Способ разделения смеси метилэтилкетон - циклогексанон - вода
Изобретение касается низших кетонов, в частности разделения смеси метилэтилкетона-циклогексанона и воды, что может быть использовано в химической технологии. Цель - снижение энергозатрат. Для этого разделение указанной смеси ведут в трех ректификационных колоннах с отделением с низа 1-й колонны основного количества воды и выделением дистиллята. Последний расслаивается во флорентийском сосуде на органический и водный слои (водный возвращают в 1-ю колонну). Органический слой используют в виде питания 2-й колонны, а экстрагент-циклогексанон подают сверху с отбором в дистиллат метилэтилкетона, циклогексанона и воды (в кубе остается безводная смесь метилэтилкетона и циклогексанона). В качестве питания в 3-й колонне, работающей при атмосферном давлении, используют кубовый продукт 2-й колонны с получением чистого метилэтилкетона и чистого циклогексанона (куб). При этом часть циклогексанона в виде рециркулирующего потока используют для орошения колонны 2 при массовом отношении питания к орошению 5,56-7,31. При этом дистиллят 2-й колонны направляют для разделения во флорентийский сосуд. В этом случае исключается необходимость испарения потока циркулирующего циклогексанона. 1 ил., 5 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4499033/23 — 04 (22) 28. 10. 88 (46) 30, 1 2. 90. Бюл. Р 48 (71) 11осковский институт тонкой химической технологии им. M.B.Ëoìoíîñîâà (72) B.H.Ïîíîìàðåâ, Н.B.Íîâèêîâà, B.Ñ.Òèìîôååâ, В.Н.Кива, Н.П.Богдан и Г.Х.Идиабуллин (53) 66.048:54!.123.07 (088.8) (56) Пономарев B.;H. и др. Химия и технология органических производств
Сб. трудов ". ИТХТ им. M.В.Ломоносова, 1979 г., том. IX, вып,2, с. 240-246. (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ С1".ЕСИ ИЕТИЛЭТИЛКЕТОН вЂ” ЦИКЛОГЕКСАНОН вЂ” ВОДА (57) Изобретение касается низших кетонов, в частности разделения смеси метилэтилкетона — циклогексанона и воды, что может быть использовано в химической технологии. Цель — снижение энергозатрат. Для этого разделение укаэанной смеси ведут в трех ректификационных колоннах с отделением с низа 1-й колонны основного колиИзобретение относится к химичес— кой технологии, а именно к способу очистки органических растворителей с применением азеотропной ректификации.
Целью изобретения является снижение энергетических затрат при выделении метилэтилкетона и циклогексанона из их смеси в присутствии воды.
На чертеже приведена принципиальная технологическая схема способа.
„„SU,, 1616889 А 1 (51) 5 С 07 С 45/80, В 01 D 3/34 чества воды и выделением дистиллята, Последний расслаивается во флорентийском сосуде на органический и водный слои (водный возвращают в 1-ю колонну) ° Органический слой используют в виде питания 2-й колонны, а экстрагент — циклогексанон подают сверху с отбором в дистиллят метилэтилкетона, циклогексанона и воды (в кубе остается безводная смесь метилэтилкетона и циклогексанона), В качестве питания в 3 — и колонне, .работающей при атмосферном давлении, используют кубовый продукт 2-й колонны с полу— чением чистого метилэтилкетона и чистого циклогексанона (куб), При этом часть циклогексанона в виде рециркулирующего потока используют для орошения колонны 2 при массовом о;ношении питания и орошению 5,56-7,31.При этом дистиллят 2-й колонны направляют для разделения во флорентийский сосуд. В этом случае исключается необходимость испарения потока циркулирующего циклогексанона. 1 ил.,5 табл.
Технологическая схема включает ректификационные колонны 1,2 и 3 и флорентийский сосуд 4. Исходный поток
5, содержаший метилэтилкетон, циклогексанон и воду, подают во флорентийский сосуд 4. Нижний (водный) слой 6 из флорентийского сосуда подают в колонну 1 где происходит отделение растворителей от основной массы воды, выводимой с кубовым потоком 7.
