RU2715698C1 - Method of producing acetic acid and methyl ethyl ketone - Google Patents
Method of producing acetic acid and methyl ethyl ketone Download PDFInfo
- Publication number
- RU2715698C1 RU2715698C1 RU2019138549A RU2019138549A RU2715698C1 RU 2715698 C1 RU2715698 C1 RU 2715698C1 RU 2019138549 A RU2019138549 A RU 2019138549A RU 2019138549 A RU2019138549 A RU 2019138549A RU 2715698 C1 RU2715698 C1 RU 2715698C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- fraction
- methyl
- acetic acid
- ethyl ketone
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C49/00—Ketones; Ketenes; Dimeric ketenes; Ketonic chelates
- C07C49/04—Saturated compounds containing keto groups bound to acyclic carbon atoms
- C07C49/10—Methyl-ethyl ketone
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/16—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
- C07C51/21—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
- C07C51/215—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of saturated hydrocarbyl groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C53/00—Saturated compounds having only one carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or hydrogen
- C07C53/08—Acetic acid
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к методам разделения сложных смесей продуктов, полученных в результате жидкофазного окисления фракции н-бутана, а также других алканов, с выделением в качестве основных продуктов уксусной кислоты (УК) и метилэтилкетона (МЭК), а также сопутствующих продуктов в виде смесей со следующими основными компонентами: «ацетон - метилацетат», «этилацетат - МЭК» и «втор-бутилацетат - н-бутилацетат».The invention relates to methods for the separation of complex mixtures of products obtained by liquid-phase oxidation of the n-butane fraction, as well as other alkanes, with the separation of acetic acid (UK) and methyl ethyl ketone (MEK) as main products, as well as related products in the form of mixtures with the following the main components: "acetone - methyl acetate", "ethyl acetate - MEK" and " sec -butyl acetate - n-butyl acetate".
Разделение смесей продуктов, полученных в результате окисления фракции н-бутана, а также других алканов, с выделением в качестве основного продукта УК, представляет собой сложную задачу. Одной из самых сложных стадий является разделение трех продуктов реакции МК, УК, Н2О. Эти соединения образуют не только тройной азеотроп «Н2О - УК - МК» (Т кип. = 107.1°C, 39% Н2О, 48% МК и 13% МК), но также и двойные азеотропы «Н2О - УК» (76.6°C, 97% Н2О, 3% УК ) и Н2О-МК (107.1 °C, 22.5% Н2О, 77.5% МК). По некоторым литературным данным, УК не дает азеотропов с водой [Lange's Handbook of Chemistry, Ed. John A. Dean, 15th ed. McGraw-Hill, Inc. 1999; С.К. Огородников, Т.М. Лестева, В.Б. Коган, Азеотропные смеси (справочник, ред. В.Б. Коган), Химия, Л. 1971], по другим данным [Chemical Engineering Azeotrope Databank [Электронный ресурс]. URL: http://www.homepages.ed.ac.uk/jwp/Chemeng/azeotrope/ (дата обращения 14.11.2019)], включая наши экспериментальные при ректификационной отгонке воды из УК не удается избавиться от присутствия 1-2% кислоты в Н2О. The separation of mixtures of products obtained by oxidation of the fraction of n-butane, as well as other alkanes, with the allocation as the main product of the criminal code, is a difficult task. One of the most difficult stages is the separation of the three reaction products MK, UK, H 2 O. These compounds form not only the triple azeotrope "N 2 O - UK - MK" (T boiling point = 107.1 ° C, 39% N 2 O, 48 % MK and 13% MK), but also the double H 2 O - UK azeotropes (76.6 ° C, 97% H 2 O, 3% UK) and H 2 O-MK (107.1 ° C, 22.5% H 2 Oh, 77.5% MK). According to some literature data, CC does not produce azeotropes with water [Lange's Handbook of Chemistry, Ed. John A. Dean, 15th ed. McGraw-Hill, Inc. 1999; S.K. Ogorodnikov, T.M. Lesteva, V.B. Kogan, Azeotropic mixtures (reference, ed. By VB Kogan), Chemistry, L. 1971], according to other sources [Chemical Engineering Azeotrope Databank [Electronic resource]. URL: http://www.homepages.ed.ac.uk/jwp/Chemeng/azeotrope/ (accessed 11/14/2019)], including our experiments with distillation distillation of water from the UK, we cannot get rid of the presence of 1-2% acid in H 2 O.
Одним из эффективных промышленных методов отделения воды от органических соединений является азеотропная ректификация. Однако подбор эффективного разделяющего агента (антренера) в данном случае является непростой задачей, так как он должен обладать целым рядом качеств: желательно не давать азеотроп ни с МК, ни с УК, давать с водой гетерогенный азеотроп с температурой кипения не выше 90°C (а лучше ниже 80°C), содержание воды в азеотропе должно быть как можно более высоким, а растворимость воды в антренере как можно более низкой, чтобы избежать лишних потерь энергии. One of the effective industrial methods for separating water from organic compounds is azeotropic distillation. However, the selection of an effective separating agent (entrepreneur) in this case is not an easy task, since it must have a number of qualities: it is advisable not to give an azeotrope with either MK or CC, give a heterogeneous azeotrope with water with a boiling point of no higher than 90 ° C ( and better below 80 ° C), the water content in the azeotrope should be as high as possible, and the solubility of water in the entrepreneur as low as possible to avoid unnecessary energy losses.
Отделение воды от отдельных карбоновых кислот С2-С4 не представляет особых сложностей. В патентной литературе описан ряд методов по отделению воды от отдельных карбоновых кислот (например, [DE 4426132, GB 312046, GB 331637, GB 348282, GB 356787, GB 371554, GB 383148, GB 455325, GB 467481, GB 467559, GB 506473, GB 513044, GB 623991, JP S 61176550, JP S 61176551, JP S 61176552, FR 622680, US 5492603, US 5409579, US 5662780,]. Кроме того, даже в случае смеси карбоновых кислот С2-С4 с водой (т.е. за исключением МК) они разделяются довольно легко [GB 467481]. В том случае, если концентрации карбоновых кислот в растворах высоки, то обычно применяются методы ректификации, а в случае невысоких концентраций предпочтительными являются методы экстракции с последующей дистилляцией и экстрактивной дистилляции (с углеводородами, сложными и простыми эфирами, спиртами, кетонами, аминами, хлорорганическим соединениями, фосфиноксидом и др.).The separation of water from individual carboxylic acids C2-C4 is not particularly difficult. A number of methods are described in the patent literature for separating water from individual carboxylic acids (for example, [DE 4426132, GB 312046, GB 331637, GB 348282, GB 356787, GB 371554, GB 383148, GB 455325, GB 467481, GB 467559, GB 506473, GB 513044, GB 623991, JP S 61176550, JP S 61176551, JP S 61176552, FR 622680, US 5492603, US 5409579, US 5662780,]. In addition, even in the case of a mixture of carboxylic acids C2-C4 with water (ie with the exception of MK) they are separated quite easily [GB 467481]. In the case where the concentration of carboxylic acids in the solutions is high, rectification methods are usually used, and in the case of low concentrations, extractive methods are preferred ktsii followed by distillation and extractive distillation (hydrocarbons, esters, ethers, alcohols, ketones, amines, organochlorine compounds, phosphine oxide, etc.).
Существует ряд патентов, посвященных именно разделению тройных смесей МК - УК - Н2О. Одним из основных методов разделения является азеотропная ректификация. В качестве антренеров используют углеводороды С5-С6, такие как пентан, циклопентан, гексан, циклогексан, бензол, толуол, ксилолы [GB 707153, GB 727078, DE 513024, JP 2542513, US 3258482] При этом вода, МК и углеводород удаляются из верха колонны. Данный отгон расслаивается, верхний слой, содержащий преимущественно углеводород, возвращается на рецикл, а нижний слой, преимущественно Н2О и МК, отправляется на дальнейшую переработку. В кубе остается УК с примесью углеводорода, которые подвергаются повторной ректификации. Однако использование алифатических и ароматических углеводородов, традиционно применяемых для азеотропного удаления воды, имеет существенный недостаток. Вследствие того, что все углеводороды, подходящие для удаления воды, образуют азеотроп не только с Н2О, но и с МК, которая при этом преимущественно концентрируется в водном слое, это создает проблему очистки сточных вод. There are a number of patents dedicated specifically to the separation of ternary mixtures MK - UK - H 2 O. One of the main separation methods is azeotropic distillation. C5-C6 hydrocarbons, such as pentane, cyclopentane, hexane, cyclohexane, benzene, toluene, xylenes [GB 707153, GB 727078, DE 513024, JP 2542513, US 3258482] are used as entreners. Water, MK and hydrocarbon are removed from the top. the columns. This distillation is stratified, the upper layer containing predominantly hydrocarbon is returned for recycling, and the lower layer, mainly H 2 O and MK, is sent for further processing. In the cube, there remains an AC with an admixture of hydrocarbon, which are subjected to repeated rectification. However, the use of aliphatic and aromatic hydrocarbons, traditionally used for azeotropic removal of water, has a significant drawback. Due to the fact that all hydrocarbons suitable for water removal form an azeotrope not only with H 2 O, but also with MK, which is mainly concentrated in the water layer, this creates a problem of wastewater treatment.
