содержание   ..  120  121  122  123  124  125  126  127  128  129  .. 

Экстракция уксусной кислоты из необессмоленной и необесспиртованной жижки эстрагентом сложного состава

 Впервые в 1953 г. работами В. П. Сумарокова и 3. М. Володуцкой была доказана возможность экстрагирования уксусной кислоты из необессмоленной и необесспиртованной жижки. При этом качество технической уксусной кислоты не отличалось от качества кислоты, полученной при переработке кислой воды, а затраты пара на  производство 1 т 100%-ной технической кислоты снизились почти на 20 %. Недостатком этого способа переработки жижки является большая загрязненность сточных вод, получаемых после регенерации экстрагента из эфироводы. За счет присутствия в ней водорастворимых неэкстрагируемых смолистых веществ ХПК сточных вод достигает 70—90 г/л. Сточная вода в этом случае может быть обезврежена лишь методом сжигания или каталитического окисления, так как применение биохимических методов очистки неэкономично.

Ранее обесспиртовывание жижки считалось обязательным прежде всего из-за необходимости получения метанола, продукта крайне дефицитного. К тому же считалось, что легко-кипящие примеси, выделяемые со спиртом-сырцом, мешают процессу экстракции кислоты, т. е. снижают ее коэффициент распределения.

Рис. 71. Принципиальная схема извлечения уксусной кислоты из необессмо-ленной й необесспиртованной жижки методом экстракции:
1, 1а — сборники для отстаивания жижки; 2 — экстрактор; 3— зфироводная колонна; 4, 8 — конденсаторы-холодильники; 5, 9 — флорентины; 6 — подогреватель; 7 — укрепляющая часть эфирокислотного аппарата; 10 — исчерпывающая часть эфирокислотного аппарата; И — каландрия; 12, 13 — холодильники
 

Работами ЦНИЛХИ в 70-х годах было показано, что при переработке необессмоленной и необесспиртованной жижки на снижение Кp большее влияние оказывают не легкокипящие примеси, а смолистые вещества. Опыт одного лесохимического предприятия, освоившего схему переработки необесспиртован-ной и необессмоленной жижки, доказал ее экономическую целесообразность.

В последнее время пиролиз древесины в вертикальных непрерывнодействующих ретортах осуществляется при высокотемпературном режиме. Массовая доля метанола в жижке снизилась до 0,8—0,9 %. При экстракции уксусной кислоты из необессмоленной и необесспиртованной жижки в процессе мас-сообмена участвуют и смолистые вещества и те легкокипящие компоненты, которые отгоняются в спирт-сырец при обесспир-товывании продуктов пиролиза (в основном ацетальдегид, метилацетат, ацетон, метанол, метилэтилкетон, этанол, диэтил кетон).

Некоторые компоненты спирта-сырца ранее были рекомендованы как экстрагенты для извлечения уксусной кислоты из водных растворов (метилэтилкетон, диэтилкетон, метилацетат), некоторые как добавки к различным экстрагентам для улучшения экстрагирующих свойств однокомпонентных растворителей. Это предопределяет и теоретическую и практическую целесообразность экстракции кислоты из жижки непосредственно после тщательного отстаивания от нее легких всплывных масел и тяжелых смол.

Принципиальная технологическая схема, которая эксплуатируется на Амзинском ЛX3, показана на рис. 71. В сборниках 1 и 1а жидкие продукты пиролиза тщательно отстаиваются от легких всплывных масел и тяжелых смол. В сборник 1а направляется слабая уксусная кислота от переработки черной кислоты. Жижка из сборника 1а (на 1,5—2 м выше уровня отбора тяжелых смол) подается на экстракцию. В начале процесса экстрактор заполняется этилацетатом марки А. В процессе экстракции спиртовые примеси жижки вместе с уксусной кислотой распределяются между водной и эфирной фазами согласно закону фазового равновесия. При кислотности жижки 10—12 % соотношение масс экстрагента и жижки поддерживается равным 1,4—1,7:1. Число идеальных ступеней экстракции в данном случае определить трудно из-за многокомпонентноесистемы. В экстракторе степень извлечения уксусной кислоты 96—98 %. Минимальная кислотность эфироводы, которая может быть достигнута по данной технологии, 0,3—0,4%. Это объясняется тем, что при проведении анализа вместе с карбоновыми кислотами (массовая доля их не более 0,15 %) титруются и трудно экстрагируемые оксикислоты и их лактоны.

На 10 ступенях экстракции (рис. 72) кислотность эфироводы при экстракции жижки достигается не ниже 0,3 %, в то время как кислотность эфироводы при переработке кислой воды в аналогичных условиях может быть менее 0,1 % (0,08 %).

Этилацетат вместе с распределёнными легкокипящими компонентами регенерируется из эфирокислоты в аппаратах 7, 10 (см. рис. 71). Условия ведения процесса и эффективность процесса (число теоретических тарелок и флегмовое число) аналогичны для процесса переработки эфирокислоты, полученной при экстракции кислоты из кислой воды. Качество черной кислоты меняется в течение цикла. Эфировода перерабатывается в одноколонном аппарате 3 в режиме исчерпания. Температура в верхней части колонны 64—69 °С, внизу 102—104 °С. Флег-мовое число по эфиру 0, по водному слою 0,2—0,3. Число тарелок колпачкового типа 16—17. ХПК сточной воды 5,9—7,5 г/л. Регенерированный из водной и эфирной фаз экстрагент объединяется, дополнительно охлаждается и возвращается на экстракцию. При этом в процессе экстракции происходит постоянное накопление легкокипящих примесей в системе.

