CZ235194A3 - Process for obtaining carboxylic acids from diluted solution thereof and apparatus for making the same - Google Patents

Description

Vynález z jejich vodných cích reverzní osmozy v kombinaci s jinými postupy získávání kyselin, jakož i zařízení k jeho provádění.

Dosavadní stav techniky

Při mnoha důležitých výrobách.vznikájí proudy karboxylových kyselin ve zředěných koncentracích. Ekonomické úvahy a ohled na životní prostředí vedou k tomu, že je žádoucí tyto kyseliny získávat z těchto proudů pro opětné použití, pro prodej nebo pro co nejhospedárnější odstranění.

Zkušenost ukázala, že karboxylové kyseliny ve zředěných koncentracích, t.j. asi pod patnáct procent (15 %) hmot., ve vodných proudech se co nejhosporárněji odstranění a znovu získají použitím extrakčního postupu kapalina-kapalina, při němž se používá vysokovroucího rozpouštědla. Jestliže obsah karboxylových kyselin je nižší než asi tři procenta (3 íí) hmot. ze zpracovávaného proudu, stává se obtížným, získávat kyseliny hospodárně takovýmto extrakčním postupem kapalina-kapalina, i když ohled na životní prostředí si nicméně často vynucuje, takového proudy přesto zpracovávat. Vynález proto skýtá způsob a zařízení pro předběžné zkoncentrování zředěných proudů karboxylových kyselin o nízké koncentraci kyselin, načež se tyto poměrně více zkoncentrované, takto získané proudy dále zpracují, například extrakcí kapalina-kapalina, k získání obsažených karboxylových kyselin při lepší hospodárnosti.

Podstata vynálezu

Vynález se opírá o zjištění, že podrobení zředěného vodného proudu karboxylové kyseliny o koncentraci nižší než deset procent (10 %) hmot. nejprve stupni zpracování membránovým dělením, výhodně _ 2 dělení reverzní osmózou v soustavě využívající membránové reverzní osmózy, k získání koncentrovanějšího, tuto kyselinu obsahujícího intermediárního proudu o koncentraci kyseliny, která je znatelně vyšší než původní koncentrace, a ve většině případů jě vyšší než asi deset procent (10 %) hmot., a následné podrobení tehoto intermediárního proudu dalšímu dělicímu postupu, výhodně extrakci kapalina-kapalina, k získání extraktátu, který se pak opět může podrobit dalšímu stupni oddělování, výhodně destilaci, k získání vyčištěného a koncentrovaného proudu karboxylové kyseliny jakožto výsled ného produktu, je účinným a výkonným způsobem pro znovuzískání kyselin. Je výhodné, když extrakčnxm činidlem, používaným v extrakcním stupni kapalina-kapalina, je vysokovroucí látka, například sekundární a terciární amin, jako jsou ty, označené ochrannými známkami Adogen od firmy Shercx, Amberlite od firmy Rohm a Haas, Hosterex vyráběný firmou Cytec Industries. Jinými dělicími postupy kromě extrak ce kapalina-kapalina, kterých je možno použít následně po membránovém dělicím stupni, je extrakční destilace, azeotropická destilace a klasická destilace.

Zejména se tedy vynález týká způsobu a zařízení pro získávání karboxylových kyselin z jejich zředěného vodného roztoku, v němž koncentrace kyseliny je nižší než asi deset procent (10 %) hmot Způsob podle vynálezu spočívá v tom, že se zředěný roztok kyseliny nechá procházet membránovým dělicím zařízením za vzniku vodného permeátu prakticky prostého kyseliny a vodného retentátu majícího koncentraci kyseliny vyšší než asi deset procent (10 %) hmot. Retentát se pak uvede ve styk s kapalným extrakčním činidlem pro kyseliny za vzniku extraktátu bohatého kyselinou a rafinátu podstatě zbaveného kyseliny. Karboxylová kyselina se pak získá z extraktantu bohatého kyselinou. Způsob podle vynálezu je obzvláště vhodný, jde-li o karboxylové kyseliny ze skupiny sestávající z kyselin mravenčí, octové, propionové a máselné a jejich směsí. Zejména se vynález hodí pro získávání karboxylových kyselin majících 1 až 7 atomů uhlíku, výhodně 2 až 4 atomy uhlíku.Při výhodném provedení způsobu podle vynálezu se karboxylová kyselina získá z extraktátu bohatého kyselinou destilací.

