Sposob kontinuálnej výroby butylacetátu a zariadenie na uskutočňovanie tohto sposobu

Číslo patentu: 254048

Dátum: 17.12.1987

Autori: Antalík Ján, Vanko Milan, Komora Ladislav

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

CESKOSLOVENSKA . .o POPIS vmmzu REPUBLIKA iÚŘAD FRO VYNÁLEZY A 0 mm v 45 Vydaune 15 11 saE 751 Autor vynálezu VANKO MILAN ing. CSC., KOMORA LADISLAV ing. CSO., PRIEVIDZA,ANTALÍK JÁN, KOKAVA nad Rimavicou54 Spôsob kontinuálnei výroby butylacełátu a zariadenie na uskutočňovanie tohto spôsobuRiešenia sa týka spôsobu a zariadenia na výrobu butylacetátu esterífikáciou butylalkohoiu kyselinou octovou v kyslom prostredí a rieši otázku výhodnerjšieho oddeľovania butylacetátu z reakčného prostredia kontinuáinou rektifikáciou. Pri tomto postupe z reakčneho prostredia, obsahujúceho 1 -až 8 hmot. bu-tanolu a neustále doplňovaného prívodom (čerstvých surovín a prívodom vody na vytvorenie azeotropu, sa k 0 n« tinuałnou rektifikáciou získa parná fáza o teplote 89 až 92 °C, z ktorej sa prvou kondenzáciou oddelí 10 až 65 0/0 z celkového množstva parnej fázy, ktorá V kvapalnom stave recírkuluje ako refiux a zvyšok parnej fázy sa úplne skvapalní a odvádza na ďalšiu seperáciu butylacetátu, pričom tlakový spád rektifikácíe sa udržuje v rozmedzí 1,5 až 3,5 m. Rektifikačná kolóna po~ zostáva z klobúčikových etážl, vzdiaiených od seba 37 až 45 cm a vybavených prepadavými priehradkami o výške 55 až 105 mm.Vynáiez sa týka spôsobu a zariadenia na kontinuálnu výrobu butylacetátu esteritikáciou butylalkoholu kyselinou octovou v kyslom prostredí a riešiotázku výhodnešieho oddelovania butylacetátu z reakčného prostredia kontinuálnou rektifikáciou.Esterifikácia butylalkoholu kyselinou octovou na butylacetát prebiea podľa rovniceEsterifikácia prebieha dobre v kyslom prostredí a za zvýšenej teploty pri súčasnom odstraňovaní reakčných produktov- z reakčného prostredia. Kinetika reakcie za prítomnosti kyseliny sírovej ako katalyzátora je podrobne spracovaná v časopise Ind. Eng. Chem. 37, 969 1945. Spôsoby výroby sú popísané v encyklopediach Ul 1 manns Encyklopädie der technischen Chemie, III. vyd., 6, 799 1955 a Encyklopedia of Chemical Pnocessing and Desing, 5, New York-Basel (1977). Spôsob kontinuälnej výroby za prítomnosti kyseliny sírovej ako katalyzátora a použitia inhibítorov korózie je popísaný v čs. AO 229 760 1984, Esteritikácia sa uskutočňuje pri teplote v rozmedzí 100 až 110 °C v esterifikačnomvarákom rektifikačnej kolóny, slúžiacej na oddelenie vznikajúcich produktov, t. j. butylacetátu i reakčnej vody z reakčného prostredia. Postup je taký, že do esterifikačného kotla sa najprv predložia butylalkohol a kyselina octová v požadovanom pomere,pridá sa katalyzátor, prípadne s dalšími prísadami, ako sú napr. látky s protikorozivnymi účinkami a pridá sa aj voda, aby sa vytvorilo reakčné prostredie, vhodné aj pre esteriťikačnú reakciu i pre súčasné oddeľovanie azeotropu butylacetát-voda z reakčnej zmesi.Po vyhriati takto pripravenej reakčnej zmesi na reakčnú teplotu sa začne pridávať priamo do esterifikačného kotla zmes kyseliny octovej a butylakoholu v množstve odpovedajúcom rých.osti tvorby butylacetátu a jeho oddeľovanie z reakčnej zmesi