Способ обезвоживания этилового спирта

 

Изобретение касается промьшшенного органического синтеза, в частности производства этанола, который применяется в различных областях народного хозяйства. Для различных назначений этанола необходима разная примесная концентрация воды. Для получения практически абсолютного этанола более простым способом с невысоким образованием сточных вод для обезвоживания с разделяющим агентом (РА) используют другую смесь: бензол - изопропиловый эфир в массовом соотношении

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕаЪБЛИК (gg 4 С 07 С 31/08, 29/82

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3853538/23-04 (22) 11. 02. 85 (46) 15.10.86. Бюл. N 38 (72) Ю.Д. Голубев, Л. Г. Споров а, В.Г.Золотов и Е.Н.Андрианов (53) 547.262.07(088.8) (56) Свентославский В. Азеотропия и полиазеотропия, М.: Химия, 1968.

Gwido Szabo. 0dwadnianic spirytusu metoda azeotropowa przy uzyciu

mieszanxny benzenocykloheksanowej.

Przem. Perm. i. rol., 1974, 18, У 6 с. 9-13. (54) СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ЭТИЛОВОГО

СПИРТА (57) Изобретение касается промьппленного органического синтеза, в частности производства этанола, который применяется в различных областях народного хозяйства. Для различных назначений этанола необходима разная примесная концентрация водЫ. Для получения практически абсолютного

„„SU„„1263692 А 1 этанола более простым способом с невысоким образованием сточных вод для обезвоживания с разделяющим агентом (РА) используют другую смесь: бензол — изопропиловый эфир в массовом соотношении {5-1):1. Аз отропную ректификацию ведут с подачей PA и исходного этанола при 50-60 С в верхнюю часть колонны. Отходящие с верха колонны пары азеотропов направляют на конденсацию, после чего происход .т расслаивание на органический и водный слои. Органический слой в виде флегмы возвращают в колонну, а водный слой — смесь этилацетата, ацетона, триметилкарбинола и метилэтилкетона - собирают в сборнике. Из нижней части отбирают обезвоженный

99,9Х-ный этанол без примесей органических веществ. Выход этанола 96,397,0Х против 89,2Х при использовании

PA: бензол — циклогексан. 7 табл., 1 ил.

Колонна обезвоживания - насадочная, диаметр 0,035 м, высота укрепляющей части О, 2 м, эффективность 5 те- 50 аретических тарелок (т.т,); высота исчерпывающей части 0,5 м, эффективность 23 т.т. Колонна снабжена в верхней части дефпегматором, холодильником и декантатором. В нижней 55 части имеется куб с выносным испарителем. Уровень жидкости в декантаторе и кубе поддерживают автоматически.

1 12

Изобретение относится к усовершенствованному способу обезвоживания этилового спирта, находящего широкое применение в промышленности.

Цель изобретения — упрощение процесса, уменьшение количества сточных вод и увеличение выхода спирта, которое достигается за счет использования в качестве разделяющего агента смеси бензола с диизопропиловым эфиром в весовом соотношении (5-1):1.

На чертеже приведена принципиальная схема проведения процесса.

Исходный этиловый спирт непрерывно подают на питание в верхнюю часть колонны 1, предназначенной для обезвоживания спирта с.помощью комбинированного разделяющего агента. С верха колонны при температуре () 61-65 С образующиеся пары азеотропной смеси поступают в конденсатор 2, где конденсируются и поступают в разделительный сосуд — декантатор 3 на расслаивание при температуре 10-30 С.

Верхний (органический) слой, содер,жащий в основном разделяющий агент, в качестве флегмы подают в верхнюю часть колонны обезвоживания. Обезвоженный этиловый спирт из куба колонны поступает в холодильник 4, откуда его сливают в емкость готового продукта. Подпитку колонны разделяющим агентом осуществляют из емкостей 5 и 6. Водный слой из декантатора 3 непрерывно направляют на регенерацию в среднюю часть колонны 7. Из, куба колонны выводят отработанную воду.

С верха колонны при 28-78 С выводят легкокипящие примеси, а при 78-100 Срегенерированный этиловый спирт кре,постью 90-95 мас.7, который затем возвращают на питание колонны 1.

Пример 1. Процесс" обезвоживания этилового спирта осуществляют на установке непрерывного действия при атмосферном давлении.