В ряде патентов для удаления воды совместно с МК из УК предлагается использовать в качестве антренеров хлоруглеводороды, такие как: хлороформ, тетрахлорметан, 1,2-дихлорэтан, трихлорэтан, 1-хлорбутан, [FR 1327752, DE 1204214, US 3024170, DE 513024]. Обычно процесс проводят в виде двух последовательных азеотропных перегонок. Сначала отгоняют МК и воду вместе с хлоруглеводородом, при этом в кубе остается УК. Затем осуществляют перегонку воды и хлоруглеводорода, при этом в кубе остается МК. Существенным недостатком данных методов является использование хлорорганических соединений, представляющих высокую экологическую опасность.In a number of patents, it is proposed to use chlorohydrocarbons, such as: chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, trichloroethane, 1-chlorobutane, [FR 1327752, DE 1204214, US 3024170, DE 513024] to be used in conjunction with MK from the criminal code for a number of patents to remove water . Typically, the process is carried out in the form of two consecutive azeotropic distillations. First, MK and water are distilled off together with chlorohydrocarbon, while CC remains in the cube. Then distillation of water and chlorohydrocarbon is carried out, while MK remains in the cube. A significant drawback of these methods is the use of organochlorine compounds that pose a high environmental hazard.
Описан ряд методов по удалению воды из ее смесей с МК и УК азеотропной ректификацией с добавлением в качестве антренеров кетонов, таких как метилизопропилкетон, метилизобутилкетон [GB 788931, GB 1112397, GB 1300886], альдегидов (фурфураль) [US 69557432], карбоновых кислот (карбоновые кислоты С3-С6, салициловая кислота) [US 4692219, US 4909907]. Метилизопропилкетон и метилизобутилкетон довольно дороги и имеют ограниченное применение. Альдегиды обладают низкой стабильностью к окислению. Использование кислот С3-С4, вследствие наличия тройных азеотропов («МК - Н2О - пропановая кислота» 107.2°С и «МК - Н2О - бутановая кислота» 107.6°С), создаст проблему последующей очистки отделяемого водного слоя от них.A number of methods are described for removing water from its mixtures with MK and AC by azeotropic distillation with the addition of ketones as methyl isopropyl ketone, methyl isobutyl ketone [GB 788931, GB 1112397, GB 1300886], aldehydes (furfural) [US 69557432], carbon carboxylic acids C3-C6, salicylic acid) [US 4692219, US 4909907]. Methylisopropyl ketone and methyl isobutyl ketone are quite expensive and have limited use. Aldehydes have low oxidation stability. The use of C3-C4 acids, due to the presence of triple azeotropes ("MK - H 2 O - propanoic acid" 107.2 ° C and "MK - H 2 O - butanoic acid" 107.6 ° C), will create the problem of subsequent cleaning of the separated aqueous layer from them.
Представлен ряд патентов по разделению смесей «МК - УК - Н2О» с использованием в качестве антренеров сложных эфиров (этилацетат, изопропилформиат, бутилформиат, изопропилацетат, бутилацетат, бутилбензоат) [GB788931, CN1342636, GB1112397, US4909907]. Однако эти методы обладают рядом существенных недостатков. Так в случае использования эфиров С4-С5, вследствие высокой растворимости воды в эфире и невысоком содержании воды в азеотропе, процесс удаления воды будет энергетически невыгодным. При этом, из-за протекания реакции переэтерификации, из ацетатов будут образовываться более легкокипящие формиаты, азеотропы которых содержат еще меньшее количество воды и растворимость воды в которых будет еще выше. А из формиатов будут образовываться более тяжелокипящие ацетаты, которые имеют температуры кипения близкие к УК (вторбутилацетат 112°С, н-бутилацетат 126°С), что создаст проблему их последующего отделения от УК.A number of patents are presented for the separation of MK - UK - H 2 O mixtures using esters (ethyl acetate, isopropyl formate, butyl formate, isopropyl acetate, butyl acetate, butyl benzoate) as GBs [GB788931, CN1342636, GB1112397, US4909907]. However, these methods have a number of significant drawbacks. So in the case of using C4-C5 esters, due to the high solubility of water in the ether and the low water content in the azeotrope, the process of water removal will be energetically disadvantageous. At the same time, due to the transesterification reaction, lighter boiling formates will form from the acetates, the azeotropes of which contain even less water and the solubility of water in which will be even higher. And formates will form heavier-boiling acetates, which have boiling points close to CC (sec-butyl acetate 112 ° C, n-butyl acetate 126 ° C), which will create a problem of their subsequent separation from CC.
В патенте [GB 735867] предлагается использовать в качестве антренера смесь «МЭК - циклогексан». Утверждается, что в этом случае в отделяемой воде отсутствуют примеси кислот, а МЭК отделяется от воды в виде азеотропа при последующей дистилляции. Недостатком данного метода является значительная растворимость МЭК в воде (~30%), что будет приводить к значительным расходам МЭК при ректификации. Высокая растворимость воды в МЭК (~10%), сопоставимая с содержанием воды в азеотропе «МЭК - Н2О», существенно усложнит регенерацию МЭК из его водных растворов.In the patent [GB 735867] it is proposed to use the mixture "IEC - cyclohexane" as an entrepreneur. It is argued that in this case there is no acid impurity in the separated water, and the MEK is separated from the water in the form of an azeotrope during subsequent distillation. The disadvantage of this method is the significant solubility of MEK in water (~ 30%), which will lead to significant costs of MEK during rectification. The high solubility of water in the MEK (~ 10%), comparable with the water content in the MEK - N 2 O azeotrope, will significantly complicate the regeneration of MEK from its aqueous solutions.
Существует ряд патентов, описывающих использование простых эфиров для азеотропной и экстрактивной дистилляции. Наиболее популярным является использование диизопропилового эфира (ДИПЭ) и метилтретбутилового эфира (МТБЭ) [GB 771992, GB 788931, US 6695952, US 6793777, WO 02053524]. Однако ДИПЭ, по нашим экспериментальным данным, создает довольно устойчивую эмульсию с водой, которая очень плохо расслаивается. Так в нижнем водном слое через 1 ч остается 5.6 мас.% ДИПЭ, а через сутки 3.2 мас.%. Это будет приводить к попаданию заметных количеств УК и МК в водный слой и потребует последующей очистки водных стоков не только от антренера, но и от кислот. Использование МТБЭ для удаления воды осложняется тем, что этот эфир обладает высокой растворимостью в воде, а такие растворы представляет значительную экологическую опасность, из-за чего МТБЭ запрещен к использованию в ряде стран (например, США).There are a number of patents describing the use of ethers for azeotropic and extractive distillation. The most popular is the use of diisopropyl ether (DIPE) and methyl tert-butyl ether (MTBE) [GB 771992, GB 788931, US 6695952, US 6793777, WO 02053524]. However, DIPE, according to our experimental data, creates a rather stable emulsion with water, which is very poorly stratified. So in the lower water layer after 1 h, 5.6 wt.% DIPE remains, and after 24 hours 3.2 wt.%. This will lead to the penetration of appreciable amounts of UK and MK into the water layer and will require subsequent treatment of water effluents not only from the entrepreneur, but also from acids. The use of MTBE to remove water is complicated by the fact that this ether has a high solubility in water, and such solutions pose a significant environmental hazard, which is why MTBE is banned for use in several countries (for example, the USA).
