Способ очистки фракции,содержащей эфиры уксусной кислоты и ацетон,от воды и метанола

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii 891533 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.01.80 (21) 2895065/гЗ вЂ” 04 (51)М. Кл. с присоединением заявки .% (23) Приоритет

С 07 С 69/12

3Ъеуааратеенный квинтет

СССР аа делам нзабретеннй и отерьпнй (53) УДК 66.06:2. .612. 11 (088.8) Опубликовано 23.12,81, Бюллетень М 47

Дата опубликования описания 23,12.81

А, Л. Бельферман,. Л. А. Сильченко, В. Н. Станько, В. М. Микитюк, Е. П. Винярчик, В. А. Иванов и 10. А. Иванов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Изобретение относится к усовершенствованию способов очистки фракций, содержащих эфиры уксусной кислоты и ацетон, от примесей воды и метанола, которые могут быть использованы в качестве растворителей в лакокрасочной проS мышленности.

Известен способ непрерывного вьщеления метанола из смесей метилацетат — метанол, содержащих в качестве дополнительных примесей воду и другие высококипящие продукты.

В этом случае паровую фазу, состоящую из метанола и метилацетата, после удаления воды и примесей направляют на утилизацию, где выделяют чистый-метанол и азеотропную смесь, 1б которую подвергают дальнейшей экстрактивной дистилляции с водой. для выделения метанола, после чего водный метанол подвергают ректификации 11) .

Однако этим способом. хорошие результаты удается достигнуть при содержании метанола

20 — 40% в смеси. Кроме того, для проведения процесса необходимы значительные энергетические затраты, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ разделения смеси, содержащей спирты, алъдегиды, кетоны, аминолроиэводные, углеводороды, сернистые соединения, с помощью адсорбции молекулярными ситами. например, разделение смесей, содержащих ацетон, метанол и воду, адсорбцией метанола и воды как в жидкой, так и в паро. вой фазе с помощью твердого адсорбента— молекулярных сит типа СаА. В этом случае достигается быстрое и полное. разделение смеси- (2).

Однако известным способом не подвергается очистке от воды и метанола .фракция, содержащая эфиры уксусной кислоты и ацетон.

Использование известного- адсорбента— молекулярных - сит. тина NaX — показывает низкую. емкость по воде — 55 r/Kã и по ме. танолу. — 60 г/кг адсорбента, что является недостаточным для очищаемой- смеси, содержащей

2 — 4% воды и метанола.

Цель изобретения - — повышение качества целевого продукта с помощью адсорбционной очистки.

3

Поставленная цель достигается способом очистки фракции, содержащей эфиры уксусной кислоты и ацетон, от примесей воды и метанола путем адсорбции в паровой фазе на твердом адсорбента, а именно с помощью молеку5 лярных сит типа NaX, предварительно обработанных смесью сульфированного полистирола и дифенилового эфира.

Процесс целесообразно вести при 65 — 75 С.

Зля получения высокоемкого адсорбента молекулярные сита предварительно прокалнвают при 300400 С в течение 5 — 6 ч. о

Прокаленные и обезвоженные сита охлажлают в токе инертного газа и обрабатывают

5%-ным раствором сульфированного полистиро13 ла при содержании в смеси примернс 0,50—

0,60% дифенилового эфира. Количество нанесенного сульфированного полистирола должно быть не менее 0.5 — 0,6% при:тепени сульфирования последнего 25 — 30 вес.%. Затем удаляют избыток растворителя, повышают температуру до 80+g и при этой температуре адсорбент выдерживают 2 ч, Обработанные таким образом сита подвергают в течение 40 мин термической дообработке при 2ФРС с целью повьпцения однородности 2э структуры, Така» обработка способствует увеличению числа активных центров и за счет этого повьпцению едсорбцноиной емкости сорбента, что было подтверждено проведенными экспериментами. 36

Процесс очистки фракции, содержащей эфиры уксусной кислоты и ацетон, от примесей воды и метанола проводят в реакторе, представляющем собой теплообменник, трубки которого (диаметр 20 мм, высота 1,5 м) заполнены адсорбентом (молекулярные сита Na X, обработанные смесью сульфированного полистирола и дифенилового эфира) я количестве 180 r.

