Способ разделения системы бензол-перфторбензол-третичный амиловый спирт

Авторы патента:

Мягкова Татьяна Олеговна (RU)

Челюскина Татьяна Владимировна (RU)

Фролкова Алла Константиновна (RU)

C07C7/08 - экстрактивной

C07C31/125 - содержащие от пяти до двадцати двух атомов углерода

C07C29/84 - экстрактивной

C07C25/13 - содержащие фтор

C07C17/386 - со вспомогательными веществами

C07C15/04 - бензол

C07B63 - Очистка; разделение (разделение оптически активных соединений C07B 57/00); стабилизация; использование добавок

B01D11/04 - жидких веществ

Владельцы патента RU 2340586:

Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова (RU)

Изобретение относится к области основного органического синтеза, а именно к способу разделения биазеотропной смеси бензол-перфторбензол (ПФБ)-третичный амиловый спирт (ТАС). Способ включает подачу исходной смеси и диметилсульфоксида (ДМСО) в качестве разделяющего агента, взятого в соотношении 7-7,5:1 к исходной смеси, в колонну экстрактивной ректификации (1) эффективностью 50 т.т., причем исходную смесь подают на 30 т.т., разделяющий агент на 10 т.т. колонны (нумерация тарелок с верха колонны), а флегмовое число в колонне составляет 1,5-2, отбор бензола в дистиллате и смеси ПФБ-ТАС-ДМСО из куба колонны (1), подачу смеси ПФБ-ТАС-ДМСО на 25 т.т. колонны регенерации разделяющего агента (2) эффективностью 50 т.т., причем флегмовое число в колонне составляет 1-3, вывод из куба колонны разделяющего агента и подачу его в колонну (1), подачу дистиллата колонны (2), представляющего собой азеотропную смесь ПФБ-ТАС, на разделение в комплекс двух колонн (3) и (4) эффективностью 35 т.т., с отводом из кубов колонн ТАС и ПФБ соответственно, причем азеотропную смесь подают на 18 т.т. колонны (3), а флегмовые числа колонн (3) и (4) равны 0,5-1,5 и 1-2 соответственно, рецикл азетропа ПФБ-ТАС, который выделяется в дистиллате колонны (4) - в питание колонны (3), причем соотношение рецикла колонны (4) и питания колонны (3) составляет (1-1,1):0,66, давление в колоннах (1)-(3) составляет 300 мм рт.ст., а давление в колонне (4) - 760 мм рт.ст. Предлагаемый способ позволяет упростить технологию, повысить экологичность процесса и качество получаемых продуктов. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области основного органического синтеза, а конкретно к способу разделения биазеотропной смеси бензол-перфторбензол-третичный амиловый спирт.

Бензол входит в состав бензина, широко применяется в промышленности, является исходным сырьем для производства лекарств, различных пластмасс, синтетической резины, красителей. Перфторбензол применяют в лабораторной практике для синтеза полифторароматических соединений, а также как растворитель.

Известен способ разделения подобного рода смеси, состоящей из карбоновых кислот фракции С₅-С₁₃ и их бутиловых эфиров. [С.М.Локтев. Высшие жирные спирты. М.: Химия, 1970]

В процессе получения высших жирных спиртов С₇-С₉ методом каталитической гидрогенизации жирных кислот и их сложных эфиров первой стадией является этерификация кислот C₅-C₁₃. Поскольку реакция этерификации обратима, несмотря на непрерывный отвод воды из реакционной смеси, не удается получить эфиры без примеси кислот (бутиловые эфиры содержат от 2 до 5% непрореагировавших кислот). Поэтому сырые эфиры нейтрализуют 25%-растовором щелочи для удаления кислот, не вступивших в реакцию. Из нейтрализатора отбирают три слоя: эфирный, содержащий чистые бутиловые эфиры, щелочной и промежуточный (эмульсионный). Эмульсионный слой, который содержит эфиры и непрореагировавшие карбоновые кислоты, собирают в емкость и вновь направляют в нейтрализатор. Щелочной раствор натриевых солей жирных кислот (мыл) отделяют от эфиров отстаиванием и обрабатывают серной кислотой. При этом регенерируются свободные кислоты, которые после промывки водой отделяют от сульфата натрия и вновь возвращают в производство. Эфиры промывают в нейтрализаторе водой и сушат в вакууме. При промывке образуется большое количество сточных вод, поэтому промывку иногда заменяют дистилляцией.