1616889. 1H (тиллЯ тныЙ и ATО к 8 klBII р а ш1Я ют в(? флорентийский сосуд, из Koto:?Qr а (? pI аеЕЕЕч(. скиЙ сл1(?й 9 ГЕОГ«анЗТ R колонну
2, оран«аемую сверху экстрагентом, в качестве которого исцользуют циклагексанан с низа колонны 3. 3 результате днстиллят I О колонны 2 содержит метил?тилкетон, циклогексанан и воду, а в кубовом потоке 1 . остается безвоjIHая смесь метилэтил.;етîHà H IIHклогексakIok«kk. Поток 12 образуется от смешения потоков 5, 8 и 1 О. Кубовый поток 11 направляют на разцеление в колонну 3, где сн подвергается разделейию на чистьп!. метилэтилкетон (натак 13) и циклогексанон (поток 14).
Часть цикпогексанана„ выводимого из куба колаHk(h! 3, в виде рециркулирую— ш(.га потока 15 используют для орошения колонны 2, а оставшун>ся часть отвалят из системы в качестве целевога продукта.
Г! р и м е р 1. Исходную смесь в к(личестве 100 кг/ч состава,мас.Z: метилэтилкетан 33,26, циклогексансн
16, 74; I?oj«a 50,00 — подан?т во (Ьларентийс.кий сосуд, гпе происходит рас(: I;»II?ak(He при 60 С. Вапн1ю (Ьазу из сбларентийскага сосуда падают на 1: c .к ти(Ьикацию в первую колонну э(е?(1?актив-! и стью 10 т. т, на первую таре,1ку сверху в количестве 68 8 1 кг/ч; состав, мас.l: метилэтилкетон 10 04; циклогексанан 3,67; вода 86,29. При температуре верха колонны 96,! С (-тбирают j«HO TH(IJIIIт, кг> ч: метилэ: I ек(—, I. тан 6,91; циклогексанан 2,53; чада
9, 4 1 — 1 Ор rakIH :ескуЕо фазу и= фларееггнйскаго cncyj«.I з количестве 92.,96 кг/.е и.?став;(, мас . Х: ме", илэтнлкетан 46,, 60;е«ик-- ло гекс»IoII 34, 39; вода 1,97 — подают k(a ректификацию во втору(о колонну .?(Ь(Ьектеевность. о 24 т.:, на 10-ю тарелку сверху при нуг«евам флегмовам чис— ле. В:) Tó же колонну на . -ю гарелку сверху падают циклогексапон и;? л (-(C P в количестве 516,35 кг .в соотношении к питанию колонны 5,56.", 1. При температуре верха колонны 82,84 С отбирают дистиллят в количестве, кг/ч: Ip— тилэтилкетон 13,34; циклагексанон l 7,65; вода 11,97. Из ку(?а кала!те!ы отбир а!от смесь в каличес TB;"., Кг/ч: метилэтилкетон 33,26; циклогексанс и 533,09, — падают ее На 1?аздсление в тpBò HIO co?10 неГУ э(ЕЕ(Ье к HBHo стью 10 т. т., на шестую тарелку сверху. При темгературе верха колонны 79,4 С, флегмовам числе 2 отбирают дистиллят в количестве, кг/ч: метилэтилкетон 33,26; вода 0,07, Из куба колонны отбирают чистый циклогексанан (533,02 кг), часть которого (516,35 кг/ч), возвращают на орошение второй колонны. Пример ы 2 и 3. Аппаратурное оформление и условия проведения процесса аналогичны, приведенным в примере 1. В табл,1 показано влияние расхода разделя(ощега агента — циклогексанона на состав кубового продук. та колонны 2, где осуществляется процесс экстракгивнай ректификации. KBK гидно из табл.! (примеры 2-3), только в заявляемых пределах соотноше(.Hrk разделяющего агента — циклогексанона и исходного потока сырья достигается необходимая четкость разделения. Так в примере 2, при соотношении циклагексанона и сырья 3,80:! в кубе колонны экстрактивной ректификации появляется вода в концентрации 0,14 мас.7., чта негатеевно 30 СЕсазывается HB. качестве метилэтилкетана, получаемогo в колонне 3.Поэтому содержание воды в кубовом продукте коло 111hi ? не должно превь.шать 0,01 мас./, чтобы концентрация воды в товарном метилэтилкетане не превышала 0.,1 мас..„ что диктуется техноП р : . p и 4 7, Состав исхадпой с(леси, эффек.ивность ко— ,ес! . анны, кали .