rektifikáciou. Okrem surovín sa trvale pridáva i voda bud periodicky alebo kontinuálne,prípadne kontinuálne spolu so surovinami. Voda sa trvale pridáva preto, lebo reakčnej vody z esterifikačnej reakcie je menej, ako sa pri rektiiikácii odtahuje z esterifikačného kotla binárnym azeo-tropom butylacetát-Voda alebo ternárnym azeotropom butylacetát~butylalkohol-voda. Problém je stanoviť potrebné množstvo pridavnej vody, lebo výrobný proces nie je vždy dostatočne stabilný a značne sa rozchádzajú aj údaje o zložení azeotropov.Pary, odchadzajúce z hlavy rektifikačnej kolóny pozostávajú teda z butylacetátu, butylalkoholu, vody a obsahujú aj malé množstvo kyseliny octovej, ktorej by malo byt čo najmenej, lebo sa už nedá bežnou rekti 4fikáciou oddeliť. Čast týchto pár zkondenzuje najprv v deflegmátore, z ktorého sa kvapalný kondenzât vracia späť ako reflux rektifikačnej kolóny. Niektoré výrobné spôsoby používajú ako reflux len organickú fázu.Zostávajúca časť pár zkondenzuje úplne v ďalšom kondenzátora, z ktorého ochladený kondenzát prechádza cez rozdelovač fáz,kde sa rozdelí na vodnú a organickú vrstvu. Z vodnej vrstvy sa časť odoberá ako recykel do esterifikačného kotla a organické fáza sa odvádza na dalšie spracovanie do separačnej častí výrobného procesu, kde sa perie, neutralizuje a suší. Konečný produkt sa potom získava rektifikáciou.Hlavnou nevýhodou doterajších spôsobov výroby je pomerne nákladná prevádzka už v prvom technologickom uzle, t. j. pri esterifikácii spojenej s rektifikačným oddelením vznikajúceho produktu z reakčného prostredia. Aby bol obsah kyseliny octovej v destiláte čo najnižší, musí sa pracovať s vysokým refluxným pomerom aj na účinnej kolóne s celkovým počtom 25 až 30 etáží Encyklopedia of Chemical Processing and Desing, 1, str. , rok v.yd. 1977 j.Dalšou nevýhodou je málo stabilná prevadzka tohto uzla, lebo aj napriek automatickej regulácii hlavných technologických parametrov dochádza k častým .zmenám v zložení reakčnej zmesi V esterifikačnom kotli a V zložení destilátu. Obvykle to rieši operátor periodickým pridávaním vody, niekedy aj butylalkoholu, aby obsah jednotlivýchzložek sa udržoval v požadovanom rozmedzí.Pri tomto spôsobe sa obsah kyseliny octovej pohybuje v rozmedzí 50 až 55 °/o, butylalkoholu, 0 až g( a vody okolo 10 . Pri týchto podmienkach je však pomerne vysoký obsah butylakoholu aj v destiláte, čo pôsobí nepriaznivo na ďalší separačný proces,hlavne pri výrobe koncentrovaného produktu.Ukázalo sa však, že jestvujú vhodnejšie podmienky esterifikácie a rektiiikácie ako dosiel používané, pri ktorých sa dosahuje stabilnejšia prevádzka a ekonomickejšia výroba.Pri tomto novom spôsobe kontinuálnej výroby butylacetátu esterifikáciou butylalkoholu kyselinou sirovou za prítomnosti kyslého katalyzátora a za podmienok kontinuálneho oddelovania vznikajúceho butylacetátu z reakčneho prostredia rektifikáciou sa postupuje tak, že z reakčného prostredia,obsahujúceho 1 až 8 hm. butylalkoholu,s výhodou 1 až 3 hm. butylalkoholu, neustále doplñovaného prívodom čerstvých surovín o molárnom pomere kyseliny octovej butylalkoholu 0,97 až 1,03 s výhodou 1,00 i 0,01 a prívodom vody na vytvorenie azeotropu, sa kontinuálnou rektifikáciou