63692 1

Для обезвоживания используют синтетический этиловый спирт следующего состава, мас.X:

Этиловый спирт 88,5

Вода 10,0

Диэтиловый эфир 0,855

Ацетальдегид 0,51

Этилаце тат 0,001

Ацетон 0,05

1О Триметилкарбинол 0,004

Иетилэтилкетон 0,08

Плотность 0,819 г/см .

Процесс обезвоживания этилового спирта проводят следующим образом.

Спирт, подогретый до 50-60 С, непрерывно в количестве 500 r/÷ подают в секцию питания колонны обезвоживания, расположенной между исчерпываю20 щей и укрепляющей частями колонны.

В верхнюю часть колонны одновременно подают разделяющий агент — смесь бензола и дииэопропилового эфира, взятых в соотношении 5:1, в. количестве, достаточном для образования смеси тройных азеотропов. Одновременно в нижнюю часть колонны из куба, снабженного выносным испарителем, направляют поток паров кипящего обезвоженного спирта, предварительно sarpyженного в куб. В результате теплои массообмена образующиеся. пары аэеотропной смеси, состоящей из спирта, воды, бензола и эфира, при температуре верха колонны 63-64 С направ35 ляют в дефлегматор, охлаждаемый во" дой, где они конденсируются. Полученный конденсат охлаждают до 2025 С и направляют в декантатор, в котором происходит самопроизволь"

40 ное быстрое расслаивание его на органический и водный слои. Верхний (органическнй) слой плотностью

0,818 г/см (20 С) непрерывно вбзвращают в верхнюю часть колонны в виде

45 флегмы. Нижний (водный) слой из декантатора плотностью 0,945 г/см (25 С) следующего состава, мас.Х;

ЭтилОВый спирт 21, 76

Вода 65,91 . Вензол 1,64

Диизопропиловый эфир 0,76

Диэтиловый эфир 5,68

Аце тальде гнд 3,39

Этилаце тат 0,007

Ацетон 0,33

Триметилкарбинол 0,027

Метилэтилкетон 0,532

Пример 3. Опыт проводят аналогично опыту, описанному в приме- 55 рах 1 и 2. В колонну обезвоживания подают разделяющий агент при соотношении бензола к эфиру 1:1. Для

3 1263 непрерывно в количестве 75,2 г/ч выводят из декантатора в сборник водной фракции.

Из нижней части колонны отбирают обезвоженный этиловый спирт в количестве 426,6 r/÷. Время опыта 5 ч.

За это время в колонну обезвоживания подают 2500 r синтетического этилового спирта и получают 2133 г обезвоженного этилового спирта и 376 г вод- О ной фракции. Выход обезвоженного спирта 96, 37.

Состав обез оженного спирта, мас.7: этиловый спирт 99,9; вода 0,1.

Органические примеси отсутствуют. l5

Полный материальный баланс процесса приведен в табл. 1-3.

Пример 2. Опыт проводят аналогично примеру 1. В колонну обезвоживания подают разделяющий агент при 20 соотношении бензола к изопропиловому эфиру 2:1. Для обезвоживания используют этиловый спирт того же состава, что в примере t.

Нижний (водный) слой из деканта- 25 тора плотностью 0,953 г/см> (25 С), содержащий, мас.7:

Этиловый спирт 18,32

Вода 63,34

Бен зол 1,56 зо

Диизопропиловый эфир 1, 44

Диэтиловый эфир 5 90

Ацетальдегид 3,52

Этилацетат 0,007

Ацетон . 0,34

Триметилкарбинол 0,03

Метилэтилкетон 0 55 непрерывно в количестве 72,,47 r/÷

I выводят из декантатора в сборник водной фракции.

Из нижней части колонны отбирают обезвоженный этиловый спирт в количестве 429,7 г/ч. Время опыта 5 ч. За это время в колонну обезвоживания.подают 2500 r синтетического этилового

45 .спирта и получают 362,4 г водной, фракции и 2148,5 г обезвоженного этилового спирта. Выход обеэвоженного спирта 977..

Обезвоженный спирт содержит

99,9 мас.X этилового спирта и

О,1 мас.X воды. Органические примеси отсутствуют.

692 4 обезвоживания используют этиловый эфир состава по примеру 1.

