Нитрорастворитель, растворитель обезжиривающий и способ их получения
Владельцы патента RU 2270184:
Общестов с ограниченной ответственностью "РЭТЕКС" (RU)
Изобретение относится к способу получения спиртосодержащих растворителей на основе отходов производства этилового спирта из пищевого сырья. Причем в процессе осуществляют переработку эфироальдегидной фракции концентрата головных примесей этилового спирта из крахмало- и/или сахаросодержащего сырья. Процесс ведут в ректификационной установке при температуре паровой фазы в кубе 60-90°С. При этом нитрорастворитель получают путем отбора смеси при температуре 60-70°С. Отбор смеси с получением растворителя обезжиривающего начинают при температуре верха колонны более 73° при положительной пробе на содержание эфиров в дистилляте. В состав нитрорастворителя (растворителя обезжиривающего) входят компоненты, мас.%: смеси эфиров ацетатного типа - 10-30 (0,8-2,9), алифатических спиртов - 51-74 (87-89), ацетальдегид - 5-9 (0,2-1,5) и вода - 8-10 (8-10). Технический результат - упрощение технологического процесса переработки отходов производства этилового спирта, расширение номенклатуры спиртосодержащих растворителей и снижение производственных затрат. 3 н.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.
Изобретение относится к химии, а именно к получению спиртосодержащих растворителей на основе отходов производства этилового спирта из пищевого сырья.
Известен смесевой растворитель на основе сивушного масла, являющегося отходом производства этилового спирта из крахмалосодержащего сырья, содержащий смеси:
| сложных эфиров ацетатного типа | 69,7-79,1 |
| (этилацетат, пропилацетат, изобутилацетат, изоамилацетат) | |
| алифатических спиртов | 19,1-29,2 |
| (этанол, пропанол, изобутанол, изоамилол) | |
| примеси | остальное |
(описание RU 2174974 МПК7 С 07 С 69/12, С 07 С 31/08, С 07 С 67/03).
Известный смесевой растворитель, обладая высокими растворяющими свойствами, имеет сложный технологический процесс получения. Кроме того, доля сивушного масла в составе отходов производства этилового спирта из крахмалосодержащего сырья ограничивает объемы производства известного растворителя.
Известна «Смесь бинарная» по ТУ 2319-0052099222-99, применяемая в производстве растворителей, нитролаков, нитроэмалей и содержащая смеси алифатических спиртов и эфиров, таких как метанол, этанол, пропанол, изобутанол, этилацетат, метилацетат и воду (описание RU 2183616, МПК7 С 07 С 31/02, С 07 С 29/80).
Известная смесь является промежуточным продуктом при получении растворителей, что усложняет процесс производства спиртосодержащих растворителей.
Известен способ получения продукта, входящего в состав спиртосодержащих растворителей, путем ректификации в присутствии щелочного агента эфироальдегидной фракции отхода производства этилового спирта при температуре куба 70-80°.
Известный способ не позволяет получать готовый продукт, т.к. полученный продукт представляет собой смесь алифатических спиртов (метанол, пропанол, этанол, изобутанол) с содержанием воды не более 9% по массе и используется, в частности, для производства растворителя 646, нитроэмалей НЦ-132П, мебельного лака НЦ-218 и др.
Задача изобретения - расширение технологических возможностей процесса переработки отходов производства этилового спирта путем упрощения технологического процесса и расширения ассортимента получаемых продуктов.
Технический результат от использования изобретения - расширение номенклатуры спиртосодержащих растворителей и снижение производственных затрат на получение готового растворителя.