К недостаткам данного метода можно отнести сложность технологии, образование большого количества сточных вод, загрязняющих окружающую среду, а также необходимость применения коррозионностойких материалов, т.к. процесс идет в присутствии серной кислоты.

Разделяемая смесь, описанная выше, и смесь, приведенная в данном изобретении, содержат в своем составе бинарную биазеотропную составляющую.

Техническим результатом предлагаемого способа является упрощение технологии, повышение экологичности процесса и качества получаемых продуктов.

Данный технический результат достигается использованием для разделения трехкомпонентной системы с бинарной биазеотропной составляющей метода экстрактивной ректификации.

В качестве исходной выбрана тройная биазеотропная система: бензол (Б)-перфторбензол (ПФБ)-третичный амиловый спирт (ТАС). В качестве разделяющего агента (РА) выбран полярный растворитель диметилсульфоксид (ДМСО), часто используемый в процессах экстракционного разделения.

Прогноз возможных продуктов экстрактивной ректификации осуществлялся на основе анализа изменения относительной летучести в присутствии разного количества РА в соответствующих фазовых диаграммах. С помощью вычислительного эксперимента было исследовано фазовое поведение смеси Б-ПФБ-ТАС в присутствии ДМСО и ее разделение экстрактивной ректификацией.

Был проведен анализ фазового поведения четырехкомпонентной системы в сечениях тетраэдра с постоянной концентрацией ДМСО (0.2, 0.4, 0.6 и 0.8 мольных долей). Для каждого сечения получены массивы данных парожидкостного равновесия (ПЖР) и с использованием относительных долей исходных компонентов в жидкой фазе (X₁, Х₂, Х₃) построены соответствующие диаграммы хода единичных α-линий. По данным ПЖР в тройных составляющих построены единичные α-линии на гранях тетраэдра. В итоге была получена общая картина хода α-поверхностей в концентрационном симплексе четырехкомпонентной системы, которая позволила оценить возможность разделения смеси Б-ПФБ-ТАС экстрактивной ректификацией.

В данной работе была разработана схема разделения тройной биазетропной смеси, которая состоит из 4 колонн (Технологическая схема процесса экстрактивной ректификации). Первая колонна - ЭР (1), в отгонную часть которой подают исходную смесь Б-ПФБ-ТАС эквимолярного состава в количестве 1 кмоль/час, а ДМСО вводят в верхнее сечение колонны. Варьирование величины первого рецикла (количество ДМСО) обеспечивает необходимую селективность разделяющего агента для реализации экстрактивного эффекта. Отношение количеств РА и исходной смеси в колонне (1) изменялось от 1 до 10. В дистиллате первой колонны отбирают чистый бензол, а в куб идет трехкомпонентная смесь ПФБ-ТАС-ДМСО, которая направляется в следующую колонну регенерации разделяющего агента (2), в кубе которой выходит чистый разделяющий агент и направляется обратно в колонну (1). Дистиллат колонны (2) представляет собой азеотропную смесь ПФБ-ТАС. Она направляется на разделение в комплекс двух колонн (3,4), работающих под разными давлениями. В кубах колонн выходят чистые компоненты (ТАС и ПФБ соответственно), а дистиллатах - азеотроп ПФБ-ТАС. В схеме присутствуют два рецикла: в первом на колонну ЭР возвращается разделяющий агент (ДМСО), во втором рециркулирует азеотроп ПФБ-ТАС, который выделяется в дистиллате колонны (4). Давление в колоннах (1)-(3) - 300 мм рт.ст., в колонне (4) - 760 мм рт.ст. Процесс разделения ориентирован на получение продуктов (бензола, перфторбензола и третичного амилового спирта) с чистотой не менее 99,5 мол.%.