Нижний (водный) слой из декантатора плотностью 0,953 г/см (25 C) содержащий, мас, :

Этиловый спирт 18,88

Вода 68,25

Бензол 0,75

Диизопропиловый эфир 1,8

Диэтиловый эфир 5,89

Ацетальдегид 3,50

Этилаце тат 0,00?

Ацетон 0,343 .

Триметилкарбинол 0,03

Метилэтилкетон 0,55 непрерывно в количестве 72,64 г/ч выводят из декантатора в сборник водной фракции.

Из нижней части колонны отбирают обезвоженный этиловый спирт в количестве 429,22 r/÷. Время опыта 5 ч.

За это время в колонну обезвоживания подают 2500 г синтетического этилового спирта и получают 363,2 г водной фракции и 2146 г обезвоженного этилового спирта. Выход обезвоженного спирта 96,97.

Состав обезвоженного спирта. мас.7: этиловый спирт 99,9 вода 0,1.

Органические примеси отсутствуют.

Пример 4. Нижний (водный) слой, полученный в процессе обезвоживания синтетического этилового .пирта (примеры 1-3) подвергают регенерации при атмосферном давлении на насадочной колонне диаметром 0,02 м, эффективностью 10 т.т. Колонна снабжена в верхней части дефлегматором и холодильником.

Водный слой плотностью 0,945 г/смз (27 С) следующего состава, мас.X:

Этиловый спирт 19,673

Вода 67,55

Бензол 1, 18

Диизопропиловый эфир 1,36

Диэтиловый эфир 5,83

Аце тальде гид 3,48

Этилацетат 0,007

Ацетон 0,34

Т риме тилк арбин ол 0,03

Метилэтилкетон 0,55 в количестве 1100,3 г загружают в куб колонны регенерации и подвергают ректификации с целью выделения легкокипящих примесей и спирта с концентрацией не менее 90 мас.7.

При температуре верха колонны

О

28-78 С отбирают легкую фракцию в ко1263692

5 личестве 145,81 г, имеющую состав, мас, : Этиловый спирт 3 81

Вода 0,69

Бензол 8,66

Диизопропиловый эфир 9,82

Диэтиловый эфир 43,84

Ацетальдегид 26, 23

Этил аце тат 0,04

Ацетон 2,54

Триметилкарбинол 0,23

Метилэтилкетон 4,14

При температуре верха колонны 78100 С отбирают водно-спиртовую фракцию в количестве 224,12 r следующего состава, мас.Х .

Этиловый спирт 94,1

Вода 5,3, Бензол 0,16

Диизопропиловый эфир . 0,29

Диэтиловый эфир 0,09

Ацетальдегид 0,02

Этилацетат 0,01

Ацетон 0,02

Триметилкарбинол Отсутст- 2 вует

Метиэтилкетон . 0,01

В кубе колонны. получают отработанную воду в количестве 730,37 г, не содержащую спирта и органических при- 30 месей.

Водно-спиртовую фракцию смешивают с синтетическим этиловым спиртом и подвергают обезвоживанию по примерам 1-3.

П р и и е р 5. Опыт проводят аналогично опыту, описанному в примере 1. В колонну обезвоживания подают разделяющий агент при соотношении бензола к эфиру 10:1.

Для обезвоживания используют этиловый спирт состава по примеру 1.

Нижний (водный) слой из декантатора плотностью 0,918 г/см (25 С) имеет следующий состав, мас.ч:

Этиловый спирт 46

Вода 44

Бенэол 5,1

Динзопропиловый эфир 1,5

Диэтиловый эфир 2,03

Ацетапьдегид 1,1

Этилаце тат 0,002

Ацетон 0,06

Триметилкарбинол 0,008

Метилэтилкетон 0,2

Водный слой непрерывно в количестhe 211,63 r/÷ выводят из декантатора

s сборник водной фракции.

Обеэвоженный этиловый спирт отбирают в количестве 803,14 г/ч.

Состав обезноженного спирта, мас. :

Этиловый спирт 98,07

Вода 0,86

Вен зол О, 099

Диэтиловый эфир 0,53

Ацетальдегид 0 35

Этилацетат 0,001

Ацетон 0,042

Триметилкарбинол .0,004

Ме тилэтилке тон 0,044

Выход обезвоженного спирта 89 .

