Способ непрерывной очистки сложного эфира
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
М АВТОИ:МОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
<я>м. к,.
С 07 С 67/48 с присоединением заявки М
Государственный комитет ссср по делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 150980. Бюллетень 11о 34
М) У И 547. 584. .26.07(088.8) Дата опубликования описания 180980 (72) Авторы изобретения
9. Е. Носовский, С. Б. Евдокимов и А. И. Куценко (71) Заявитель (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ОЧИСТКИ СЛО?ХНОГО
ЭФИРА
Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно к способу непрерывной очистки сложных эфиров, которые находят применение в качестве пластификаторов различных термопластов.
Широко известен. способ очистки сложных эфиров карбоновых кислот, полученных на кислых катализаторах, заключающийся в нейтрализации кислых компонентов, промывке от солей нейтрализации, отгонке избыточного спирта и воды, обработке сорбентами и фильтрации (1)., 15
Недостатком такого способа являются высокие потери эфира из-за значительного образования эмульсии на ста-. дии нейтрализации.
Известен также способ (2)в сост- 20 ветствии с которым нейтралйзацию про водят при 75-80 С в две стадии, а именно обрабатывают на каждой стадии эфир 2-3%-ным водным раствором щелочи в количестве 15-30% от объема эфира, 2
Однако и этому способу присущи,недостатки: необходимость приготовления значительного количества раствора щелочи и соответственно большой объем химически загрязненных стоков. 30
Для сокращения количества стоков предложено сложный эфир пропускать в виде капель размером 0,5-10 мм через водный раствор едкой щелочи 0,510 вес% при 40-70 С с последующим от. делением образующегося на поверхности щелочного раствора органического слоя, содержащего сложный эфир (3).Недостатками такого способа нейтрализа. ции являются низкое значение коэффициентов межфазного обмена и сильное продольное перемешивание, из-за чего нейтрализация проходит не полностью или размер реакционного оборудования приходится существенно увеличивать.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является способ непрерывной очистки ди-(2-этилгексил)-фталата, полученного в процессе этерифи-. кации фталевого ангидрида 2-этилгексанолом в присутствии в качестве катализатора серной кислоты (41. В соответствии с этим способом очистки ди-(2-этилгексил)-фталат нейтрализуют сначала раствором щелочного агента в капельном .нейтрализаторе, а затем после расслаивания в отстойнике эфир подают во второй нейтрализатор, 763322 представляющий собой аппарат с мешалкой. Температуру в нейтрализаторе поддерживают в пределах 60-80 С, давление — атмосферное. Нижний водносолевой слой из отстойника направляют на установку сжигания, а верхний эфирный слой промывают водой. Далев эфир отделяют от воды во флорентийском сосуде, отгоняют при 145-155 С и остаточном давлении 10-20 мм рт. ст, летучие компоненты, удаляют. остатки летучих веществ с острым паром, обрабатывают эфир глиной "Гумбрин" при 80-100 С и остаточном давлении
10-20 мм рт. ст. и фильтруют.
Недостатками известного способа являются невысокая эффективность капельной нейтрализации, что заставляет применять аппаратуру с большими габаритами и металлоемкостью; необходимость использования дополнительных нейтрализаторов, поскольку в колон- Я нах большого диаметра вследствие неоднородного размера капель, неравномерного распределения капель по сечению и сильного продольного перемешивания не удается снизить кислотное число до требуемого. Кроме того, для способа характерно образование большого количества химически загрязненных стоков.
Цель изобретения заключается в упрощении и интенсификации процесса, а также в повышении экономичности процесса.
Поставленная цель достигается пред. лагаемым споСобом очистки сложного эфира, полученного этерификацией фталевого ангидрида алифатическим спиртом нормального или изостроения с числом углеродных атомов 5-12 или смесью указанных спиртов в присутствии кислого. катализатора, путем 40 нейтрализации кислых компонентов водным раствором щелочного агента, обычно с использованием отработанной промывной воды и промывкой от солей нейтрализации при 60-80 С .и атмосфер- 45 ном давлении промывной водой, в качестве ко арой обычно, используют реакционную воду со стадии этерификации и конденсат острого пара со стадии отгонки летучих, и при этом нейтрализацию и промывку проводят при вибропульсационном воздействии с интенсивностями 900-2000, обычно 12001500 мм/мин, и 1500-3000, обычно
1800-2100 мм/мин, соответственно, с последующей отгонкой летучих с острым пфром, обработкой сорбентами и фй ьтрацией.