Фрисцию состава, вес.%:

Метилаце тат 72,12

Ацетон 20,34

Метанол 2,70

Этанол 0,25

Этилацетат 2,24

Вода 2,21

Неидентифициров анны е

43 компоненты 0,14 непрерывно с помощью насоса — дозатора со скоростью 24 мл/ч пропускают через слой адсорбента. Температуру в реакторе поддерживают равной 65оС с помощью термостата. При этих условиях обеспечивают оптимальное время контакта паров фракции со слоем адсорбента

2,5 ч. Пары очищенной фракции на выходе из реактора охлаждают иконденсируют в холодильнике, а затем подают в сборник для очи- И щенной фракции. Содержимое сборника анализируют хроматографнческим методом на содержание вышеуказанных компонентов, и при повыЗ3 4 щенки содержания воны в порциях очищенной фракции до 0,10 вес.% и метанола до

0,50 вес.% подачу фракции па очистку прекращают, адсорбент подвергают регенерации.

Регенерацию адсорбента проводят под вао куумом при !20 С и остаточном давлении

20 — 30 мм рт. ст. Температуру в реакторе на заданном уровне поддерживают подачей в кожух реактора теплоносителя — вакуумного масла. Время регенерации 3 ч. При загрузке в реактор !80 г адсорбента количество фракции, поданной на один цикл очистки составляет

744 г, количество очищенной фракции 709,73 г, при этом потери продукта не превышают

1,50 вес.%

Состав очищенной фракцни следующий вес,% :

М етилацетат 75,82

Ацетон 21,24

Метанол 0,12

Этанол 0,26

Зтилацетат 2,37

Вода 0,06

Неидентифицированные компоненты 0,13

Проведение процесса с применением такого твердого адсорбента позволяет получать продукт необходимого качества.

Твердый адсорбент — молекулярные сита типа NaX, — предварительно обработанный сульфированным полистиролом в смеси с дифениловым эфиром, обладает более высокой адсорбционной емкостью (емкость по воде

100 г/1 кг адсорбента и емкость по метанолу

100 г/1 кг адсорбента против 55 г/1 кг и

60 г/1 кг соответственно, по сравнению с адсорбцнонной емкостью необработанного твердого ацсорбента).

Примеры подведения процесса очистки фракции при других параметрах ведения процесса представлены в виде материального баланса.

В табл. 1 показан материальный баланс очистки фракции, содержащей эфиры уксусной кислоты и ацетон от воды и метанола. Содержание воды 2,21 вес,% метанола 2,70 вес.%.

Вес образца сорбента 180 г. температура о процесса 65 С, скорость подачи фракции

24 мл/ч, время контакта 2,5 ч.

В табл. 2 показан материальный баланс очистки фракции, содержащей эфиры уксусной кислоты и ацетон, от воды и метанола. Содержание воды 4,17 вес.%, метанола 3,98 вес.%.

Вес образца сорбента 180 r, температура процесса 65 С, скорость подачи фракции 24 мл/ч, о время контакта 2,5 ч.

Как видно, емкость адсорбента по метанолу при содержании его в очищенной фракции не более 0,15 вес.% составляет 105 г/1 кг адсорбента в среднем, 2,70 вес.%. Температура процесса 65 С, время контакта 2 ч (вес образца адсорбента

200 г, скорость подачи фракции 45,0 мл/ч).

Как видно из табл. 5 емкость адсорбента по метанолу составляет 85 г/1 кг, по воде 73 г/1 кг адсорбента.

В табл. 6 показан материальный баланс очистки фракции, содержащей эфиры уксусной кислоты и ацетон от примеси воды и метанола.

Содержание воды 2,21 вес.%, содержание метанола 2,70 вес,%. Вес образца адсорбеита

180 г, температура. процесса 65 С, скорость подачи фракции 50 мл/ч, время контакта 1,3 ч.

Результаты табл, 6 свидетельствуют о том, что при скорости подачи фракции 50 мл/ч (вре мя контакта 1,3 ч) полнота извлечения воды и метанола не обеспечивается; Эффективность адсорбции указанных компонентов снижается примерно в 2,5 — 3 раза в сравнении с опытами, в которых время контакта составляет 2,5 ч.

Следовательно, процесс очистки фракции от воды и метанола следует проводить при времен» контакта фракции со слоем адсорбента 2,0—

2,5 ч.

Регенерацию адсорбента проводят под вакуумом при 120 С и остаточном давлении.20— о

30 мм рт. ст, Время регенерации составляет не более 3 ч.

Результаты очистки фракции на регенерированных образцах твердого адсорбента аналогичны результатам, полученным при использовеиии свежеподготовленных .образцов адсорбента.

В табл, 7 показан материальный баланс на регенерированном адсорбенте. Вес образца, о адсорбента 180 r, температура процесса 75 С, скорость подачи фракции 24. мл/ч, время контакта 2,5 ч, Длительность работы адсорбента составляет

300 ч, и при этом заметного снижения адсорбционной емкости по воде и метанолу не наблю дают. После проведения 10 циклов регенерации количественные данные, характеризуинцие емкость твердого адсорбента по воде и метанолу, после каждого цикла регенерации находятся в пределах 190-210 г примесей 1 кг адсорбента.