Проведены компьютерные исследования более 50 различных режимов работы колонн схемы разделения. Для выбора оптимального режима варьировались следующие параметры колонн: высота (число теоретических тарелок), величины рециклов, флегмовое число.

Оптимальное соотношение рецикла колонны (4) и питания колонны (3) составляет (1-1,1):0,66, что соответствует требуемому качеству целевых продуктов ТАС и ПФБ.

Требуемое качество продуктов достигнуто при следующих параметрах работы колонн: колонна (1) - эффективность 50 т.т., подача исходной смеси на 30 т.т., разделяющего агента на 10 т.т. (нумерация тарелок с верха колонны), флегмовое число 1,5-2,0; соотношение количеств разделяющего агента и исходной смеси (7-7,5):1; колонна (2) - эффективность 50 т.т., подача питания на 25 т.т., флегмовое число 1,0-3,0; колонны (3), (4) - эффективность 35 т.т., подача питания на 18 т.т., флегмовые числа равны 0,5-1,5 и 1,0-2,0 соответственно.

Таким образом, использованный способ позволяет получить целевые продукты (Б, ПФБ, ТАС) заданного качества - 99,5%, упростить существующую технологию и повысить экологичиость процесса за счет отсутствия сточных вод.

Материальный баланс процесса разделения смеси бензол - перфторбензол - третичный амиловый спирт в присутствии диметилсульфоксида.
Таблица
№ примера	Параметры работы колонн (R - флегмовое число, PA/F₀- соотношение разделяющего агента и питания)	Исходная смесь	Разделяющий агент	Продуктовые потоки
		Состав, мол.%	Б	ПФБ	ТАС
Кол-во, кмоль/час	Б	ПФБ	ТАС	Кол-во, кмоль/час	Состав, мол.%	Кол-во, кмоль/час	Состав, мол.%	Кол-во, кмоль/час	Состав, мол.%	Кол-во, кмоль/час	Состав, мол.%
1	R₁=1.5	1	34	33	33	7	100	0,34	99,8	0,33	100	0,33	99,8
	R₂=1.0
	R₃=0.5
	R₄=1.0
PA/F₀=7:1
2	R₁=2	1	34	33	33	7	100	0,34	99,8	0,33	99,8	0,33	99,9
	R₂=1.0
	R₃=0.5
	R₄=1.0
PA/F₀=7:1
3	R₁=2	1	34	33	33	7	100	0,34	99,8	0,33	99,8	0,33	100
	R₂=2
	R₃=0.5
	R₄=1.0
PA/F₀=7:1

Способ разделения смеси бензол-перфторбензол (ПФБ)-третичный амиловый спирт (ТАС), включающий подачу исходной смеси и диметилсульфоксида (ДМСО) в качестве разделяющего агента, взятого в соотношении 7-7,5:1 к исходной смеси, в колонну экстрактивной ректификации (1) эффективность 50 т.т., причем исходную смесь подают на 30 т.т., разделяющий агент на 10 т.т. колонны (нумерация тарелок с верха колонны), а флегмовое число в колонне составляет 1,5-2, отбор бензола в дистиллате и смеси ПФБ-ТАС-ДМСО из куба колонны (1), подачу смеси ПФБ-ТАС-ДМСО на 25 т.т. колонны регенерации разделяющего агента (2) эффективностью 50 т.т., причем флегмовое число в колонне составляет 1-3, вывод из куба колонны разделяющего агента и подачу его в колонну (1), подачу дистиллата колонны (2), представляющего собой азеотропную смесь ПФБ-ТАС, на разделение в комплекс двух колонн (3) и (4) эффективностью 35 т.т. с отводом из кубов колонн ТАС и ПФБ соответственно, причем азеотропную смесь подают на 18 т.т. колонны (3), а флегмовые числа колонн (3) и (4) равны 0,5-1,5 и 1-2 соответственно, рецикл азетропа ПФБ-ТАС, который выделяется в дистиллате колонны (4) в питание колонны (3), причем соотношение рецикла колонны (4) и питания колонны (3) составляет (1-1,1):0,66, давление в колоннах (1)-(3) составляет 300 мм рт.ст., а давление в колонне (4) - 760 мм рт.ст.