získava parná fáza o teplote B 9 až 91 °C, z ktorej sa prvou kondenzáciou oddelí 10 až 65 -ná časť, s výhodou 20 až 35 -näčasť z celkového množstva parnej fázi, ktorá sa V kvapalinami stave vracia spát ako reilux a zostávajúca časť parnej fázi sa úplne zkvapalní a odvádza na ďalšiu separaciu, pričom množstvo- zkondenzovaných pár pre reflux sa reguluje tak, že sa udržuje na konštantnej hodnote teplota chladiacej vody na jej výstupe z prve-j kondenzácie pri konštantnom množstve pár, udržovanom reguláciou tlakového spádu rektifikácie V rozmedzí 1,5 až 3,5 m, s výhodou v rozmedzí 2,2 až 2,7 m.Spôsob kontinuálnej výroby podľa tohto vynálezn sa ttskutočňuj-e v rektifikačnej kolóne pozostávajúcej z klobúčikovýczh etaži,vzdialených od seba 37 až 45 cm a vybavených prepadovými priehradkami o výške 55 až 105 mm.Týmto spôsobom sa získava destilát s vysokým obsahom butylacetátu a s velmi malým obsahom kyseliny octovej, Takto sa vytvárajú priaznivé podmienky pre výrobu koncentrovaného butylacetátu a znižujú sa straty kyseliny octovej, ktorá sa už z destilátu nedá ináč odstrániť, len neutralizáciou. Ďalšou dôležitou výhodou je prevádzka rektifikačnej kolóny pri velmi malom refluxnom pomere, zvýšením účinnosti separačných etáží, čo znižuje spotrebu. pary a chladiacej vody v tomto výrobnom uzle. Prevádzka esteriiikácie a rektitikácie je pri tomto spôsobe prekvaptrjjfizeo Stabilná, pravdepodobne v dôsledku. vyttžitta semzorreeulacných vlastností tejto vetlmi zloží-tej sústavy so vzájomným ovp-lyvňovaním rýchlosti rektifikacie a rýchlosti esterifikáłcle. Z toho vyplýva, že pri novom spôsobe sú nájdené také technologické podmienky, pri ktorých aj napriek vysokej citlivosti procesu je na minimum eliminovaný nepriaznivý vplyv rôznych porúch na priebeh procesua pri ktorých sa podstatne zredukovali možnosti astatického priebehu koncentračných zmien jednak v. esterifikačnom kotli a jednak V organickej fázi destilátu, pravdepodobne zvýšením stability teploty prvej kondenzácie a zvýšenia zádrže v rektitikačnom zariadení.Ďalej sú uvedené niektoré príklady, ktoré ilustrujú možnosti aplikacie tohto nového spôsobu výroby butylacetâtil na modifikovanom rektitikačnom zariadení.Esteritikácia sa uskutočňuje v aparatüre,schemati-cky znázornenej na obrázku. Aparatúra pozostáva z esteriflkačného kotla 1,rektiflkačnej kolóny 2, deflegmátora 3, kondenzátora 4 a dekantéra 5, ako hlavných aparátov tohto výrobného uzla. Aparäty sú opatrené prívodmi energií a prepojovacími potrubiami. Pomocné zariadenia ako aj meracie a regulačná obvody a armatúry nie sú na schéme zakreslené.Esteriiikacia sa uskutočňuje v esterifikačnom kotli 1 pri teplote 106 C° za prítom nosti kyseliny sírovej ako katalyzâtora- Spotreboyana kyselina sírová sa doplňuje periodicky potrubim 21 tak, aby jlej obsah naklesol pod 0,5- °/li hm., počítanie na obsah esteriflkačného kotla. Kyselina octovâ, butylalkohol a voda sa privadzajú kontinuálne prívodnym potrubím 7. Esteritlkočny kotol je vykurovaný parným hadom à v spodnej časti kotla Parný priestor esterifikačnehto kotla 1 je prepojený potrubím 8 s rektřtilltačnou kolónou 2, vystrojenou etâžami klobúčkoveho typu. Kvapalina zo spodu rektifikačnej kolóny Z sa vracia do