PL210420B1 - Sposób otrzymywania alkoholi z estrów mocnych kwasów - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania alkoholi z estrów mocnych kwasów metodą hydrolizy.

Estry są surowcami do otrzymywania odpowiednich alkoholi na drodze hydrolizy. Otrzymuje się je w różny sposób w postaci rozpuszczonej w medium reakcyjnym, zawierającym katalizator i przez dodanie odpowiedniej ilości wody do mieszaniny poreakcyjnej otrzymuje się alkohol. Alkohol następnie oddziela się na drodze destylacji.

Znane są z opisów patentowych WO nr 92/14 738, WO nr 98/50 333 metody otrzymywania estrów z węglowodorów i kwasów nieorganicznych bądź organicznych. Proces zachodzi w kwasie o wysokim stężeniu (zazwyczaj 100%) zawierającym katalizator. Po zakończeniu reakcji produkt - odpowiedni ester - otrzymuje się w postaci rozpuszczonej w medium reakcyjnym, obok katalizatora. Do mieszaniny dodaje się odpowiednią ilość wody otrzymując alkohol, który oddziela się metodą destylacji. W takim przypadku jednak następuje jednoczesne rozcieńczanie kwasu. Aby go ponownie zastosować w procesie konieczne jest przeprowadzenie zatężania.

Takie rozwiązanie, gdy kwasem wyjściowym jest oleum, bardzo popularny substrat w wyżej opisanym procesie estryfikacji, sprawia, że produkcji alkoholu towarzyszy produkcja, rozcieńczonego kwasu siarkowego zanieczyszczonego rozpuszczonym w nim katalizatorem. Masa otrzymywanego alkoholu jest tylko niewielkim ułamkiem masy produkowanego w ten sposób odpadowego kwasu.

Destylacja samego estru z mieszaniny poestryfikacyjnej i hydrolizowanie go do alkoholu w następnym etapie nie jest wskazane, gdyż są to często związki szkodliwe dla zdrowia i należy zapobiec przedostawaniu się ich do atmosfery. Poza tym taki proces wymaga dużych nakładów finansowych.

Sposób otrzymywania alkoholi z estrów mocnych kwasów według wynalazku charakteryzuje się tym, że przeprowadza się separację estrów z roztworów mocnych kwasów metodą destylacji membranowej. Lotny ester rozpuszczony w mocnym kwasie w procesie destylacji jest transportowany w formie par przez pory membrany hydrofobowej, podczas gdy nielotne kwasy pozostają w retentacie. Pary estru odbierane są strumieniem powietrza. Siłą napędową procesu jest różnica prężności par estru po obu stronach membrany. Permeat natychmiast po opuszczeniu modułu membranowego pochłaniany jest w wodzie. Otrzymuje się roztwór alkoholu, który można oddzielić przez destylację. Retentat zawiera silnie stężony kwas oraz rozpuszczony w nim katalizator i można go w całości zawrócić do procesu estryfikacji po ewentualnej regeneracji.

Proces destylacji membranowej można prowadzić z zastosowaniem wszystkich możliwych wariantów, stosując destylację membranową z gazem wynoszącym, próżniową, z płytą chłodzącą, bezpośrednią kontaktową, ze szczeliną gazową.

Korzystnie, aby zapewnić odpowiednią szybkość procesu rozdziału, prowadzi się go w temperaturze bliskiej wrzenia estru, aczkolwiek możliwe jest stosowanie temperatury niższej.

Korzystne jest stosowanie membran odpornych na działanie silnie stężonego kwasu na przykład z politerafluoroetylenu.

Korzystnie, jako materiał całego modułu destylacyjnego stosuje się politerafluoroetylen, ale może być to dowolny materiał odporny na środowisko nadawy.

Hydrolizę par estru w wodzie prowadzi się w absorberze wyposażonym w co najmniej jedną półkę wykonaną z materiału zapewniającego powolny barbotaż, korzystnie ze spieku szklanego.

Sposób według wynalazku pozwala na oddzielenie dowolnego estru od silnie stężonego kwasu z jednoczesnym otrzymaniem alkoholu, odzyskaniem danego kwasu i rozpuszczonego w nim katalizatora. Z estrów metylowych otrzymuje się metanol, z etylowych - etanol.

Sposób według wynalazku pozwala na rozdzielenie wodorosiarczanu metylu od oleum o dowolnej zawartości SO3, na rozdzielenie wodorosiarczanu metylu od stężonego kwasu siarkowego, na rozdzielenie trifluorooctanu metylu od stężonego kwasu trifluoroctowego. Umożliwia także odzyskanie, obok metanolu, oleum zawierające katalizator, także stężony kwas siarkowy zawierający katalizator oraz stężony kwas trifluorooctowy zawierający katalizator.

W procesie unika się rozcieńczania kwasu obiegowego, więc można go zawrócić do reaktora estryfikacji. Odzyskany kwas zawiera również rozpuszczony w nim katalizator. Unika się produkcji zanieczyszczonego, odpadowego kwasu siarkowego oraz wydostawania estru do atmosfery, gdyż jest on natychmiast konwertowany do alkoholu. Jest to szczególnie ważne, gdyż estry takie często są szkodliwe dla zdrowia.

Sposób według wynalazku przedstawiony jest bliżej w przykładach wykonania.

