RU2800387C1 - Device and method for purifying esters - Google Patents
Device and method for purifying esters Download PDFInfo
- Publication number
- RU2800387C1 RU2800387C1 RU2022113484A RU2022113484A RU2800387C1 RU 2800387 C1 RU2800387 C1 RU 2800387C1 RU 2022113484 A RU2022113484 A RU 2022113484A RU 2022113484 A RU2022113484 A RU 2022113484A RU 2800387 C1 RU2800387 C1 RU 2800387C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- section
- paragraphs
- sections
- height
- mass transfer
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Настоящее изобретение относится к органической химии, в частности, к области получения сложных эфиров, применяемых в качестве пластификаторов различных производств. Изобретение касается устройства для удаления легколетучих примесей из сырого эфира и способа удаления из сырого эфира легколетучих примесей при помощи данного устройства. The present invention relates to organic chemistry, in particular, to the field of obtaining esters used as plasticizers in various industries. The invention relates to a device for removing volatile impurities from crude ether and a method for removing volatile impurities from crude ether using this device.
Уровень техникиState of the art
Сложные эфиры карбоновых кислот и спиртов широко используются в качестве пластификаторов в различных производствах. Например, сложные эфиры бензойной или терефталевой кислот и спиртов используют в качестве пластификаторов для ПВХ композиций, а также в производстве клеев, герметиков, лаков.Esters of carboxylic acids and alcohols are widely used as plasticizers in various industries. For example, esters of benzoic or terephthalic acids and alcohols are used as plasticizers for PVC compositions, as well as in the production of adhesives, sealants, and varnishes.
Одной из стадий получения сложных эфиров является удаление из сырого эфира легколетучих примесей, снижающих качество товарного эфира. Так, например, присутствие в товарном эфире остатков влаги приводит к ухудшению совместимости ПВХ смолы с пластификатором, а присутствие в пластификаторе остатков спирта - к нежелательному запаху и повышению горючести материала.One of the stages in the production of esters is the removal of volatile impurities from the crude ether, which reduce the quality of the commercial ester. So, for example, the presence of moisture residues in the commercial ether leads to a deterioration in the compatibility of the PVC resin with the plasticizer, and the presence of alcohol residues in the plasticizer leads to an undesirable odor and an increase in the flammability of the material.
Из уровня техники известны способы удаления остатков влаги и спирта из сырого эфира. Так, из документа EP 3511314 A (LG CHEMICAL, 17.07.2019) известно применение для удаления спирта и воды дистилляционных колонн, однако устройство колонн и характеристики конечного продукта в документе не раскрыты.Methods are known in the art for removing residual moisture and alcohol from crude ether. Thus, from the document EP 3511314 A (LG CHEMICAL, 07/17/2019), the use of distillation columns for the removal of alcohol and water is known, however, the structure of the columns and the characteristics of the final product are not disclosed in the document.
Также из уровня техники, в частности, из документа CN104341301 A (CHANGZHOU SONGSHENG PERFUMERY CO LTD, 11.02.2015), известно применение осушающих агентов (адсорбентов). Однако такой способ удаления воды из сырого эфира требует большого количества осушающего агента, а также времени для выгрузки отработанного агента, осушения колонны и загрузки новой партии агента. Кроме того, после отработки осушающего агента требуются дополнительные операции для его регенерации или утилизации.Also from the prior art, in particular from the document CN104341301 A (CHANGZHOU SONGSHENG PERFUMERY CO LTD, February 11, 2015), the use of drying agents (adsorbents) is known. However, this method of removing water from crude ether requires a large amount of drying agent, as well as time to unload the spent agent, drain the column and load a new batch of agent. In addition, after the drying agent has been exhausted, additional operations are required for its regeneration or disposal.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, описанный в документе CN105330539 A (ZIBO BLUE SAIL CHEMICAL CO LTD, 17.02.2016). Согласно данному документу удаление остатков спирта и воды из сырого эфира - диоктилтерефталата - непрерывно проводят с использованием устройства, состоящего из отпарной колонны и теплообменника. Сырой эфир подается в верхнюю часть колонны, работающей при температуре 50°С и давлении 50 мбар. Вода и спирт испаряются, эфир и остаточные количества воды и спирта попадают в теплообменник, где ранее неиспарившиеся вода и спирт испаряются и переходят обратно в отпарную колонну. Данный способ требует применения высокого уровня вакуума, что усложняет конструкцию отпарной установки. Кроме того, при реализации данного способа наблюдается унос легколетучих веществ с паровой фазой в вакуумный насос, что также усложняет конструкцию вакуумного насоса. Также данный способ характеризуется низкой эффективностью удаления воды в вышеуказанных условиях, так как разница между температурой кипения воды при 50 мбар и температурой процесса составляет менее 20°С.Closest to the proposed method is the method described in document CN105330539 A (ZIBO BLUE SAIL CHEMICAL CO LTD, 02/17/2016). According to this document, the removal of alcohol and water residues from the crude ether - dioctyl terephthalate - is continuously carried out using a device consisting of a stripping column and a heat exchanger. Crude ether is fed to the top of the column, operating at a temperature of 50°C and a pressure of 50 mbar. Water and alcohol evaporate, ether and residual amounts of water and alcohol enter the heat exchanger, where previously unevaporated water and alcohol evaporate and pass back into the stripping column. This method requires the use of a high level of vacuum, which complicates the design of the stripper. In addition, when implementing this method, volatile substances are carried away with the vapor phase into the vacuum pump, which also complicates the design of the vacuum pump. Also, this method is characterized by low water removal efficiency under the above conditions, since the difference between the boiling point of water at 50 mbar and the process temperature is less than 20°C.