Технический результат достигается тем, что нитрорастворитель, содержащий смеси эфиров ацетатного типа, алифатических спиртов и воду, дополнительно содержит ацетальдегид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| эфиры ацетатного типа | 10-30 |
| (этилацетат, метилацетат, пропилацетат, | |
| изобутилацетат, изоамилацетат) | |
| алифатические спирты | 51-74 |
| (2 бутанол, 1 бутанол, метанол, | |
| 1 пропанол, 2 пропанол, | |
| изобутиловый, изоамиловый) | |
| ацетальдегид | 5-9 |
| вода | 8-10 |
| примеси | остальное. |
Растворитель обезжиривающий, содержащий смеси эфиров ацетатного типа, алифатических спиртов и воду, дополнительно содержит ацетальдегид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| эфиры ацетатного типа | 0,8-2,9 |
| (этилацетат, метилацетат, пропилацетат, | |
| изобутилацетат, изоамилацетат) | |
| алифатические спирты | 87,0-89.0 |
| (2 бутанол, 1 бутанол, метанол, | |
| 1 пропанол, 2 пропанол, | |
| изобутиловый, изоамиловый) | |
| ацетальдегид | 0.2-1,5 |
| вода | 8-10 |
| примеси | остальное. |
Для получения нитрорастворителя и растворителя обезжиривающего путем отбора смесей в процессе переработки эфироальдегидной фракции отхода производства этилового спирта в ректификационной установке в качестве отхода используют концентрат головных примесей этилового спирта из крахмало- и/или сахаросодержащего сырья и ректификацию ведут при температуре паровой фазы в кубе 60-90°С, при этом отбор смеси с получением нитрорастворителя осуществляют при температуре 60-70°С, а отбор смеси с получением растворителя обезжиривающего начинают при температуре верха колонны более 73°С при положительной пробе на содержание эфиров в дистилляте.
Выбранный количественный и качественный диапазон компонентов в составе нитрорастворителя обеспечивают ему хорошую смешиваемость с органическими растворителями. Это позволяет использовать его для растворения нитроцеллюлозных и полиэфирных лаков и эмалей, различного рода смол.
Качественный и количественный состав растворителя обезжиривающего обеспечивают не только хорошую смешиваемость с органическими растворителями, но и высокую растворимость в воде. Это позволяет использовать его не только как растворитель лаков, смол, эмалей, а также для обезжиривания поверхностей перед покраской, удаления остатков минерального масла с металлических поверхностей.
Выбор исходного сырья и режимов проведения процесса ректификации позволяет в течение одного технологического цикла получить два вида готовых к непосредственному употреблению продуктов в виде спиртосодержащих растворителей.
На чертеже изображена схема ректификационной установки для получения нитрорастворителя и растворителя обезжиривающего.
Ректификационная установка включает куб-испаритель 1, ректификационную колонну 2, дефлегматор 3, сборники цилиндрические 4 - для приема жидкости с колонны 2 после останова устройства, 5, 6 - для приема нитрорастворителя, 7 - для приема растворителя обезжиривающего, 8 - для приема концевых погонов концентрата головных примесей, 9 - для концентрата головных примесей, а также насосы центробежные 10, 11, 12 соответственно для загрузки куба-испарителя 1, для выкачки нитрорастворителя из сборников 5, 6, растворителя обезжиривающего из сборника 7 и насос самовсасывающий 13 для подачи концентрата головных примесей в сборник 9 со склада.
Получают нитрорастворитель и растворитель обезжиривающий на ректификационной установке следующим образом.
Концентрат головных примесей этилового спирта из пищевого сырья с показателями по ТУ 9282-478-00008064-2002 (объемная доля этилового спирта, %, от 40 до 75,0; массовая концентрация метилацетата в перерасчете на безводный спирт, г/дм3, не менее 10,0, массовая концентрация этилацетата в перерасчете на безводный спирт, г/дм3, не менее 30,0, объемная доля метилового спирта в перерасчете на безводный спирт, %, не менее: из крахмалосодержащего сырья - 10,0; из сахаросодержащего сырья - 0,5) насосом 13 подают в сборник 9 и далее насосом 10 загружают куб-испаритель 1, контролируя количество. После загрузки куба-испарителя 1 в змеевик (не показан) подают пар под давлением и производят разогрев жидкости. Давление жидкости в кубе автоматически регулируют клапаном на линии подачи пара в змеевик (не показаны). С момента появления дистиллята в линии после дефлегматора 3 аппарат работает в режиме полного орошения 0,5-1 часа. Из верхней части колонны 2 пары эфироальдегидной смеси при температуре 60-70°С поступают в дефлегматор 3. После выдержки на флегме начинают отбор нитрорастворителя в сборники 5, 6.
