Способ регенерации комплексной соли хлорид лития-диметилацетамид в производстве высокопрочных арамидных нитей

Изобретение относится к химической промышленности, регенерации технологических растворов производства высокопрочных арамидных нитей и может быть использовано при регенерации комплексной соли LiCl·ДМАА. Способ регенерации комплексной соли хлорид лития - диметилацетамид включает нейтрализацию исходных растворов, ректификацию раствора пластификационной ванны в двух колоннах, вакуумную выпарку смеси кубового остатка второй колонны и осадительной ванны, ректификацию кубового остатка вакуум-выпарного аппарата, вакуумную ректификацию отгонного продукта вакуум-выпарного аппарата и третьей колонны с получением растворителя, кристаллизацию концентрированного раствора хлорида лития в диметилацетамиде, выделение кристаллов из раствора, сепарирование кристаллов на центрифугах и растворение кристаллов в растворителе с получением целевого продукта. При этом, многокомпонентные исходные смеси, содержащие от 0 до 60% диметилацетамида (ДМАА), от 0 до 70% изобутилового спирта (ИБС), а также хлорид лития (LiCl), хлорид водорода, воду и примеси - остальное до 100%, вначале разделяют на содержащие хлорид лития и не содержащие его. Затем разделяют смеси, не содержащие хлорид лития, на содержащие ДМАА и не содержащие его. Жидкий поток, состоящий из ИБС и воды выводят из системы, поток концентрированного хлорида лития последовательно направляют на гетероазеотропную ректификацию, кристаллизацию и центрифугирование, где отделяют комплексную соль хлорид лития-диметилацетамид в твердой фазе и получают чистую комплескную соль. Технический результат - получение целевого продукта высокой чистоты для его возврата в производственный цикл. 1 ил.

 

Изобретение относится к химической промышленности, регенерации технологических растворов производства высокопрочных арамидных нитей и может быть использовано при регенерации комплексной соли LiCl·ДМАА.

Известен способ кристаллизации пентагидратгексабората кальция из борной кислоты путем выщелачивания кислоты с использованием нейтрализатора - карбоната кальция (Б.Ф. Федюшкин. Минеральные удобрения с микроэлементами. Л.: Химия, 1989, с.42-43).

Известен способ получения кристаллов борной кислоты из боратовой руды путем растворения последней в серной кислоте, получения борной кислоты, очистки ее на фильтр-прессах, охлаждении в вакуум-кристаллизаторе и отделении кристаллов на центрифуге (там же, с.60-61).

Известен способ кристаллизации сахара, заключающийся в том, что сахарный раствор, полученный в процессе очистки диффузионного сока сахарной свеклы или тростника, заливают в вакуум-аппарат и выпаривают при низкой температуре (не более 75°C) при глубоком разрежении (А.Р. Сапронов. Общая технология сахара и сахаристых веществ. М.: Агропромиздат, 1990, с.155).

Известен способ кристаллизации глюкозы, включающий предварительную обработку глюкозных растворов магнитным полем. В результате увеличивается количество кристаллов нормальной формы, что улучшает условия отделения межкристалльного раствора, образуются в большом количестве новые центры кристаллизации. Магнитное поле вызывает перераспределение микрозародышей новой фазы и тем самым влияет на вероятность самопроизвольного зарождения центров кристаллизации (Е.Я. Жарова. Новое в процессе кристаллизации гидратной глюкозы. М.: ЦИНТИ Пищепром, 1969, с.32).

Ни один из известных способов не позволяет получить вещество со строго постоянным составом, без примесей, ухудшающих его качество и чистоту.

