RU2800387C1 - Устройство и способ для очистки сложных эфиров - Google Patents
Устройство и способ для очистки сложных эфиров Download PDFInfo
- Publication number
- RU2800387C1 RU2800387C1 RU2022113484A RU2022113484A RU2800387C1 RU 2800387 C1 RU2800387 C1 RU 2800387C1 RU 2022113484 A RU2022113484 A RU 2022113484A RU 2022113484 A RU2022113484 A RU 2022113484A RU 2800387 C1 RU2800387 C1 RU 2800387C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- section
- paragraphs
- sections
- height
- mass transfer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 title claims abstract description 17
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 114
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 40
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 37
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 28
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 9
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 9
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- -1 aliphatic alcohols Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 2
- 150000007519 polyprotic acids Polymers 0.000 claims description 2
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 claims description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims 1
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 10
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 13
- YIWUKEYIRIRTPP-UHFFFAOYSA-N 2-ethylhexan-1-ol Chemical compound CCCCC(CC)CO YIWUKEYIRIRTPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 4
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- OEIWPNWSDYFMIL-UHFFFAOYSA-N dioctyl benzene-1,4-dicarboxylate Chemical compound CCCCCCCCOC(=O)C1=CC=C(C(=O)OCCCCCCCC)C=C1 OEIWPNWSDYFMIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006359 Fluoroplast Polymers 0.000 description 1
- 238000003109 Karl Fischer titration Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 125000003158 alcohol group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 150000001559 benzoic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 150000003504 terephthalic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретения относятся к органической химии, в частности к области получения сложных эфиров. Описано устройство для удаления легколетучих примесей из сырого эфира, представляющее собой колонну, состоящую из трех секций, характризующееся тем, что верхняя секция представляет собой аппарат, снабженный массообменным устройством в средней части данного аппарата, распылительным устройством для подачи сырого эфира в верхней части аппарата и устройством подачи острого пара в нижней части аппарата; средняя секция представляет собой сепаратор для разделения двух несмешивающихся жидкостей с различным удельным весом; нижняя секция представляет собой отгонный куб, причем между верхней и средней секциями, а также между средней и нижней секциями установлены сплошные перегородки, и при этом верхняя и средняя секции соединены друг с другом жидкостным трубопроводом и паропроводом, а также средняя и нижняя секции соединены друг с другом паропроводом и жидкостным трубопроводом, а средняя секция дополнительно снабжена боковым штуцером для вывода водяного конденсата. Описан способ очистки сырого эфира с использовнием описанного выше устройства. Технический результат - повышение эффективности очистки эфиров от спиртовых примесей и влаги, упрощение конструкции устройства для очистки. 2 н. и 34 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 5 пр.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к органической химии, в частности, к области получения сложных эфиров, применяемых в качестве пластификаторов различных производств. Изобретение касается устройства для удаления легколетучих примесей из сырого эфира и способа удаления из сырого эфира легколетучих примесей при помощи данного устройства.
Уровень техники
Сложные эфиры карбоновых кислот и спиртов широко используются в качестве пластификаторов в различных производствах. Например, сложные эфиры бензойной или терефталевой кислот и спиртов используют в качестве пластификаторов для ПВХ композиций, а также в производстве клеев, герметиков, лаков.
Одной из стадий получения сложных эфиров является удаление из сырого эфира легколетучих примесей, снижающих качество товарного эфира. Так, например, присутствие в товарном эфире остатков влаги приводит к ухудшению совместимости ПВХ смолы с пластификатором, а присутствие в пластификаторе остатков спирта - к нежелательному запаху и повышению горючести материала.
Из уровня техники известны способы удаления остатков влаги и спирта из сырого эфира. Так, из документа EP 3511314 A (LG CHEMICAL, 17.07.2019) известно применение для удаления спирта и воды дистилляционных колонн, однако устройство колонн и характеристики конечного продукта в документе не раскрыты.
Также из уровня техники, в частности, из документа CN104341301 A (CHANGZHOU SONGSHENG PERFUMERY CO LTD, 11.02.2015), известно применение осушающих агентов (адсорбентов). Однако такой способ удаления воды из сырого эфира требует большого количества осушающего агента, а также времени для выгрузки отработанного агента, осушения колонны и загрузки новой партии агента. Кроме того, после отработки осушающего агента требуются дополнительные операции для его регенерации или утилизации.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, описанный в документе CN105330539 A (ZIBO BLUE SAIL CHEMICAL CO LTD, 17.02.2016). Согласно данному документу удаление остатков спирта и воды из сырого эфира - диоктилтерефталата - непрерывно проводят с использованием устройства, состоящего из отпарной колонны и теплообменника. Сырой эфир подается в верхнюю часть колонны, работающей при температуре 50°С и давлении 50 мбар. Вода и спирт испаряются, эфир и остаточные количества воды и спирта попадают в теплообменник, где ранее неиспарившиеся вода и спирт испаряются и переходят обратно в отпарную колонну. Данный способ требует применения высокого уровня вакуума, что усложняет конструкцию отпарной установки. Кроме того, при реализации данного способа наблюдается унос легколетучих веществ с паровой фазой в вакуумный насос, что также усложняет конструкцию вакуумного насоса. Также данный способ характеризуется низкой эффективностью удаления воды в вышеуказанных условиях, так как разница между температурой кипения воды при 50 мбар и температурой процесса составляет менее 20°С.