Раскрытие ИзобретенияDisclosure of the Invention
Задачей настоящего изобретения является разработка устройства, позволяющего в непрерывном режиме получать сложные эфиры со сниженным содержанием легколетучих примесей и имеющего простую конструкцию, а также эффективного способа очистки сырого эфира от легколетучих примесей. The objective of the present invention is to develop a device that allows continuous production of esters with a reduced content of volatile impurities and has a simple design, as well as an effective method for purifying crude ester from volatile impurities.
Техническим результатом настоящего изобретения является получение сложного эфира с содержанием остаточной влаги в количестве от 0,05 мас.% и менее и с содержанием спирта в количестве от 0,05 мас.% и менее с высокой эффективностью без использования устройств, имеющих сложную конструкцию и предусматривающих необходимость использования низких давлений (высокого уровня вакуума) и осушающих агентов. The technical result of the present invention is to obtain an ester with a residual moisture content of 0.05 wt.% or less and an alcohol content of 0.05 wt.% or less with high efficiency without the use of devices that have a complex design and require the use of low pressures (high vacuum) and drying agents.
Дополнительным техническим результатом является обеспечение возможности очистки пластификаторов с разной плотностью на непрерывно работающем устройстве.An additional technical result is the possibility of cleaning plasticizers with different densities on a continuously operating device.
Задача решается и технический результат достигается за счет предоставления устройства для удаления легколетучих примесей из сырого эфира, представляющего собой колонну, состоящую из трех секций, отличающегося тем, что: The problem is solved and the technical result is achieved by providing a device for removing volatile impurities from crude ether, which is a column consisting of three sections, characterized in that:
- верхняя секция представляет собой аппарат, снабженный массообменным устройством в средней части данного аппарата, распылительным устройством для подачи сырого эфира в верхней части аппарата и устройством подачи острого пара в нижней части аппарата; - the upper section is an apparatus equipped with a mass transfer device in the middle part of this apparatus, a spray device for supplying crude ether in the upper part of the apparatus and a live steam supply device in the lower part of the apparatus;
- средняя секция представляет собой сепаратор для разделения двух несмешивающихся жидкостей с различным удельным весом; - the middle section is a separator for separating two immiscible liquids with different specific gravity;
- нижняя секция представляет собой отгонный куб,- the lower section is a distillation cube,
причем между верхней и средней секциями, а также между средней и нижней секциями установлены сплошные перегородки, и при этом верхняя и средняя секции соединены друг с другом жидкостным трубопроводом и паропроводом, а также средняя и нижняя секции соединены друг с другом паропроводом и жидкостным трубопроводом, а средняя секция дополнительно снабжена боковым штуцером для вывода водяного конденсата,moreover, between the upper and middle sections, as well as between the middle and lower sections, solid partitions are installed, and at the same time, the upper and middle sections are connected to each other by a liquid pipeline and a steam pipeline, and the middle and lower sections are connected to each other by a steam pipeline and a liquid pipeline, and the middle section is additionally equipped with a side fitting for removing water condensate,
а также за счет предоставления способа очистки сырого эфира, включающего дистилляцию сырого эфира в устройстве колонного типа, отличающегося тем, что упомянутый аппарат колонного типа состоит из трех секций: and also by providing a method for purifying crude ether, including distillation of crude ether in a column-type apparatus, characterized in that said column-type apparatus consists of three sections:
верхняя секция (далее также называемая массообменной) представляет собой аппарат, снабженный массообменным устройством в средней части данного аппарата, распылительным устройством в верхней части аппарата и устройством подачи острого пара в нижней части аппарата;the upper section (hereinafter also referred to as mass transfer) is an apparatus provided with a mass exchange device in the middle part of this apparatus, a spray device in the upper part of the apparatus, and a live steam supply device in the lower part of the apparatus;
средняя секция (далее также называемая сепарационной) представляет собой сепаратор, служащий для разделения двух несмешивающихся жидкостей с различным удельным весом;the middle section (hereinafter also referred to as the separation section) is a separator used to separate two immiscible liquids with different specific gravity;
нижняя секция (далее также называемая испарителем) представляет собой отгонный куб,the lower section (hereinafter also referred to as the evaporator) is a distillation cube,
причем между верхней и средней секциями, а также между средней и нижней секциями установлены сплошные перегородки, и при этом верхняя и средняя секции соединены друг с другом жидкостным трубопроводом и паропроводом, а также средняя и нижняя секции соединены друг с другом паропроводами и жидкостными трубопроводами, а средняя секция дополнительно снабжена боковым штуцером для вывода водяного конденсата,moreover, between the upper and middle sections, as well as between the middle and lower sections, solid partitions are installed, and at the same time, the upper and middle sections are connected to each other by a liquid pipeline and a steam pipeline, and the middle and lower sections are connected to each other by steam pipelines and liquid pipelines, and the middle section is additionally equipped with a side fitting for removing water condensate,
при этом сырой эфир подают в верхнюю часть верхней секции через упомянутое распылительное устройство, острый пар подают в нижнюю часть верхней секции через упомянутое устройство подачи острого пара, жидкость из верхней секции поступает в среднюю секцию по жидкостному трубопроводу, соединяющему верхнюю и среднюю секции, отделенный от воды эфир поступает из средней секции в нижнюю секцию по жидкостному трубопроводу, соединяющему среднюю и нижнюю секции. Водяной конденсат выводят через упомянутый боковой штуцер средней секции. Продукт выводят из нижней части нижней секции. Остаточные пары выводят из верхней части верхней секции упомянутого аппарата колонного типа.wherein the crude ether is supplied to the upper part of the upper section through the aforementioned spray device, live steam is supplied to the lower part of the upper section through the said live steam supply device, the liquid from the upper section enters the middle section through the liquid pipeline connecting the upper and middle sections, the ether separated from water enters from the middle section into the lower section through the liquid pipeline connecting the middle and lower sections. The water condensate is discharged through the mentioned side fitting of the middle section. The product is withdrawn from the bottom of the lower section. Residual vapors are removed from the upper part of the upper section of said column type apparatus.