Несмотря на то, что МТБЭ и ДИПЭ заявлены как эффективные экстрагенты, однако по нашим данным растворимость УК в воде оказывается гораздо более высокой, чем в данных эфирах. При последующей ректификации, для удаления воды, они также не слишком эффективны в качестве антренеров. Это обусловлено относительно небольшим содержанием воды в азеотропе (4 и 4.6 мас.%) и довольно высокой растворимостью в нем воды (1.0 и 0.6 мас.%), что приводит к затратам около 3000 ккал энергии на отделение 1 кг воды. Использование н-бутил-этилового и втор-бутил-этилового эфиров является гораздо более эффективным (оценочные энергозатраты 2000 и 2400 ккал на 1 кг отводимой воды) [Hunsmann, W., Simmrock, K. H. (1966). Trennung von Wasser, Ameisensäure und Essigsäure durch Azeotrop-Destillation. Chemie Ingenieur Technik - CIT, 38(10), 1053-1059. (Germ.)]. Однако использование н-бутил-этилового и втор-бутил-этилового эфиров осложняется тем, что они не являются коммерчески доступными и их применение потребует создания отдельного производства.Despite the fact that MTBE and DIPE are declared as effective extractants, however, according to our data, the solubility of CC in water is much higher than in these ethers. With subsequent rectification, to remove water, they are also not very effective as entreners. This is due to the relatively low water content in the azeotrope (4 and 4.6 wt.%) And the relatively high solubility of water in it (1.0 and 0.6 wt.%), Which leads to the cost of about 3000 kcal of energy for the separation of 1 kg of water. The use of n-butyl ethyl and sec-butyl ethyl esters is much more efficient (estimated energy consumption of 2000 and 2400 kcal per 1 kg of water discharged) [Hunsmann, W., Simmrock, K. H. (1966). Trennung von Wasser, Ameisensäure und Essigsäure durch Azeotrop-Destillation. Chemie Ingenieur Technik - CIT, 38 (10), 1053-1059. (Germ.)]. However, the use of n-butyl ethyl and sec-butyl ethyl esters is complicated by the fact that they are not commercially available and their application will require the creation of a separate production.
После отделения воды от тройной системы «УК - МК - Н2О» муравьиная и уксусная кислоты уже не образуют азеотропа и теоретически могут быть разделены обычной ректификацией. Однако, вследствие близости коэффициентов летучести, их часто разделяют путем азеотропной ректификации. В качестве азеотропообразователя используют углеводороды (гептан, бензол, толуол) или хлорорганические соединения, например, дихлорэтан, хлорбутан, CHCl3, CCl4 трихлорэтилен [US 3555083, DE513024, DE 1204214, GB 771992]. Представлен ряд патентов Lloyd Berg, в которых предлагается использование целого ряда различных антренеров для разделения МК и УК, таких как карбоновые кислоты С3-С6 [US 5599979], изопропилацетат и ацетонитрил [US 5633402], нитротолуол и нитропропан [US 5227029], циклопентан и тетрахлорэтилен [US 5264086]. В патенте [US 2016075629] описан способ очистки УК от примесей МК путем кристаллизации, что обеспечивает содержание примесей не более 0.2%.After separation of water from the “UK - MK - N 2 O” ternary system, formic and acetic acids no longer form an azeotrope and can theoretically be separated by ordinary distillation. However, due to the proximity of the volatility coefficients, they are often separated by azeotropic distillation. Hydrocarbons (heptane, benzene, toluene) or organochlorine compounds, for example, dichloroethane, chlorobutane, CHCl 3 , CCl 4 trichlorethylene [US 3555083, DE513024, DE 1204214, GB 771992] are used as the azeotropically forming agent. A number of Lloyd Berg patents are presented, which propose the use of a number of different entreners for the separation of MK and CC, such as carboxylic acids C3-C6 [US 5599979], isopropyl acetate and acetonitrile [US 5633402], nitrotoluene and nitropropane [US 5227029], cyclopentane and tetrachlorethylene [US 5264086]. In the patent [US 2016075629] a method is described for cleaning MC from impurities of MK by crystallization, which provides an impurity content of not more than 0.2%.
Для очистки УК от примесей МК существует целый ряд химических методов, таких как: гидрирование МК действием Н2 над гетерогенными катализаторами [например, GB 791044], разложение МК действием ангидридов карбоновых кислот [GB 721301, GB 1434062], окисление МК действием хромата калия [CN 1523001], перманганата калия [CN 103265424], оксидом хрома (VI) [US 4061546] и Н2О2 [WO 9203403]. Кроме того описаны методы разложения МК в газовой фазе, пропусканием над гетерогенным катализатором [GB 1089017, JP 4275270]. Однако все эти методы применимы лишь в случае невысоких концентраций МК и приводят к необратимому разрушению МК.There are a number of chemical methods for cleaning MC from impurities of MK, such as: hydrogenation of MK by the action of H 2 on heterogeneous catalysts [for example, GB 791044], decomposition of MK by the action of carboxylic acid anhydrides [GB 721301, GB 1434062], oxidation of MK by the action of potassium chromate [ CN 1523001], potassium permanganate [CN 103265424], chromium oxide (VI) [US 4061546] and H 2 O 2 [WO 9203403]. In addition, methods for the decomposition of MK in the gas phase by passing over a heterogeneous catalyst are described [GB 1089017, JP 4275270]. However, all these methods are applicable only in the case of low concentrations of MK and lead to irreversible destruction of MK.
Комплексный метод разделения сложных смесей, имеющих состав сходный с ОФБ, с выделением в качестве отдельных продуктов МК и УК, представлены в патенте [GB 1112397]. Смесь, полученная после реакции карбонилирования метанола и содержащая помимо МК, УК и воды ряд альдегидов, кетонов и сложных эфиров, подвергалась ректификации, с использованием в качестве антренера для удаления воды присутствующих карбонильных соединений, которые частично возвращались в колонну в виде флегмы. Большая часть МК при этом оказывалась в водном слое и возвращалась затем в рецикл на стадию синтеза УК.A comprehensive method for the separation of complex mixtures having a composition similar to BF, with the allocation of MK and UK as separate products, are presented in the patent [GB 1112397]. The mixture obtained after the methanol carbonylation reaction and containing a number of aldehydes, ketones, and esters in addition to MK, CC, and water was subjected to rectification, using carbonyl compounds present as water entrainer, which partially returned to the column as reflux. In this case, the majority of MCs appeared in the water layer and then returned to recycling to the stage of synthesis of CCs.
Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является следующие 4 способа выделения УК из сложных смесей.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is the following 4 ways to isolate UK from complex mixtures.
В патенте компании Distillers [GB 771992] рассматривается процесс окисления углеводородов С4-С8 с последующим выделением карбоновых кислот (преимущественно, УК). Первоначально производят фракционную дистилляцию, отделяя фракции, кипящие до 99°C, а затем осуществляют отделение воды путем азеотропной ректификации с ДИПЭ, с получением в кубе смеси карбоновых кислот С1-С4. Затем отделяют муравьиную кислоту азеотропной ректификацией с добавлением в качестве антренера толуола, и, наконец, проводят ректификацию с получением фракции УК.Distillers patent [GB 771992] describes the oxidation of C4-C8 hydrocarbons, followed by the release of carboxylic acids (primarily, carbon monoxide). Initially, fractional distillation is carried out, separating fractions boiling up to 99 ° C, and then water is separated by azeotropic distillation with DIPE to obtain a C1-C4 carboxylic acid mixture in the cube. Formic acid is then separated by azeotropic distillation with the addition of toluene as an entrepreneur, and, finally, rectification is carried out to obtain a fraction of CC.
В патенте [GB 707153] из смеси, полученной окислением алканов, сначала отгоняют фракцию легкокипящих продуктов, дающих азеотроп с водой, а оставшийся кубовый остаток, содержащий кислоты С1-С4 и воду подвергают азеотропной ректификации с толуолом или ксилолом. В патенте [US 3258482] фирмы Knapsack AG смесь, полученную после окисления алканов, также подвергают фракционированию с удалением фракций кипящих ниже 106°C. Более высококипящие фракции перегоняют с использованием бензола в качестве антренера с получением фракций «Н2О - МК» и «безводной УК с небольшими примесями МК». Последнюю удаляют реакцией гидрирования на Pt и Ni-содержащих гетерогенных катализаторах.In the patent [GB 707153], a fraction of low-boiling products giving an azeotrope with water is first distilled from the mixture obtained by alkane oxidation, and the remaining bottoms containing acids C1-C4 and water are subjected to azeotropic distillation with toluene or xylene. In the patent [US 3258482] of Knapsack AG, the mixture obtained after oxidation of alkanes is also subjected to fractionation to remove fractions boiling below 106 ° C. Higher-boiling fractions are distilled using benzene as an entrepreneur to obtain fractions of "N 2 O - MK" and "anhydrous UK with small impurities MK". The latter is removed by a hydrogenation reaction on Pt and Ni-containing heterogeneous catalysts.