Отличительными признаками процесса являются. проведение нейтрализации и промывкм при вибропульсационном Щ воздействии с интенсивностями 900 2000 и 1500-3000 мм/мин соответственно, что позволяет интенсифицировать .и .упростить процесс, а также повысить экономичность процесса. Было установлена, что нейтрализацию следует проводить при интенсивности вибропульсационного воздействия 900-2200 мм/мин, а промывку при интенсивности
1500-3000 мм/мин. Более высокая интенсивность вибропульсационного воздействия приводит к образованию трудноразделяемых эмульсий, а при меньших интенсивностях нарушается равномерность распространения фаз по реакционному объему и, как следствие ухудшается эффективность процессов.
Также было установлено, что эффективность процесса очистки в целом повышается, если интенсивность .вибропульсационного воздействия на стадии нейтрализации составляет 4080%(преимущественно 60-70%)от интенсивности при промывке. Расхождение .в оптимальной величине воздействия на двух стадиях объясняется различием физических свойств промывной воды и водного раствора щелочи(в частности, коэффициентов поверхностного натяжения .
При вибропульсационном воздействии на сплошную фазу щелочной агент можно вводить на стадию нейтрализации в твердом виде или в виде сильно концентрированного раствора, а растворение или разбавление проводить непосредственно в аппарате для нейтрализации. В известном способе ввод концентрированной щелочи на стадии нейтрализации приводит к омылению эфира и снижению выхода целевого продукта.
При этом возможно без понижения качества целевого продукта применять воды со стадии этерификации и конденсата острого пара со стадии отгонки летучих в качестве промывной воды, а отработанной промывной воды — в качестве растворителя щелочи на стадии нейтрализации..
Способ может быть реализован при получении сложных эфиров этерификацией фталевого ангидрида алифатическими спиртами нормального или изостроения с числом углеродных атомов
5-12 или смесью указанных спиртов в присутствии кислых катализаторов.
В качестве алифатических спиртов используют 2-этилгексанол, додециловый спирт, смесь нормальных спиртов С7- С>, смесь нормальных и изоспиртов С6- С8.
В качестве кислых катализаторов применяют серную кислоту, бензолсульфо" кислоту, паратолуолсульфокислоту.
Узел непрерывной нейтрализации кислых компонентов и промывки от солей нейтрализации включает два аппарата колонного типа с отстойными зонами. Кислый эфир непрерывно подают в нижнюю часть аппарата нейтрализации, а сверху также непрерывно противотоком пропускают водный раствор щелочного агента. Нейтраль ный эфир из .жмэхней отстойной зоны
763322 фталат-56 гексил -фта лат
2-этилгексанол фталат
Смесь спиртов С - С
Паратолуолсульфокислота .
Додециловый
Смесь спиртов С6- С8
Спирт
Бензолсульфокислота
Катализатор аппарата нейтрализации направляют в нижнюю часть аппарата для промывки где проводят промывку от солей нейтрализации в противотоке промывной воды. Из верхней отстойной зоны аппарата для промывки эфир направляют на дальнейшую обработку по общеизвестному способу. Вибропулвсационное=воздействие бсуществляют за счет возвратно-посту-, пательного движения насадки, состоящей40 из пакета перфорированных тарелок, укрепленных на общем валу, или за счет пульсации столба жидкости в колонне при неподвижной насадке. Пульсация столба жидкости может быть осуществлена, например, при помощи поршневого пульсатора; В случае пульсации столба жидкости колонна заполнена фасонной насадкой.
Способ может быть реализован в одном аппарате колонного типа, в верх-20 нюю часть которого вводят промывную воду, в среднюю щелочной агент в твердом виде или в виде водного раствора высокой концентрации, à в нижнюю часть непрерывно подают кислый эфир.
Для уменьшения продольного перемешивания колонна может быть создана секционированной.
Предлагаемый способ очистки позволяет завершить процесс нейтрализации в одну стадию, что приводит к его интенсификации и упрощению процесса, а также снижению металлоемкости и габаритов оборудования; снизить количества промывных вод до 100-400 против 1500-2000 кг/т по известной технологии; снизить количества химически загрязненных стоков и потери сырья и целевого продукта с этими стоками в 5-20 раз.
Дополнительное сокращение загряз- 40 ненных стоков,на 100-400 кг/т происходит за-счет использования реакционной воды и конденсата острого пара на стадии промывки, а промывной воды для приготовления щелочного раствора на стадии нейтрализации.
Пример ы 1-4. На установке содержащей две колонны с рубашками, проводят процессы нейтрализации и промывки от солей нейтрализации .диалкилфталата-68, диалкилфталата-56,ди(2-этилгексил)-фталата, дидодецилфталата. Колонны имеют внутренний диаметр 32 мм, рабочую длину 2000 мм, верхнюю и нижнюю отстойные эоны объемом по 15 л.