Пример 6. Проведение процесса обезвоживания этилового спирта с содержанием диизопропилового эфира в разделяющем агенте больше, чем

1 вес.ч. на 1 вес.ч. бензола приводит к резкому снижению производительности процесса обезвоживания. Это связано с тем, что эфир образует тройной азеотроп, содержащий лишь 4Х воды, в то время как бензол образует азеотроп, содержащий 7,4Х воды. Снижение производительности процесса неприемлемо, так как это приводит к увеличению себестоимости продукта и ухудшению других технико-экономических показателей установки абезво" живания.

Пример 7. Обезвоживанию подвергают азеотроп этанол — вода (4,5 мас,Х) с применением разделяющего агента бенэол — диизопропиловый эфир (соотношение 2:1) в непрерывном режиме. Выход обезвоженного спирта

96,5 . Полный материальный баланс процесса приведен в табл. 4-6. !

Сравнительная характеристика предлагаемого и известного способов представлена в табл. 7.

Формула изобретения

Способ обезвоживания этилового спирта путем азеотропной ректификации в присутствии двухкомпонентного разделяющего агента на основе бензола, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, уменьшения сточных вод и увеличения

1 выхода спирта, в качестве двухкомпонентного разделяющего агента используют смесь бензола с диизопропнловым эфирбм при массовом соотношении бензола и диизопропилового эфира (5-1):1.

7 1263692 8

Таблица.1

Материальные потоки колонны 1 обезвоживания по примеру

Состав потока

Поток одержание компонентов в потоке ас.%, г/ч

Приход

I (исходный этиловый спирт) Этанол

88,5

442,5

Вода

10,0

Примеси

1,5

7,5

Итого

100

500

II (флегмаорганический слой декантатора, поз.3) Этанол

9,96

105, 1

Вода

3,16

13,6

Диизопропиловый эфир

Бензол 68,0

Примеси

Итого

5,28

100

Расход

III (головной паровой поток) 10, 74

Этанол

7,33

12, 74

718,88

63,6

63, 19

1130,55

100

IV (обезвоженный этанол) Этанол

99,9

426, 17

0,43

Вода

0,1

Примеси

Итого

Отсутствуют

100

426,6

Вода

Диизопропиловый эфир

Бензол

Примеси

Итого

33, 35

143,53

717,65

55, 72

1055,35 .

121,464

82,914

144, 10

1 26 1692

Содержание компонентов в потоке

Поток

Состав потока

r/÷ мас. 7.

V (конденсат головньи паров колонны, поз.1) 121, 464

82, 91

144, 1

718,9

63,187

10,74

Этанол

7,33

Вода

Диизопропиловый эфир

Бензол

12,74

63,6

5,6

Примеси

1130 55

100

Итого

Расход

II (органический слой) 9,96

105, 1

33, 35

143,53

717, 65

Этанол

3, 16

Вода

13,6

Диизопропиловый эфир

Бензол

5,28

55, 78

1055, 35

16,364

49,564

0,572

1, 233

7,467

Примеси

100

Итого

21,76

65, 91

Водный слой

Этанол

Вода

0,76

Диизопропиловый эфир

Бензол

1,64

9,93

Примеси

Итого

75,2

ll 00

Таб лица 2

Иатериальные потоки дет антатора 3 по примеру 1

1263692

Состав потока

Поток одержание компоненов в потоке

1 г/ч ас.X

Приход

ЧI . (водный слой декантатора, поз.3) 21,76

65, 91

16,364

49,564

0,572

1, 233

7,467

Этанол

Вода

Диизопропиловый эфир

Бензол

0,76

1,64

9,93

Примеси

Итого 75, 2

100

Расход

VII (эфиро-альдегидная фракция примеси) 3,81

Этанол

0,379

0,0588

О, 979

0,863

2,614

4, 369

1,016

9, 965

0,69

Вода

Диизопропиловый эфир

9,82

Бензол

8,66

26, 23

Аце тал ьде гид

Диэтиловый эфир

43,84

Другие примеси

Итого

10,2!