Сущность изобретения заключается в том, что изобретение относится к разделению многокомпонентных смесей органических и неорганических веществ, используемых в производстве синтетических волокон. Исходная смесь - пластификационная и осадительная ванна, поступающая на разделение, содержит от 0 до 60% N,N-диметилацетамида (ДМАА), от 0 до 70% изобутилового спирта (ИБС), а также хлорид лития (LiCl), хлорид водорода, воду и примеси - остальное до 100%. Способ включает нейтрализацию пластификационной ванны, подачу нейтрализованной ванны на первую ректификационную колонну, где происходит отгонка ИБС и воды. Кубовый остаток колонны смешивают с регенерированным ИБС и направляют на вторую ректификационную колонну для максимального удаления остаточной воды. Дистиллят первой и второй колонн выводят из системы. Нижний продукт второй колонны смешивают с предварительно нейтрализованным раствором осадительной ванны и подают в вакуум-выпарной аппарат. Кубовый остаток вакуум-выпарного аппарата подают на четвертую вакуумную колонну. Отгонный продукт вакуум-выпарного аппарата смешивают с отгонным продуктом четвертой колонны и подают на вакуумную ректификацию на пятую колонну. Верхний продукт пятой колонны выводят из системы, боковым отбором в парах из куба колонны получают регенерированный ДМАА. Кубовый остаток четвертой колонны отправляют на узел периодической кристаллизации. Полученную суспензию комплексной соли LiCl·ДМАА перерабатывают на центрифугах. Маточный раствор после отделения кристаллов подвергается вакуумной выпарке. Отгонный продукт вакуум-выпарки смешивается с исходной пластификационной ванной, а кубовый остаток выводится из системы. Кристаллы, осажденные на сите центрифуги, выгружаются в реактор, где растворяются в регенерированном ДМАА. Полученный целевой продукт, представляющий собой раствор регенерированной комплексной соли LiCl·ДМАА высокой чистоты, возвращают в производственный цикл.

Технический результат заключается в том, что получение целевого продукта высокой чистоты для его возврата в производственный цикл.

Данный результат достигается путем того, что в способе разделения многокомпонентных смесей получают отдельные потоки изобутилового спирта, диметилацетамида и раствора комплексной соли «хлорид лития-диметилацетамид» в диметилацетамиде.

Для возвращения потоков в производственный цикл, они должны удовлетворять определенным требованиям, таким как: остаточное содержание воды и ИБС в ДМАА и растворе комплексной соли «хлорид лития-диметилацетамид» в диметилацетамиде должно быть ничтожно малым, чтобы эти потоки можно было использовать в производстве повторно.

Разделительный цикл настоящего изобретения относится к способу, удовлетворяющему вышеуказанным требованиям.

В сравнении с известными техническими решениями предлагаемый способ, в котором из исходного раствора последовательно удаляются низкокипящие и значительная доля высококипящего компонента смеси, после чего на кристаллизацию и центрифугирование подается двухкомпонентная смесь, позволяет получать целевой продукт с чистотой, допускающей его многократное повторное использование в производственном цикле.

На чертеже изображена схема способа регенерации комплексной соли «хлорид лития-диметилацетамид» (фиг.1), где:

1 - сырьевая емкость

2 и 3 - нейтрализаторы

4 - ректификационная колонна

5 - промежуточная емкость

6 - ректификационная колонна

7 - сборная емкость

8 и 9 - нейтрализаторы

10 - барометрическая емкость

11 - вакуум-выпарной аппарат

12 - барометрическая емкость

13 - вакуумная колонна

14 - сборная емкость

15 - колонна

16 - кристаллизаторы

17 - центрифуги

18 - реакторы

Стрелки показывают поступления продуктов.

Способ реализуется следующим образом.

Раствор пластификационной ванны из сырьевой емкости 1 подают в нейтрализаторы 2, 3, где подвергают нейтрализации и направляют на ректификационную колонну 4, где происходит удаление ИБС и основной части воды. Кубовый остаток колонны направляют в промежуточную емкость 5, откуда подают в смеситель на смешение с обезвоженным изобутанолом. Полученная смесь направляется на ректификационную колонну 6 для максимального удаления остаточной воды. Дистиллят колонн 4 и 6 выводят из системы. Кубовый остаток колонны 6 собирают в сборной емкости 7, где смешивают с раствором осадительной ванны. Смесь нейтрализуют в нейтрализаторах 8, 9 и направляют в барометрическую емкость 10, откуда подают в вакуум-выпарной аппарат 11. Кубовый остаток вакуум-выпарного аппарата собирают в барометрической емкости 12, откуда подают на вакуумную колонну 13. Отгонный продукт вакуум-выпарного аппарата собирается в сборной емкости 14, где смешивается с отгонным продуктом колонны 13. Смесь подается на вакуумную ректификацию на колонну 15 для получения регенерированного ДМАА. Кубовый остаток колонны 13 отправляют в кристаллизаторы 16. Полученную суспензию комплексной соли LiCl·ДМАА перерабатывают на центрифугах 17. Кристаллы, осажденные на сите центрифуги, выгружаются в реакторы 18, где растворяются в регенерированном ДМАА. Полученный целевой продукт, представляющий собой раствор регенерированной комплексной соли LiCl·ДМАА высокой чистоты, возвращают в производственный цикл.