Раскрытие Изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка устройства, позволяющего в непрерывном режиме получать сложные эфиры со сниженным содержанием легколетучих примесей и имеющего простую конструкцию, а также эффективного способа очистки сырого эфира от легколетучих примесей.
Техническим результатом настоящего изобретения является получение сложного эфира с содержанием остаточной влаги в количестве от 0,05 мас.% и менее и с содержанием спирта в количестве от 0,05 мас.% и менее с высокой эффективностью без использования устройств, имеющих сложную конструкцию и предусматривающих необходимость использования низких давлений (высокого уровня вакуума) и осушающих агентов.
Дополнительным техническим результатом является обеспечение возможности очистки пластификаторов с разной плотностью на непрерывно работающем устройстве.
Задача решается и технический результат достигается за счет предоставления устройства для удаления легколетучих примесей из сырого эфира, представляющего собой колонну, состоящую из трех секций, отличающегося тем, что:
- верхняя секция представляет собой аппарат, снабженный массообменным устройством в средней части данного аппарата, распылительным устройством для подачи сырого эфира в верхней части аппарата и устройством подачи острого пара в нижней части аппарата;
- средняя секция представляет собой сепаратор для разделения двух несмешивающихся жидкостей с различным удельным весом;
- нижняя секция представляет собой отгонный куб,
причем между верхней и средней секциями, а также между средней и нижней секциями установлены сплошные перегородки, и при этом верхняя и средняя секции соединены друг с другом жидкостным трубопроводом и паропроводом, а также средняя и нижняя секции соединены друг с другом паропроводом и жидкостным трубопроводом, а средняя секция дополнительно снабжена боковым штуцером для вывода водяного конденсата,
а также за счет предоставления способа очистки сырого эфира, включающего дистилляцию сырого эфира в устройстве колонного типа, отличающегося тем, что упомянутый аппарат колонного типа состоит из трех секций:
верхняя секция (далее также называемая массообменной) представляет собой аппарат, снабженный массообменным устройством в средней части данного аппарата, распылительным устройством в верхней части аппарата и устройством подачи острого пара в нижней части аппарата;
средняя секция (далее также называемая сепарационной) представляет собой сепаратор, служащий для разделения двух несмешивающихся жидкостей с различным удельным весом;
нижняя секция (далее также называемая испарителем) представляет собой отгонный куб,
причем между верхней и средней секциями, а также между средней и нижней секциями установлены сплошные перегородки, и при этом верхняя и средняя секции соединены друг с другом жидкостным трубопроводом и паропроводом, а также средняя и нижняя секции соединены друг с другом паропроводами и жидкостными трубопроводами, а средняя секция дополнительно снабжена боковым штуцером для вывода водяного конденсата,
при этом сырой эфир подают в верхнюю часть верхней секции через упомянутое распылительное устройство, острый пар подают в нижнюю часть верхней секции через упомянутое устройство подачи острого пара, жидкость из верхней секции поступает в среднюю секцию по жидкостному трубопроводу, соединяющему верхнюю и среднюю секции, отделенный от воды эфир поступает из средней секции в нижнюю секцию по жидкостному трубопроводу, соединяющему среднюю и нижнюю секции. Водяной конденсат выводят через упомянутый боковой штуцер средней секции. Продукт выводят из нижней части нижней секции. Остаточные пары выводят из верхней части верхней секции упомянутого аппарата колонного типа.
Авторами настоящего изобретения было неожиданно обнаружено, что в случае использования вышеописанного устройства процесс паровой очистки сырого эфира происходит с большей эффективностью. При этом образование водяного конденсата компенсирует тепловые потери на обечайке устройства. Конденсат может быть эффективно выделен из эфира в сепарационной секции и использован в процессе очистки повторно, например, для промывки эфира. Следовательно, аппарат не требует монтажа паровой рубашки для компенсации тепловых потерь, что значительно упрощает конструкцию аппарата и снижает его материалоемкость и ресурсоемкость. Так же смягчаются требования к конструкции вакуумного насоса, например, становится возможным применение водно-кольцевого насоса.