PL 210 420 B1

P r z y k ł a d I

Oddzielenie wodorosiarczanu metylu od oleum zawierającego 10% SO3 z jednoczesnym wytwarzaniem alkoholu metylowego.

Moduł membranowy zbudowany został z PTFE. Również PTFE był materiałem, z którego została zbudowana porowata membrana. Powierzchnia membrany wynosiła 50 cm². Nadawę ogrzewano do temperatury 130°C. Komorę permeatu chłodzono wodą i przedmuchiwano strumieniem powietrza, który odbierał pary estru przechodzące przez pory membrany. Mieszaninę powietrza i par estru wprowadzano do absorbera ze spiekiem szklanym zawierającego wodę. Po 24 godzinach adsorpcji par estru i jego hydrolizy analizowano zawartość płuczki metodą chromatografii gazowej.

Stwierdzono, że gdy nadawa zawierała 0,04 mola wodorosiarczanu metylu po stronie permeatu, zbieranego 24 godziny otrzymano 0,0013 mola metanolu.

P r z y k ł a d II

Oddzielenie wodorosiarczanu metylu od 98% kwasu siarkowego z jednoczesnym wytwarzaniem alkoholu metylowego.

Do separacji wykorzystywano moduł membranowy opisany w przykładzie I. Powierzchnia membrany wynosiła 50 cm². Nadawę ogrzewano do temperatury 160°C. Komorę permeatu chłodzono wodą i przedmuchiwano strumieniem powietrza, który odbierał pary estru przechodzące przez pory membrany. Mieszaninę powietrza i par estru wprowadzano do absorbera ze spiekiem szklanym zawierającego wodę. Po 24 godzinach adsorpcji par estru i jego hydrolizy analizowano zawartość płuczki metodą chromatografii gazowej.

Stwierdzono, że gdy nadawa zawierała 0,08 mola wodorosiarczanu metylu po stronie permeatu, zbieranego 24 godziny otrzymano 0,004 mola metanolu.

P r z y k ł a d III

Oddzielenie trifluorooctanu metylu od kwasu trifluorooctowego z jednoczesnym wytwarzaniem alkoholu metylowego.

Do separacji wykorzystywano moduł membranowy opisany w przykładzie I. Powierzchnia membrany wynosiła 50 cm². Nadawę ogrzewano do temperatury 80°C.Komorę permeatu chłodzono wodą i przedmuchiwano strumieniem powietrza, który odbierał pary estru przechodzące przez pory membrany. Mieszaninę powietrza i par estru wprowadzano do absorbera ze spiekiem szklanym zawierającego wodę. Po 24 godzinach adsorpcji par estru i jego hydrolizy analizowano zawartość płuczki metodą chromatografii gazowej.

Stwierdzono, że gdy nadawa zawierała 0,05 mola trifluorooctanu metylu po stronie permeatu, zbieranego 24 godziny otrzymano 0,00013 mola metanolu.

P r z y k ł a d IV

Oddzielenie wodorosiarczanu metylu od oleum zawierającego 4% SO3 z jednoczesnym wytwarzaniem alkoholu metylowego.

Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym, że temperatura nadawy wynosiła 190°C.

P r z y k ł a d V

Oddzielenie siarczanu dietylu od 98% kwasu siarkowego z jednoczesnym wytwarzaniem alkoholu etylowego.

Postępowano analogicznie jak w przykładzie II, z tym, że temperatura nadawy wynosiła 180°C.

P r z y k ł a d VI

Oddzielenie wodorosiarczanu metylu od oleum zawierającego 10% SO3 z jednoczesnym wytwarzaniem alkoholu metylowego.

Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym, że przepływ permeatu był wymuszony obniżonym ciśnieniem (permeat był zasysany z modułu membranowego do płuczki z wodą).

P r z y k ł a d VII

Oddzielenie siarczanu dietylu od 98% kwasu siarkowego z jednoczesnym wytwarzaniem alkoholu etylowego.

Postępowano analogicznie jak w przykładzie V, z tym, że przepływ permeatu był wymuszony obniżonym ciśnieniem (permeat był zasysany z modułu membranowego do płuczki z wodą).

Claims (13)

1. Sposób otrzymywania alkoholi z estrów mocnych kwasów metodą hydrolizy, znamienny tym, że przeprowadza się separację estrów z roztworów mocnych kwasów metodą destylacji membranowej, po czym pary estru wprowadza do absorbera i poddaje procesowi hydrolizy, zaś otrzymany roztwór alkoholu poddaje się destylacji.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pozostały w retentacie kwas wraz z rozpuszczonym w nim katalizatorem zawraca się do procesu estryfikacji.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że destylację membranową prowadzi się w temperaturze bliskiej wrzenia estru.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e stosuje się proces destylacji membranowej z gazem wynoszą cym.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e stosuje się proces destylacji membranowej próżniowej.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e stosuje się proces destylacji membranowej z pł ytą chł odzą c ą .

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e stosuje się proces destylacji membranowej ze szczeliną gazową.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się moduł membranowy z politerafluoroetylenu.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się porowate membrany z politerafluoroetylenu.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie hydrolizy stosuje się spiek szklany.

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że z metylowych estrów otrzymuje się metanol.

12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że z etylowych estrów otrzymuje się etanol.

13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pozwala na rozdzielenie wodorosiarczanu metylu i oleum o dowolnej zawartości SO3.