Непрерывный способ этерификации в избытке бутилового спирта

  Главная       Учебники - Лесное производство      Технология лесохимических производств (В.А.Выродов)

 поиск по сайту           правообладателям

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   .. 139   140  141  142  143  144  145  146  147  148  149  ..

 

 

Непрерывный способ этерификации в избытке бутилового спирта

 

Схемы непрерывной этерификации уксусной кислоты бутиловым спиртом принципиально могут различаться прежде всего условием ведения реакции, т. е. в зависимости от того, в избытке какого реагента протекает процесс. Отсюда возникают различия в аппаратурном оформлении. Для ведения процесса в избытке спирта требуется двухколонная установка, процесс этерификации в избытке кислоты осуществляется в одноколонном аппарате. Применение различных катализаторов также определяет специфичность аппаратурной схемы. Схема синтеза бутилацетата методом этерификации уксусной кислоты в избытке бутилового спирта показана на рис. 83.

 

 

Рис. 83. Схема синтеза бутилацетата методом этерификации уксусной кислоты в избытке бутилового спирта

 

 

Смесь уксусной кислоты и бутилового спирта (как и для производства этилацетата; кислотность смеси 38—43 %) в мольном соотношении 1: (1,13-5-1,14) через напорный бак 1 подается в реактор 3, в который перед началом процесса загружают бутанол (55 % от геометрического объема), уксусную кислоту (30 %) и серную

кислоту. Концентрация катализатора в зоне реакции должна быть 0,2—0,4%. Если для приготовления смеси используется 60—85 %-ная уксусная кислота, то смесь поступает не в реак­тор, а в азеотропную колонну 4 для отгонки основной массы воды. В реакторе при температуре 112—114 °С уксусная ки­слота почти нацело этерифицируется. Пары воды, бутилацетата, бутилового спирта в виде смеси бинарного и тройного азеотропов, а также частично уксусной кислоты поступают в нижнюю часть колонны 4 с температурой 110—112 °С. Колонна 4 предназначена для вывода из системы реакционной и введенной с сырьем воды. Азеотропная смесь через конденсатор 5 посту­пает во флорентину 6, где разделяется на два слоя: верхний — эфирный полностью возвращается в колонну 4 в виде флегмы, нижний — эфироводный поступает в сборник 7 для последую­щей регенерации из него эфира и спирта. Серная кислота в этерификатор подается периодически, порциями через каждые полчаса из расчета 5 кг на 1 т бутилацетата.

За счет вывода из куба-этерификатора воды и избытка в реакционной зоне бутанола создаются условия для достаточно полного превращения уксусной кислоты в эфир. Из этерификатора смесь бутилацетата и бутилового спирта с массовой долей воды 0,6—1 %, уксусной кислоты (не более 2%) и катализатора непрерывно поступает на верхнюю (11-ю) тарелку исчерпывающей колонны 116, где происходит доэтерификация кислоты. Пары воды, бутилацетата и избыточного бутилового спирта сверху исчерпывающей колонны поступают с температурой 118—122 °С в укрепляющую колонну 11а. Избыточный бутиловый спирт в виде смеси, близкой к составу двойного азеотропа бутилацетат—бутиловый спирт, вместе с небольшой массой воды из верхней части колонны 11а при температуре паров 110 °С направляется в конденсатор 10, а затем во флорентину 9. Часть конденсата в виде флегмы воз­вращается в колонну 11а, а остальная масса его возвращается в реактор 3 для создания в зоне реакции избытка бутилового спирта. Легкокипящие компоненты, накопившиеся в системе, выводятся в бак 8. Вода, накапливающаяся во флорентине, периодически выводится в сборник 7. Число тарелок в колонне 11а 20—22, флегмовое число процесса 2—2,5.

Из подкубка колонны 116 бутилацетат-сырец непрерывно поступает в испаритель 12, откуда основная масса эфира-сырца через холодильник 13 выводится в сборник 14 для последую­щей его переработки в товарный продукт. При использовании бутилового спирта СК эфир-сырец содержит смолистые веще­ства, окрашивающие его в желто-коричневый или черный цвет и осложняющие дальнейшую переработку эфира. В связи с этим целесообразно парожидкостную смесь из испарителя 12 направлять в другой испаритель (на схеме не показан), а пары светлого эфира-сырца после конденсации и охлаждения выво­дить из системы на нейтрализацию. Испаритель периодически чистят от накопившихся смолистых веществ. Двухколонная установка достаточно устойчива в работе, обеспечивает высокий коэффициент использования сырья: по кислоте 97,8 %, по спирту 98,9 %. Однако наличие серной кислоты в производственных потоках не позволяет решить проблему коррозии оборудования. Испарители 2 и 12, реактор 3, колонна 116 и холодильник 13 работают в жестких условиях, особенно испарители 12 и 2, колонна 116, поэтому их необходимо изготовлять из стали марки 0Х23Н28МЗДЗТ. Сталь марки Х18Н9Т имеет низкую коррозионную стойкость в этих условиях. Установка высокопроизводительна и позволяет перерабатывать уксусную кислоту любой концентрации, но весьма металлоемка и достаточно сложна в аппаратурном оформлении.