Описание фигур
Для пояснения технических решений, раскрывающих суть настоящего изобретения, представлены Фиг. 1-3:
На Фиг.1 изображен колонный аппарат, состоящий из трех секций, по изобретению, где: I - сырой эфир, II - острый пар, III - вода, IV - теплоноситель, V - пары, VI - очищенный эфир (продукт), 1 - обратный клапан, 2 - трехходовой кран.
На Фиг.2 изображен эскиз сепаратора с переключенным трехходовым краном для отделения легкого эфира от воды, где: I - перелив, 1a, 1b - клапаны, 2 - трехходовой кран, 3 - контроль раздела фаз.
На Фиг.3 показан эскиз сепаратора с переключенным трехходовым краном для отделения тяжелого эфира от воды, где: I - перелив, 1a, 1b - клапаны, 2 - трехходовой кран, 3 - контроль раздела фаз.
Подробное описание изобретения
Устройство для удаления легколетучих примесей по настоящему изобретению представляет собой аппарат колонного типа, состоящий из трех секций.
А) Верхняя секция - массообменная.
Верхнюю часть массообменной секции снабжают распылительным устройством для подачи и распыления сырого эфира. Конструкция распылительного устройства может быть выбрана из следующих вариантов: распылительная форсунка (марки FullJet, SPIRALJET) или дисковый распылитель (устройства по RU 2278743 C1 (ГНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов", 27.06.2006), RU 2513403 C1 (Кочетов Олег Савельевич, Стареева Мария Олеговна, Стареева Мария Михайловна, 20.04.2014), перфорированная труба произвольной геометрии и других известных из уровня техники распылительных устройств. Распылительное устройство позволяет увеличить площадь испарения легколетучих примесей.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения верхнюю часть массообменной секции снабжают влагоотделителем и/или влагоулавливателем и/или каплеотбойником для предотвращения попадания жидкости в пары, отводящиеся из верхней части верхней секции.
Среднюю часть массообменной секции снабжают массообменным устройством, позволяющим эффективно перемешивать жидкую и паровую фазы. Массообменное устройство состоит из известных из уровня техники массообменных элементов и/или тарелок. В качестве массообменных элементов используют насадку или тарелки, предпочтительно используют регулярную или нерегулярную насадку, наиболее предпочтительно используют нерегулярную насадку. В качестве нерегулярной насадки предпочтительно используют кольца Рашига, спирально-призматическую насадку. В качестве тарелок используют сетчатые, колпачковые и другие известные из уровня техники тарелки.
Нижнюю часть массообменной секции снабжают устройством подачи острого пара (на чертеже не показано) под массообменное устройство. В качестве устройства подачи острого пара используют известные из уровня техники устройства, например: распылительные форсунки (марки FullJet, SPIRALJET) или дисковые распылители (устройства по RU 2278743 C1 (ГНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов", 27.06.2006), RU 2513403 C1 (Кочетов Олег Савельевич, Стареева Мария Олеговна, Стареева Мария Михайловна, 20.04.2014), перфорированные трубы произвольной геометрии и других известных из уровня техники устройств
В вариантах осуществления устройства согласно изобретению высоту массообменной секции выбирают таким образом, чтобы она составляла от 5 до 20 диаметров обечайки аппарата, более предпочтительное отношение высоты к диаметру составляет от 10 до 15 к 1.
B) Средняя - сепарационная секция может представлять собой вертикальный цилиндрический аппарат с вертикальной перегородкой, служащий для разделения двух несмешивающихся жидкостей с различным удельным весом и парогазовой смеси.
В предпочтительных вариантах осуществления устанавливают трехходовой кран, расположенный на жидкостном трубопроводе, соединяющем сепарационную секцию с массообменной, позволяющий направлять жидкость из верхней секции в среднюю секцию либо с одной, либо с другой части вертикальной перегородки. При этом на паропроводе, соединяющие среднюю секцию с верхней секцией, устанавливают обратный клапан, предотвращающий попадание жидкости из верхней секции в среднюю по паропроводу. Это позволяет осуществлять в устройстве согласно изобретению очистку пластификаторов с разной плотностью, т.е. имеющих плотность как выше плотности воды (тяжелый эфир), так и ниже ее (легкий эфир), без остановки оборудования. Разделение таких жидкостей достигается за счет переключения трехходового крана и последующего гравитационного расслоения жидкостей в сепараторе, как это показано на Фиг. 2-3.
В предпочтительных вариантах осуществления регулируют поток жидкости из верхней секции в среднюю секцию и/или из средней секции в нижнюю секцию с помощью регулирующих устройств, где в качестве регулирующего устройства используют известные из уровня техники клапаны, краны и другие запорные устройства.
В вариантах осуществления устройства согласно изобретению высоту сепарационной секции выбирают таким образом, чтобы она составляла от 1 до 5 диаметров обечайки аппарата, более предпочтительное отношение высоты к диаметру составляет от 1,5 до 2,5 к 1.