Авторами настоящего изобретения было неожиданно обнаружено, что в случае использования вышеописанного устройства процесс паровой очистки сырого эфира происходит с большей эффективностью. При этом образование водяного конденсата компенсирует тепловые потери на обечайке устройства. Конденсат может быть эффективно выделен из эфира в сепарационной секции и использован в процессе очистки повторно, например, для промывки эфира. Следовательно, аппарат не требует монтажа паровой рубашки для компенсации тепловых потерь, что значительно упрощает конструкцию аппарата и снижает его материалоемкость и ресурсоемкость. Так же смягчаются требования к конструкции вакуумного насоса, например, становится возможным применение водно-кольцевого насоса.The inventors of the present invention have unexpectedly found that in the case of using the apparatus described above, the crude ether steam purification process is more efficient. In this case, the formation of water condensate compensates for heat losses on the shell of the device. The condensate can be effectively separated from the ether in the separation section and reused in the purification process, for example, for washing the ether. Consequently, the apparatus does not require the installation of a steam jacket to compensate for heat losses, which greatly simplifies the design of the apparatus and reduces its material and resource consumption. The requirements for the design of the vacuum pump are also softened, for example, it becomes possible to use a water ring pump.
Описание фигурDescription of figures
Для пояснения технических решений, раскрывающих суть настоящего изобретения, представлены Фиг. 1-3:To explain the technical solutions that reveal the essence of the present invention are presented in Fig. 1-3:
На Фиг.1 изображен колонный аппарат, состоящий из трех секций, по изобретению, где: I - сырой эфир, II - острый пар, III - вода, IV - теплоноситель, V - пары, VI - очищенный эфир (продукт), 1 - обратный клапан, 2 - трехходовой кран. Figure 1 shows a column apparatus, consisting of three sections, according to the invention, where: I - crude ether, II - live steam, III - water, IV - coolant, V - steam, VI - purified ether (product), 1 - check valve, 2 - three-way valve.
На Фиг.2 изображен эскиз сепаратора с переключенным трехходовым краном для отделения легкого эфира от воды, где: I - перелив, 1a, 1b - клапаны, 2 - трехходовой кран, 3 - контроль раздела фаз.Figure 2 shows a sketch of a separator with a switched three-way valve for separating light ether from water, where: I - overflow, 1a, 1b - valves, 2 - three-way valve, 3 - phase separation control.
На Фиг.3 показан эскиз сепаратора с переключенным трехходовым краном для отделения тяжелого эфира от воды, где: I - перелив, 1a, 1b - клапаны, 2 - трехходовой кран, 3 - контроль раздела фаз.Figure 3 shows a sketch of a separator with a switched three-way valve for separating heavy ether from water, where: I - overflow, 1a, 1b - valves, 2 - three-way valve, 3 - phase separation control.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
Устройство для удаления легколетучих примесей по настоящему изобретению представляет собой аппарат колонного типа, состоящий из трех секций. The device for removing volatile impurities according to the present invention is a column-type apparatus, consisting of three sections.
А) Верхняя секция - массообменная.A) Upper section - mass transfer.
Верхнюю часть массообменной секции снабжают распылительным устройством для подачи и распыления сырого эфира. Конструкция распылительного устройства может быть выбрана из следующих вариантов: распылительная форсунка (марки FullJet, SPIRALJET) или дисковый распылитель (устройства по RU 2278743 C1 (ГНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов", 27.06.2006), RU 2513403 C1 (Кочетов Олег Савельевич, Стареева Мария Олеговна, Стареева Мария Михайловна, 20.04.2014), перфорированная труба произвольной геометрии и других известных из уровня техники распылительных устройств. Распылительное устройство позволяет увеличить площадь испарения легколетучих примесей.The upper part of the mass transfer section is provided with a spray device for supplying and spraying crude ether. The design of the spray device can be selected from the following options: a spray nozzle (FullJet, SPIRALJET brands) or a disk sprayer (devices according to RU 2278743 C1 (All-Russian Research Institute of Starch Products, June 27, 2006), RU 2513403 C1 (Oleg Savelyevich Kochetov, Maria Olegovna Stareeva, Maria Mikhailovna Stareeva, 04/20/2014), a perforated pipe of arbitrary geometry and other spray devices known from the prior art. The spray device allows you to increase the area of evaporation of volatile impurities.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения верхнюю часть массообменной секции снабжают влагоотделителем и/или влагоулавливателем и/или каплеотбойником для предотвращения попадания жидкости в пары, отводящиеся из верхней части верхней секции.In one of the preferred embodiments of the invention, the top of the mass transfer section is provided with a moisture separator and/or a moisture trap and/or a mist eliminator to prevent liquid from entering the vapors discharged from the top of the top section.