Při jiném výhodném provedení vynálezu se zředěný vedný roz tok karboxylových kyselin podrobí předběžnému stupni zpracování před tím, než se podrobí dělení reverzní osmózou, aby se odstranily nečistoty, jako jsou aromatické karboxylové kyseliny, ionty kovů, volné částice kovů, organické nebo anorganické sole, karboxylové kyseliny s přímým řetězcem mající více než pět (5) atomů uhlíku, cukry a jiné podobné nečistoty. Stupněm k odstranění nečistot může být filtrace, mikrofi]trace, ultrafiltracc, nanofiltrace nebo kombinace alespoň dvou takovýchto postupů. Rovněž se v souladu s vynálezem může v membránovém-dě licím zařízení použít polopropustné membrány vytvořené z takového materiálu, jako je polysulfon, polyethersulfon, acetát celulózy, polyamid, estery celulózy, triacetát celulózy, póly ethermočovina , polyvinylalkohol, polypiperiazamid, polyfuren, acetátobutyrát celulózy, aromatický polyamid, polyethylenimin, a směsi kterýchkoliv z těchto sloučenin v podobě tenkého filmu.

Způsob podle vynálezu je schematicky znázorněn na přiloženém výkresu zachycujícím schéma jeho výhodného provedení.

Fříklad provedeni vynálezu

Na přiloženém výkresu procházejí zpracovávané proudy soustavou zleva doprava. Zařízení k provádění vynálezu zahrnuje oddíl 20 pro předběžné zpracování, kterým může být jednostupňůvé nebo více stupňové filtrační, mikrofiltrační, ultrafiltrační nebo nanofiltrační zařízení nebo kombinace takovýchto zařízení. Jestliže zpracovávaný proud je dostatečně čistý, může se stupeň předběžného zpracování vynechat.

Výhodně se při způsobu podle vynálezu používá dalšího stup ně 22 předběžného zpracování, který je výhodně nanofiltrační stupeň Jeden z výstupních proudů z nanofiltračního stupně, koncentrát z fil trace, zahrnuje koncentrovaný proud těžkých nečistot, které se odvádějí ze soustavy známým způsobem a přivádějí se do zařízení, kde se získávají, nebo se odstraňují ze soustavy. Toto odvádění se provádí potrubím 24.

Následným stupněm jc při výhodném provádění vynálezu stupeň 26 membránového dělení. Zařízení v tomto stupni zahrnuje polopropus tnou membránu, jež zadržuje převážný podíl karboxylové kyseliny a propouští vodu. Výstupní proudy ze stupně 26 reverzní ssmózy zahrnují retentační proud 28 a permeační proud 30.

Permeačním iroudem 30 jc ypodstatě čistá voda, která se buá odstraňuje ze soustavy nebv se znovu použije v zařízení, v němž se provádí způsob podle vynálezu. Permeát může popřípadě procházet dalšími stupni reverzní osmózy podobnými stupni 26, nebo tvořit jejich část, aby se podpořilo získání karboxylových kyselin, které mohou být ještě přítc my v proudu permeátu jako zbytek. Obdobně muže být proud 28 retentátu ’ cdroben dalšímu zpracování reverzní osmózou k dosažení vyšší koncentrace karboxylových kyselin v proudu retentátu a k vytvoření podružných proudů permeátu, které se mohou spojit s proudem 30 permeátu, nebo se mohou jednotlivě odvádět ze soustavy nebo jednotlivě vracet pro použití v zařízení, v němž se způsob podle vynálezu provádí.

Proud reter ci kapa lina-kapa lina čištění, a přitom vzr Paíinátem je vpodstat nebo znovu použít v z vádí. Extraktant boha jinými postupy pro zí hrnovat několikanásol sléze získají čisté nálezu potrubím 36.

tátu vedený potrubím 28 se pak podrobí extrakv stupni 32 zahrnujícím extrakci, získávání a žklý rafinát odchází ze soustavy potrubím 34. j čistá voda a může se buá odvádět ze soustavy uřízení, v němž se způsob podle vynálezu protý kyselinou se může rozdělit destilací nebo ;kávání a čištění, které mohou popřínadě za:ié stupně. Takovýmito postupy zpracování se po/seliny, které odcházejí ze soustavy podle vyPrůmyslová použitéIno ^t

Způsob podle vynálezu je velmi vhodný a účinný pro získává ní karboxylových kyselin o 1 až 7 atomech uhlíku v přímém řetězci, z jejich zředěných vi mých, maximálně 10 % hmot. obsahujících rozt o ků.