Очищенная таким образом фракция имеет следующий состав. вес.%:

Метила цетат 75,82

Ацетон 21,24

Метанол 0,12

Этанол 0,26

Этилацетат 2,37

Вода 0,08

Неидентифицированные примеси 0,11 что вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к растворителям в яакокрасочной промышленности.

5 89 !633 6

Емкость по воде-около 100 г/! кг адсорбента, при этом содержание воды в очищенной фракции не превышает.0,10 вес.%.

Эти же показатели для необработанного. сульфированным полистиролом молекулярного сита значительно ниже и составляют соответственно 55 г и 60 г/1 кг адсорбента.

Согласно результатам опытов по очистке фракции от примесй воды и метанола (при содержании последних в пределах 1,0 — 4.0 вес.% ie в расчете на каждое вещество) емкость используемого в данном процессе адсорбента по извлекаемым примесям (воде. и метанолу) существенно не зависит от содержания воды и метанола в исходной смеси (в указанных

15 пределах). В этой связи в проводимых далее. опытах используют фракцию одного состава.

Результаты опытов по очистке фракции, содержащей эфиры уксусной кислоты и ацетон, от примесей воды и метанола с изменением. температурных пределов очистки и скорости подачи фракции на очистку, т. е. изменением времени контакта паров фракции со слоем адсорбента приведены в табл. 3.

Вследствие того, что пределы выкипания фракции 55 — 60 С, температура процесса 60 С не обеспечивает максимальной емкости арсор- бента по извлекаемым примесям. Содержание воды 4,17 вес.%, метанола 3,98 вес.%. Вес образца адсорбента 180 r, температура процес30 са 60 С, скорость подачи фракции 24,мл/ч, время контакта 2,5 ч.

Емкость адсорбента по.воде в указанных условиях проведения процесса (для получения очищенной фракции) не превышает

90 г/1 кг адсорбента, емкость по метанолу око- З ло 83 г/1 кг адсорбента.

В табл. 4 приведен материальный баланс очистки фракции, содержащий эфиры уксусной кислоты и ацетон, от. воды и метанола. Содержание воды 4,17 вес.%, содержание метанола

3,98 вес.%. Вес образца адсорбента 180 r, температура процесса 80 С, скорость подачи фракции о

24 мл/ч, время контакта 2,5 ч, Как видно из табл. 4-повышение температуры процесса очистки фракции приводит к десорбции поглощенных компонентов воды и метанола. При

80 С заметно, по сравненито с 65 С, десорбируо ется метанол. и его содержание в очищенной: фракции повьппается до 1,0 вес.% и более, тогда как проскок по воде 0,50 вес.% еще не достиг- $0 нут. Поэтому оптимальной температурой процесса очистки фракции, содержащей эфиры уксусной кислоты и ацетон, от примеси воды и метанола следует считать температуру.не ниже 65 С и не выще 75 С.

Ы

В табл. 5 показан материальный баланс очистки фракции, содержашей эфиры уксусной кислоты и ацетон от примеси воды и метанола.

Содержание воды 221%, содержание. метанола

891633

Т а б л и ц а

Конечная смесь

Поглощение, г

% r Компоненты % г

Н 0 СНаОН

Компоненты

Метилацетат 72,12 536,57 Метилацетат

Ацетон 20,34 151,33 Ацетон

75,82 529,51

21,24

148,33

0,12

Метанол 2,70

Этанол 0,25

Этилацетат 2,24

0,84

19,25

0,26

1,80. 237 о

16,57

16,44

Вода

2,21

Вода

0,06

0,42

16,02. Неидентифицированные

Неидентифицированные 0,14

1,04

Потери

Всего

100,00 744,00 Всего

Таблица 2

Исходная смесь

Поглощение, r

Конечная смесь

I I 1

Компоненты омпоненты

71 78 347,56 Метилапетат, 78,25 342,92

Метилацетат

17,56 85,03 Ацетон

3,98 19,27 Метанол

18,85 82,60

18,63

0,15 0,64

0,33 1,60 Этанол

Этанол

2,97 10,02 Этилацетат

Этилацетат

19,87

4,17 20,19 Вода

Вода

Неидентифици0,11 0,53 рованные

Не идентифицированныее

0,10 0,46

7,47, 100,00 445,70

Потери

484,20 Всего

Всего

100,0

Ацетон

Метанол

20,09 Метанол

1,86 Этанол .16,67, Этилацетат

0,13 0,90 — 10.36

100,0О 708,73

0,35 1,53

2,23 9,76

0,07 0,32

891633

Таблица 3

Конечная смесь

Поглощение, г

1 Е

Н О СН ОН

Метилацетат

71,78 287,12

78,13 284,28

18 94 68,92

17,56 70,24

Ацетон

14,94

3,98 15,92

0,33 1,32

Метанол

0,27

0,98

0,33

1,20

Этанол

7,75

2,07 8,28

2,13

Этилацетат

Этилацетат

4,17 16,68

0,11 0,42

16,26

Вода

Нендентнфицированные .