В патенте Tekkosha Co. Ltd. [US 3555083] смесь после окисления углеводородов подвергают первоначально флэш дистилляции, затем целевую фракцию подвергают обезвоживанию с использованием в качестве антренеров легкокипящих продуктов окисления (сложные эфиры, спирты и кетоны с т.кип. до 82°C), а для отделения МК от УК и др. кислот используют в качестве антренеров бензол или дихлорэтан.In Tekkosha Co. Patent Ltd. [US 3555083] the mixture after oxidation of hydrocarbons is subjected to flash distillation initially, then the target fraction is subjected to dehydration using low-boiling oxidation products (esters, alcohols and ketones from up to 82 ° C) as entreners, and to separate MK from UK and other acids use benzene or dichloroethane as antreners.
Помимо уже указанных выше недостатков существующих методов, удаление МК из ее смесей с УК и водой сопровождается образованием концентрированных растворов МК (выше 20%), которые обладают высокой коррозионной способностью. Это требует использования дорогого оборудования, изготовленного из специальных металлов и сплавов, таких как Хастеллой С4, титан, цирконий и др., что сильно снижает экономическую эффективность этих методов из-за высоких капитальных затрат.In addition to the above-mentioned drawbacks of existing methods, the removal of MK from its mixtures with CC and water is accompanied by the formation of concentrated MK solutions (above 20%), which have a high corrosivity. This requires the use of expensive equipment made of special metals and alloys, such as Hastelloy C4, titanium, zirconium, etc., which greatly reduces the economic efficiency of these methods due to the high capital costs.
Изобретение решает задачу разработки эффективного процесса реакционно-ректификационного разделения смесей сложного состава, полученных в результате жидкофазного окисления фракции н-бутана, и содержащих кислоты С1-С4, спирты С1-С4, сложные эфиры С2-С6, карбонильные соединения С1-С4 и воду.The invention solves the problem of developing an effective process of reactive distillation separation of mixtures of complex composition resulting from liquid phase oxidation of the n-butane fraction and containing acids C1-C4, alcohols C1-C4, esters C2-C6, carbonyl compounds C1-C4 and water.
Поставленная задача решается предлагаемым способом получения уксусной кислоты и метилэтилкетона в процессе реакционно-ректификационного разделения смесей сложного состава, полученных в результате жидкофазного окисления фракции н-бутана, и содержащих кислоты С1-С4, спирты С1-С4, сложные эфиры С2-С6, карбонильные соединения С1-С4 и воду, в котором для удаления муравьиной кислоты в ректификационный аппарат в качестве реагента добавляют метанол, или смесь метанола с метилацетатом, образующийся метилформиат удаляют как компонент фракции с температурой кипения 31÷53°C, в результате ректификации выделяют фракции, содержащие в качестве основных компонентов метилформиат, метилацетат с ацетоном, этилацетат с метилэтилкетоном, метилэтилкетон с водой, втор-бутилацетат с н-бутилацетатом, воду с уксусной кислотой, уксусную кислоту, водосодержащие фракции могут быть осушены путем повторной азеотропной ректификации с добавлением любой подходящей разделяющей добавки - антренера.The problem is solved by the proposed method for producing acetic acid and methyl ethyl ketone in the process of reactive distillation separation of mixtures of complex composition obtained by liquid-phase oxidation of the n-butane fraction and containing acids C1-C4, alcohols C1-C4, esters C2-C6, carbonyl compounds C1-C4 and water, in which methanol is added as a reagent to remove formic acid in the distillation apparatus, or a mixture of methanol with methyl acetate, the resulting methyl formate is removed as a component of the fraction, boiling point 31 ÷ 53 ° C, as a result of rectification, fractions are isolated containing the main components methyl formate, methyl acetate with acetone, ethyl acetate with methyl ethyl ketone, methyl ethyl ketone with water, sec-butyl acetate with n-butyl acetate, water with acetic acid, acetic acid, and aqueous fractions can be dried by repeated azeotropic distillation with the addition of any suitable separating additive - entrepreneur.
На стадии удаления воды из водосодержащей фракции уксусной кислоты в качестве антренера используются простые эфиры, предпочтительно трет-амилэтиловый эфир ТАМЭ, этил-трет-бутиловый эфир ЭТБЭ или ди-н-пропиловый эфир. Для разделения используют смесь продуктов окисления фракции н-бутана, содержащую более 20% метилэтилкетона и менее 15% воды. Для эффективного ректификационного отделения бутилацетатов от уксусной кислоты в исходную смесь дополнительно добавляют воду, чтобы ее количество составляло более 15 %. На стадии удаления воды из водосодержащей фракции метилэтилкетона в качестве антренера используют этил-трет-бутиловый эфир ЭТБЭ или н-гексан.At the stage of removing water from the aqueous fraction of acetic acid, ethers, preferably TAME tert-amylethyl ether, ETBE ethyl tert-butyl ether or di-n-propyl ether are used as an entrepreneur. For separation, a mixture of oxidation products of the n-butane fraction containing more than 20% methyl ethyl ketone and less than 15% water is used. For effective distillation separation of butyl acetates from acetic acid, water is additionally added to the initial mixture so that its amount is more than 15%. At the stage of water removal from the water-containing fraction of methyl ethyl ketone, ETBE ethyl tert-butyl ether or n-hexane is used as an entrepreneur.
Предлагаемый нами способ заключается в добавке к разделяемой смеси низкомолекулярного спирта, предпочтительно, метанола и проведении ректификации. В процессе ректификации, в отсутствии катализатора, спирты вступают в реакцию с муравьиной кислотой МК и, частично, с уксусной кислотой УК с образованием соответствующих сложных эфиров. Вследствие того, что азеотропы этих эфиров с водой имеют более низкую температуру кипения, чем исходные спирты и кислоты, они удаляются из смеси в виде соответствующих фракций. Реакция этерификации является обратимой, однако в условиях ректификации из-за удаления эфиров, равновесие практически полностью смещается в сторону их образования. Это делает возможным применить данный подход и в случае низких концентраций МК, например для ее отделения из исходных смесей полученных при окислении фракции н-бутана или других алканов. При этом концентрация МК на первом этапе ректификации не будет превышать ее концентрацию в исходной смеси (менее 5%), а на всех последующих этапах она будет близка к нулю, что приведет к существенному уменьшению негативного коррозионного влияния на оборудование.Our proposed method is to add to the shared mixture of low molecular weight alcohol, preferably methanol and rectification. In the process of rectification, in the absence of a catalyst, alcohols react with MK formic acid and, in part, with AC acetic acid to form the corresponding esters. Due to the fact that the azeotropes of these esters with water have a lower boiling point than the starting alcohols and acids, they are removed from the mixture in the form of the corresponding fractions. The esterification reaction is reversible, however, in the conditions of rectification due to the removal of ethers, the equilibrium is almost completely shifted towards their formation. This makes it possible to apply this approach in the case of low concentrations of MK, for example, for its separation from the initial mixtures obtained by oxidation of the fraction of n-butane or other alkanes. Moreover, the concentration of MK at the first stage of rectification will not exceed its concentration in the initial mixture (less than 5%), and at all subsequent stages it will be close to zero, which will lead to a significant reduction in the negative corrosive effect on the equipment.
Метанол является недорогим доступным реагентом, обладающим высокой реакционной способностью в реакции образования сложных эфиров. Основная часть метанола расходуется на образование метилформиата, а часть на образование метилацетата. Оба эфира могут быть выделены из смеси обычной ректификацией. Метилацетат может быть направлен в рецикл и совместно с метанолом использоваться для реакционно-ректификационного удаления МК. Метилформиат может быть выделен в виде отдельной фракции и использован в качестве товарного продукта либо превращен в МК с использованием любых известных способов. Предлагаемый метод позволяет осуществить очистку смесей продуктов окисления фракции н-бутана от МК с получением фракции УК, содержащей не более 0.02% МК.Methanol is an inexpensive reagent available that is highly reactive in the ester formation reaction. The main part of methanol is spent on the formation of methyl formate, and part on the formation of methyl acetate. Both esters can be isolated from the mixture by conventional distillation. Methyl acetate can be recycled and used together with methanol for reactive distillation removal of MK. Methyl formate can be isolated as a separate fraction and used as a commercial product or converted into MK using any known methods. The proposed method allows the purification of mixtures of the products of oxidation of the n-butane fraction from MK to obtain the fraction of CC containing not more than 0.02% MK.
