Способ разделения смеси винилацетата и метанола
<>8787б!
ОПИСАНИЕ
ИЗОВРЕТЕ Н И Я
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Сова Советских
Социалистических
Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.06.79 (21) 2784893, 23-04 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.11.81. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.81 (51) М.Кл з С 07 С 69/15
С 07 С 67/54
Государственный комитет
СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 547.292 361.2.06 (088.8) (72) Авторы изобретения
В. С. Тимофеев, Т. Г. Павленко, Е. В. Полякова, М. Э. Розенберг, К. Л. Худоян и А. П. Галстян (71) Заявитель Московский ордена Трудового Красного Знамени институт тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ
ВИНИЛАЦЕТАТА И МЕТАНОЛА
Изобретение относится к усовершенствованному способу разделения смеси винилацетата и метанола, содержащей примеси ацетальдегида и метилацетата и образующейся в производстве поливинилбутираля.
Известны различные способы разделения винилацетатсодержащих смесей, например экстрактивной ректификацией углеводородами бензольного или нафталинового ряда (1).
Однако в этом случае возникают трудности, связанные с очисткой вннилацетата от примесей этих углеводородов.
Известна также водная экстрактивная ректификация смеси винилацетата и метанола, содержащей примеси ацетальдегида и метилацетата. Процесс ведут с подачей воды ниже подачи флегмы с последующей очисткой от ацетальдегида, обработкой дистиллята винилацетата, содержащего также метанол, ароматическими аминами или карбоновыми кислотами. Выделение чистого (до 100%) винилацетата ведут в колонне периодического действия. Степень извлечения его до 93,2% (2).
Однако в этом случае теряется с головными фракциями часть винилацетата.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ разделения смеси винилацетата и метанола, содержащей до 1% ацетальдегида и метилацетата.
Способ осуществляют экстрактивной ректификацией водой в колонне с подачей ее на вторую тарелку при весовом соотношении вода: содержащийся в смеси метанол, равном 3,78: 1,0.
Процесс ведут с возвратом части конденсата паров этой колонны в виде флегмы (флегмовое число 2,5 — 3,0), а остальную часть конденсата направляют на расслаивание водной и органической фаз.
Кубовая жидкость этой колонны представляет собой водно-метанольную смесь, ко15 торую ректификацией разделяют на чистые компоненты, причем воду возвращают в начало процесса. Образовавшуюся после расслаивания водную фазу также возвращают в начало процесса. Органическую фазу подвергают ректификации с отделением в виде дистиллята смеси ацетальдегида, метанола, металацетата и винилацетата, из которой после дополнительной ректификации отгоняют легкокипящие компоненты (примеси) . Полученный водный винилацетат направляют в колонну азеотропной отгонки для отделения водного винилацетатного азеотропа, который разделяют декантацией, кубовый продукт, содержащий винилацетат с примесями поли878761 меров, очищают от них дистилляцией. Образовавшуюся после расслаивания водного винилацетатного азетропа воду возвращают в начало процесса.
На фиг. 1 представлена технологическая схема разделения указанной смеси; на фиг. 2 — другой вариант схемы.
В середину экстракционно-ректификационной колонны 1 подают по линии 2 разделяемую смесь, а в верхнюю часть, на вторую тарелку — по линии 3 воду.
В виде верхнего потока из этой колонны по линии 4 отбирают гетерогенную смесь, которая поступает в декантатор (флорентийский сосуд) 5, откуда водный слой по линии 6 возвращают в колонну 1, а органический — по линии 7 направляют в ректификационную колонну 8. Кубовую жидкость колонны 1 по линии 9 направляют в колонну 10, где выделяют в виде чистых продуктов по линии 11 метанол и по линии 12 воду. Из колонны 8 по линии
13 в виде дистиллята отгоняют ацетальдегид, метилацетат, метанол и винилацетат в виде азеотропа, разделяемый затем в колонне 14. Из куба колонны 8 водный винилацетат по линии 15 направляют в колонну
16 азеотропной отгонки. Из нее по линии
17 отделяют азеотроп винилацетата и воды, который после конденсации расслаивается в декантаторе 18. Органический слой по линии 19 возвращают в колонну 16, а водный — по линии 20 — в колонну 1.
Кубовую жидкость, содержащую винилацетат с примесями полимеров, по линии
21 направляют в дистилляционный куб 22, где отделяют полимеры.