Внутри каждой колонны расположен вал с надетыми на него перфорированными тарелками с коэффициентом свободйого сечения 40%. Расстояние между тарелками 55 мм. Вал соединен через эксцентрик с электродвигателем. Величины амплитуды и чистоты вибрации можно менять путем смены эксцентриков и регулирования числа оборотов электродвигателя.
В нижние части обеих колонн подают эфир: в колонну нейтрализации кислый эфир после стадии эфиризации, а в колонну для промывки — эфир из верхней отстойной зоны колонны нейтрализации. Сверху колонны противотоком пропускают водный раствор щелочного агента и промывную воду соответственно для процессов нейтрализации и промывки.
После нейтрализации и промывки эфира отгоняют избыточный спирт при .
145- 155 С и остаточном давлении
20 мм. рт. ст. и остатки летучих острым перегретым паром, обрабатывают сорбентами при 80-100 С и остаточном давлении 10-20 мм рт. ст. и фильтруют.
В примере 4 нейтрализацию и промывку ведут в одном аппарате колонного типа с внутренним диаметром
32 мм, высотой рабочей зоны 4000 мм, объемами верхней и нижней отстойных зон по 15 л. Вибропульсационное воздействие осуществляют,как в примерах 1-3. Расход эфира-сырца поддерживают 4 кг/ч во всех примерах. Расход водного раствора щелочи в 1-м примере 400 кг/т эфира, а в 2,3 и
4-м примерах 200 кг/т эфира.
Характеристика исходного сырья и целевого продукта, а также значения параметров процессов приведены в таблице.
Серная кис- Серная кислота лота
763322
Пример
Характеристика
2,8
КОН
3,5 йаОН
3,5
Na0H
3,2
КОН
Щелочный агент
1500
900
2000
1200
1800.1500
2100
3000
100
80
70
7 0
80
Промыал ен ный
42%-ный
Промышленный
423-йый
5%-ный
5%-ный
Промывная вода
Свежая вода
0,5
5 0
5,0
Свежая вода
Реакционная вода и конденсат острого пара
Свежая вода
Свежая вода
400
200
400
100
7080
60
0,09
0,07
0,09
1,3 ° 10 выход целевого продукта,В
99,6
99,5
99,4
98,9
Кислотное число эфира-сырца
Интенсивность вибропульсационного воздействия при нейтрализации, мм/мин
Интенсивность вибрапульсационного воздействия при промывке, мм/ мин
Отношение интенсивности при нейтрализации к интенсивности при промывке,Ъ
Температура нейтрализациии, С
Способ ввода нейтрализувщего агента (водный раствор) Источник воды для приготовления раствора щелочного агента
Концентрация щелочного агента после разбавления промывной водой в зоне нейтрализации, вес.Ъ
Источник промывной воды
Количество промывной воды, кг/т эфира
Температура промывки,oC
Показатели качества целевого продукта! кислотное число, мг KOH/ã 0,09 цвет по йодометрической шкале, номер 2 удельное объемное электрическое сопротивление ом см 6,2 ° 10
Продолжение табли
2,0 ° 10 9,3-10
763322
10
20
Составитель Е. Уткина
Редактор E. Корина Техред A.Ач Корректор М. Вигула
Заказ 6224 21 Тираж 495 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4
Формула изобретенйя
1. Способ непрерывной очистки сложного эфира, полученного зтерификацией фталевого ангидрида алифатическим спиртом нормального или изостроения с числом углеродных атомов 512 или смесью укаэанных спиртов в присутствии кислого катализатора, путем нейтрализации кислых компонентов водным раствором щелочного агента с промывкой от солей нейтрализации промывной водой при 60-80 С и атмосферном давлении с последующей отгонкой летучих с острым паром, обработкой сорбентами И фильтрацией, о т л и ч ° а ю шийся тем, что, с целью упрощения и интенсификации процесса, а также повышения экономичности процесса, нейтрализацию и промывку проводят при вибропульсационном воздействии- с интенсивностями 900-2000 и 1500-3000 мм/мин соответственно.
2. Способ по и. 1, отличаю- шийся тем, что нейтрализацию и промывку проводят при вибропульса ционном воздействии с интенсивностями 1200-1500 и 1800-2100 мм/мнн соответственно.
3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что для нейтрализации используют отработанную промывную в оду.
4, Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве промывной воды для промывки используют реакционную воду со стадии зтерификации и конденсат острого пара со стадии отгонки летучих.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1i Обзоры по отдельным производствам химической промышленности, вып. 37, М., 1973, с. 32.
2. Патент США Р 2955989, кл. 260-375, опублик, 1960.
3. Патент Великобритании 9 1355207, кл. С 07 С 67/06, опублик. 1974.
4. Обзоры по отдельным производствам химической промышленности, вып, 37, M., 1973, с. 41-42 (прототип7 :