В вариантах осуществления устройства согласно изобретению высоту перегородки выбирают таким образом, чтобы она составляла от 0,1 до 0,9 высоты секции, более предпочтительное отношение высоты перегородки к высоте секции составляет от 0,6 до 0,8 к 1.
Конструктивно перегородка может быть выполнена в виде вертикальной плоской сплошной стенки, как это показано на Фиг. 2 и 3, или в виде переливной трубы, соединенной с кубовой секцией.
Из сепарационной секции через установленные в ней боковые штуцеры осуществляется вывод водяного конденсата, слив продукта в кубовую секцию, а также отвод избыточных паров в массообменную секцию по паропроводу, соединяющему сепарационную секцию и массообменную секцию.
Вывод водяного конденсата и слив продукта может осуществляться как непрерывно, так и периодически. Прочие операции осуществляют непрерывно. При этом для установления необходимости вывода водяного конденсата может быть использовано любое известное из уровня техники устройство для контроля уровня раздела фаз.
Сепарационная секция соединена с массообменной секцией и кубовой секцией паропроводами. В одном из вариантов осуществления изобретения на паропроводе между средней и верхней секцией может быть установлен обратный клапан, предотвращающий попадание жидкости из верхней секции по паропроводу в среднюю и нижнюю секции.
В предпочтительных вариантах осуществлениях изобретения сепарационная секция снабжена датчиками уровня жидкости, где в качестве датчиков используют известные из уровня техники кондуктометрические, поплавковые и другие датчики.
С) Нижняя секция представляет собой отгонный куб известной из уровня техники конструкции. Он может быть снабжен известными из уровня техники теплообменными элементами. В качестве теплообменных элементов и могут быть использованы встроенные или выносные теплообменники, предпочтительно используют встроенные трубчатые или кожухотрубные теплообменники. В случае применения выносного теплообменника, нагретый поток может быть направлен в кубовую секцию через циркуляционный насос и/или распылительное устройство. Конструкция распылительного устройства может быть выбрана из следующих вариантов: распылительная форсунка (марки FullJet, SPIRALJET) или дисковый распылитель (устройства по RU 2278743 C1 (ГНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов", 27.06.2006), RU 2513403 C1 (Кочетов Олег Савельевич, Стареева Мария Олеговна, Стареева Мария Михайловна, 20.04.2014), перфорированная труба произвольной геометрии и других известных из уровня техники распылительных устройств.
Для дополнительной интенсификации испарения легких примесей и создания инертной атмосферы в нижнюю секцию через распределительное устройство можно подавать инертный по отношению к продукту газ со скоростью от 0,01 до 1 объема массообменной секции в час, более предпочтительное от 0,1 до 0,5 объема массообменной секции в час. В качестве инертного газа может быть использован азот, аргон, гелий, оксид углерода, углеводороды или смесь вышеперечисленных соединений. В качестве распределительного устройства могут быть использованы устройства аналогичные вышеописанным для распылительных устройств.
Материал элементов устройства выбирают из числа инертных к компонентам среды материалов. В качестве примеров инертных материалов используют, например, низколегированные (например, марки 09Г2С), нержавеющие стали (например, марки 08Х18Н10, 12Х18Н10Т, AISI 304, AISI 316), стекло (например, кварцевое или боросиликатное), пластмассу (например, поликарбонат, фторопласт, силиконовый каучук), графит.
Устройство по настоящему изобретению предназначено для удаления легколетучих компонентов из пластификаторов, в частности из сложных эфиров и полиэфиров, образованных путем взаимодействия карбоновых кислот и спиртов, в том числе многоосновных кислот и многоатомных спиртов.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения сложные эфиры, подлежащие очистке заявленным способом, образованы путем взаимодействия алифатических спиртов, содержащих от 4 до 12 атомов углерода, с органическими кислотами, содержащими от одной до 4 карбоксильных групп.
Сырой эфир может быть получен любым известным из уровня техники способом. Примерами способов получения являются, но не ограничиваются ими, способы, описанные в: WO2019059801 A1 (SIBUR, 28.03.2019), WO2019059800 A1 (SIBUR, 28.03.2019), WO2019066671 A1 (SIBUR, 04.04.2019), US9388293 B1 (EASTMAN CHEM CO, 12.07.2016), US7361779 B1 (US7361779, 22.04.2008).