Использование пропанолов и бутанолов в качестве реагентов отделения МК из смесей продуктов окисления фракции н-бутана является менее предпочтительным, а использование этанола - нежелательным, вследствие его негативного влияния на выделение основных продуктов (МЭК и УК). В этом случае возникает проблема отделения этанола от МЭК, требующая применения методов экстрактивной дистилляции (например, [US 5876569, GB 795614]), причем при этом не достигается полное отделение спирта. Помимо этого, образующийся в ходе реакции этилацетат образует с МЭК азеороп, что потребует для их разделения использования комплекса методов реакционной ректификации и экстракции (например, [SU1 45238), US 3404186, SU 250121]), также не обеспечивающих полноту их разделения. В случае использования пропанолов и бутанолов также возникает ряд проблем с отделением как их самих, так и образующихся из них сложных эфиров от МЭК- или УК-содержащих фракций. Кроме того, стоимость данных спиртов существенно выше, по сравнению с метанолом.The use of propanols and butanols as reagents for the separation of MK from mixtures of products of oxidation of the n-butane fraction is less preferred, and the use of ethanol is undesirable due to its negative effect on the isolation of the main products (IEC and CC). In this case, there is a problem of separation of ethanol from the IEC, requiring the use of extractive distillation methods (for example, [US 5876569, GB 795614]), and the complete separation of alcohol is not achieved. In addition, ethyl acetate formed during the reaction forms an azeorop with MEK, which will require the use of a complex of reactive distillation and extraction methods (for example, [SU1 45238), US 3404186, SU 250121] for their separation), which also do not ensure the completeness of their separation. In the case of the use of propanols and butanols, a number of problems also arise with the separation of both themselves and the esters formed from them from MEK or UK containing fractions. In addition, the cost of these alcohols is significantly higher compared to methanol.
В процессе разделения смеси продуктов окисления н-бутана, образующиеся водосодержащие фракции, в частности фракции «МЭК - Н2О» и «УК - Н2О» могут быть подвергнуты осушке с использованием любых подходящих антренеров.During the separation of the mixture of n-butane oxidation products, the resulting water-containing fractions, in particular the MEK-H 2 O and UK-H 2 O fractions, can be dried using any suitable entreners.
Наиболее предпочтительными для отделения воды от МЭК-содержащей фракции являются н-гексан и этил-трет-бутиловый-эфир (ЭТБЭ). н-Гексан, дает тройной азеотроп «н-гексан - МЭК - Н2О» (т. кип. 56-58°С), который расслаивается на верхний слой, содержащий преимущественно гексан с примесями МЭК (28%) и нижний слой, содержащий преимущественно воду с примесями МЭК (8%). Верхний слой направляется обратно в колонну ректификационного аппарата в виде флегмы, а нижний отделяется. МЭК из нижнего водного слоя затем удаляется в виде азеотропа (т. кип. 73.4°С, 12% Н2О), который направляется в рецикл на осушку. В отличие от н-гексана, ЭТБЭ, не дает азеотропа с МЭК и поэтому отделяется в виде двойного азеотропа ЭТБЭ - Н2О (т. кип. 65°С, 6% Н2О). Излишки ЭТБЭ затем могут быть довольно легко отделены от МЭК и направлены в рецикл.Most preferred for the separation of water from the MEK-containing fraction are n-hexane and ethyl tert-butyl ether (ETBE). n-Hexane gives a triple azeotrope “n-hexane - MEK - Н 2 О" (bp. 56-58 ° С), which is stratified into an upper layer containing mainly hexane with impurities of MEK (28%) and a lower layer, containing predominantly water with IEC impurities (8%). The upper layer is sent back to the column of the distillation apparatus in the form of reflux, and the lower is separated. The MEK is then removed from the lower water layer as an azeotrope (i.e., boiling water. 73.4 ° C, 12% H 2 O), which is recycled for drying. Unlike n-hexane, ETBE does not produce an azeotrope with MEK and therefore is separated in the form of a double azeotrope ETBE - Н 2 О (i.e., boiling point 65 ° С, 6% Н 2 О). Excess ETBE can then be fairly easily separated from the IEC and recycled.
В случае водосодержащей фракции УК наиболее подходящими антренерами для удаления Н2О являются простые эфиры. Наиболее предпочтительными являются трет-амилэтиловый эфир (ТАМЭ), этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ) и ди-н-пропиловый эфир. Перечисленные эфиры обладают следующими преимуществами: не вступают в реакцию с УК, не дают азеотропов с УК (в отличие от стандартных антренеров для удаления воды - алканов и аренов С6-С7), образуют азеотропы с Н2О с подходящими температурами кипения (т. кип. 65-75,4°С) и с довольно высоким содержанием воды (6-9 %), что будет способствовать снижению энергетических затрат, обладают малой растворимостью в воде (1-2%).In the case of a water-containing fraction of CC, the most suitable entreners for the removal of H 2 O are ethers. Most preferred are tert-amylethyl ether (TAME), ethyl tert-butyl ether (ETBE) and di-n-propyl ether. The aforementioned esters have the following advantages: they do not react with CC, do not give azeotropes with CC (unlike standard entreners for removing water - alkanes and C6-C7 arenes), form azeotropes with H 2 O with suitable boiling points (i.e. . 65-75.4 ° C) and with a rather high water content (6-9%), which will help reduce energy costs, have low solubility in water (1-2%).
Технический результат:Technical result:
Предложенный способ очистки смеси позволяет заметно упростить схему разделения многокомпонентных смесей, полученных в результате жидкофазного окисления фракции н-бутана или других алканов, убрав две стадии: ректификационного отделения, МК от УК и МК от воды и антренера. Кроме того, данный способ в ряде случаев позволяет отказаться еще и от стадии финальной очистки фракции УК от оставшихся примесей МК. При данном способе разделения смесей концентрации МК на любом из этапов процесса оказываются невысоки (< 5%), что существенно уменьшает их коррозионное воздействие на оборудование.The proposed method for purification of the mixture makes it possible to significantly simplify the separation scheme of multicomponent mixtures obtained as a result of liquid-phase oxidation of the fraction of n-butane or other alkanes, removing two stages: distillation separation, MC from UK and MK from water and the entrepreneur. In addition, this method in some cases allows you to abandon the stage of the final purification of the fraction of the criminal code from the remaining impurities MK. With this method of separation of mixtures, MK concentrations at any stage of the process are low (<5%), which significantly reduces their corrosive effect on the equipment.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1.Example 1
Смесь, полученную в результате жидкофазного окисления фракции н-бутана, в условиях благоприятных для получения УК, подвергают предварительной дебутанизации при 25°C. К полученной смеси окисленной фракции н-бутана (ОФБ-УК) массой 700 г добавляют 40 г метанола (для реакционно-ректификационного удаления МК) и загружают в ректификационный аппарат. Состав получившейся смеси приведен в таблице 1.The mixture obtained as a result of liquid-phase oxidation of the n-butane fraction, under conditions favorable for obtaining CC, is subjected to preliminary debutanization at 25 ° C. To the resulting mixture of the oxidized fraction of n-butane (OFB-UK) weighing 700 g add 40 g of methanol (for reactive distillation removal of MK) and loaded into the distillation apparatus. The composition of the resulting mixture is shown in table 1.
Ректификационный аппарат снабжен насадочной колонной с вакуумной рубашкой длиной 1 м, с внутренним диаметром 15 мм и объемом колбы 2 л. Температурный режим колонны задавался самонагревом парами ректифицируемой смеси. Насадки колонны спирально-призматической формы диаметром 2 мм изготовлены из нержавеющей стали AISI 304. Эффективность реакционного аппарата составляет около 50 теоретических тарелок. Флегмовые числа при ректификации составляют от 4 до 12. Близкие по составу фракции объединяют.The distillation apparatus is equipped with a packed column with a vacuum jacket 1 m long, with an inner diameter of 15 mm and a flask volume of 2 l. The temperature regime of the column was set by self-heating in pairs of the rectified mixture. Spiral-prismatic column nozzles with a diameter of 2 mm are made of AISI 304 stainless steel. The efficiency of the reaction apparatus is about 50 theoretical plates. Reflux numbers during rectification are from 4 to 12. Close fractions are combined in composition.
Таблица 1. Состав ОФБ-УК с добавкой 40 г метанолаTable 1. Composition OFB-UK with the addition of 40 g of methanol
В результате ректификации получают следующие фракции.As a result of rectification, the following fractions are obtained.
Фракция 31÷56°C, 68 г, содержащая метилацетат (42%), метилформиат (32%), ацетон (12%), метанол (6%), этилформиат (1%), ацетальдегид (2%), бутан (1%), воду (0.5%), остальные продукты (3.5%).Fraction 31 ÷ 56 ° C, 68 g, containing methyl acetate (42%), methyl formate (32%), acetone (12%), methanol (6%), ethyl formate (1%), acetaldehyde (2%), butane (1 %), water (0.5%), other products (3.5%).