Claims (12)

1. Způsob získávání karboxylových kyselin z jejich zředěného vodného roztoku, přičemž tento zředěný roztok kyseliny má koncentraci kyseliny nižší než dest procent hmot., vyznačující se t i m , že se zředěný roztok kyseliny nechá procházet membránovým dělicím zařízením za vzniku vodného perneátu Vpodstatě prostého kyseliny a vodného retentátu, majícího koncentraci kyseliny vyšší než je původní koncentrace kyseliny ve zředěném roztoku, tento retentát se zpracuje ve stupni oddělování kyseliny, čímž se získá ještě více koncentrovaný roztok kyseliny a rafinát prakticky prostý kyseliny, načež se z tohoto ještě vice koncentrovaného roztoku kyseliny získá kyselina.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako membránového dělicího zařízení se použije membránového dělicího zařízení využívajícího reverzní osmozy.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že vodný retentát má koncentraci kyseliny vyšší než asi deset procent hmot.

4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že stupeň oddělování kyseliny zahrnuje uvedení retentátu ve styk s kapalným extrakčním činidlem pro kyseliny za získání extraktátu bohatého kyselinou a rafinátu prakticky prostého kyseliny, a kyselina se získá z tohoto extraktátu bohatého kyselinou.

5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že stupněm oddělování kyseliny je extrakční destilace.

6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že stupněm oddělování kyseliny je klasická destilace.

7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se t í m , že zmíněné karboxylové kyseliny jsou ze skupiny zahrnující kyseliny s 1 až 7 /tony uhlíku a jejich směsi.

8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že zmíněné kyseliny jsou ze skupiny kyselin zahrnující kyseliny se 2 až 4 atomy uhlíku a jejich směsi.

9. Způsob podle nároku 4, vyznačující se t ί π , že se kyselina získává z extraktaiu bohatého kyselinou destilací. . _

10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se, t í m , že zředěný rodný roztok karboxylových kyselin obsahuje ale* spon jeden druh nečistot ze skupiny, sestávající z aromatických kar boxylových kyselin, iontů kovů, částic volných kovů, organických nebo anorganických kyselin, karboxylových kyselin s více než pěti atomy uhlíku v přímém řetězci a cukrů, kteréžto nečistoty se odstraní ze zředěného vodného roztoku před jeho zpracováním v uvedeném dělicím zařízení pracujícím s reverzní osmózou.

11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se t í m , že zmíněné nečistoty se ze zředěného vodného roztoku karboxylových kyselin odstraní filtrací, mikrofiltrací, ultrafiltrací, nanofiltrací nebo kombinací alespoň dvou z těchto postupů.

12. Způsob podle nároku 2, vyznačující se t í m , že sc v zařízení pracujícím s reverzní osmózou používá polo propustné membrány vytvořené z materiálu vybraného ze skupiny zahrnující polysulfon, polyethcrsulfon, acetát celulózy, polyamid, estery celulózy, triacetút celulózy, polyethermočovinu, polyvinylalkohol, polypiperiazamid, polyfuren, acetátobutyrát celulózy, aromatický polyamid, polyethylenimid, a směsi kterýchkoliv z těchto sloučenin v podobě tenkého filmu.

8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se t í in , že zmíněné kyseliny jsou ze skupiny kyselin zahrnující kyseliny se 2 až 4 atomy uhlíku a jejich směsi.

9. Způsob podle nároku 4, vyznačující se t í rn , že se kyselina získává z extrakta4;u bohatého kyselinou destilací.

10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se, t í m , že zředěný' vodný roztok karboxylových kyselin obsahuje alespoň jeden druh nečistot ze skupiny, sestávající z aromatických kar boxylových kyselin, iontů kovů, částic volných kovů, organických nebo anorganických kyselin, karboxylových kyselin s více než pěti atomy uhlíku v přímém řetězci a cukrů, kteréžto nečistoty se od- . straní ze zředěného vodného roztoku před jeho zpracováním v uvedeném dělicím zařízení pracujícím s reverzní osmózou.

11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se t í m , že zmíněné nečistoty se ze zředěného vodného roztoku karboxylových kyselin odstraní filtrací, mikrofiltrací, ultrafiltrací, nanofiltrací nebo kombinací alespoň dvou z těchto postupů.

12. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že sc v zařízení pracujícím s reverzní osmózou používá polo propustné membrány vytvořené z materiálu vybraného ze skupiny zahrnující polysulfon, polyethersulfon, acetát celulózy, polyamid, estery celulózy, triacetát celulózy, polyethermočovinu, polyvinylalkohol, polypiperiazamid, polyfuren, acetátobutyrát celulózy, aromatický polyamid, po lyethylenimid, a směsi kterýchkoliv z těchto sloučenin v podobě tenkého filmu.