При нагреве верха колонны 2 до температуры 73°С отбирают пробу дистиллята и анализируют на содержание эфиров. При положительном результате пробы начинают отбор растворителя обезжиривающего в сборник 7, при отрицательном - нагрев продолжают.
При повышении температуры в паровой фазе куба-испарителя 1 более 90°С начинают отбор концевых погонов в сборник 8, прекращают отбор при отсутствии погона дистиллята в смотровом фонаре на линии (не показаны) после дефлегматора 3. По мере накопления концевых погонов в сборнике 8 они направляются на повторную переработку.
По завершении процесса ректификации установку останавливают и насосами 11, 12 выгружают из сборников 5, 6 нитрорастворитель, из сборника 7 растворитель обезжиривающий. Из куба-испарителя 1 выгружают кубовые остатки, содержащие водный раствор высших спиртов.
Количество полученного нитрорастворителя соответствует 32-45% от загрузки исходного сырья, растворителя обезжиривающего - 28-41%, концевых погонов - не более 5%.
Полученные нитрорастворитель и растворитель обезжиривающий состоят из смесей алифатических спиртов и эфиров ацетатного типа, а также ацетальдегида, воды и примесей и являются готовыми к непосредственному употреблению продуктами. Количественный состав смесей варьируется в выбранном диапазоне и зависит от показателей используемого крахмало- и/или сахаросодержащего сырья. Это проиллюстрировано приведенными ниже примерами.
Пример 1.
В качестве исходного сырья используют концентрат головных примесей из сахаросодержащего сырья с показателями по стандарту и объемной долей метилового спирта, в перерасчете на безводный спирт, не менее 1,5 г/дм3.
В куб-испаритель ректификационной установки периодического действия в течение 0,5 часа загружают 4450-4490 кг исходного сырья, которое далее разогревают, подавая пар под давлением 588-785 кПа в течение 1,0 часа. С момента появления дистиллята в линии после дефлегматора установка работает в режиме полного орошения 0,5-1,0 часа. При температуре 60-70° с паровой фазы в кубе-испарителе из верхней части колонны пары эфироальдегидной смеси конденсируются и охлаждаются до температуры 25-40°С. После выдержки установки на флегме начинают отбор нитрорастворителя со скоростью 100-200 л/час.
При повышении температуры верха колонны более 73°С отбирают пробу дистиллята для анализа на содержание эфиров. При положительной пробе начинают отбор растворителя обезжиривающего со скоростью 200-350 л/час.
При повышении температуры в паровой фазе куба-испарителя более 90°С начинают отбор концевых погонов, а заканчивают при отсутствии погона дистиллята в смотровом фонаре на линии после дефлегматора.
По окончании процесса ректификации и остановки установки из сборников выгружают полученные нитрорастворитель, растворитель обезжиривающий, концевые погоны и кубовый остаток.
Пример 2.
Нитрорастворитель и растворитель обезжиривающий получают в условиях примера 1, но в качестве исходного сырья используют концентрат головных примесей этилового спирта из крахмалосодержащего сырья с показателем объемной доли метилового спирта в перерасчете на безводный спирт более 20 г/дм3.
Пример 3.
Нитрорастворитель и растворитель обезжиривающий получают в условиях примера 1, но в качестве исходного сырья используют смесь концентрат головных примесей этилового спирта из крахмалосодержащего и сахаросодержащего сырья при соотношении соответственно 2:1 с показателем объемной доли метилового спирта в перерасчете на безводный спирт более 15 г/дм3.
В таблице 1,2 приведен состав и выход полученных нитрорастворителя и растворителя обезжиривающего.