Среднюю часть массообменной секции снабжают массообменным устройством, позволяющим эффективно перемешивать жидкую и паровую фазы. Массообменное устройство состоит из известных из уровня техники массообменных элементов и/или тарелок. В качестве массообменных элементов используют насадку или тарелки, предпочтительно используют регулярную или нерегулярную насадку, наиболее предпочтительно используют нерегулярную насадку. В качестве нерегулярной насадки предпочтительно используют кольца Рашига, спирально-призматическую насадку. В качестве тарелок используют сетчатые, колпачковые и другие известные из уровня техники тарелки.The middle part of the mass transfer section is equipped with a mass transfer device that allows efficient mixing of the liquid and vapor phases. The mass transfer device consists of mass transfer elements and/or trays known from the prior art. Packing or trays are used as mass transfer elements, preferably regular or irregular packing is used, most preferably irregular packing is used. Raschig rings, spiral prismatic packing are preferably used as irregular packing. As plates, mesh, cap and other plates known from the prior art are used.
Нижнюю часть массообменной секции снабжают устройством подачи острого пара (на чертеже не показано) под массообменное устройство. В качестве устройства подачи острого пара используют известные из уровня техники устройства, например: распылительные форсунки (марки FullJet, SPIRALJET) или дисковые распылители (устройства по RU 2278743 C1 (ГНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов", 27.06.2006), RU 2513403 C1 (Кочетов Олег Савельевич, Стареева Мария Олеговна, Стареева Мария Михайловна, 20.04.2014), перфорированные трубы произвольной геометрии и других известных из уровня техники устройств The lower part of the mass transfer section is provided with a live steam supply device (not shown in the drawing) under the mass transfer device. As a live steam supply device, devices known from the prior art are used, for example: spray nozzles (FullJet, SPIRALJET brands) or disk sprayers (devices according to RU 2278743 C1 (All-Russian Research Institute of Starch Products, 06/27/2006), RU 2513403 C1 (Oleg Savelevich Kochetov, Maria Olegovna Stareeva, Maria Stareeva Mikhailovna, 04/20/2014), perforated pipes of arbitrary geometry and other devices known from the prior art
В вариантах осуществления устройства согласно изобретению высоту массообменной секции выбирают таким образом, чтобы она составляла от 5 до 20 диаметров обечайки аппарата, более предпочтительное отношение высоты к диаметру составляет от 10 до 15 к 1. In embodiments of the device according to the invention, the height of the mass transfer section is chosen so that it is from 5 to 20 diameters of the shell of the apparatus, a more preferred ratio of height to diameter is from 10 to 15 to 1.
B) Средняя - сепарационная секция может представлять собой вертикальный цилиндрический аппарат с вертикальной перегородкой, служащий для разделения двух несмешивающихся жидкостей с различным удельным весом и парогазовой смеси.B) The middle - separation section can be a vertical cylindrical apparatus with a vertical baffle, which serves to separate two immiscible liquids with different specific gravity and a gas-vapor mixture.
В предпочтительных вариантах осуществления устанавливают трехходовой кран, расположенный на жидкостном трубопроводе, соединяющем сепарационную секцию с массообменной, позволяющий направлять жидкость из верхней секции в среднюю секцию либо с одной, либо с другой части вертикальной перегородки. При этом на паропроводе, соединяющие среднюю секцию с верхней секцией, устанавливают обратный клапан, предотвращающий попадание жидкости из верхней секции в среднюю по паропроводу. Это позволяет осуществлять в устройстве согласно изобретению очистку пластификаторов с разной плотностью, т.е. имеющих плотность как выше плотности воды (тяжелый эфир), так и ниже ее (легкий эфир), без остановки оборудования. Разделение таких жидкостей достигается за счет переключения трехходового крана и последующего гравитационного расслоения жидкостей в сепараторе, как это показано на Фиг. 2-3. In preferred embodiments, a three-way valve is installed on the liquid line connecting the separation section to the mass transfer section, allowing liquid to be directed from the upper section to the middle section, either from one or the other part of the vertical baffle. At the same time, a check valve is installed on the steam pipeline connecting the middle section with the upper section, which prevents the ingress of liquid from the upper section into the middle section through the steam pipeline. This makes it possible to carry out in the device according to the invention the purification of plasticizers with different densities, i.e. having a density both above the density of water (heavy ether) and below it (light ether), without stopping the equipment. The separation of such liquids is achieved by switching a three-way valve and subsequent gravity separation of the liquids in the separator, as shown in FIG. 2-3.
В предпочтительных вариантах осуществления регулируют поток жидкости из верхней секции в среднюю секцию и/или из средней секции в нижнюю секцию с помощью регулирующих устройств, где в качестве регулирующего устройства используют известные из уровня техники клапаны, краны и другие запорные устройства.In preferred embodiments, the flow of fluid from the upper section to the middle section and/or from the middle section to the lower section is controlled by control devices, where valves, cocks and other shutoff devices known from the prior art are used as the control device.
В вариантах осуществления устройства согласно изобретению высоту сепарационной секции выбирают таким образом, чтобы она составляла от 1 до 5 диаметров обечайки аппарата, более предпочтительное отношение высоты к диаметру составляет от 1,5 до 2,5 к 1.In embodiments of the device according to the invention, the height of the separation section is chosen so that it is from 1 to 5 diameters of the shell of the apparatus, a more preferred ratio of height to diameter is from 1.5 to 2.5 to 1.
В вариантах осуществления устройства согласно изобретению высоту перегородки выбирают таким образом, чтобы она составляла от 0,1 до 0,9 высоты секции, более предпочтительное отношение высоты перегородки к высоте секции составляет от 0,6 до 0,8 к 1.In embodiments of the device according to the invention, the height of the partition is chosen so that it is from 0.1 to 0.9 of the height of the section, a more preferred ratio of the height of the partition to the height of the section is from 0.6 to 0.8 to 1.