В одном из предпочтительных вариантов осуществления способ удаления легкокипящих примесей из сырого эфира включает следующие стадии:
- сырой эфир, содержащий до 50 мас.% спирта, более предпочтительное соотношение содержание спирта до 20 мас.%, и 5 мас.% воды, более предпочтительное соотношение содержание воды до 2 мас.% с температурой 160-200°С подают в качестве сырья в верхнюю часть массообменной секции колонны (секция «А», Фиг. 1 поток I) путем распыления сырого эфира через распылительное устройство;
- противотоком в нижнюю часть массообменной секции подают острый пар с температурой 140-180°С (секция «А», Фиг. 1 поток II);
- для компенсации гидравлического сопротивления столба жидкости на массообменных устройствах давление в верхней части массообменной секции поддерживают ниже 1000 мбар, при этом значение давления зависит от высоты массообменного слоя, параметров массообменных устройств и варьируется в интервале от 200 до 900 мбар, предпочтительным является интервал от 400 до 700 мбар. Специалисту в данной области технологии очевидно, что процесс можно проводить и при давлении выше атмосферного давления, но при этом диапазон температур должен быть смещен в большую сторону;
- очищенный от спирта эфир поступает в сепарационную секцию колонны по жидкостному трубопроводу, соединяющему верхнюю секцию со средней секцией (секция «В», Фиг. 1), в которой происходит отделение воды от эфира (Фиг. 2 и 3);
- по жидкостному трубопроводу, соединяющему среднюю секцию с нижней секцией, отделенный от воды эфир поступает в нижнюю секцию колонны (секция «В», Фиг. 1), в которой он нагревается до температуры 160-200°С, где происходит отгонка остатков летучих соединений. Отогнанные пары по паропроводу, соединяющему нижнюю секцию со средней секцией, поступают в сепарационную часть колонны (секция «В», Фиг. 1), в которой происходит их частичная конденсация. Остаточные пары по паропроводу, соединяющему среднюю секцию с верхней секцией, выводятся в массообменную секцию колонны (секция «А», Фиг. 1) а затем выводятся из верхней части аппарата колонного типа согласно изобретению. Очищенный эфир выводится из нижней части кубовой секции.
Для дополнительного повышения эффективности очистки сложных эфиров (получения продукта со сниженным содержанием легколетучих примесей и приемлемым уровнем влажности) заявленный способ, в котором острый пар подают в нижнюю часть верхней секции, предпочтительно осуществлять при массовом соотношении острый пар/сырой эфир от 0,1:2 до 2:0,1, предпочтительно от 1:2 до 2:1.
Осуществление изобретения
Остаточное содержание спирта в продукте определяли методом газовой хроматографии на хроматографе Agilent 7890B, колонка DB35, ПИД.
Остаточное содержание воды определяли методом титрования по Карлу-Фишеру.
Пример 1. Непрерывный процесс. В верхнюю часть массообменной секции колоны очистки, высотой в 2,5 метра, со скоростью 10 кг в час с температурой 180°С подают сырой эфир, представляющий собой смесь диоктилтерефталата и 2-этилгексанола. Противотоком в нижнюю часть массообменной секции колоны очистки подают острый пар со скоростью 5 кг в час и температурой 150°С. Процесс ведут при давлении 500 мбар в верхней секции и температуре в кубовой секции 180°С. Давление в нижней секции составляет 650 мбар. Очищенный от спирта пластификатор пропускают через сепарационную секцию в кубовую секцию. Из сепарационной секции выводят 1 литр воды в час. Из кубовой секции выводят готовый пластификатор. Остаточные пары выводятся из верхней части колоны очистки.
Пример 2. Процесс проводят в условиях примера 1, но, в отличие от примера 1, массовое отношение острого пара к сырому эфиру составляет 1:1 при скорости подачи пара 10 кг в час.
Пример 3. Процесс проводят в условиях примера 1, но, в отличие от примера 1, массовое отношение острого пара к сырому эфиру составляет 2:1 при скорости подачи пара 20 кг в час.
Пример 4 (Сравнительный). Процесс проводят в условиях примера 2, но, в отличие от примера 2, очищенный от спирта пластификатор пропускают, минуя сепарационную секцию, в кубовую секцию.
Пример 5 (Сравнительный). Периодический процесс. Процесс проводят в периодически работающем емкостном аппарате, снабженном перемешивающим устройством и патрубком отвода паров. В аппарат емкостью 2 литра наливают 1 литр сырого эфира, представляющего собой смесь диоктилтерефталата и 2-этилгексанола. Через содержимое аппарата барбатируют водяной пар со скоростью 200 грамм в час и температурой 150°С. Процесс ведут при перемешивании 100 оборотов в минуту, давлении 500 мбар и температуре пластификатора 150°С в течение 5 часов. Раз в полчаса производится определение остаточного содержания спирта.
Характеристики сырого эфира и полученного продукта (пластификатора) указаны в Таблице 1.