е(тва атбираемога дистиллята, флегмавое число и расход ра(зделяЕощего агента циклагексанана такие к(-, как и в примере 1 ° В табл, 2 (!оказано влияние лов ° c,,i ;:.е.| ü ß та!?НГ«ки ЕЕН ГаниЯ в 1?ек й? -и,-.икацианнал колонне 2 на резу?еь-Гать раз:,елення исходной смеси. -,((д:.:.-са p:зделения достигается при подаче исходной смеси на 10-!2-ю та:(? репку.„поскольку та? ька в этом слу.Ф:.Ф чае содержание вады в кубовой жидкости составляет менее 0,012 мас.Х. Изменение положения тарелки питания в колонне 2 практически не влияет на величину энергетических затрат в этой колонне. Па известному способу смесь ме,тилэтилкетон — еп клагексана,"I Do 1 д;! па,—,ают в колонку 1, где отделяют. 5 16 от нее основную массу воды. Дистиллят колонны направляют во Флорентийский сосуд на расслаивание. Бод— ный слой из флорентийского сосуда возвращают в колонну 1, а органический поступает на дальнейшее разделение в систему колонн 2 и 3. Колонна 2 работает с орошением метилэтилкетоном из куба колонны 3 при флегмовом числе 5. В колонне 2 от циклогексанона отгоняют азеотроп — метилэтилкетон — вода (содержание воды 11,3 мас.%), поступающий в колонну 3, работающую под давлением 5 7 кг/см . При повышении давления 2 азеотропная точка смещается в сторону более высокого содержания воды по сравнению с перегонкой при атмосферном давлении, благодаря чему в дистиллят отгоняется фракция метилэтилкетон — вода с содержанием воды 19 мас.%, а в кубе колонны 3 отбирают осушенный метилэтилкетон. Цистиплят подают во второй флорентийский сосуд, водный слой из флорентийского сосуда возврашают на питание колонны 1, а органический слой — на питание колонны 3. Результаты сравнения энергетических затрат в технологических схемах разделения по известному способу и предлагаемому приведены в табл.3. В табл. 4 и 5 приведены данные по расчетам материального и теплового балансов разделения смеси метил— этилкетон — циклогексанон — вода IIO предлагаемому и известному способам соответственно. Таким образом, разделение смеси в присутствии такого азеотропного агента, как циклогексанон, позволяет достичь во 2-й колонне отделения воды от метилэтилкетона и циклогексанона, тогда как согласно известному способу при обычной ректиФикации вода вместе с метилэтилкетоном уходит в дистиллят, что усложняет дальнейшее разделение смеси, поскольку для разделения азеотропа — метилэтилкетон — вода требуется колонна, работающая под давлением. 16889 При осуществлении предлагаемого способа подаваемый на разделение циклогексанон преимущественно выводится из куба колонны 2 вместе с метилэтилкетоном и лишь небольшая его часть отводится с дистиллятом в смеси с метилэтилкетоном и водой. Дальнейшее разделение пиклогексанона и метилэтил кетона осуществляют простой ректификацией в 3-й колонне ° Применение предлагаемого способа позволяет сократить потоки, отбираемые из 2-й 3-й колонн, кроме того, исключается необходимость испарения потока циркулирующего циклогексанона, что 15 в результате приводит к сокращению энергетических затрат на разделение по сравнению с известным способом: 2р экономия тепла составляет 21, а экономия по холоду — 60 . формула и з обретения колонны, работающей при атмосферном 50 давлении. 