esterifíitačneho kotla spätným potrubilm 10. Rezktífikačná kolóna pozostáva z 21 klobúčkovuých etáží 21 vzdialených od seba 39 cm Každá etáž je vybavená prepadovou prehriadkou 22 o výške 1 U cm Pary nachádzajúce z hlavy rektttikačnej kolóny 2 prepojovacím. potrubím 11 vchadzajú najprv do deflegmátora 3,kde dochádza k prvej kmdenzacil. Dna-ilegmátor 3 je opatrený privodom chladiacej vody 13 r a eutomaticlzou reguláciou výstupnej. teploty na schéme na obr. l. nie je zakreslenél. Kvapalný kondenàzat sa reflexným potrubim 13 » vrecia späť do rektifikačnej kolóny z ako- refluz. Teplota kondenzácie sa udržuje na hodnote eo °C° v rozmedzí i 0,5 °C. Pri tomto spôsobe regulácie skondenzuje 35 °/o~ parnerj fáze, odchádzajúcej z hlavy rezktiiikačnej kolóny 2. Neskovndenzovane pary odohádzaje z detliegmatora 3 potrubím neskondenzovaných pár 14 do kondenzátora 4, taktiež opatrenělto prívoďom chladiacej vody 15, v ktorom dochádza k totálnej kondenzácil a k ochladenie. vytvorenej kvapalnej fázi, ktoré so potrubia kondenzátu 16 odvádza do däekantera 5. V to zariadení sa kvapalná organické fáza oddelí od tažšej spodnej vodnej vrstvy. Organická fáza pozostáva z butylacetátu, butamolu, rozpustenej vody a malého množstva kyseliny octovej. Obsah kyseliny octovej indikuje nesprávny chod procesu a mal by byt čo najnižší, lebo kyselina octová sa z tohto prúdu už nedá efektívnym spôsobom regenerovat. Organicka vrstva je lodvädzanä potrubím organickej. fázi 17 na spracovanie do separačnej časti výroby. Podla jej zloženia budeme posudzovať účinnost nového spôsobu v. tomto výrohnom uzle.Voda z dekantéra 5 recykluje oďvodným potrubím 18, napojeným na. prívodná potrubie surovín 19, čím sa redukujú straty organickej fázi a prípadne aj straty preniknutej kyseliny octovej do ďestilätu pri zhoršených podmienkach rektitikácie.V tomto prípade sa postupovala tak, že pri konštantnom prívode surovín a konštantnom tlakovom spacie v rektitikačnej kolóne 2 sa udržovala teplota kondenzácie v deflegmátore na hodnote 80 i 0,5 °C automatickou reguláciou teploty vystupujücej chladiacej vody z deflegmátora. Pri tomto spôsobe sa privádzali suroviny v molárnom pomere kyseliny octovej butylalkoholu 0,99.7 Zloženie. v esterifíkačnom kotli sa stabilizovalo na nasledujúcich hodnotách kyse lina octová 45 až 50 0/0 hm., butylalkohol 4 až 6.0/o hm., voda 15 až 17 0/0 hm., butyl acetát 30 až 35 0/0 hm.Zloženie destilátu v tomto pokuse bolo stabilné, s časom sa prakticky nemenilo. Organická fáza obsahovala 1,6 hm, vody,priemerne 8 0/0 hm. butylalkoholu, 89 až 90 0/0 hm. butylacetátu a len stopové množstvo kyseliny octovej.Obsah esterifikačného kotla se periodicky čistí a predtým sa vyprázdňuje cez vyTechnologický postup a podmienky sú ako v príklade 1, až na zmenu V molárnom pomere kyseliny octovej z butylalkoholu, ktorý v tomto príklade bol 1,01. Po ustálení chodu sadosiahlo nasledujúce, zloženie v esterifi. kačnom kotli kyselina octová 42 až 48 0/0Aj v .tomto pokuse bola rektifikácia ustálená, zloženia destilátu sa V priebehu dlhotrvajúceho pokusu prakticky nemenila. Organická fáza obsahovala 90 až 94 0/0 hm. butylacetátu, 4 až 6 0/0 hm. butylalkoholu a 0,1 až 0,3 0/0 hm. kyseliny octovej, teda znateľne vyšší ako V príklade 1.