По физико-химическим показателям полученные нитрорастворитель и растворитель обезжиривающий соответствуют требованиям и нормам, указанным в таблице 3.
| Таблица 1 | |||
| Состав | Нитрорастворитель, % | ||
| Примеры | 1 | 2 | 3 |
| Эфиры ацетатного типа (этилацетат, метилацетат, пропилацетат, изобутилацетат, изоамилацетат) | 20 | 10 | 30 |
| Алифатические спирты (2 бутанол, 1 бутанол, метанол, 1 пропанол, 2 пропанол, изобутиловый, изоамиловый) | 64,2 | 74 | 51 |
| Ацетальдегид | 5 | 7,4 | 9 |
| Вода | 10 | 8 | 8,5 |
| Примеси | 0,8 | 0,6 | 0,5 |
| Выход готового продукта, кг | 1550 | 1580 | 1560 |
| Таблица 2 | |||
| Состав | Растворитель обезжиривающий, % | ||
| пример | 1 | 2 | 3 |
| Эфиры ацетатного типа (этилацетат, метилацетат, пропилацетат, изобутилацетат, изоамилацетат) | 1,4 | 0,8 | 2,9 |
| Алифатические спирты (2 бутанол, 1 бутанол, метанол, 1 пропанол, 2 пропанол, изобутиловый, изоамиловый) | 88,0 | 89,0 | 87,0 |
| Ацетальдегид | 0,2 | 0,7 | 1,5 |
| Вода | 10 | 9 | 8 |
| Примеси | 0,4 | 0,5 | 0,6 |
| Выход готового | 1500 | 1520 | 1510 |
| продукта, кг | |||
| Таблица 3 | |||
| Наименование показателей | Нормы | ||
| Нитрорастворитель | Растворитель обезжиривающий | ||
| Внешний вид | Прозрачная жидкость без механических примесей | Прозрачная жидкость с желтоватым оттенком без механических примесей | |
| Плотность при 20°С, г/см3, в пределах | 0,840-0,860 | 0,808-0,830 | |
| Массовая доля кислот в перерасчете на уксусную кислоту, % | 0,1-0,15 | 0,05-0,1 | |
| Массовая доля эфиров в перерасчете на этилацетат, %, не менее | 14 | 1,5 |
1. Нитрорастворитель, содержащий смеси эфиров ацетатного типа, алифатических спиртов и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ацетальдегид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Эфиры ацетатного типа | 10-30 |
| (этилацетат, метилацетат, | |
| пропилацетат, | |
| изобутилацетат, изоамилацетат) | |
| Алифатические спирты | 51-74 |
| (2 бутанол, 1 бутанол, метанол, | |
| 1 пропанол, 2 пропанол, | |
| изобутиловый, изоамиловый) | |
| Ацетальдегид | 5-9 |
| Вода | 8-10 |
| Примеси | Остальное |
2. Растворитель обезжиривающий, содержащий смеси эфиров ацетатного типа, алифатических спиртов и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ацетальдегид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Эфиры ацетатного типа | 0,8-2,9 |
| (Этилацетат, метилацетат, | |
| пропилацетат, изобутилацетат, изоамилацетат) | |
| Алифатические спирты | 87,0-89,0 |
| (2 бутанол, 1 бутанол, метанол, | |
| 1 пропанол, 2 пропанол, | |
| изобутиловый, изоамиловый) | |
| Ацетальдегид | 0,2-1,5 |
| Вода | 8-10 |
| Примеси | Остальное |
3. Способ получения нитрорастворителя и растворителя обезжиривающего путем отбора смесей в процессе переработки эфироальдегидной фракции отхода производства этилового спирта из пищевого сырья в ректификационной установке, отличающийся тем, что в качестве отхода используют концентрат головных примесей этилового спирта из крахмало- и/или сахаросодержащего сырья и ректификацию ведут при температуре паровой фазы в кубе 60-90°С, при этом отбор смеси с получением нитрорастворителя осуществляют при температуре 60-70°С, отбор смеси с получением растворителя обезжиривающего начинают при температуре верха колонны более 73°С при положительной пробе на содержание эфиров в дистилляте.