Конструктивно перегородка может быть выполнена в виде вертикальной плоской сплошной стенки, как это показано на Фиг. 2 и 3, или в виде переливной трубы, соединенной с кубовой секцией.Structurally, the partition can be made in the form of a vertical flat solid wall, as shown in Fig. 2 and 3, or in the form of an overflow pipe connected to the bottom section.
Из сепарационной секции через установленные в ней боковые штуцеры осуществляется вывод водяного конденсата, слив продукта в кубовую секцию, а также отвод избыточных паров в массообменную секцию по паропроводу, соединяющему сепарационную секцию и массообменную секцию.Water condensate is discharged from the separation section through the side fittings installed in it, the product is drained into the bottom section, and excess vapors are removed to the mass transfer section through the steam pipeline connecting the separation section and the mass transfer section.
Вывод водяного конденсата и слив продукта может осуществляться как непрерывно, так и периодически. Прочие операции осуществляют непрерывно. При этом для установления необходимости вывода водяного конденсата может быть использовано любое известное из уровня техники устройство для контроля уровня раздела фаз.The removal of water condensate and the discharge of the product can be carried out both continuously and periodically. Other operations are carried out continuously. In this case, any device known from the prior art for monitoring the level of phase separation can be used to determine the need to remove water condensate.
Сепарационная секция соединена с массообменной секцией и кубовой секцией паропроводами. В одном из вариантов осуществления изобретения на паропроводе между средней и верхней секцией может быть установлен обратный клапан, предотвращающий попадание жидкости из верхней секции по паропроводу в среднюю и нижнюю секции.The separation section is connected to the mass transfer section and the bottom section by steam pipelines. In one of the embodiments of the invention, a check valve can be installed on the steam line between the middle and top sections, preventing the ingress of liquid from the top section through the steam line into the middle and bottom sections.
В предпочтительных вариантах осуществлениях изобретения сепарационная секция снабжена датчиками уровня жидкости, где в качестве датчиков используют известные из уровня техники кондуктометрические, поплавковые и другие датчики.In preferred embodiments of the invention, the separation section is equipped with liquid level sensors, where the sensors used are known from the prior art conductometric, float and other sensors.
С) Нижняя секция представляет собой отгонный куб известной из уровня техники конструкции. Он может быть снабжен известными из уровня техники теплообменными элементами. В качестве теплообменных элементов и могут быть использованы встроенные или выносные теплообменники, предпочтительно используют встроенные трубчатые или кожухотрубные теплообменники. В случае применения выносного теплообменника, нагретый поток может быть направлен в кубовую секцию через циркуляционный насос и/или распылительное устройство. Конструкция распылительного устройства может быть выбрана из следующих вариантов: распылительная форсунка (марки FullJet, SPIRALJET) или дисковый распылитель (устройства по RU 2278743 C1 (ГНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов", 27.06.2006), RU 2513403 C1 (Кочетов Олег Савельевич, Стареева Мария Олеговна, Стареева Мария Михайловна, 20.04.2014), перфорированная труба произвольной геометрии и других известных из уровня техники распылительных устройств.C) The bottom section is a stripping cube of a prior art design. It can be provided with heat exchange elements known from the prior art. Built-in or remote heat exchangers can be used as heat exchange elements, preferably built-in tubular or shell-and-tube heat exchangers are used. In the case of using a remote heat exchanger, the heated flow can be directed to the bottom section through a circulation pump and/or a spray device. The design of the spray device can be selected from the following options: a spray nozzle (FullJet, SPIRALJET brands) or a disk sprayer (devices according to RU 2278743 C1 (All-Russian Research Institute of Starch Products, June 27, 2006), RU 2513403 C1 (Oleg Savelyevich Kochetov, Maria Olegovna Stareeva, Maria Mikhailovna Stareeva, 04/20/2014), a perforated pipe of arbitrary geometry and other spray devices known from the prior art.
Для дополнительной интенсификации испарения легких примесей и создания инертной атмосферы в нижнюю секцию через распределительное устройство можно подавать инертный по отношению к продукту газ со скоростью от 0,01 до 1 объема массообменной секции в час, более предпочтительное от 0,1 до 0,5 объема массообменной секции в час. В качестве инертного газа может быть использован азот, аргон, гелий, оксид углерода, углеводороды или смесь вышеперечисленных соединений. В качестве распределительного устройства могут быть использованы устройства аналогичные вышеописанным для распылительных устройств. To further intensify the evaporation of light impurities and create an inert atmosphere, a gas inert with respect to the product can be supplied to the lower section through the distribution device at a rate of 0.01 to 1 volume of the mass transfer section per hour, more preferably from 0.1 to 0.5 volume of the mass transfer section per hour. As an inert gas, nitrogen, argon, helium, carbon monoxide, hydrocarbons or a mixture of the above compounds can be used. As a distribution device, devices similar to those described above for spray devices can be used.
Материал элементов устройства выбирают из числа инертных к компонентам среды материалов. В качестве примеров инертных материалов используют, например, низколегированные (например, марки 09Г2С), нержавеющие стали (например, марки 08Х18Н10, 12Х18Н10Т, AISI 304, AISI 316), стекло (например, кварцевое или боросиликатное), пластмассу (например, поликарбонат, фторопласт, силиконовый каучук), графит.The material of the device elements is selected from among the materials inert to the components of the environment. As examples of inert materials, for example, low-alloyed (for example, grade 09G2S), stainless steels (for example, grades 08X18H10, 12X18H10T, AISI 304, AISI 316), glass (for example, quartz or borosilicate), plastic (for example, polycarbonate, fluoroplast, silicone rubber), graphite.