VIII (спиртовая фракция) Этанол

94, 1

15,39

Вода

Диизопропиловый эфир

5,3

0,29

0,866

О, 047

Бензол

Примеси

0,16

0,15

О, 026

О, 024

16,35

Итого

100

IX (отработанная вода) Этанол

Отсутствует

48,64

100

Вода

Примеси

Итого

Отсутствует

48,64

100

Таблнца3

Материальные потоки колонны 7 регенерации спирта по примеру 1

13 1 263692

Таблица4

Материальные потоки колонны 1 обезвсюкнвания по примеру 7

Состав потока

Содержание компоненто з в потоке

Поток мас.Ж г/ч

Приход

I (сходный этиловый спирт) 477,5

95,5

Этанол

4,5

22,5

Вода

500

100

Итого

II (флегма) 10,0

Этанол

18,9

2,86

Вода

Диизопропиловый эфир 29,32

57,82

Бензол

100

Итого

Расход

III (головной паровый поток) 82,9

11,34

41,4

5,67

Диизопропиловый эфир 27,55

55,1

Бензол

100

Итого

460,7

99,95

Этанол

0,23

0,05

Вода

Отсутствует

460,93

100

IV (обезвоженный этанол) Этанол

Вода

Разделяющий агент

Итого

197,5

397,7

661, 1

198,27

398,4

730, 15

1 263692

Таблица5

Материальные потоки декантатора 3 по примеру 7

Состав потока

Содеркание компонентов в потоке

Поток

Приход

Ч (конденсат головных паров колонны обезвоживания, поз. 1) 11,34

Этанол

82,9

5,67

41,4

Вода

27,55

Диизопропиловый эфир

Бенэол

198,27

398,4

730, 15

55,1

Итого

100

Расход

II (органический слой) 10,0

66,1

2,86

18,9

197,5:

397, 7

661,1

29,32

57, 82

100

Итого

VI (водный слой) 16,8

24,1

22,27

72,27

1,90

0,77

0,70

1,73

40,54

100

Этанол

Вода

Дииэопропнловый эфир

Бензол

Этан ол

Вода

- Диизопропиловый эфир

Бензол

Итого

)6 нас.X ) г/ч

1263692

Таблицаб

Материальные потоки колонны 7 регенерации спирта по примеру 7

Состав потока

Содержание компонентов в потоке

Поток мас.7 г/ч

Приход

16,8

Этан ол

22,27

1,90

0,77

1,73

0,70

40,54

100

Итого

Расход

VIII (спиртовая фракция) 16,8

88,06

Этан ол

0,81

Вода

0,77

4,03

3, 67

0,70

Итого

19,09

100

Отсутствует

Этанол

21,46

100

Вода

Отсутствует

Разделяющий агент

21,46

100

Итого

VI (нудный слой декантатора) IX (отработанная вода) Вода

Диизопропиловый эфир

Бензол

Диизопропиловый эфир

Ьензол

?4,1

72, 27

f263692

19 г

1

М

0 о

Р о н ж ж о

Ц о

0Î л

<"1

Ф

С ) е4

СЛ

С»!

М

Ю о о at !.O 4

vm ы о

4 о

kt bl

v5 о

М1V о

О Ю о

1 о

4 о

g м

01

Н о

Q g! о m

Ch

Ю со 1

О о

° В л

° Ь сО

5! k

-!

5! о

О!

М I

kt l о

Ф

О !

1 о

3 о о

СЧ

РЪ

Ю о

Р Ъ

Ю о

4 Ъ

° 1

О

Ю 1

CV

Ю

С 1 и л

CV л

° Ь

00

С Ъ

4 х л

Ф и О

С»!

С 3

00

СО

° Ь

CV

СЧ

Ф

Ю е сО л

<»!

o !

v o о r ж о

E Ж ц о o спи о j л, о вм в (Ч. о . и

Ие

СЛ an л С»! о о ж

И о ф ь о о m о ф н

ellen

1О) 1

fOI 5

101

Ю11 ао

& 4

1 1

g г

& I0 I

1 л ф I 1 ф

Оэ 1

A I ф !» I

I ч Й о

В о й.

C4: I

5 о

4 о

1 !

lh

И

Ц:;

5о !

0О

0 О су М о

О 1

V О, I

5е! оф! о м

О Ц 4 Ь о, оо» о" е®3

III 3

О о 8

crom! e

j I o 5 oj(Ф (V

° В л

0О 0Î О О

12б3692

Составитель Ю.Сучков

Редактор М.Петрова ТехредN.Ходаниц Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5495/25 Тираж 379 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4