- rovnaké ako V príklade 2, až na zmenu tep loty kondenzácie v- deflegmátore, ktorá sa v tomto príklade udržovala na hodnote91,5 C i 0,5 °C automatickou reguláciou teploty vystupujúce chladiacej v.ody z deflegmátora. Zkondenzovaný podiel predstavuje 25 z celkového množstva pár, odchádzajúcich z hlavy rektifikačnej kolóny 2. Prevádzka esterifikácie a rektifikácie bola pomerne ustálená, ale obsah kyseliny octovej v organickej fáze destilátu trvale kolísal V rozmedzí 0,3 až 1,2 0/0 hm.Technologický postup a technologické podmienky sú rovnaké ako v príklade 1. Rozdiel je v rektifíkačne kolóne, ktorá v tomto príklade pozostáva z 28 klobúčikových etáži 21, vzdialených od seba 30 cm. Všetky etáže sú vybavené prepadovými priehradkami 22 o výške 50 mm.Prevádzka rektifikácie bola pomerne dobre ustálená, ale organická fáza destilátu obsahovala pri priemernom obsahu butylacetátu 89 0/0 hm. väčšie množstvo kyseliny octovej, priemerne až 1,9 0/0 hm.Technologický postup a podmienky sú rovnaké ako v príklade 1, až na to, že sa použil molárny pomer kyseliny octovej butanolu 1,04.e to porovnávaci pokus, pri ktorom prevádzka esterifikácie a rektlfikácie je nestabilná, čo sa prejavuje neustálou zmenou zloženia obsahu osterifikačného kotla. Obsah butylacetátu v organickej fáze destilátu je v rozmedzí 90 až 92 0/0 hm., obsah kyseliny octovej je viac ako 3 0/0 hm.1. Spôsob kontinuálnej výroby butylacetátu esterifikáciuou butylalkoholu kyselinouj octovou za prítomnosti kyslêho katalyzátoraa za podmienok kontinuálneho oddelovania vznikajúceho butylacetátu z reakčného prostredia pomocou rektifikácie, vyznačujúci sa tým, že z reakčného prostredia, obsahujúceho 1 až 8 0/0 hmot. butylalkoholu, s výhodou 1 až 3 0/0 hmot. butylalkoholu, neustále doplňovaného prívoclom čerstvých surovín o molárnom pomere kyseliny octovej butylalkoholu 0,97 až 1,03 s výhodouV 1,00 i 0,01 a prívodom vody na vytvorenieazeotropu, sa kontinuálnou rektifikáciou získava parná fáza o teplote 89 až 92 °C, z ktorej sa prvou kondenzáciou oddelí 10 až 65 0/0-ná časť, s výhodou 20 až 35 -0/0 náčasť z celkového množstva parnej fázy, ktorá sa v kvapalnom stave vracia späť ako reflux a zostâvajúca časť parnej fázy sa úplne skvapalní a odvádza na ďalšiu separaciu butylaoetátu, pričom množstvo skondenzovaných pár pre reflux sa reguluje tak,že sa udržuje na konštantnej hodnote teplota chladiace vody na jej výstupe z prvej kondenzácie pri konštantnom množstve pár,udržovanom reguláciou tlakového spádu rektifikácie v rozmedzí 1,5 až 3,5 m.2. Zariadenie na usktočñovanie spôsobu podľa bodu 1, vyznačujúce sa tým, že rektifikačná kolóna pozostáva z klobüčikových etáží, vzdilených od seba 37 až 45 cm a vybavených prepadovými priehradkami o výške 55 až 105 mm.

MPK / Značky

MPK: C07C 69/14

Značky: kontinuálnej, zariadenie, spôsobu, výroby, tohto, spôsob, butylacetátu, uskutočňovanie

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/5-254048-sposob-kontinualnej-vyroby-butylacetatu-a-zariadenie-na-uskutocnovanie-tohto-sposobu.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Sposob kontinuálnej výroby butylacetátu a zariadenie na uskutočňovanie tohto sposobu</a>

Podobne patenty