Устройство по настоящему изобретению предназначено для удаления легколетучих компонентов из пластификаторов, в частности из сложных эфиров и полиэфиров, образованных путем взаимодействия карбоновых кислот и спиртов, в том числе многоосновных кислот и многоатомных спиртов. The device of the present invention is designed to remove volatile components from plasticizers, in particular from esters and polyesters formed by the interaction of carboxylic acids and alcohols, including polybasic acids and polyhydric alcohols.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения сложные эфиры, подлежащие очистке заявленным способом, образованы путем взаимодействия алифатических спиртов, содержащих от 4 до 12 атомов углерода, с органическими кислотами, содержащими от одной до 4 карбоксильных групп.In one of the preferred embodiments of the invention, the esters to be purified by the claimed method are formed by reacting aliphatic alcohols containing from 4 to 12 carbon atoms with organic acids containing from one to 4 carboxyl groups.
Сырой эфир может быть получен любым известным из уровня техники способом. Примерами способов получения являются, но не ограничиваются ими, способы, описанные в: WO2019059801 A1 (SIBUR, 28.03.2019), WO2019059800 A1 (SIBUR, 28.03.2019), WO2019066671 A1 (SIBUR, 04.04.2019), US9388293 B1 (EASTMAN CHEM CO, 12.07.2016), US7361779 B1 (US7361779, 22.04.2008).The crude ether can be obtained by any method known in the art. Examples of production methods include, but are not limited to, the methods described in: WO2019059801 A1 (SIBUR, 03/28/2019), WO2019059800 A1 (SIBUR, 03/28/2019), WO2019066671 A1 (SIBUR, 04/04/2019), US9388293 B1 ( EASTMAN CHEM CO, 07/12/2016), US7361779 B1 (US7361779, 04/22/2008).
В одном из предпочтительных вариантов осуществления способ удаления легкокипящих примесей из сырого эфира включает следующие стадии: In one of the preferred embodiments, the process for removing low-boiling impurities from crude ether includes the following steps:
- сырой эфир, содержащий до 50 мас.% спирта, более предпочтительное соотношение содержание спирта до 20 мас.%, и 5 мас.% воды, более предпочтительное соотношение содержание воды до 2 мас.% с температурой 160-200°С подают в качестве сырья в верхнюю часть массообменной секции колонны (секция «А», Фиг. 1 поток I) путем распыления сырого эфира через распылительное устройство;- crude ether containing up to 50 wt.% alcohol, a more preferred ratio of alcohol content up to 20 wt.%, and 5 wt.% water, a more preferred ratio of water content up to 2 wt.% with a temperature of 160-200 ° C is fed as raw material to the upper part of the mass transfer section of the column (section "A", Fig. 1 stream I) by spraying crude ether through a spray device;
- противотоком в нижнюю часть массообменной секции подают острый пар с температурой 140-180°С (секция «А», Фиг. 1 поток II);- live steam with a temperature of 140-180°C is fed countercurrently into the lower part of the mass transfer section (section "A", Fig. 1, flow II);
- для компенсации гидравлического сопротивления столба жидкости на массообменных устройствах давление в верхней части массообменной секции поддерживают ниже 1000 мбар, при этом значение давления зависит от высоты массообменного слоя, параметров массообменных устройств и варьируется в интервале от 200 до 900 мбар, предпочтительным является интервал от 400 до 700 мбар. Специалисту в данной области технологии очевидно, что процесс можно проводить и при давлении выше атмосферного давления, но при этом диапазон температур должен быть смещен в большую сторону;- to compensate for the hydraulic resistance of the liquid column on the mass transfer devices, the pressure in the upper part of the mass transfer section is maintained below 1000 mbar, while the pressure value depends on the height of the mass transfer layer, the parameters of the mass transfer devices and varies in the range from 200 to 900 mbar, the interval from 400 to 700 mbar is preferable. It is obvious to a specialist in this field of technology that the process can be carried out at a pressure above atmospheric pressure, but the temperature range should be shifted upwards;
- очищенный от спирта эфир поступает в сепарационную секцию колонны по жидкостному трубопроводу, соединяющему верхнюю секцию со средней секцией (секция «В», Фиг. 1), в которой происходит отделение воды от эфира (Фиг. 2 и 3);- the ether purified from alcohol enters the separation section of the column through a liquid pipeline connecting the upper section with the middle section (section "B", Fig. 1), in which water is separated from the ether (Fig. 2 and 3);
- по жидкостному трубопроводу, соединяющему среднюю секцию с нижней секцией, отделенный от воды эфир поступает в нижнюю секцию колонны (секция «В», Фиг. 1), в которой он нагревается до температуры 160-200°С, где происходит отгонка остатков летучих соединений. Отогнанные пары по паропроводу, соединяющему нижнюю секцию со средней секцией, поступают в сепарационную часть колонны (секция «В», Фиг. 1), в которой происходит их частичная конденсация. Остаточные пары по паропроводу, соединяющему среднюю секцию с верхней секцией, выводятся в массообменную секцию колонны (секция «А», Фиг. 1) а затем выводятся из верхней части аппарата колонного типа согласно изобретению. Очищенный эфир выводится из нижней части кубовой секции.- through a liquid pipeline connecting the middle section with the lower section, the ether separated from water enters the lower section of the column (section "B", Fig. 1), in which it is heated to a temperature of 160-200 ° C, where the remaining volatile compounds are distilled off. The distilled vapors through the steam pipeline connecting the lower section with the middle section enter the separation part of the column (section "B", Fig. 1), in which they are partially condensed. Residual vapors through the steam line connecting the middle section with the upper section are removed to the mass transfer section of the column (section "A", Fig. 1) and then removed from the upper part of the apparatus of the column type according to the invention. Purified ether is removed from the bottom of the cubic section.
