 99,90 0,5 99,86
N2=8
R1=1
R2=0,5
F0/PA=1/5
2 N1=50 1 50 50 5 100 0,5 99,95 0,5 99,91
N2=8
R1=2
R2=0,5
F0/PA=1/5
3 N1=50 1 50 50 6 100 0,5 99,99 0,5 99,88
N2=8
R1=1
R2=0,5
F0/PA=1/6
4 N1=40 1 50 50 5 100 0,5 99,54 0,5 99,59
N2=8
R1=1
R2=0,5
F0/PA=1/5
5 N1=40 1 50 50 5 100 0,5 99,74 0,5 99,70
N2=8
R1=2
R2=0,5
F0/PA=1/5
6 N1=40 1 50 50 6 100 0,5 99,89 0,5 99,79
N2=8
R1=1
R2=0,5
F0/PA=1/6
7 N1=35 1 50 50 5 100 0,5 99,53 0,5 99,51
N2=8
R1=1
R2=0,5
F0/PA=1/5
8 N1=35 1 50 50 5 100 0,5 99,89 0,5 99,86
N2=8
R1=2
R2=0,5
F0/PA=1/5
9 N1=35 1 50 50 5 100 0,5 99,93 0,5 99,84
N2=8
R1=1
R2=0,5
F0/PA=1/6

Способ разделения биазеотропной смеси бутилпропионат (БП) - пропионовая кислота (ПК), включающий экстрактивную ректификацию, отличающийся тем, что в качестве разделяющего агента используют сульфолан (СФ), взятый в соотношении 1:5-6 к исходной смеси в колонне (1) экстрактивной ректификации эффективностью 35-50 теоретических тарелок (т.т.), со значением флегмового числа в колонне - 1-3, причем отбор бутилпропионата производят в дистилляте и смеси пропионовая кислота-сульфолан в кубе колонны (1), затем смесь ПК-СФ подают в колонну регенерации разделяющего агента (2) эффективностью 8 т.т., со значением флегмового числа - 0.5-1, из куба колонны (2) выводят разделяющий агент и подают в колонну (1), при этом давление в колоннах (1)-(2) составляет 100 мм рт.ст.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к получению абсолютированного этанола из синтетического спирта. .

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 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