Из колонны 14 по линии 23 в виде дистиллята отделяют ацетальдегид и азеотроп метилацетата и метанола (легкокипящие компоненты), а кубовую жидкость, представляющую собой смесь винилацетата с метанолом, по линии 24 возвращают в колонну 1.
Экстрактивную ректификацию проводят при весовом соотношении вода: метанол, равном 3,78: 1,0; флегмовое число
2,5 — 3,0 (3).
Однако этот способ не обеспечивает получения в дистилляте колонны 1 винилацетата, не содержащего метанола.
Кроме того, для отделения ацетальдегида и метилацетата необходима специальная колонна 14, кубовый продукт которой рециркулируют в колонну 1, что ведет к потере винилацетата за счет термополимеризации.
Целью изобретения является сокращение потерь винилацетата и упрощение процесса.
Цель достигается тем, что по предлагаемому способу экстрактивную ректификацию исходной смеси ведут водой путем подачи ее на первую тарелку экстракционно-ректификационной колонны при весо5
25 зо
Зб
65 вом соотношении вода: содержащийся s смеси метанол, равном 3,0 — 3,2: 1,0, с отводом всего количества конденсата паров этой колонны на расслаивание водной и органической фаз, отбором кубовой воднометанольной жидкости, ее ректификационным разделением и возвратом воды в начало процесса, отделением после расслаивания водной фазы, возвращаемой в начало процесса, от органической фазы, из которой после отгонки легколетучих компонентов получают водный винилацетат, направляемый затем на расслаивание для отделения воды, азеотропную осушку и ректификацию для очистки от полимеров.
Отличительными особенностями предлагаемого способа являются проведение процесса экстрактивной ректификации при весовом соотношении воды и метанола, содержащегося в исходной смеси, равном
3,0 — 3,2: 1,0, подача воды на первую тарелку колонны, с отводом всего количества конденсата паров этой колонны на расслаивание водной и органических фаз, направлением последней на ректификацию для отделения в виде головного продукта легкокипящих компонентов и кубового продукта — водного BHIiHJIQIIåòàòà, который направляют затем на расслаивапие для отделения воды, возвращаемой в начало процесса, от сырого винилацетата с последующей его азеотропной осушкой и ректификационной очисткой от полимерных примесей.
Это обеспечивает упрощение процесса за счет снижения энергозатрат и исключения узла дистилляционного выделения винилацетата (дистилляционный куб 22, фиг. 1), а также сокращение потерь винилацетата в связи с исключением рецикла винилацетатной смеси в начало процесса (поток по линии 24 из колонны 14) .
Проведение экстрактивной ректификации без использования флегмы обеспечивает лучшее качество верхнего продукта этой колонны, так как в нем не происходит концентрирование метанола. Последний образует при наличии флегмы азеотроп с винилацетатом, который имеет температуру кипения ниже, чем у чистого винилацетата (58,5 против 72,3 С), что ухудшает состав верхнего продукта.
На фиг. 2 изображена технологическая схема разделения смеси винилацетата и метанола по предлагаемому способу.
В нижнюю часть экстракционно-ректификационной колонны 1 подают по линии
2 исходную смесь, содержащую 65—
80 вес. % метанола, 34 — 19 вес. % винилацетата и около 1 вес. % ацетальдегида, метилацетата и полимеров, а на первую тарелку подают по линии 3 воду. Верхний продукт колонны 1, выводимый из нее по линии 4, после конденсации направляют в декантатор 5 (флорентийский сосуд), где
878761
Компонент, вес.!
Температура, С о о ч ф о ф о ч ф
CQ о
Cl о f
III
- X о;„ й( о о зД: о
ы
4 о х ф
v ч ф и ф v! ! !
ID о ф о
+ о ,! ) ч ф ЭIII ф ф !
»
Х =o ф v с ф" о о и х х (Проду!к1 ф ! о !! х о
2,< ф О 2! ф х о
f ф
Ж (-"
f !fI
Я
2 es,", фЙ, ф ca o ! !» ф ф ф х Г ф сО
М
74,4 !
27,0
3,0 — 3,2
0,5
2,1
0,2
0,8 !
24,6
92,0
64,1
5,1
73,0
83,2
2,1
79,16
0,8
18,61
92,0
0,43
100
5,1
1,8
Следы
37,5
72,3
20 ! ! !
35 !
