Очистка и концентрация сырой уксусной кислоты
Древесный порошок, кроме уксуснокислой извести, всегда содержит еще кальциевые соли пропионовой и масляной кислот. Эти - кислоты при разложении порошка переходят в дестиллят и составляют около 5% всей кислоты. Целью очистки сырой уксусной кислоты является:
1) получение возможно концентрированной уксусной кислоты в виде ледяной кислоты (96 —ЮО»/0),
2) удаление нелетучих органических и неорганических примесей,
3} удаление следов S02,
4) выделение гомологов уксусной кислоты (пропионовой и масляной кислот) из чистых фракций,
Очиотка производится в колонных ректификационных аппаратах, подобных тем, какие употребляются для ректификации древесного спирта. Такой аппарат изображен на рис. 65. Он состоит из медного - куба М, колонки Д, конденсатора Ж, и холодильника Л. Практика показала, что только при большой емкости куба (5 ООО— 15 ООО л) можно получить хорошие, результаты. Материалом для приготовления куба обыкновенно является красная медь, так как она при отсутствии воздуха хорошо лротйво* стоит разъедающему действию органических кислот. Нагревание производится посредством медного змеевика; применение здесь паровой рубашки не рекомендуется. На крышке куба находится один только лаз и в средине — патрубок для колонки. Всякой арматуры на кубе, не представляющей необходимости, стараются избегать.
Колонка также сделана из меди на твердом припое и внутри снабжена фарфоровыми продырявленными перегородками, покоющимися на медных подставках. Подставки представляют открытые с обеих сторон цилиндры, которые расположены концентрически
Рис. 65. |
С окружностью колонки. Самая нижняя подставка лежит на припаяном к колонке медном кольце, а на ней помещается первая фарфоровая перегородка, затем пдет второе медное кольцо с расположенной на нем подставкой и второй перегородкой и т. гд. Для предохранения внутренней поверхности колонки от разъедающего действия кислоты служит асбестовая прокладка, прижимаемая подставками к стенке колонки. Медные подставки п фарфоровые перегородки можно заменить глиняными подставками и перегородками; они обойдутся немного дешевле, но при плохом качестве их работы могут вызвать неправильности в ходе ректификации. Колонка соединяется посредством трубы О
♦с конденсатором Ж, который представляет обыкновенный змеевик, сделанный из тянутых медных труб. Змеевиковый холодильник И Сделан также из тянутых медных труб и отличается от конденсатора только меньшими размерами. Если хотят уже при первой ректификации получить дестиллят без малейшей примеси металла, то -аппарат снабжают двумя холодильниками — медным и серебряным —и соединяют каждый из них посредством соответствующей арматуры с кубом и конденсатором. Переходящий в начале дестиллят, содержащий S02, идет через медный холодильник, а дестиллят без содержания S02 — через серебряный.
Работа на этих аппаратах ведется таким образом, что в начале операции в конденсатор дают сильный приток воды, чтобы перегонялась возможно слабая уксусная кислота; потом, когда значительная часть воды в виде слабой кислоты отгонится, приток воды в конденсатор уменьшают и отгоняют крепкую уксусную кислоту. Перегонку прекращают, когда в дестиллят перешло 95 — 97% загрузки. Остаток в кубе представляет густую смолообразную жидкость, которая вместе ■о 50 — 60°/(, кислот содержит довольно значительное количество минеральных соединений и смолистых веществ.
По окончании работы аппарату дают охладиться, не открывая куба, чтобы не впустить воздуха в аппарат, наполненный парами уксусной кислоты. Новую загрузку производят только тогда, когда аппарат совсем остынет. Во время остановки аппарата на продолжительное время его наполняют водой.
Первая зэдача ректификации сырой уксусной кислоты—удаление воды — достигается, как мы видели, в начале процесса. Нелетучие органические и неорганические соединения остаются в кубе и также удаляются.
Что касается гомологов уксусной кислоты, то по исследованиям Фитце и Гехта, при перегонке смеси уксусной, масляной и капроновой кислот и воды прежде всего идет капроновая кислота, потом масляная и, наконец, уксусная. Подобный процесс происходит и при ректификации сырой уксусной кислоты: переходящая в начале Вода увлекает за собой и часть гомологов уксусной кислоты, так что В начальном погоне, представляющем слабую уксусную кислоту, всегда находятся и другие кислоты, но потом, когда вся вода отгоНится, гомологи уксусной кислоты перегоняются только с последними порциями погона. Таким образом некоторая часть этях кислот переходит в начальный слабый дестиллят, а большая часть находится В густой смолообразной жидкости, которая остается в кубе по окончании перегонки; в главной же массе дестиллята их или совсем нет «или очень мало.
При ректификации сырой уксусной кислоты на ледяную кислоту получаются следующие погоны:
1 Около 1,75% мутного погона, содержащего SQ3,
2 „ 27,00% прозрачного погона крепостью 30%,
3 „ 68,25% ледяной уксусной кислоты креп. 98%,
4 „ 8,00% смолообразного остатка, в котором заключается
50—60% уксусной кислоты и ее гомологов.
Из всех этих погонов только второй представляет готовый продукт, который поступает в продажу под маркой технической уксусной кислоты; иногда и его подвергают вторичной ректификации, чтобы
Рис. 66. |
Получить высокопроцентную уксусную кислоту, при чем получаются погоны с содержанием 15—20% уксусной кислоты; такие слабые погоны редко находят себе сбыт, и поэтому их переводят в уксуснокислый натрий или кальций, которые снова поступают в производство уксусной кислоты.
Следующий продукт ректификации—98% ледяная уксусная кислота—не представляет еще готового товара, так как содержит небольшое количество меди, следы муравьиной и других выше кипящих гомологов уксусной кислоты. Присутствия меди можно избежать, заменив медный холодильник серебряным. Для получения же из этого технического продукта химически чистой ледяной кислоты крепостью »9—100% прибегают к обработке его окисляющими веще- етрами и к вторичной перегонке. Эта операция ведется в медном кубе (рис. 66), который снабжен серебряным шлемом и серебряной трубкой соединяется с серебряным холодильником. В такой куб загружают техническую ледяную кислоту, прибавляют небольшое количество марганцовокислого калия и нагревают посредством парового емеевика. Перегонку ведут очень быстро и отбирают немного начального и конечного погонов. Вся средняя фракция дестиллята представляет химически чистую ледяную уксусную кислоту, которая удовлетворяет всем требованиям фармакопеи. Полученный таким образом продукт продается как химически чистая ледяная кислота, или же он разбавляется на 80% и выпускается в продажу в виде уксусной эссенции.
Что касается смолообразного остатка с содержанием 50—60% кислой, то он для удаления этих кислот подвергается перегонке, которая производится закрытым паром высокого давления с одновременным вдуванием открытого пара. Полученный дестиллят примешивается к технической уксусной кислоте.