Фракция 66÷72°C, 20 г, содержащая этилацетат (46%), МЭК (18%), воду (31%) этилформиат (2%) остальные продукты (3%)Fraction 66 ÷ 72 ° C, 20 g, containing ethyl acetate (46%), MEK (18%), water (31%) ethyl formate (2%) other products (3%)
Фракция 72.4÷74.4°C, 22 г, содержащая МЭК (75%), воду (16%), этилацетат (3%), втор-бутилформиат (2%), остальные продукты (4%).Fraction 72.4 ÷ 74.4 ° C, 22 g, containing MEK (75%), water (16%), ethyl acetate (3%), sec-butyl formate (2%), other products (4%).
Фракция 76.5÷95°C, 32 г, содержащая воду (53%), втор-бутилацетат (23%), МЭК (9%), н-бутилацетат (4%), бутанол-1 (4%), бутанол-2 (2%), остальные продукты (5%).Fraction 76.5 ÷ 95 ° C, 32 g, containing water (53%), sec-butyl acetate (23%), MEK (9%), n-butyl acetate (4%), butanol-1 (4%), butanol-2 (2%), other products (5%).
Фракция 96÷100°C, 148 г, содержащая воду (94%), УК (4.0%), пропановую кислоту (0.5%), бутановую кислоту (0.2%), остальные продукты (1.3%).Fraction 96 ÷ 100 ° C, 148 g, containing water (94%), CC (4.0%), propanoic acid (0.5%), butanoic acid (0.2%), other products (1.3%).
Фракция 100÷117°C, 60 г, содержащая УК (62%), воду (36%), остальные продукты (2%).Fraction 100 ÷ 117 ° C, 60 g, containing UK (62%), water (36%), other products (2%).
Фракция 117÷117.8°C, 351 г, содержащая УК (99.6%), воду (0.3%), остальные продукты (0.1%).Fraction 117 ÷ 117.8 ° C, 351 g, containing AC (99.6%), water (0.3%), other products (0.1%).
Куб, 33 г, содержащий УК (75%), бутановую кислоту (10%), пропановую кислоту (18%), остальные продукты (4%). Cube, 33 g, containing CC (75%), butanoic acid (10%), propanoic acid (18%), other products (4%).
Выход УК во фракции 117÷117.8°C составляет 81%, содержание МК не превышает 0.02%. Такая чистота УК соответствует 1-му сорту по ГОСТ 19814-74. В условиях непрерывной ректификации, с учетом рецикла фракции «Н2О - УК» и метилацетата, выход УК будет заметно выше (около 95%).The yield of UK in the fraction 117 ÷ 117.8 ° C is 81%, the content of MK does not exceed 0.02%. Such purity of the UK corresponds to the 1st grade according to GOST 19814-74. Under continuous rectification, taking into account the recycling of the Н 2 О - УК fraction and methyl acetate, the yield of the УК will be noticeably higher (about 95%).
Пример 2.Example 2
Смесь, полученную в результате жидкофазного окисления фракции н-бутана в условиях, благоприятствующих образованию МЭК, подвергают предварительной дебутанизации при 25°C. К полученной смеси окисленной фракции н-бутана (ОФБ-МЭК) массой 700 г добавляют 50 мл воды (для азеотропного удаления эфиров состава С5÷С6) и 40 г метанола (для реакционно-ректификационного удаления МК) и загружают в ректификационный аппарат. Состав получившейся смеси приведен в таблице 2.The mixture obtained by liquid phase oxidation of the n-butane fraction under conditions conducive to the formation of MEK is subjected to preliminary debutanization at 25 ° C. To the resulting mixture of the oxidized fraction of n-butane (OFB-MEK) weighing 700 g, 50 ml of water (for azeotropic removal of esters of the composition C5 ÷ C6) and 40 g of methanol (for reactive distillation removal of MK) are added and loaded into a distillation apparatus. The composition of the resulting mixture is shown in table 2.
Таблица 2. Состав ОФБ-МЭК с добавкой 50 г воды и 40 г метанолаTable 2. Composition OFB-IEC with the addition of 50 g of water and 40 g of methanol
В результате ректификации получают следующие фракции.As a result of rectification, the following fractions are obtained.
Фракция 31÷57°C, 93 г, содержащая метилацетат (48%), метилформиат (28%), ацетон (8%), метанол (9%), этилформиат (4%), воду (0.5%), остальные продукты (2.5%).Fraction 31 ÷ 57 ° C, 93 g, containing methyl acetate (48%), methyl formate (28%), acetone (8%), methanol (9%), ethyl formate (4%), water (0.5%), other products ( 2.5%).
Фракция 66÷72°C, 91 г, содержащая этилацетат (58%), МЭК (21%), воду (14%) этилформиат (3%) остальные продукты (4%)Fraction 66 ÷ 72 ° C, 91 g, containing ethyl acetate (58%), MEK (21%), water (14%) ethyl formate (3%) other products (4%)
Фракция 72.5÷74.5°C, 236 г, содержащая МЭК (77%), воду (16%), этилацетат (3.5%), остальные продукты (3.5%).Fraction 72.5 ÷ 74.5 ° C, 236 g, containing MEK (77%), water (16%), ethyl acetate (3.5%), other products (3.5%).
Фракция 76.5÷96°C, 53 г, содержащая воду (51%), втор-бутилацетат (26%), МЭК (11%), н-бутилацетат (4%) бутанол-2 (3%), остальные продукты (5%).Fraction 76.5 ÷ 96 ° C, 53 g, containing water (51%), sec-butyl acetate (26%), MEK (11%), n-butyl acetate (4%) butanol-2 (3%), other products (5 %).
Фракция 97÷100°C, 48 г, содержащая воду (89%), УК (3.5%), пропановую кислоту (1.5%), бутановую кислоту (1.5%), остальные продукты (4.5%).Fraction 97 ÷ 100 ° C, 48 g, containing water (89%), CC (3.5%), propanoic acid (1.5%), butanoic acid (1.5%), other products (4.5%).
Фракция 100÷117°C, 36 г, содержащая УК (48%), воду (50%), остальные продукты (2%).Fraction 100 ÷ 117 ° C, 36 g, containing UK (48%), water (50%), other products (2%).
Фракция 117÷117.8°C, 197 г, содержащая УК (99.6%), воду (0.3%), остальные продукты (0.1%).Fraction 117 ÷ 117.8 ° C, 197 g, containing UK (99.6%), water (0.3%), other products (0.1%).
Куб, 28 г, содержащий УК (80%), бутановую кислоту (8%), пропановую кислоту (8%), остальные продукты (4%).Cube, 28 g, containing CC (80%), butanoic acid (8%), propanoic acid (8%), other products (4%).
Выход УК во фракции 117÷117.8°C составляет 71%, содержание МК не превышает 0.02%. Такая чистота УК соответствует 1-му сорту по ГОСТ 19814-74The yield of UK in the fraction 117 ÷ 117.8 ° C is 71%, the content of MK does not exceed 0.02%. Such purity of the UK corresponds to the 1st grade according to GOST 19814-74
Выход МЭК во фракции 72.5÷74.5°C составляет 85%.The yield of MEK in the fraction 72.5 ÷ 74.5 ° C is 85%.
В условиях непрерывной ректификации, с учетом рециклов, выходы УК и МЭК будут заметно выше (около 90% для МЭК и 95% для УК).Under the conditions of continuous rectification, taking into account recycles, the yields of UK and IEC will be significantly higher (about 90% for MEK and 95% for UK).
Пример 3.Example 3
К смеси ОФБ-МЭК, полученной в результате жидкофазного окисления фракции н-бутана, массой 700 г, аналогичной использованной в примере 2, добавляют 50 г воды и загружают в ректификационный аппарат. Состав смеси приведен в таблице 3.To a mixture of OFB-MEK obtained by liquid-phase oxidation of the n-butane fraction, weighing 700 g, similar to that used in Example 2, 50 g of water was added and loaded into a distillation apparatus. The composition of the mixture is shown in table 3.
Таблица 3. Состав ОФБ с добавкой 50 г водыTable 3. The composition of the OFB with the addition of 50 g of water
В результате ректификации получают следующие основные фракции.The following main fractions are obtained as a result of rectification.
Фракция 32÷56°C, 25.5 г, содержащая метилацетат (30%), ацетон (33%), метилформиат (16%), метанол (6%), ацетальдегид (2.5%), этилформиат (5%), бутан (2.5%), воду (1.5%), остальные продукты (3.5%).Fraction 32 ÷ 56 ° C, 25.5 g, containing methyl acetate (30%), acetone (33%), methyl formate (16%), methanol (6%), acetaldehyde (2.5%), ethyl formate (5%), butane (2.5 %), water (1.5%), other products (3.5%).