0,1
6,7
0.01
99,1
93,3
99,99
66,4
72,3
99,99
72,3
Полимеры, образующиеся
Кубовый продукт е осмоления в ход! 27,0
99 9
73,0
0,01
99.99
64,6
100
Винил ацетат
Вода
Метилацетат
Ацетальдегид
3,7
95,5
0,3
0,5
96,3
0,7
2,2
0,8
Винилацетат
Вода
Метил ацетат
Ацетальде гид
Винилацетат 2,5
Вода 97,5
Винилацетат 99,9
Вода 0,1 отделяют по линии 6 воду и по линии 7 органическую фазу, из которой затем в колонне 8 отгоняют по линии 9 легколетучие компоненты, а в виде кубовой жидкости по линии 10 отбирают винилацетат. Последний после отделения потоков 11 воды в декантаторе 12 (флорентийский сосуд) подвергают азеотропной осушке в колонне 13 и отделению полимеров в колонне 14.
Кубовый продукт колонны 1, содержащий водный метанол, направляют по линии 15 в колонну 16 для разделения на
Колонна экстргктивной ректификации (колонна 1)
Исходная смесь
Дистиллят
Кубовый гродукт
Колонна отделения легколетучих компонентов (колонна 8)
Исходная смесь
Днстиллят
Кубовый продукт
Колонна гетероазеотропной осушки (колонна 13)
Исходная смесь
Дистиллят
Кубовый продукт
Колонна выделения винилацетата (колонна 14)
Исходная смесь
Днстиллят
Колонна выделения метанола (колонна 16)
Исходная смесь
Дистнллят
Кубовый продукт
Соотношение между органическим и водным слоями во флорентийском сосуде 5
40 — 43: 1.
Состав слоев, вес. :
Органический слой Водный слой
Соотношение органического и водного слоев во флорентийском сосуде 12 180: 1.
Состав слоев, вес. о :
Органический слой Водный слой чистый метанол, выводимый по линии 17, и воду, которую удаляют из этой колонны по линии 18 и возвращают в колонну 1.
6 Пример. Разделение смеси полимеризата производства поливинилбутираля после отделения от полимерного лака с целью регенерации мономера (винилацетата) и растворителя (метанола) проводят на искусственных смесях. Параметры работы разделительных аппаратов согласно схеме на фиг. 2 приведены в таблице.
Как видно из данных таблицы, выделяемый метанол и винилацетат практически
15 не содержат примесей.
Формула изобретения
Способ разделения смеси винилацетата и метанола, содержащей примеси ацетальдегида, метилацетата и полимеров, образующейся в производстве поливинилбутираля, путем ее ректификационной экстракцпи водой с отбором в виде кубовой жидкости водного метанола, разделяемого затем ректификацией на чистый метанол и воду, возвращаемую в начало процесса, направлением конденсата паров экстракционной ректификационной колонны на расслаивание для разделения водной и ор878761 ганической фаз с возвратом водной фазы в начало процесса и ректификационным разделением и очисткой органической фазы от примесей полимеров и легкокипящих компонентов с выделением винилацетата, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь винил ацетата и упрощения процесса, в последнем воду подают на первую тарелку экстракционноректификационной колонны при весовом соотношении ее к содержащемуся в смеси метанолу, равном 3,0 — 3,2: 1,0, с отводом всего количества конденсата паров этой колонны на расслаивание водной и органической фаз, направлением последней на ректификацию для отделения в виде головного продукта легкокипящих компонентов и кубового продукта — водного винилацетата, который направляют затем на расслаивание для отделения воды, возвращаемой в начало процесса, от сырого винилацетата с последующей его азеотропь ной осушкой и ректификационной очисткой от полимерных примесей.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
10 1. Заявка ФРГ № 2252276, кл. 1201903, оп у бл и к. 1974, 2, Патент Японии № 15115, кл. 16 В
612, опублик. 1962.
3. Регенер а ци я ви н ил ацетата и м ет а но1Б ла из полимеризата, образующегося при производстве поливинилового спирта—
«Хим. промышленность», 1971, ¹ 5, с. 383—
387 (прототип).
878761
Составитель Г. Андион
Техред А. Камышникова
Корректор С. Файн
Редактор 3. Бородкина
Заказ 1626/1228 Изд. № 595 Тираж 448 Подписное
НПО сПоиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !
13035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5
Тип. Харьк. фил. пред. сПатент»