Способ и устройство экстрактивной дистилляции // 2326712

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.

Способ непрерывного разделения c4-фракции // 2319684

Изобретение относится к способу непрерывного разделения C 4-фракции (C4) экстрактивной дистилляцией с использованием селективного растворителя в колонне экстрактивной дистилляции и характеризуется тем, что в колонне экстрактивной дистилляции в продольном направлении расположена разделительная перегородка, достигающая наивысшей точки колонны, с образованием первой зоны, второй зоны и нижележащей общей зоны колонны, и головной поток (С4Н10 ), содержащий бутаны, отводят из первой зоны, головной поток (C4H8), содержащий бутены, отводят из второй зоны, а поток (С4 Н6), содержащий углеводороды из С 4-фракции, которые более растворимы в селективном растворителе, чем бутаны и бутены, отводят из нижележащей общей зоны колонны.

Способ переработки сырого 1,3-бутадиена // 2318791

Способ получения деароматизированного компонента из риформата бензиновой фракции для производства нефтяных растворителей // 2315029

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, а именно к способам получения экстракционного деароматизированного компонента из риформата бензиновой фракции, и может быть использовано для производства нефтяных растворителей, например гексановых.

Способ разделения сырой с4-фракции // 2315028

Изобретение относится к способу разделения сырой С 4-фракции, заключающемуся в ректификации сырой С 4-фракции, содержащей бутаны, бутены, 1,3-бутадиен и небольшие количества других углеводородов, включающих С 4-ацетилены, 1,2-бутадиен и С5-углеводороды, экстрактивной дистилляцией с использованием селективного растворителя, при этом сырую С4-фракцию подают в среднюю часть первой экстрактивной дистилляционной колонны, а селективный растворитель подают в колонну выше точки ввода сырой С 4-фракции, и парообразный боковой поток, который содержит С4-ацетилены вместе с 1,3-бутадиеном, 1,2-бутадиеном, С5-углеводородами и селективным растворителем и в котором концентрация С4-ацетиленов ниже предела саморазложения, отводят из первой экстрактивной дистилляционной колонны в точке ниже точки подачи сырой С 4-фракции, а верхний поток, содержащий компоненты сырой С4-фракции, которые в селективном растворителе менее растворимы, чем С4-ацетилены, отводят из верхней части первой экстрактивной дистилляционной колонны.

Способ выделения сырого 1,3-бутадиена из c4 -фракции // 2310640

Способ извлечения и очистки 1,3-бутадиена // 2304133

Изобретение относится к области извлечения и очистки 1,3-бутадиена из С4-фракций различного происхождения, содержащих также как минимум бутены, -ацетиленовые углеводороды и возможно бутаны и в небольших количествах углеводороды С3 и C 5.

Способ выделения бензола // 2291849

Изобретение относится к области нефтехимии, конкретно к процессу выделения бензола из углеводородных смесей, содержащих ароматические и неароматические углеводороды, экстрактивной ректификацией.

Способ получения бензола и дебензолированной высокооктановой смеси // 2287514

Изобретение относится к области получения бензола и высокооктановых смесей. .

Способ гидроформилирования олефиновых соединений в присутствии циклических эфиров угольной кислоты // 2337090

Изобретение относится к способу гидроформилирования ненасыщенных олефиновых соединений с числом атомов углерода от трех до шестнадцати в присутствии катализатора в виде родия, модифицированного лигандами, выбранными из группы, включающей фосфониты, фосфиты, фосфиноксиды, фосфины, фосфиниты, фосфинины и/или фосфинаны, и характеризуется тем, что гидроформилирование проводят в присутствии не менее 0,1-106 мол.% в расчете на ненасыщенное олефиновое соединение не менее чем одного циклического эфира угольной кислоты, выбранного из группы, включающей этиленкарбонат, пропиленкарбонат, бутиленкарбонат или их смеси.

