Азеотропный метод извлечения уксусной кислоты из жижки
Этот метод заключается в обезвоживании обесспиртованной и обессмоленной жижки путем прибавления к «ей малорасгво - римого в воде вещества, образующего с водой постоянно кипящую смесь. Такая смесь паров водоотнимающего вещества и паров воды, имеющая неизменный состав и строго определенную температуру перегонки, называется азеотропной. Водоотнимаю - щие вещества называют азеотропом, или антренером. При перегонке антренер отнимает от обесспиртованной и обессмоленной жижки воду, образуя азеотропную смесь паров, которая после конденсации расслаивается. Верхний слой представляет собой антренер, он возвращается в производство, нижний (водный) слой подвергается перегонке для регенерации растворенного в нем антренера, который также возвращается в производство, а остаток от перегонки отводится в канализацию. В результате такого обезвоживания из обесспиртованной и обессмоленной жижки получается укрепленная черная уксусная кислота.
Температура кипения азеотропной смеси и количество увлекаемой воды зависит от применяемого антренера. К последнему предъявляются следующие основные требования: минимальная растворимость в воде, химическая стойкость и инертность, малая теплоемкость, небольшая теплота испарения, оптимальная упругость пара и дешевизна. Из множества антренеров для переработки жижки наиболее пригодными оказались древесноспирто - вые масла и бутилацетат. Преимущественно пользуются древес - носпиртовыми маслами, которые получаются при переработке метанола-сырца, как фракция всплывных и аллиловых масел. Эта фракция кипит в смеси с водой при температуре 90—95°.
Переработку жижки азеотропным методом начинают с обес - спиртовывания ее на непрерывнодействующем ректификационном аппарате, при этом получается метанол-сырец крепостью 55—70% (объемных) и обееспиртованная жижка. Путем перегонки в ректификационных аппаратах из метанола-сырца вырабатывают товарные сорта спиртовых продуктов, а также спиртовые масла, которые здесь же используются в качестве антренера. Из обесспиртованной жижки получают товарные сорта уксусной кислоты и смолу. Процесс выделения кислот протекает в такой последовательности: из обесспиртованной жижки выделяют черную уксусную кислоту, из нее получают техническую уксусную кислоту, которую перерабатывают в ледяную уксусную дислоту, пищевую и реактивную. Наиболее специфической является стадия выделения черной уксусной кислоты. Остальные стадии имеют много общего с обычной переработкой такой кислоты на товарные продукты, поэтому они не рассматриваются.
В азеотропной установке для получения черной кислоты (рис. 19) обесспиртованную жижку подают в два непрерывно действующих испарителя 4 и 5, соединенных последовательно. В первом обесспиртованная жижка нагревается до 110°, а во втором — до 160°. Выделяющиеся при этом пары жижки поступают через ловушку 6 в низ основной азеотропной колонны 7, а смола спускается в сборник 8, откуда подается на обезвоживание. Жидкость из основной азеотропной колонны стекает в исчерпывающую азеотропную колонну 9, где освобождается от остатков антренера, воды и других легколетучих примесей, которые в виде паров переходят в основную азеотропную колонну. Из нижней части исчерпывающей азеотропной колонны черную уксусную кислоту отводят через куб-испаритель 10 и подогреватель-испаритель 11, е сборники 13, а отсюда на дальнейшее укрепление и очистку. Кислотность черной уксусной кислоты 50—60%.
Пары, отогнанные в испарителях от черной уксусной кислоты, представляют собой ее наиболее легколетучую часть. Их возвращают в исчерпывающую азеотропную колонну, где используют и в качестве теплоносителя. Пары жижки, поднимающиеся по основной азеотропной колонне вверх, орошаются ан - тренером, образуется смесь паров, содержащая 2 части антренера и 1 часть воды. Эту смесь, увлекающую с собой небольшое количество кислоты, отводят в дефлегматор 14 и дополнительный конденсатор 16. Из них конденсат стекает во флорентину 17 для отделения антренера от воды. Антренер всплывает наверх и в виде флегмы возвращается в основную азеотропную колонну. Нижний, водный, слой, содержащий не более 0,2—0,3% кислоты, спускают в верхнюю часть исчерпывающей регенера-
Ционной колонны 18 для отгонки растворенного в нем антренера и других легколетучих продуктов. В нижнюю часть этой колонны подают острый пар, а отбросную воду отводят в канализацию. Пары из исчерпывающей регенерационной колонны переходят, в укрепляющую регенерационную колонну 19, а из нее в конденсатор 20. Часть полученного конденсата в виде флегмы возвращается в укрепляющую регенерационную колонну, а остальное количество его идет на производство метилацетата. Снизу укрепляющей регенерационной колонны жидкость направляется во флорентину для отделения антренера от воды, после чего возвратный антренер следует в основную азеотропную колонну. Для восполнения потерь антренера, составляющих до 35 кг на 1 г товарной уксусной. кислоты, свежий антренер подают насосом через бак 21 во флорентину.
Основными преимуществами азеотропного метода переработки жижки являются высокий коэффициент извлечения кислот (70—72%), хорошее качество получаемой кислоты и сравнительно малый габарит аппаратуры.
По сравнению с экстракционным методом при азеотропном меньше расходуется воды, но несколько больше пара, особенно при переработке слабой жижки. Азеотропным методом выгодно пользоваться при кислотности жижки 12—14%, для более слабой жижки применять его. неэкономично.
Бутилацетат образует с водой смесь, кипящую при постоянной температуре 90,2°. Он увлекает немного меньше воды, чем древесноспиртовые масла, и на орошение паров жижки его подают в соотношении 3:1 (по весу). Он обладает большим удельным весом и медленнее отстаивается во флорентине от воды. Водный слой из флорентины имеет несколько большую кислотность, достигающую 0,3—0,4%- Расход бутил ацетата более высокий и составляет 45 кг на 1 т товарной уксусной кислоты. Черная уксусная кислота получается крепостью 60%. Коэффициент извлечения уксусной кислоты из жижки 'несколько «иже, чем при древесноспиртовых маслах. Расход пара примерно такой же, как и (При переработке жижки методом экстракции этилацетатом.