Таблица 1 - Характеристики продукта
| № эксперимента | Скорость подачи острого пара, кг/ч |
Соотношение острый пар/сырой эфир, мас.% |
Содержание 2-этилгекесанола в сырце, мас.% |
Влажность сырца, мас.% | Содержание 2-этилгекесанола в продукте, мас.% |
Влажность продукта, мас.% |
| Пример 1 | 5 | 1:2 | 15 | 1,5 | 0,1 | 0,01 |
| Пример 2 | 10 | 1:1 | 0,05 | 0,03 | ||
| Пример 3 | 20 | 2:1 | 0,01 | 0,05 | ||
| Пример 4 | 10 | 1:1 | 0,05 | 1,0 | ||
| Пример 5 | 0,2* | 1:1 | 6,4 | 0,01 |
* значение за 1 час.
Общее время очистки составляло 5 часов.
Как видно из Таблицы 1, удаление легколетучих соединений из сырого эфира в устройстве, содержащем три секции, позволяет эффективно удалить остаточную воду и непрореагировавший спирт из массы эфира (примеры 1-3).
Устройство, которое содержит только массообменную секцию и отгонный куб, позволяет эффективно удалить спирт, однако остаточное количество воды велико.
Удаление легколетучих примесей из сырого эфира с применением емкостного аппарата (пример 5) является длительным и весьма энергозатратным. Такой периодический способ позволяет эффективно удалить воду, однако количество спирта остается весьма высоким.
При этом специалисту в данной области техники очевидно, что диапазоны и точные значения параметров будут зависеть от конкретного вещества (т.е. от температуры кипения и состава азеотропа и т.д.).
Claims (45)
1. Устройство для удаления легколетучих примесей из сырого эфира, представляющее собой колонну, состоящую из трех секций, отличающееся тем, что:
- верхняя секция представляет собой аппарат, снабженный массообменным устройством в средней части данного аппарата, распылительным устройством для подачи сырого эфира в верхней части аппарата и устройством подачи острого пара в нижней части аппарата;
- средняя секция представляет собой сепаратор для разделения двух несмешивающихся жидкостей с различным удельным весом;
- нижняя секция представляет собой отгонный куб,
причем между верхней и средней секциями, а также между средней и нижней секциями установлены сплошные перегородки, и при этом верхняя и средняя секции соединены друг с другом жидкостным трубопроводом и паропроводом, а также средняя и нижняя секции соединены друг с другом паропроводом и жидкостным трубопроводом, а средняя секция дополнительно снабжена боковым штуцером для вывода водяного конденсата.
2. Устройство по п. 1, в котором массообменное устройство состоит из массообменных элементов, при этом массообменные элементы представляют собой насадку или тарелки.
3. Устройство по п. 1 или 2, в котором насадка представляет собой регулярную или нерегулярную насадку, предпочтительно нерегулярную насадку.
4. Устройство по п. 3, в котором нерегулярная насадка представляет собой кольца Рашига или спирально-призматическую насадку.
5. Устройство по любому из пп. 1-4, в котором высота верхней секции составляет от 5 до 20 диаметров обечайки устройства, предпочтительно от 10 до 15 диаметров обечайки устройства.
6. Устройство по любому из пп. 1-5, в котором сепарационная секция представляет собой вертикальный цилиндрический сепаратор с вертикальной перегородкой.
7. Устройство по п. 6, в котором на жидкостном трубопроводе, соединяющем среднюю секцию с верхней секцией, расположен трехходовой кран, установленный таким образом, что позволяет направлять жидкость из верхней секции в среднюю секцию либо по одну сторону от вертикальной перегородки, либо по другую сторону от вертикальной перегородки, а на паропроводе, соединяющем среднюю секцию с верхней секцией, установлен обратный клапан.
8. Устройство по любому из пп. 1-7, в котором высота сепарационной секции составляет от 1 до 5 диаметров обечайки устройства, более предпочтительно отношение высоты сепарационной секции к диаметру обечайки устройства составляет от 1,5 до 2,5 к 1.
9. Устройство по любому из пп. 6-8, в котором высота вертикальной перегородки сепарационной секции составляет от 0,1 до 0,9 высоты сепарационной секции, более предпочтительно отношение высоты упомянутой перегородки к высоте сепарационной секции составляет от 0,6 до 0,8 к 1.
10. Устройство по любому из пп. 6-9, в котором вертикальная перегородка выполнена в виде вертикальной плоской сплошной стенки или в виде переливной трубы, соединенной с кубовой секцией.
11. Устройство по любому из пп. 1-10, в котором нижняя секция снабжена теплообменными элементами.
12. Устройство по п.11, в котором теплообменные элементы представляют собой встроенные или выносные теплообменники, предпочтительно встроенные трубчатые или кожухотрубные теплообменники.
13. Устройство по любому из пп. 1-12, в котором нижняя секция дополнительно снабжена распределительным устройством для ввода инертного газа.
