SK120094A3 - Method of gaining of carboxylic acids from aqueous solutions and device for its realization - Google Patents

Description

Spôsob získavania karboxylových kyselín z vodných roztokov a zariadenie na jeho uskutočňovanie

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu získavania karboxylových kyselín z ich vodných roztokov pomocou membránových sústav, ktoré využívajú reverznú osmózu v kombinácii s inými postupmi získavania kyselín ako aj zariadenia na jeho uskutočňovanie.

Doterajší stav techniky

Pri mnohých dôležitých výrobách vznikajú prúdy karboxylových kyselín v zriedených koncentráciách. Ekonomické úvahy a ohľad na životné prostredie vedú k tomu, že je žiadúce tieto kyseliny získavať z týchto prúdov pre opätovné použitie, pre predaj alebo pre čo najhospodárnejšie odstránenie.

Skúsenosti ukazujú, že karboxylové kyseliny v zriedených koncentráciách t.j. asi menej ako 15 % hmôt, vo vodných prúdoch sa čo najhospodárnejšie odstránia a znovu získajú použitím extrakčného postupu kvapalina - kvapalina, pričom sa používa vysokovriace rozpúšťadlo. Ak je obsah karboxylových kyselín nižší ako asi 3 % hmôt, spracovávaného prúdu, je veľmi obtiažne hospodárne získavanie kyseliny takýmto extrakčným postupom kvapalina - kvapalina aj keď ohľad na životné prostredie si predsa často vynucuje spracovávanie takýchto prúdov. Vynález preto poskytuje spôsob a zariadenie pre predbežné zakoncentrovanie zriedených prúdov karboxylových kyselín s nízkou koncentráciou kyselín. Takto získané zakoncentrované prúdy sa ďalej spracujú, napr. extrakciou kvapalina - kvapalina a v nich obsiahnuté karboxylové kyseliny je možné hospodárnejšie získať.

Podstata vynálezu

Vynález sa opiera o zistenie, že účinným a výkonným spôsobom na opätovné získavanie kyselín je spôsob, kedy sa zriedený vodný prúd karboxylovej kyseliny s koncentráciou nižšou ako 10 % hmôt, podrobí najprv stupňu spracovania membránovým delením, s výhodou delením reverznou osmózou, takto získaný koncentrovanejší intermediárny prúd s koncentráciou kyseliny, ktorá je jasne vyššia ako pôvodná koncentrácia a vo väčšine prípadov je vyššia ako 10 % hmôt., sa podrobí ďalšiemu deliacemu postupu, s výhodou extrakcii kvapalina-kvapalina. Získaný extraktát sa potom môže podrobiť ďalšiemu stupňu oddeľovania, s výhodou destilácii. Výsledným produktom je vyčistený a koncentrovaný prúd karboxylovej kyseliny. Je výhodou, keď extrakčným činidlom, používaným v extrakčnom stupni kvapalina - kvapalina je vysokovriaca látka napr. sekundárny alebo terciárny amín, ako napríklad extrakčné činidlá označené ochrannými známkami Adogen od firmy Sherex, Amberlite od firmy Rohm a Haas, Hosterx vyrábaný firmou Cytex Industries. Medzi iné deliace postupy okrem extrakcie kvapalina - kvapalina, ktoré je možné použiť následne po membránovom deliacom stupni patria extrakčná destilácia, azeotropická destilácia a klasická destilácia.

Vynález sa teda týka najmä spôsobu a zariadenia na získavanie karboxylových kyselín z ich zriedeného vodného roztoku, v ktorom je koncentrácia kyseliny nižšia ako 10 % hmôt. Spôsob podľa vynálezu spočíva v tom, že sa zriedený roztok kyseliny nechá prejsť membránovým deliacim zariadením pri vzniku vodného permeátu, prakticky bez kyseliny, a vodného retentátu s koncentráciou kyseliny vyššou ako asi desať percent (10 %) hmôt.. Retentát sa potom uvedie do styku s kvapalným extrakčným činidlom pre kyseliny za vzniku extraktátu bohatého na kyselinu a rafinátu v podstate zbaveného kyseliny. Karboxylová kyselina sa potom získa z extraktátu bohatého na kyselinu. Spôsob podľa vynálezu je zvlášť vhodný ak sa jedná o karboxylové kyseliny zo skupiny pozostávajúcej z kyselín mravčej, octovej, propiónovej a maslovej a ich zmesí. Vynález je vhodný najmä pre získavanie karboxylových kyselín, ktoré majú 1 až 7 atómov uhlíka, výhodne 2 až 4 atómy uhlíka. Pri výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa karboxylová kyselina získa z extraktátu bohatého na kyselinu destiláciou.