Фракция 66÷72.2°C, 87 г, содержащая этилацетат (58%), МЭК (22%), воду (14%) этилформиат (3%), этанол (1%), остальные продукты (2%).Fraction 66 ÷ 72.2 ° C, 87 g, containing ethyl acetate (58%), MEK (22%), water (14%) ethyl formate (3%), ethanol (1%), other products (2%).
Фракция 72.8÷74.5°C, 221 г, содержащая МЭК (78%), воду (15%), этилацетат (2.5%), вторбутилформиат (1.5%), остальные продукты (3%).Fraction 72.8 ÷ 74.5 ° C, 221 g, containing MEK (78%), water (15%), ethyl acetate (2.5%), sec-butyl formate (1.5%), other products (3%).
Фракция 75÷99°C, 84 г, содержащая воду (61%), втор-бутилацетат (13%), МЭК (13%), вторбутилформиат (4%), н-бутилацетат (3%), бутанол-2 (1%), бутановую кислоту (1%), пропановую кислоту (1%), УК (0.5%), остальные продукты (2.5%).Fraction 75 ÷ 99 ° C, 84 g, containing water (61%), sec-butyl acetate (13%), MEK (13%), sec-butyl formate (4%), n-butyl acetate (3%), butanol-2 (1 %), butanoic acid (1%), propanoic acid (1%), CC (0.5%), other products (2.5%).
Фракция 100÷117°C, 81 г, содержащая УК (39%), воду (37%), МК (23%), остальные продукты (1%).Fraction 100 ÷ 117 ° C, 81 g, containing UK (39%), water (37%), MK (23%), other products (1%).
Фракция 117.1÷117.9°C, 216 г, содержащая УК (99.4%), воду (0.3%), МК (0.2%), остальные продукты (0.1%).Fraction 117.1 ÷ 117.9 ° C, 216 g, containing UK (99.4%), water (0.3%), MK (0.2%), other products (0.1%).
Куб, 31 г, содержащий УК (72%), пропановую кислоту (7%), бутановую кислоту (7%), остальные продукты (4%).Cube, 31 g, containing CC (72%), propanoic acid (7%), butanoic acid (7%), other products (4%).
Выход УК во фракции 117.1÷117.9°C составляет 78%. Содержание МК составляет 0.2%, что превышает предельно допустимые значения для синтетической кислоты 1-го и 2-го по ГОСТ 19814-74 и требует применения дополнительных методов ее очистки. The yield of UK in the fraction 117.1 ÷ 117.9 ° C is 78%. The content of MK is 0.2%, which exceeds the maximum permissible values for the synthetic acids of the 1st and 2nd according to GOST 19814-74 and requires the use of additional methods for its purification.
Выход МЭК во фракции 72.8-74.5°C составляет 83%. В условиях непрерывной ректификации, с учетом рециклов, выходы УК и МЭК будут заметно выше (около 90% для МЭК и 95% для УК).The yield of MEK in the fraction 72.8-74.5 ° C is 83%. Under the conditions of continuous rectification, taking into account recycles, the yields of UK and IEC will be significantly higher (about 90% for MEK and 95% for UK).
Пример 4.Example 4
С целью проверки возможности использования метода реакционной ректификации с добавкой низших спиртов для очистки фракции, 100-117°C от МК, мы провели специальный эксперимент с использованием модельной смеси, содержащей 39% УК, 37% воды, 23% МК и 1% примесей. В качестве реагента используют этанол, так как он имеет более высокую температуру кипения, что способствует ускорению реакции этерификации. Его использование более целесообразно, так как в данном случае не стоит задача выделения фракции МЭК, с которым он и его эфир с УК образуют азеотропы. Масса загруженной смеси составляет 500 г, масса этанола 190 г.In order to test the possibility of using the method of reactive distillation with the addition of lower alcohols to purify a fraction of 100-117 ° C from MK, we conducted a special experiment using a model mixture containing 39% CC, 37% water, 23% MK and 1% impurities. Ethanol is used as a reagent, since it has a higher boiling point, which helps to accelerate the esterification reaction. Its use is more appropriate, since in this case the task is not to isolate the MEK fraction, with which he and his ether form an azeotrope with CC. The mass of the loaded mixture is 500 g, the mass of ethanol is 190 g.
В результате ректификации получают следующие фракции.As a result of rectification, the following fractions are obtained.
Фракция 51.7÷54°C, 176 г, содержащая этилформиат (95%), воду (3.5%), этанол (1.0%), остальные продукты (0.5 %).Fraction 51.7 ÷ 54 ° C, 176 g, containing ethyl formate (95%), water (3.5%), ethanol (1.0%), other products (0.5%).
Фракция 54÷89°C, 161 г, содержащая этилацетат (61%), воду (16%), этанол (13.5%), этилформиат (9%), остальные продукты (0.5%).Fraction 54 ÷ 89 ° C, 161 g, containing ethyl acetate (61%), water (16%), ethanol (13.5%), ethyl formate (9%), other products (0.5%).
Фракция 90÷99°C, 226 г, содержащая воду (94%), УК (5.5%), остальные продукты (0.5%).Fraction 90 ÷ 99 ° C, 226 g, containing water (94%), CC (5.5%), other products (0.5%).
Фракция 100÷117°С, 19 г, содержащая УК (77%), воду (20%), МК (3.0%), остальные продукты (0%).Fraction 100 ÷ 117 ° С, 19 g, containing UK (77%), water (20%), MK (3.0%), other products (0%).
Фракция 117÷117.5°C, 76 г, содержащая УК (99.2%), воду (0.3%), МК (0.4), остальные продукты (0.1%).Fraction 117 ÷ 117.5 ° C, 76 g, containing UK (99.2%), water (0.3%), MK (0.4), other products (0.1%).
Куб 26 г, содержащий преимущественно УК (96%).Cube 26 g, containing mainly UK (96%).
Выход УК во фракции 117÷117.5°C составляет около 40%. В условиях непрерывной ректификации, с учетом рецикла этилацетата, выход УК будет заметно выше (около 95%).The yield of UK in the fraction 117 ÷ 117.5 ° C is about 40%. Under continuous rectification, taking into account the recycling of ethyl acetate, the yield of CC will be noticeably higher (about 95%).
Видно, что в данном случае, даже при избытке спирта, что ведет к существенному снижению выхода УК, достичь желаемой чистоты УК и полностью избавиться от МК не получается. Таким образом, оптимальным способом получения УК необходимой степени чистоты из смеси ОФБ от МК является добавка воды и метанола именно в исходную смесь ОФБ с последующей ректификацией.It can be seen that in this case, even with an excess of alcohol, which leads to a significant decrease in the yield of CC, it is not possible to achieve the desired purity of the CC and completely get rid of MK. Thus, the optimal way to obtain CC of the required degree of purity from a mixture of RPB from MK is to add water and methanol to the initial mixture of RPB with subsequent rectification.
Пример 5.Example 5
В процессе ректификации по примеру 1 получается фракция 100÷117°C, содержащая преимущественно УК и воду. Для удаления воды из данной фракции была проведена азеотропная ректификация с добавкой третамилметилового эфира (ТАМЭ). В ректификационный аппарат загружают 700 г смеси, содержащей УК (58%) и воду (40%) и добавили 70 г ТАМЭ. Ректификацию проводят с использованием насадки Дина-Старка, где происходит расслаивание смеси вода-ТАМЭ. Нижний слой, содержащий преимущественно воду с незначительными количествами эфира отделяют, а верхний слой, содержащий преимущественно ТАМЭ, отправляют обратно в колонну в виде флегмы.In the rectification process according to example 1, a fraction of 100 ÷ 117 ° C is obtained, which contains mainly UK and water. To remove water from this fraction, azeotropic distillation was carried out with the addition of tertamyl methyl ether (TAME). 700 g of a mixture containing CC (58%) and water (40%) were charged into a distillation apparatus, and 70 g of TAME was added. Rectification is carried out using a Dean-Stark nozzle, where the water-TAME mixture delaminates. The lower layer containing predominantly water with small amounts of ether is separated, and the upper layer containing predominantly TAME is sent back to the column in the form of reflux.
В результате ректификации получают следующие фракции.As a result of rectification, the following fractions are obtained.
Фракция 73.5÷73.8°C (307 г), содержащая воду (90%), ТАМЭ (8%) и остальные продукты (2%).Fraction 73.5 ÷ 73.8 ° C (307 g) containing water (90%), TAME (8%) and other products (2%).
Фракция 84÷117°C (74 г), содержащая ТАМЭ (59%), УК (34%), воду (3%) и остальные продукты (4%).Fraction 84 ÷ 117 ° C (74 g), containing TAME (59%), CC (34%), water (3%) and other products (4%).