14. Способ очистки сырого эфира, включающий дистилляцию сырого эфира в аппарате колонного типа, отличающийся тем, что упомянутый аппарат колонного типа состоит из трех секций:
- верхняя секция представляет собой аппарат, снабженный массообменным устройством в средней части данного аппарата, распылительным устройством для подачи сырого эфира в верхней части аппарата и устройством подачи острого пара в нижней части аппарата;
- средняя секция представляет собой сепаратор для разделения двух несмешивающихся жидкостей с различным удельным весом;
- нижняя секция представляет собой отгонный куб,
причем между верхней и средней секциями, а также между средней и нижней секциями установлены сплошные перегородки, и при этом верхняя и средняя секции соединены друг с другом жидкостным трубопроводом и паропроводом, а также средняя и нижняя секции соединены друг с другом паропроводом и жидкостным трубопроводом, а средняя секция дополнительно снабжена боковым штуцером для вывода водяного конденсата,
при этом сырой эфир подают в верхнюю часть верхней секции через упомянутое распылительное устройство, острый пар подают в нижнюю часть верхней секции через упомянутое устройство подачи острого пара, жидкость из верхней секции поступает в среднюю секцию по жидкостному трубопроводу, соединяющему верхнюю и среднюю секции, отделенный от воды эфир поступает из средней секции в нижнюю секцию по жидкостному трубопроводу, соединяющему среднюю и нижнюю секции, водяной конденсат выводят через упомянутый боковой штуцер, продукт выводят из нижней части нижней секции, а остаточные пары выводят из верхней части верхней секции упомянутого аппарата колонного типа.
15. Способ по п.14, в котором массообменное устройство состоит из массообменных элементов, при этом массообменные элементы представляют собой насадку или тарелки.
16. Способ по любому из пп. 14 или 15, в котором насадка представляет собой регулярную или нерегулярную насадку, предпочтительно нерегулярную насадку.
17. Способ по п. 16, в котором нерегулярная насадка представляет собой кольца Рашига или спирально-призматическую насадку.
18. Способ по любому из пп. 14-17, в котором высота верхней секции составляет от 5 до 20 диаметров обечайки устройства, предпочтительно от 10 до 15 диаметров обечайки устройства.
19. Способ по любому из пп. 14-18, в котором сепарационная секция представляет собой вертикальный цилиндрический сепаратор с вертикальной перегородкой.
20. Способ по п. 19, в котором на жидкостном трубопроводе, соединяющем среднюю секцию с верхней секцией, расположен трехходовой кран, установленный таким образом, что позволяет направлять жидкость из верхней секции в среднюю секцию либо по одну сторону от вертикальной перегородки, либо по другую сторону от вертикальной перегородки, а на паропроводе, соединяющем среднюю секцию с верхней секцией, установлен обратный клапан.
21. Способ по любому из пп. 14-20, в котором высота сепарационной секции составляет от 1 до 5 диаметров обечайки устройства, более предпочтительно отношение высоты сепарационной секции к диаметру обечайки устройства составляет от 1,5 до 2,5 к 1.
22. Способ по любому из пп. 19-21, в котором высота вертикальной перегородки сепарационной секции составляет от 0,1 до 0,9 высоты сепарационной секции, более предпочтительно отношение высоты упомянутой перегородки к высоте сепарационной секции составляет от 0,6 до 0,8 к 1.
23. Способ по любому из пп. 19-22, в котором вертикальная перегородка выполнена в виде вертикальной плоской сплошной стенки или в виде переливной трубы, соединенной с кубовой секцией.
24. Способ по любому из пп. 14-23, в котором нижняя секция снабжена теплообменными элементами.
25. Способ по п. 24, в котором теплообменные элементы представляют собой встроенные или выносные теплообменники, предпочтительно встроенные трубчатые или кожухотрубные теплообменники.
26. Способ по любому из пп. 14-25, в котором сырой эфир подается в устройство при температуре эфира 160-200°С.
27. Способ по любому из пп. 14-26, в котором острый пар подают при температуре 140-180°С.
28. Способ по любому из пп. 14-27, в котором давление в верхней секции ниже 1000 мбар.
29. Способ по любому из пп. 14-28, в котором верхняя секция работает в барботажном режиме при давлении в интервале от 200 до 900 мбар и более предпочтительное от 400 до 700 мбар.
30. Способ по любому из пп. 14-29, в котором эфир в нижней секции нагревают до 160-200°С.
31. Способ по любому из пп. 14-30, дополнительно включающий стадию, на которой в нижнюю секцию через распределительное устройство подают инертный по отношению к продукту газ со скоростью от 0,01 до 1 объема массообменной секции в час, более предпочтительное от 0,1 до 0,5 объема массообменной секции в час.
32. Способ по п. 31, в котором инертный по отношению к продукту газ выбирают из группы, состоящей из азота, аргона, гелия, оксида углерода, углеводородов или их смесей.