Pri inom výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa zriedený vodný roztok karboxylových kyselín najprv podrobí predbežnému stupňu spracovania predtým, ako sa podrobí deleniu reverznou osmózou, aby sa odstránili nečistoty, ako aromatické karboxylové kyseliny, ióny kovov, voľné častice kovov, organické alebo anorganické soli, karboxylové kyseliny s priamym reťazcom, ktoré majú viac ako 5 atómov uhlíka, cukry a iné podobné nečistoty. Stupňom na odstránenie nečistôt môže byť filtrácia, mikrofiltrácia, ultrafiltrácia, nanofiltrácia alebo kombinácia aspoň dvoch takýchto postupov. V súlade s vynálezom sa môže v membránovom deliacom zariadení použiť polopriepustná membrána vytvorená z takého materiálu ako je polysulfón, polyétersulfón, acetát celulózy, polyamid, estery celulózy, triacetát celulózy, polyétermočovina, polyvinyl· alkohol, polypiperiazamid, polyfuren, acetátobutyrát celulózy, aromatický polyamid, polyetylénimín a zmesi ktorýchkoľvek z týchto zlúčenín, v podobe tenkého filmu.

Spôsob podľa vynálezu je schématicky znázornený na priloženom výkrese zachycujúcom schému jeho výhodného uskutočnenia.

Príklad uskutočnenia vynálezu

Podľa schémy na priloženom výkrese prechádzajú spracované prúdy sústavou zľava doprava. Zariadenie na uskutočnenie vynálezu zahrňuje . oddiel 20 pre predbežné spracovanie, ktorým môže byť jednostupňové alebo viacstupňové filtračné, mikrofiltračné, ultrafiltračné alebo nanofiltračné zariadenie alebo kombinácia takýchto zariadení. Ak je spracovávaný prúd dostatočne čistý, môže sa stupeň predbežného spracovania vynechať.

Výhodne sa pri spôsobe podľa vynálezu používa ďalší stupeň 22 predbežného spracovania, ktorýmje výhodne nanofiltračný stupeň. Jeden z výstupných prúdov z nanofiltračného stupňa, koncentrát z filtrácie, zahrňuje koncentrovaný prúd ťažkých nečistôt, ktoré sa odvádzajú zo sústavy známym spôsobom a privádzajú sa do zariadenia, kde sa získavajú alebo sa odstraňujú zo sústavy. Toto odvádzanie sa uskutočňuje potrubím 2Δ.·

Nasledujúcim stupňom je pri výhodnom uskutočnení vynálezu stupeň 26 membránového delenia. Zariadenie v tomto stupni zahrňuje polopriepustnú membránu, ktorá zadržuje prevažný podiel karboxylovej kyseliny a prepúšťa vodu. Výstupnými prúdmi zo stupňa 26 reverznej osmózy sú retentačný prúd 22. a permeačný prúd 30.

Permeačným prúdom 30 je v podstate čistá voda, ktorá sa zo sústavy buď odstraňuje alebo sa znovu použije v zariadení, v ktorom sa uskutočňuje spôsob podľa vynálezu. Permeát môže prípadne prechádzať ďalšími stupňami reverznej osmózy podobnými stupňu 26 alebo tvoriť ich časť, aby sa podporilo získanie karboxylových kyselín, ktoré môžu byť ešte prítomné v prúde permeátu ako zvyšok. Obdobne sa môže prúd 28 retentátu podrobiť ďalšiemu spracovaniu reverznou osmózou na dosiahnutie vyššej koncentrácie karboxylových kyselín v prúde retentátu a na vytvorenie podružných prúdov permeátu, ktoré sa môžu spojiť s prúdom 30 permeátu alebo sa môžu jednotlivo odvádzať zo sústavy alebo jednotlivo vracať pre použitie v zariadení, v ktorom sa spôsob podľa vynálezu uskutočňuje.

Prúd retentátu vedený potrubím 28 sa potom podrobí extrakcii kvapalina - kvapalina v stupni 32 zahrňujúcom extrakciu, získavanie a čistenie a pritom vzniknutý rafinát odchádza zo sústavy potrubím 34,. Rafinátom je v podstate čistá voda a môže sa buď odvádzať zo sústavy alebo znovu použiť v zariadení, v ktorom sa spôsob podľa vynálezu uskutočňuje. Extrakt bohatý na kyselinu sa môže rozdeliť destiláciou alebo inými postupmi na získavanie a čistenie, ktoré môžu prípadne zahrňovať niekoľkonásobné stupne. Takýmito postupmi spracovania sa potom získajú čisté kyseliny, ktoré odchádzajú zo sústavy podľa vynálezu potrubím 36.