Способ каталитического гидроформилирования высших олефинов в присутствии циклических эфиров угольной кислоты // 2336261

Изобретение относится к способу каталитического гидроформилирования ненасыщенных по типу олефинов соединений с 3-16 атомами углерода в присутствии катализатора в виде карбонила родия, и характеризуется тем, что гидроформилирование осуществляют в присутствии циклического эфира угольной кислоты, выбранного из группы, включающей этиленкарбонат, пропиленкарбонат или бутиленкарбонат или их смеси, причем содержание эфира угольной кислоты составляет от 1 до 98 мас.% от реакционной смеси.

Способ окисления углеводородов // 2331624

Изобретение относится к способу окисления углеводородов с помощью кислорода в трифторуксусной кислоте и может быть использовано, в частности, для окисления алканов, циклоалканов, алкилароматических углеводородов, алкенов, циклоалкенов.

Способ получения 2-этилгексанола // 2312850

Изобретение относится к способу получения 2-этилгексанола, который используется в производстве высококачественных пластификаторов, растворителей, смазочных материалов.

Способ многоступенчатого гидроформилирования олефинов c 6-c24 в альдегиды и/или спирты // 2296739

Изобретение относится к технологии производства высших альдегидов и спиртов гидроформилированием олефинов. .

Способ окисления жидких углеводородов в барьерном разряде // 2293075

Изобретение относится к способу окисления жидких углеводородов в барьерном разряде в плазмохимическом барботажном реакторе смесями кислорода с гелием, аргоном или азотом.

Способ получения линейных первичных моноспиртов // 2291848

Изобретение относится к способу получения спиртов, включающему синтез олефинов в условиях реакции Фишера-Тропша с последующим гидроформилированием и выделением смеси спиртов.

Способ получения 2-этилгексанола // 2284314

Изобретение относится к способу получения 2-этилгексанола. .

Способ получения спиртов жидкофазной гидратацией алкенов // 2255931

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения спиртов, например, таких как трет-пентанол или трет-бутанол, жидкофазной гидратацией алкенов, содержащихся в исходном углеводородном сырье, в присутствии твердого высококислотного катализатора при повышенной температуре в две последовательные стадии с последующим отделением непрореагировавших углеводородов из реакционной смеси, выводимой со второй стадии и содержащей образующий(е)ся спирт(ы), предпочтительно путем ректификации, при котором на первой стадии в реакционной(ых) зоне(ах) поддерживают две жидкие фазы при существенном массовом избытке фазы, содержащей преимущественно воду, измельченном состоянии фазы, содержащей преимущественно углеводород(ы), и более высокой температуре, выводят только или в основном жидкий поток, содержащий преимущественно углеводород(ы), образовавший(е)ся спирт(ы) и растворенную воду, и, возможно, жидкий поток, содержащий преимущественно воду и спирт(ы), который(е) на второй стадии через распределительное(ые) устройство(а) подают в одну или несколько последовательных реакционных зон с раздельным поступлением воды в одну или несколько реакционных зон, и жидкость в реакционных зонах второй стадии при меньшей температуре поддерживают в гомогенном или гетерогенном состоянии, при котором фаза, содержащая преимущественно воду и спирт(ы), находится в измельченном состоянии, и ее массовое количество не превосходит 25% от массового количества фазы, содержащей преимущественно углеводороды и спирт(ы).

Способ получения высших оксоспиртов из смесей олефинов // 2249587

Изобретение относится к получению высших оксоспиртов из смесей изомерных олефинов с числом атомов углерода от пяти до двадцати четырех. .

Способ выделения неопентилгликоля // 2095338

Изобретение относится к синтезу многоатомных спиртов, в частности к способу выделения неопентилгликоля, получаемого конденсацией изомасляного альдегида с формальдегидом в присутствии едкого натра и используемого при синтезе полиэфиров и смол для лакокрасочной промышленности, синтетических смазочных масел и пластификаторов.