33. Способ по любому из пп. 14-32, в котором подлежащий очистке эфир выбирают из группы, состоящей из сложных эфиров и полиэфиров, образованных путем взаимодействия карбоновых кислот и спиртов, в частности многоосновных кислот и многоатомных спиртов.
34. Способ по любому из пп. 14-33, в котором подлежащий очистке эфир образован путем взаимодействия алифатических спиртов, содержащих от 4 до 12 атомов углерода, с органическими кислотами, содержащими от 1 до 4 карбоксильных групп.
35. Способ по любому из пп. 14-33, в котором подлежащий очистке эфир содержит до 50 мас.% спирта, более предпочтительно до 20 мас.% спирта, и 5 мас.% воды, более предпочтительно до 2 мас.% воды.
36. Способ по любому из пп. 14-33, в котором острый пар подают в нижнюю часть верхней секции при массовом соотношении острый пар/сырой эфир от 0,1:2 до 2:0,1, предпочтительно от 1:2 до 2:1.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2800387C1 true RU2800387C1 (ru) | 2023-07-20 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU60885A1 (ru) * | 1939-12-31 | 1941-11-30 | Ф.И. Гладкий | Колонна дл выделени легколетучих компонентой из бражки |
| NO943764L (no) * | 1993-10-08 | 1995-04-10 | Inst Francais Du Petrole | Fremgangsmåte for fremstilling av tertiære etere fra C4-C5-hydrokarboner ved to-trinns ekstraktiv destillasjon |
| CN104341301A (zh) * | 2013-07-30 | 2015-02-11 | 常州市松盛香料有限公司 | 用于生产丙酸甲酯的装置 |
| CN204601661U (zh) * | 2015-05-12 | 2015-09-02 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种用于环保型增塑剂dotp生产的汽提蒸发装置 |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU60885A1 (ru) * | 1939-12-31 | 1941-11-30 | Ф.И. Гладкий | Колонна дл выделени легколетучих компонентой из бражки |
| NO943764L (no) * | 1993-10-08 | 1995-04-10 | Inst Francais Du Petrole | Fremgangsmåte for fremstilling av tertiære etere fra C4-C5-hydrokarboner ved to-trinns ekstraktiv destillasjon |
| CN104341301A (zh) * | 2013-07-30 | 2015-02-11 | 常州市松盛香料有限公司 | 用于生产丙酸甲酯的装置 |
| CN204601661U (zh) * | 2015-05-12 | 2015-09-02 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种用于环保型增塑剂dotp生产的汽提蒸发装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4390298B2 (ja) | エステルの製造方法 | |
| TWI419731B (zh) | 自含有乙酸之水溶液回收乙酸之方法及裝置 | |
| CN100424065C (zh) | （甲基）丙烯酸类的生产方法 | |
| TWI531558B (zh) | 藉由具有側支管的蒸餾塔之丙烯酸分離 | |
| JP7136258B2 (ja) | 有機カルボン酸水溶液の製造方法および装置 | |
| KR20010029642A (ko) | 쉽게 중합 가능한 화합물의 중합 억제 방법 | |
| CZ298267B6 (cs) | Zpusob prípravy kyseliny (meth)akrylové | |
| US20100307021A1 (en) | System for liquid extraction, and methods | |
| WO2008147705A1 (en) | Energy efficient separation of ethanol from aqueous solution | |
| KR101104087B1 (ko) | ｔ-부탄올/물 혼합물로부터의 2-부탄올의 분리방법 | |
| EP1535893B1 (en) | Process for producing (meth)acrylic acid compound | |
| JP7729697B2 (ja) | アクリル酸の製造方法 | |
| EA035883B1 (ru) | Получение трет-бутиловых эфиров этилен-ненасыщенных карбоновых кислот | |
| CN104470879B (zh) | 用于生产甲基丁炔醇的方法 | |
| TWI627161B (zh) | 甲基丙烯酸與甲基丙烯酸酯的製備方法 | |
| RU2800387C1 (ru) | Устройство и способ для очистки сложных эфиров | |
| KR101435569B1 (ko) | 방향족 카르복시산 제조시 초산 회수 방법 | |
| WO2019189259A1 (ja) | 不飽和カルボン酸エステルの製造方法 | |
| WO1996011178A1 (en) | Method of refining methylal | |
| WO2021137712A1 (ru) | Устройство и способ для очистки сложных эфиров | |
| CN1063421C (zh) | 生产异丙醇的方法 | |
| TWI535696B (zh) | 製備甲基丙烯酸及甲基丙烯酸酯的方法 | |
| CN1266047A (zh) | 二醇类的分离 | |
| CN105473541B (zh) | 用于连续回收（甲基）丙烯酸的方法和用于该方法的设备 | |
| JP2009275019A (ja) | 水−アルコール組成物の精製方法 |