Для дополнительного повышения эффективности очистки сложных эфиров (получения продукта со сниженным содержанием легколетучих примесей и приемлемым уровнем влажности) заявленный способ, в котором острый пар подают в нижнюю часть верхней секции, предпочтительно осуществлять при массовом соотношении острый пар/сырой эфир от 0,1:2 до 2:0,1, предпочтительно от 1:2 до 2:1.To further increase the efficiency of purification of esters (obtaining a product with a reduced content of volatile impurities and an acceptable moisture level), the claimed method, in which live steam is supplied to the lower part of the upper section, is preferably carried out at a mass ratio of live steam/crude ether from 0.1:2 to 2:0.1, preferably from 1:2 to 2:1.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Остаточное содержание спирта в продукте определяли методом газовой хроматографии на хроматографе Agilent 7890B, колонка DB35, ПИД.The residual alcohol content in the product was determined by gas chromatography on an Agilent 7890B chromatograph, DB35 column, FID.
Остаточное содержание воды определяли методом титрования по Карлу-Фишеру.The residual water content was determined by Karl-Fischer titration.
Пример 1. Непрерывный процесс. В верхнюю часть массообменной секции колоны очистки, высотой в 2,5 метра, со скоростью 10 кг в час с температурой 180°С подают сырой эфир, представляющий собой смесь диоктилтерефталата и 2-этилгексанола. Противотоком в нижнюю часть массообменной секции колоны очистки подают острый пар со скоростью 5 кг в час и температурой 150°С. Процесс ведут при давлении 500 мбар в верхней секции и температуре в кубовой секции 180°С. Давление в нижней секции составляет 650 мбар. Очищенный от спирта пластификатор пропускают через сепарационную секцию в кубовую секцию. Из сепарационной секции выводят 1 литр воды в час. Из кубовой секции выводят готовый пластификатор. Остаточные пары выводятся из верхней части колоны очистки. Example 1. Continuous process. Crude ether, which is a mixture of dioctyl terephthalate and 2-ethylhexanol, is fed into the upper part of the mass transfer section of the purification column, 2.5 meters high, at a rate of 10 kg per hour at a temperature of 180°C. Countercurrent into the lower part of the mass transfer section of the purification column serves live steam at a rate of 5 kg per hour and a temperature of 150°C. The process is carried out at a pressure of 500 mbar in the upper section and a temperature in the bottom section of 180°C. The pressure in the lower section is 650 mbar. Purified from alcohol, the plasticizer is passed through the separation section into the cubic section. 1 liter of water per hour is removed from the separation section. Finished plasticizer is removed from the bottom section. Residual vapors are removed from the top of the purification column.
Пример 2. Процесс проводят в условиях примера 1, но, в отличие от примера 1, массовое отношение острого пара к сырому эфиру составляет 1:1 при скорости подачи пара 10 кг в час. Example 2. The process is carried out under the conditions of example 1, but, unlike example 1, the mass ratio of live steam to raw ether is 1:1 at a steam rate of 10 kg per hour.
Пример 3. Процесс проводят в условиях примера 1, но, в отличие от примера 1, массовое отношение острого пара к сырому эфиру составляет 2:1 при скорости подачи пара 20 кг в час. Example 3. The process is carried out under the conditions of example 1, but, unlike example 1, the mass ratio of live steam to raw ether is 2:1 at a steam rate of 20 kg per hour.
Пример 4 (Сравнительный). Процесс проводят в условиях примера 2, но, в отличие от примера 2, очищенный от спирта пластификатор пропускают, минуя сепарационную секцию, в кубовую секцию. Example 4 (Comparative). The process is carried out under the conditions of example 2, but, unlike example 2, the plasticizer purified from alcohol is passed, bypassing the separation section, into the cubic section.
Пример 5 (Сравнительный). Периодический процесс. Процесс проводят в периодически работающем емкостном аппарате, снабженном перемешивающим устройством и патрубком отвода паров. В аппарат емкостью 2 литра наливают 1 литр сырого эфира, представляющего собой смесь диоктилтерефталата и 2-этилгексанола. Через содержимое аппарата барбатируют водяной пар со скоростью 200 грамм в час и температурой 150°С. Процесс ведут при перемешивании 100 оборотов в минуту, давлении 500 мбар и температуре пластификатора 150°С в течение 5 часов. Раз в полчаса производится определение остаточного содержания спирта. Example 5 (Comparative). periodic process. The process is carried out in a periodically operating capacitive apparatus, equipped with a mixing device and a vapor outlet. 1 liter of crude ether, which is a mixture of dioctyl terephthalate and 2-ethylhexanol, is poured into a 2-liter apparatus. Water vapor is bubbled through the contents of the apparatus at a rate of 200 grams per hour and a temperature of 150°C. The process is carried out with stirring at 100 rpm, a pressure of 500 mbar and a plasticizer temperature of 150°C for 5 hours. Once every half an hour, the residual alcohol content is determined.
Характеристики сырого эфира и полученного продукта (пластификатора) указаны в Таблице 1. The characteristics of the crude ester and the resulting product (plasticizer) are shown in Table 1.