Фракция 117÷117.6°C (349 г), содержащая УК (99.6%), воду (0.2%) и остальные продукты (0.2%).Fraction 117 ÷ 117.6 ° C (349 g) containing AC (99.6%), water (0.2%) and other products (0.2%).
Куб (34 г), содержащий преимущественно УК (95%).Cube (34 g), containing predominantly UK (95%).
Выход УК во фракции 117÷117.6°C составляет 85%.The yield of UK in the fraction 117 ÷ 117.6 ° C is 85%.
Пример 6Example 6
Смесь, имеющую тот же состав, что и фракция 72.5÷74.5°C из примера 2 (77% МЭК, 16% воды, 3.5% этилацетата, 3.5% остальных продуктов (втор-бутилформиат, трет-бутанол и др.), в количестве 700 г загружают в ректификационный аппарат. В качестве антренера для удаления воды добавляют 70 г ЭТБЭ. Ректификацию проводят с использованием насадки Дина-Старка, где происходит расслаивание смеси вода-ЭТБЭ. Нижний слой, содержащий преимущественно воду с незначительными количествами ЭТБЭ и трет-бутилового спирта отделяют, а верхний слой, содержащий преимущественно ЭТБЭ, отправляют обратно в колонну в виде флегмы.A mixture having the same composition as the fraction 72.5 ÷ 74.5 ° C from Example 2 (77% MEK, 16% water, 3.5% ethyl acetate, 3.5% of the remaining products (sec-butyl formate, tert-butanol, etc.), in an amount 700 g is loaded into a distillation apparatus. 70 g of ETBE is added as an entrainer to remove water. The distillation is carried out using a Dean-Stark nozzle where the water-ETBE mixture exfoliates. The lower layer, which contains mainly water with small amounts of ETBE and tert-butyl alcohol separated, and the top layer, containing mainly ETBE, melt back into the column in the form of phlegmy.
В результате ректификации получают следующие фракции.As a result of rectification, the following fractions are obtained.
Фракция 65÷67°C (129 г), содержащая воду (82%), ЭТБЭ (10%), этилацетат (3%) и остальные продукты (5%).Fraction 65 ÷ 67 ° C (129 g) containing water (82%), ETBE (10%), ethyl acetate (3%) and other products (5%).
Фракция 67÷79.4°C (89 г), содержащая ЭТБЭ (61%), МЭК (19.5%), этилацетат (14%) воду (2.5%) и остальные продукты (3%).Fraction 67 ÷ 79.4 ° C (89 g) containing ETBE (61%), MEK (19.5%), ethyl acetate (14%) water (2.5%) and other products (3%).
Фракция 79.4÷79.6°C (501 г), содержащая МЭК (96%), воду (0.5%), этилацетат (1.5%) и остальные продукты (2%).Fraction 79.4 ÷ 79.6 ° C (501 g) containing MEK (96%), water (0.5%), ethyl acetate (1.5%) and other products (2%).
Куб (43 г), содержащий преимущественно МЭК (90%).Cube (43 g), containing predominantly MEK (90%).
Выход МЭК во фракции 79.4÷79.6°C составляет 89%. В условиях непрерывной ректификации, с учетом рециклов, выход МЭК на этапе отделения воды будет заметно выше (около 95%).The yield of MEK in the fraction 79.4 ÷ 79.6 ° C is 89%. Under conditions of continuous rectification, taking into account recycling, the yield of MEC at the stage of water separation will be significantly higher (about 95%).
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019138549A RU2715698C1 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Method of producing acetic acid and methyl ethyl ketone |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019138549A RU2715698C1 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Method of producing acetic acid and methyl ethyl ketone |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2715698C1 true RU2715698C1 (en) | 2020-03-03 |
Family
ID=69768220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019138549A RU2715698C1 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Method of producing acetic acid and methyl ethyl ketone |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2715698C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2807889C1 (en) * | 2023-04-27 | 2023-11-21 | Публичное акционерное общество "Газпром нефть" (ПАО "Газпром нефть") | Installation for producing commercial products from butane-butene fraction without using catalyst |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB707153A (en) * | 1951-05-23 | 1954-04-14 | Anglo Iranian Oil Co Ltd | Improvements in or relating to the separation of low molecular weight fatty acids from organic mixtures by distillation |
GB771992A (en) * | 1953-06-25 | 1957-04-10 | Distillers Co Yeast Ltd | Recovery of aliphatic acids from the oxidation products of hydrocarbons |
SU145238A1 (en) * | 1961-06-24 | 1961-11-30 | Э.А. Блюмберг | Method for separating methyl ethyl ketone from its mixtures |
US3258482A (en) * | 1961-11-25 | 1966-06-28 | Knapsack Ag | Process for the manufacture of pure, concentrated acetic acid from the reaction mixture obtained by paraffin oxidation |
GB1112397A (en) * | 1964-09-11 | 1968-05-01 | Basf Ag | Processing mixtures containing acetic acid |
US3555083A (en) * | 1964-03-12 | 1971-01-12 | Tekkosha Co | Process for the purification of lower fatty acids |
-
2019
- 2019-11-28 RU RU2019138549A patent/RU2715698C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB707153A (en) * | 1951-05-23 | 1954-04-14 | Anglo Iranian Oil Co Ltd | Improvements in or relating to the separation of low molecular weight fatty acids from organic mixtures by distillation |
GB771992A (en) * | 1953-06-25 | 1957-04-10 | Distillers Co Yeast Ltd | Recovery of aliphatic acids from the oxidation products of hydrocarbons |
SU145238A1 (en) * | 1961-06-24 | 1961-11-30 | Э.А. Блюмберг | Method for separating methyl ethyl ketone from its mixtures |
US3258482A (en) * | 1961-11-25 | 1966-06-28 | Knapsack Ag | Process for the manufacture of pure, concentrated acetic acid from the reaction mixture obtained by paraffin oxidation |
US3555083A (en) * | 1964-03-12 | 1971-01-12 | Tekkosha Co | Process for the purification of lower fatty acids |
GB1112397A (en) * | 1964-09-11 | 1968-05-01 | Basf Ag | Processing mixtures containing acetic acid |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2807889C1 (en) * | 2023-04-27 | 2023-11-21 | Публичное акционерное общество "Газпром нефть" (ПАО "Газпром нефть") | Installation for producing commercial products from butane-butene fraction without using catalyst |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4349416A (en) | Process and device for the separation of mixtures which form an azeotrope | |
KR970705531A (en) | Dehydration of Acetic Acid by Azeotropic Distillation in the Production of Aromatic Acids (Azeotropic Distillation in the Production of an Aromatic Acid) | |
TWI356818B (en) | Process for preparing allyl methacrylate | |
EP3390326B1 (en) | Method for producing butadiene from butanediols | |
JP2003183221A (en) | Extraction process for recovering acrylic acid | |
JPH05246941A (en) | Method for purifying acrylic acid in high yield in production of acrylic acid | |
TW201141819A (en) | Process for producing allyl alcohol | |
RU2715698C1 (en) | Method of producing acetic acid and methyl ethyl ketone | |
JP2003507444A (en) | Non-corrosive catalytic hydrolysis of fatty acid esters to fatty acids | |
JPS58183641A (en) | Purification of methyl (meth)acrylate | |
US9133094B2 (en) | Apparatus and process for nitration selectivity flexibility enabled by azeotropic distillation | |
HU207031B (en) | Process for the continuous production of esters from aliphatic carboxylic acids having few carbon atoms and from alcohols having few carbon atoms | |
US2649475A (en) | Process for the manufacture of methyl acrylate | |
JP3244351B2 (en) | Method for producing high-purity acetic acid | |
US6494996B2 (en) | Process for removing water from aqueous methanol | |
US3392091A (en) | Distillation of aqueous acetic acid in presence of water entraining byproducts | |
JP4942878B2 (en) | (Meth) acrylic acid ester purification method | |
JP2007063153A (en) | Method for recovering acetic acid in process for producing aromatic carboxylic acid | |
US2606864A (en) | Process of refining chloral | |
EP2649039B1 (en) | Process for using a nitroalkane as an entrainer for azeotropic removal of water from aqueous acid solution | |
JPH01254643A (en) | Purification of alkyl glyoxylate by azeotropic distillation in continuous column | |
JPS6299345A (en) | Method of recovering acrylic acid ester or methacrylic acid ester | |
WO2012038752A1 (en) | Process and apparatus | |
JP2003171347A (en) | Method for producing acrylic ester | |
JPH03181440A (en) | Purification of acrylic acid by distillation |