Неидентифицированны

0,11 0,44

0,09

0,32

4,93

Потери

Всего

Потери

Всего

100,00 368,80

100,00 400,00 Таблица 4

Конечная смесь

Г"

Компоненты г Компоненты % г

Метилацетат, 71,78 . 290,35 Метнлацетат

77,53 287,29

18,89 70,00

17,56

Ацетон

71,03 Ацетон

16,10 Метанол

Метанол

3,98

10,93

1,29 4,7ф

0,35 1,29

Этанол

0,33

1,33

Этилацетат

8,37

2,07

6,45

Этилацетат

1,74

Вода

4,17

16,87

0,07 0,27 16,60

Неидентнфицированные

Неицентифиц-, ированны. 0,11

0,45

0,12 0,45

6,44

100,00 376,97

100,00 404,50

Всего

Исходная смесь

Х I

Метила цетат

Ацетон

Метанол

Этанол

89l633,Таблица 5

Конечная смесь

I "

Исходная смесь

Компоненты % г, Компоненты % г

Метилацетат

Ацетон

Метанол

l 7,05

Этанол

Этилацетат

14,66

Неидентифицированн

Неидентифици0,14 0,94 ров анны е

0,14 0,88 — Потери

5,34

Потери

100,00 670,50 Всего

100,00 638,79

Bcего

Таблица 6

Поглощение, г

Исходная смесь

Конечная смесь

Компоненты % г Компоненты % г но сн он

Метилацетат

72,12 234,75 Метилацетат

20,34 66,21 Ацетон

Ацетон

2,70

Метанол

8,79

Метанол

8,34

Этанол

0,25

0,81

Этанол

Этилацетат

2,24 7,29

2,21 7,19

Этилацетат

2,27

6,95

Вода

Вода

0,09 0,29

6,90

Неидеитифицированные

Неидентифицированные

0;14

0,46

0,14 0,42

Потери

3,47

Всего

100,00 325,50 Всего

100,00 310,26

72,12 483,56 Метилацетат

20,34 136, 38 Ацетон

2,70 18,10 Метанол

0,25 1,68 Этанол

2,24 15,02 Этилацетат

2.21 14,82 Вода

75,94 481,13

21.32 135,04

0,17 1,05

008 0 51

2,32 14,68

0,03 0,16

75,91 232,89

21,22 65,11

0,15 0,45

0,22 0,68

89!633

Таблица 7

Конечная-смесь

Поглощение, г н (Исходная смесь

1 1

Компоненты % г

Компоненты - % г,О СН ОН

72,12 544,23 Метила цетат

20,34 153,49 Ацетон

2,70. 20,37 Метанол

0,25 1,89 Этаиол

2,24 16,90 Этилацетэт

2,21 16,68 Вода

75,81 537,78

21,28 150,94

Метилацетат

Ацетон.19,37

Метанол

0,14

1,84

Этанол

0,26

Этнлацетат

2,33, 16,53

Вода

0,04 0,28 16,40

Не идентифицированныеые

Нендентнфицированные

0,14

0,14

1,06

9,48

Потери

Всего

100,00 754,52 Всего .

100,00 718,85

Составитель Л. Горбачева

Техред Л. Пекарь Корректор В. Синицкая

Редактор P. Цицика

Подписное

Заказ 11140/32 Тираж 446

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Способ очистки фракции, содержащей эфиры уксусной кислоты и ацетон, от примесей. воды и метанола путем адсорбцни . молекузвтрными ситами в паровой фазе, о z л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения качества целевого продукта, в. процессе адсорбции. используют молекулярные сита типа NaX, предва рительно обработанные смесью . сульфированного полистирола и дифенилового -эфира.

Кето яики информации, принятыа во внимание при экспертизе

1. Патент Франции .Р 1558421, кл.. С 07 С, опублик. 1969.

2. Соколов В. А., Торочешников Н. С., Кельцев Н. В. Молекулярные онта и их при. менение. 1969, с. 118 — 122 (прототип).