Таблица 1 - Характеристики продуктаTable 1 - Product Features
острого пара, кг/чFeed rate
hot steam, kg/h
пар/сырой эфир, мас.%Ratio sharp
steam/crude ether, wt.%
2-этилгекесанола в сырце, мас.%Content
2-ethylhexanol in crude, wt.%
2-этилгекесанола в продукте, мас.%Content
2-ethylhexanol in the product, wt.%
мас.%product moisture,
wt.%
* значение за 1 час. * value for 1 hour.
Общее время очистки составляло 5 часов.The total cleaning time was 5 hours.
Как видно из Таблицы 1, удаление легколетучих соединений из сырого эфира в устройстве, содержащем три секции, позволяет эффективно удалить остаточную воду и непрореагировавший спирт из массы эфира (примеры 1-3). As can be seen from Table 1, the removal of volatile compounds from crude ether in a device containing three sections, allows you to effectively remove residual water and unreacted alcohol from the mass of ether (examples 1-3).
Устройство, которое содержит только массообменную секцию и отгонный куб, позволяет эффективно удалить спирт, однако остаточное количество воды велико.The device, which contains only the mass transfer section and the still, allows you to effectively remove the alcohol, however, the residual amount of water is large.
Удаление легколетучих примесей из сырого эфира с применением емкостного аппарата (пример 5) является длительным и весьма энергозатратным. Такой периодический способ позволяет эффективно удалить воду, однако количество спирта остается весьма высоким.Removal of volatile impurities from crude ether using a capacitive apparatus (example 5) is time-consuming and very energy-intensive. Such a batch process effectively removes water, but the amount of alcohol remains very high.
При этом специалисту в данной области техники очевидно, что диапазоны и точные значения параметров будут зависеть от конкретного вещества (т.е. от температуры кипения и состава азеотропа и т.д.).However, one skilled in the art will appreciate that the ranges and exact values of the parameters will depend on the particular substance (ie, boiling point and azeotrope composition, etc.).
Claims (45)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2800387C1 true RU2800387C1 (en) | 2023-07-20 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU60885A1 (en) * | 1939-12-31 | 1941-11-30 | Ф.И. Гладкий | Column for the separation of volatile component of the mash |
NO943764L (en) * | 1993-10-08 | 1995-04-10 | Inst Francais Du Petrole | Process for preparing tertiary ethers from C4-C5 hydrocarbons by two-stage extractive distillation |
CN104341301A (en) * | 2013-07-30 | 2015-02-11 | 常州市松盛香料有限公司 | Apparatus for producing methyl propionate |
CN204601661U (en) * | 2015-05-12 | 2015-09-02 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | A kind of stripping vaporising device produced for environment-friendlyplasticizer plasticizer DOTP |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU60885A1 (en) * | 1939-12-31 | 1941-11-30 | Ф.И. Гладкий | Column for the separation of volatile component of the mash |
NO943764L (en) * | 1993-10-08 | 1995-04-10 | Inst Francais Du Petrole | Process for preparing tertiary ethers from C4-C5 hydrocarbons by two-stage extractive distillation |
CN104341301A (en) * | 2013-07-30 | 2015-02-11 | 常州市松盛香料有限公司 | Apparatus for producing methyl propionate |
CN204601661U (en) * | 2015-05-12 | 2015-09-02 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | A kind of stripping vaporising device produced for environment-friendlyplasticizer plasticizer DOTP |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4390298B2 (en) | Method for producing ester | |
TWI419731B (en) | Apparatus and method for recovery of acetic acid, from an aqueous solution thereof | |
CN101657403B (en) | Multi-stage process and apparatus for recovering dichlorohydrins | |
CN101367720A (en) | Acrylic purification process and apparatus of bulkhead azeotropy rectification column | |
CZ298267B6 (en) | Process for preparing (meth)acrylic acid | |
JP7136258B2 (en) | Method and apparatus for producing organic carboxylic acid aqueous solution | |
TWI531558B (en) | Isolation of acrylic acid by means of a distillation column having a side offtake | |
EP2150135A1 (en) | Energy efficient separation of ethanol from aqueous solution | |
KR101104087B1 (en) | Process for separating 2-butanol from tert-butanol/water mixtures | |
EP1535893B1 (en) | Process for producing (meth)acrylic acid compound | |
TWI627161B (en) | Process for preparation of methacrylic acid and methacrylic acid esters | |
CN101657405A (en) | Process and apparatus for azeotropic recovery of dichlorohydrins | |
CN1142196A (en) | Process for the simplified separation of complex mixtures at least partially of organic origin | |
CN101657402A (en) | Process and apparatus for reducing heavy byproduct formation during recovery of dichlorohydrins | |
RU2800387C1 (en) | Device and method for purifying esters | |
CN101657404A (en) | Be used for reclaiming the method and apparatus of dichlorohydrins via condistillation | |
EA035883B1 (en) | Production of tert-butyl esters of ethylenically unsaturated carboxylic acids | |
KR101435569B1 (en) | Method for recovering acetic acid in preparing aromatic carboxylic acid | |
CN102186549A (en) | Method of recovering carboxylic acids from dilute aqueous streams | |
JP2004149421A (en) | Method for separating dimethylamide compound and carboxylic acid by distillation and apparatus therefor | |
WO2021137712A1 (en) | Device and method for purifying complex esters | |
TWI535696B (en) | Process for preparation of methacrylic acid and methacrylic acid ester | |
WO1996011178A1 (en) | Method of refining methylal | |
CN1266047A (en) | Separation of glycols | |
CN101454262B (en) | Separation and/or recovery of propyl bromide |