Согласно предлагаемому способу полученный при производстве арамидных нитей водно-изобутанольный раствор ДМАА, содержащий 1-30 масс.% ДМАА и 0,01-0,15% хлорида водорода (пластификационная ванна), нейтрализуют водным раствором гидроксида лития и подают на ректификационную колонну 4, работающую при атмосферном давлении. Дистиллят ректификационной колонны 4, представляющий собой водно-изобутанольную смесь, содержащую до 0,15 масс.% ДМАА, отбирают при 87-100°C и удаляют из системы. Кубовый остаток выводят при 105-120°C, смешивают с безводным изобутанолом в соотношении 1/4-1/2 и подают на ректификационную колонну 6. Ректификационная колонна 6 работает при атмосферном давлении. Дистиллят колонны 6, представляющий собой водно-изобутанольную смесь, содержащую до 0,15 масс.% ДМАА, отбирают при 87-100°C и удаляют из системы. Кубовый остаток выводят при 110-135°C. Водно-изобутанольный раствор ДМАА, содержащий 0-60 масс.% ДМАА и 0,01-0,15% хлорида водорода (осадительная ванна), нейтрализуют водным раствором гидроксида лития, смешивают с кубовым остатком колонны 6 и направляют на вакуум-выпарной аппарат 11. Кубовый остаток вакуум-выпарного аппарата подают на вакуумную колонну 13. Колонна 13 работает при давлении внизу и вверху колонны 0,05-0,30 кгс/см² и 0,01-0,10 кгс/см² соответственно. Дистиллят вакуум-выпарного аппарата 11 смешивают с отгонным продуктом колонны 13 и подают в качестве питания на вакуумную колонну 15. Вакуумная колонна 15 работает при давлении внизу и вверху колонны 0,05-0,30 кгс/см² и 0,01-0,10 кгс/см² соответственно. Дистиллят ректификационной колонны 15, представляющий собой водно-изобутанольную смесь, содержащую до 0,15 масс.% ДМАА, отбирают при 30-70°C и удаляют из системы. Боковым выводом между вводом питания в колонну 15 и отбором кубового остатка отводят в парах ДМАА, содержащий до 0,15% воды, 0,15% изобутанола, 0,10% уксусной кислоты. Кубовый остаток колонны 15, представляющий собой ДМАА, загрязненный уксусной кислотой, монометилацетамидом и другими примесями, удаляют из системы. Кубовый остаток колонны 13 отправляют на периодическую кристаллизацию в кристаллизаторы 16. В кристаллизаторах 16 раствор охлаждается в течение 4-15 часов до 10-25°C. Полученную суспензию комплексной соли LiCl·ДМАА с содержанием твердой фазы до 35% перерабатывают на центрифугах 17. Кристаллы, осажденные на сите центрифуги, выгружаются в реакторы 18, где растворяются в регенерированном ДМАА. Полученный целевой продукт, представляющий собой раствор регенерированной комплексной соли LiCl·ДМАА высокой чистоты, возвращают в производственный цикл.

Полученный продукт с чистотой до 99,9% используют повторно в производстве высокопрочных арамидных нитей. Выход LiCl·ДМАА (эффективность регенерации) составляет не менее 30%.

Способ регенерации комплексной соли хлорид лития - диметилацетамид в производстве высокопрочных арамидных нитей, включающий нейтрализацию исходных растворов, ректификацию раствора пластификационной ванны в двух колоннах, вакуумную выпарку смеси кубового остатка второй колонны и осадительной ванны, ректификацию кубового остатка вакуум-выпарного аппарата, вакуумную ректификацию отгонного продукта вакуум-выпарного аппарата и третьей колонны с получением растворителя, кристаллизацию концентрированного раствора хлорида лития в диметилацетамиде, выделение кристаллов из раствора, сепарирование кристаллов на центрифугах и растворение кристаллов в растворителе с получением целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения качества конечного продукта, многокомпонентные исходные смеси, содержащие от 0 до 60% диметилацетамида (ДМАА), от 0 до 70% изобутилового спирта (ИБС), а также хлорид лития (LiCl), хлорид водорода, воду и примеси - остальное до 100%, вначале разделяют на содержащие хлорид лития и не содержащие его, затем разделяют смеси, не содержащие хлорид лития, на содержащие ДМАА и не содержащие его, жидкий поток, состоящий из ИБС и воды, выводят из системы, поток концентрированного хлорида лития последовательно направляют на гетероазеотропную ректификацию, кристаллизацию и центрифугирование, где отделяют комплексную соль хлорид лития-диметилацетамид в твердой фазе и получают чистую комплескную соль.