25 Способ разделения смеси метилэтилкетон — циклогексанон — вода в трех ректификационных колоннах с отделением с низа первой колонны основного количества воды, расслаиванием дистиллята первой колонны во флорентийском сосуде на органический и водный слои с возвратом водного слоя в первую колонну, использованием органического слоя в качестве питания второй колонны, отгонкой в виде дистиллята второй колонны смеси,содержащей метилэтилкетон и воду, и получением обезвоженных циклогексанона и метилэтилкетона, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат, на верх второй колонны подают в качестве орошения циклогексанон с низа третьей колонны в массовом отношении ороше45 ние: питание колонны, равном 5,56— 7,31:1, дистиллят с верха второй колонны направляют во флорентийский сосуд и получают метилэтилкетон с .верха и циклогексанон с низа третьей 1616889 Таблица ! Показатели Способ по примеру 2 (3 Состав питания, KI / ×: Метилэтллкетон Циклогексанон Вода 3КсТр 1I" ент; питание Дистиллят, мас.%: Метилэтилкетон Циклогексанон Вода Кубовый продукт„мас,%: Yieтилэтилкетон 36,58 130,83 27,83 7,31:1 43,61 130,83 12,84 3,8:1 35,15 39,43 25,42 31,03 41,14 27,83 5 55 94,45 0,00 8,46 91,40 0,14 Циклогексанон Вода Температура в колоно. не, С: 31,99 82,84 121,,68 !34,76 верх куб Число теоретических 24 24 0 тарелок в колонне Флегмовое число гексанон Та блица 2 Способ по примеру Показатели Состав питания, мас.%: Метилэтилкетон Циклогексанон Вода 11омер гарелки питания 3 /,42 34,73 27,85 37,42 34,73 27,85 39.,67 33.,83 26,50 37,50 34,68 27,82 от верха колон.;ы Дистиллят, мас.%: Иетилэтилкетон 33,50 40,06 9 31 1О 41 По 2 /,31 31,01 41,14 27,85 31,01 41,14 27,85 Циклогексанон Вода 1(убовый продукт,.мас.%: Метилэтилкетон 6,41 93,59 0,00 6,40 93.„59 0,01 6,41 93,59 0,00 6„!7 93, 7,7 0,06 Циклогекс анон Вода ! Те миера тура в к олонне, (, 82, 84 132,57 82, 84 132,56 82„83 132,53 82,31 131.38 верх куб Число т!оретических тарело1 в колонне Флегмовое чисTlo 24 24 24 24 Ф В качестве экстра-, ента используют цикло1616839 Та блина 3 м Расход>ккал/кг исходСт) особ ного сырья Тепло Холод 720,1 655,8 Известный По пример 1 565,2 7)2,2 260, 3 293,2 таблица4 Тепловая нагрузка,ккал/ч Количе- Количество компонента, кг/ч Аппарат, поток ство потока,кг/ч Цикло- Вода гексаиои на коидеисатор колоииы Кетилэ типна куб колонны кетои 100 33,26 16,74 50>00 36,92 7 I,38 53,51 161,81 I I,97 59,41 59,41 9,41 50,00 II,97 i1,97 92,96 68,85 68,85 18,85 50,00 92,96 42,96 565.,45 516,35 565,45 33,26 532,19 Суммариые тепла или 9235,6 6039>5 21243,4 9550, 1 Колонна 2 Ре>ц>кп Коломна 3!!244,5 ) 7435,6 33,26 33,26 0,07 затраты холода 4!723,5 26о25>2 П р и м е ч а и и е. Теплоемкость (кк/кг. С) циклогексаиоиа и метилзтилкетоиа 0,4-0,5, воды 1,0. Таблица 5 Количество компонента,кг/ч Общее количество Алпарет, поток Тепловая нагрузка, ккал/ч t кипятильни- коидеисаторы ки куба Ь потока, кг/ч lетилэтил- Цикло- Вода кетон гексапои Исходная смесь Колонна 1 123>65 73,65 50,00 33, 26 37,42 37,42 l6,74 ) 7,02 17,02 50, 00 69,21 l9,2) 50,00 21819,4 15888>6 Флореитийский сосуд 1 Питание Оргаиический слой Водный слой Колонна 2 73, 65 37,42 I9,2I 17,02 16,74 0,28 17,74 35,24 2,18 35,24 60,43 25,19 139,14 71,08 58,45 затраты 8,06 ll,)5 8,06 8,06 14820,9 15903,8 16,74 Рецикл Колонне 3 17,67 35371,9 33784,0 72012,2 65576,4 тепла холода Исходная смесь Флорентийский сосуд Питание Органический слой Водный слой Колонна I G0,04 13,61 60,04 68,49 )6,74 25,19 148,20 88,75 58,45 Суммарные 46,60 6,91 6,91 6,91 46.,60 13,34 33, 26 34,39 2,53 2,53 2,53 34,39 17,65 539,19 516,35 532,19 532 lо