Priemyselná využiteľnosť

Spôsob podľa vynálezu je veľmi vhodný a účinný na získavanie karboxylových kyselín s 1 až 7 atómami uhlíka v priamom reťazci z ich zriedených vodných roztokov, v ktorých sú obsiahnuté v koncentrácii najviac 10 % hmôt..

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob získavania karboxylových kyselín z ich zriedeného vodného roztoku, pričom tento zriedený roztok kyseliny má koncentráciu kyseliny nižšiu ako 10 % hmôt., vyznačený tým, že sa zriedený roztok kyseliny nechá prechádzať membránovým deliacim zariadením za vzniku vodného permeátu v podstate bez kyseliny a vodného retentátu, ktorý má koncentráciu kyseliny vyššiu ako je pôvodná koncentrácia kyseliny v zriedenom roztoku, tento retentát sa spracuje v stupni oddeľovania kyseliny, čím sa získa ešte viac koncentrovaný roztok kyseliny a rafinát prakticky bez kyseliny, a následne sa z tohoto ešte viac koncentrovaného roztoku kyseliny získa kyselina.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačený tým, že ako membránové deliace zariadenie sa použije membránové deliace zariadenie využívajúce reverznú osmózu.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačený tým, že vodný retentát má koncentráciu kyseliny vyššiu ako asi 10 % hmôt.
4. 4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačený tým, že stupeň oddeľovania kyseliny zahrňuje uvedenie retentátu do styku s kvapalným extrakčným Činidlom pre kyseliny pri získaní extraktátu bohatého na kyselinu a rafinátu prakticky bez kyseliny a kyselina sa získa z tohoto extraktátu bohatého na kyselinu.
5. 5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačený tým, že stupňom oddeľovania kyseliny je extrakčná destilácia.
6. 6. Spôsob podľa nároku 1, vyznačený tým, že stupňom oddeľovania kyseliny je klasická destilácia.
7. 7. Spôsob podľa nároku 1, vyznačený tým, že zmienené -karboxylové kyseliny sú zo skupiny zahrňujúcej kyseliny s 1 až 7 atómami uhlíka a ich zmesi.
8. 8. Spôsob podľa nároku 7,vyznačený tým, že zmienené kyseliny sú zo skupiny kyselín zahrňujúcich kyseliny s 2 až 4 atómami uhlíka a ich zmesi.
9. 9. Spôsob podľa nároku 4, vyznačený tým, že sa kyselina získava z extraktátu bohatého na kyselinu destiláciou.
10. 10. Spôsob podľa nároku 1, vyznačený tým, že zriedený vodný roztok karboxylových kyselín obsahuje aspoň jeden druh nečistôt zo skupiny pozostávajúcej z aromatických karboxylových kyselín, iónov kovov, častíc voľných kovov, organických alebo anorganických kyselín, karboxylových kyselín s viac ako piatimi atómami uhlíka v priamom reťazci a cukrov, pričom tieto nečistoty sa odstránia zo zriedeného vodného roztoku pred jeho spracovaním v uvedenom deliacom zariadení s reverznou osmózou.
11. 11. Spôsob podľa nároku 10, vyznačený tým, že zmienené nečistoty sa zo zriedeného vodného roztoku karboxylových kyselín odstránia filtráciou, mikrofiltráciou, ultraílltráciou, nanofiltráciou alebo kombináciou aspoň dvoch z týchto postupov.
12. 12. Spôsob podľa nároku 2, vyznačený tým, Že sa v zariadení pracujúcom s reverznou osmózou používa polopriepustná membrána vytvorená z materiálu vybraného zo skupiny zahrňujúcej polysulfón, polyétersulfón, acetát celulózy, polyétermočovinu, polyvinylalkohol, polypriperiazamid, polyfuren, acetátobutyrát celulózy, aromatický polyamid, polyetylénimid a zmesi ktorýchkolvek z týchto zlúčenín v podobe tenkého filmu.

    I i

    i ί

    I

    I í

    I

    I

    Zoznam vzťahových značiek

    20 - oddiel pre predbežné spracovanie

    22 - ďalší oddiel pre predbežné spracovanie

    24 - potrubie pre odvedenie prúdu nečistôt

    26 - stupeň membránového delenia osmózou

    28 - retentačný prúd (výstupný prúd zo stupňa 26)

    30 - permeačný prúd (výstupný prúd zo stupňa 28)

    32 - extrakčný stupeň

    34 - potrubie odvádzajúce rafinát zo sústavy

    36 - potrubie odvádzajúce získané čisté kyseliny zo sústavy