Цикл процесса экстракции прерывается через 1,5—2 мес после накопления в оборотном экстрагенте массы легкокипящих компонентов, достаточной для наступления момента гомогенизации фаз. В этом случае регенерированный экстрагент не возвращается на экстракцию, а выводится из системы. В систему вновь закачивается этилацетат марки А. Цикл экстракции возобновляется.

Основными недостатками процесса являются его периодичность, непостоянство состава всех материальных потоков и, следовательно, экстрагирующих свойств оборотного экстрагента, температурных режимов, повышенная массовая доля воды в черной кислоте. К преимуществам данной технологии следует отнести простоту аппаратурного оформления процесса, незначительные потери этилацетата, малую энергоемкость и низкую себестоимость технической уксусной кислоты.

В табл. 37 приведены сравнительные технико-экономические показатели производства уксусной кислоты экстракционным способом с применением этилацетата (экстракция кислоты из кислой воды) и экстрагента сложного состава (экстракция кислоты из необессмоленной и необесспиртованной жижки).

Характер влияния легкокипящих компонентов на процесс экстракции кислоты из жижки в течение одного цикла показан на рис. 73. В первые 20—23 дня работы наблюдается положительное влияние легкокипящих примесей жижки на коэффициент распределения кислоты Кру коэффициент экстракции G и гетерогенные свойства экстрагента. Массовая доля воды в черной кислоте колеблется в пределах 10—11 %. Затем экстрагирующие свойства растворителя ухудшаются.

37. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОИЗВОДСТВА УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ МЕТОДОМ ЭКСТРАКЦИИ ЭТИЛАЦЕТАТОМ И ЭКСТРАГЕНТОМ СЛОЖНОГО СОСТАВА

Рис. 74. Принципиальная технологическая схема переработки жижки методам экстракции сложным экстрагентом постоянного состава:
1 — баки для приемки сырья; 2 — экстрактор; 3, 6, 9, 15, 19, 24 — ректификационные колонны; 4, 8, 11, 20, 25 — каландрии; 5 — конденсатор; 7, 10, 16, 26 — конденсаторы-холодильники; 12, 18, 21 — холодильники; 13, 17 — флорентины; 14 — подогреватель;
22, 23 — промежуточные емкости
 

Рекомендовано с целью дальнейшего совершенствования технологии экстракции уксусной кислоты из жижки стабилизировать присутствие в экстрагенте легкокипящих компонентов на определенном уровне концентрации, для которого характерен положительный эффект их присутствия.

В результате исследований определен оптимальный состав сложного экстрагента для условий Амзинского ЛX3. Массовая доля компонентов в нем, %: ацетальдегида 0,05, ацетона 0,1—0,3; метилацетата 4,2—4,4; метанола 0,5—0,6; этилацетата 55—56; этанола 0,5—0,6; метилэтилкетона 23,5—24; ди-этилкетона 11,5—12; воды 3,2—4,2.

Постоянство состава экстрагента обеспечивается режимом регенерации растворителя из эфироводы (рис. 74). Поскольку около 85 % от массы эфироводы приходится на долю воды, в первой колонне целесообразно извлечь из нее все легкокипящие компоненты. Сбросная вода имеет характеристику аналогичную сточной воде, полученной по технологии экстракции экстрагентом переменного состава. Во второй колонне выделяют все компоненты, температура кипения которых ниже, чем у этилацетата (ацетальдегид, ацетон, метанол, метилацетат). Кубовый продукт второй колонны поступает на верх третьей колонны, в которой выделяются в виде кубовой жидкости все компоненты с температурой кипения выше 77,15°С (этанол, метилэтилкетон, диэтилкетон и др. — кетоно-спиртовая фракция). На экстракцию возвращается только дистиллят из третьей КОЛОННЫ:

Легкокипящие компоненты могут использоваться для производства древесно-спиртовых растворителей марки А или Э, а кетоноспиртовая фракция — для получения индивидуальных кетонов, продуктов в настоящее время дефицитных и весьма нужных для народного хозяйства.

Усовершенствованная схема извлечения кислоты из жижки экстрагентом постоянного состава позволяет: сократить на стадии экстракции соотношение экстрагент — жижка на 10—12%, что повлечет за собой снижение объемов эфирокислоты, т. е. снижение энергозатрат и повышение производительности оборудования; снизить расход этилацетата на 1 т 100%-ной технической кислоты до 4—6 кг; получать черную кислоту с массовой долей воды не более 2 %, что повлечет снижение энергозатрат на переработку черной кислоты.

В табл. 38 приведены условия ведения процесса переработки эфироводы по предложенной технологии и корректировка режима переработки эфирокислоты.

38. УСЛОВИЯ ВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ЭФИРОВОДЫ И КОРРЕКТИ­РОВКА РЕЖИМА ПЕРЕРАБОТКИ ЭФИРОКИСЛОТЫ