CS261074B1

CS261074B1 - Zariadenie na výroba acetaldehydu

Info

Publication number: CS261074B1
Application number: CS869330A
Authority: CS
Inventors: Vendelin Macho; Milan Polievka; Ludovit Jurecek; Ladislav Uhlar; Milos Kraus; Karel Setinek; Peter Kara; Jiri Tihelka
Original assignee: Vendelin Macho; Milan Polievka; Ludovit Jurecek; Ladislav Uhlar; Milos Kraus; Karel Setinek; Peter Kara; Jiri Tihelka
Priority date: 1986-12-15
Filing date: 1986-12-15
Publication date: 1989-01-12
Also published as: CS933086A1

Abstract

Zariadenie na výrobu acetaldehydu parciálnou oxidáciou a/alebo autotermickou dehydrogenáciou etanolu na striebornom katalyzátore pozostáva zo sýtiča, reaktora, kolon, kondenzátorov, výmenníkov tepla, čerpadiel, dúchadla, potrubí, armatur, zásobníkov, medzizásobníkov, připadne filtra vzduchu a pomocných zariadení, vrátane meracej a regulačnej techniky. Bezprostředné na reaktor sú napojené výmenníky tepla, následné dělič fáz a deliaca rada, pozostávajúca z dvoch absorpčných kolon, vyvarovacou kolonou, rektifikačnými kolónami. Využívá sa tiež časť zariadenia endotermickej dehydrogenácie etanolu.

Description

Vynález sa týká zariadenia na výrobu acetaldehydu parciálnou oxidáciou a/alebo autotermickou dehydrogenáciou etanolu na striebornom katalyzátore, pričom vhodnými komponentmi zariadenia sú tiež aparáty z alotermickej dehydrogenácie etanolu.

Je známe (Denisov Ε. T., Mickevič I. N., Agabekov V. E.: Mechanizm židkofaznogo okislenija kislorodsoderžaščich soedinenij, Izdateistvo „Nauka i technika“, Minsk 1975), že exotermná oxidácia (169,7 až 203,5 kj/ /mol) etanolu može byť úplné alebo čiastočne kompenzovaná endotermnou (—82,5 kj/ /mol) dehydrogenizáciou. Na reguláciu teploty sa navrhlo vonkajšie chladenie trubiek obsahujúcich katalyzujúce sieťky (švédsky pat. 171 059 a USA pat. 3 106 581J, alebo používáme takého poměru vzduchu k etanolu, aby sa exotermné a endotermné reakcie právě vyrovnali (Faith W. L., Keyes B. D,, Clark R. L.: Industrial Chemicals, str. 1, J. Wiley, New York 1950, 2. vyd. 1957; McKetta J. J.: Encyklopedia of Chemical Processing and Design, zv. 1, str. 114, Dekker, New York 1976). Avšak aspoň sčasti je nevyhnutné teplo endotermickej reakcie kompenzovat exotermickou reakciou, ale zvýšne teplo je zapotreby racionálně ďalej využiť na predohrev suroviny a na krytie aspoň časti energetických nárokov deliacej rady procesu výroby acetaldehydu.

Známe je (čs. autorské osvedčenie číslo 214 341) sice zariadenie na výrobu acetaldehydu parciálnou oxidáciou a/alebo dehydrogenáciou etanolu využívajúce v značnej miere povodně zariadenie na výrobu formalínu, avšak nezabezpečuje využitie definovaných zariadení, napr. endotermickej dehydrogenácie etanolu na acetaldehyd. Žiada si tiež zvýšiť účinnost deliacej rady.

Avšak podfa tohto vynálezu zariadenie na vvrobu acetaldehydu parciálnou oxidáciou a/alebo autotermickou dehydrogenáciou etanolu na striebornom katalyzátore pri teplote 340 až 640 °C. pozostáva iúce zo sýtiča, reaktora, ahsorpčných destilačných kolón, kondenzátorov. výmenníkov tepla. Čerpadiel, potrubí armatur, zásobníkov, medzizásobníkov a pomocných zariadení vrátane meracei a re<nilačnei techníkv pozostáva z filtra vzduchu 5. turbodúchadla 6. z bezprostředné na reaktor 10 nanoiených výmenníkov tepla 11. 12. následného deliča fáz 13 a deliacei rady reakčného produktu tvorenej etanolovou absorpčnou kolónou 16, vodnou ahsorpčnou kolónou 20, vyvarovacou kolónou 24, acetaldehydovou rektifikačnou kolónou 28 a etanolovou rektifikačnou kolónou 34, ako aj etanolovou rektifikačnou kolónou 2 čerstvého etanolu a připadne aj rerecirkulovaného, zásobníka suroviny, medziproduktov, zásobníkov hlavného a vedfajších produktov.

Výhodou zariadenia podfa tohto vynálezu je prevádzková spofahlivost, optimálna nádvaznosť jednotlivých aparátov, umožňujúca racionálně využitie reakčného tepla a vysokú účinnost delenia komponentov, tým tiež vysokú čistotu acetaldehydu ako hlavného produktu a dobrú kvalitu dietyléteru i zriadenej kyseliny octovej ako cenných vedfajších produktov. Umožňuje využiť časť zariadení z výrobně acetaldehydu endotermickou dehydrogenáciou etanolu, ako rektifikačných 2, 28, 34 a ahsorpčných 20, 24 kolón i časti zásobníkov 19, 31.

Zariadenie na výrobu acetaldehydu podl’a tohto vynálezu, ktorého principiálna schéma je znázorněná na obrázku, je zhotovené z nehrdzavejúcej ocele, médi a jej zliatín, resp. z hliníka a jeho zliatin, pozostáva z klúčových zariadení a aparatúr, ako filtra vzduchu 5, turbodúchadla 6, rektifikačnej kolony technického etanolu 2, sýtiča 7, reaktora 10 s následným kvenčovaním hlavně vo výmenníku tepla 11, 12, dediča fáz 13, etanolovej absorpčnej kolony 16 skrápanej vodným roztokom etanolu, vodnej absorpčnej kolony 20, vyvarovacej kolony 24, zmiešavacieho zásobníka 19 a medzizásobníka 31, acetaldehydovej 28 a etanolovej rektifikačnej kolóny 34, turbodúchodla vzduchu 6, zásobníka produktu a zásobníkov medziproduktov.

Funkcia týchto a dalších aparátov zariadenia ako aj ďalšie výhody sú zřejmé tiež z obrázku a příkladu.

Příklad

Syntetický etanol o zložení (v % hmot.): 88 % etanolu, 1,8 % dietyléteru, 10 °/o vodv, sa prúdom 1 vedie do rektifikačnej kolóny 2 s účinnosťou 30 skutočných patier, kde sa za atmosférického tlaku (101,3 kPa) a reflexnom pomere 2 :1 rektifikuje. Na pate kolóny sa získává roztok obsahujúci 90 % hmot. etanolu a 10 % hmot. vody, ktorý sa vedie prúdom 3 do prúdu regenerovaného etanolu 35, ktorý sa prúdmi 37 a 38 vedie cez výmenník tepla 11, užívajúci tiež reakčné teplo z reakčných splodín produktov vychádzajúcich z reaktora 10. Na hlavě kolóny 2 sa získává koncentrovaný dietyléter, ktorý sa připadne ďalej vedie na výrobu čistého dietyléteru prúdom 4.

Etanol zbavený dietyléteru sa prúdom 3 v množstve 1,14 hmot. častí spoločne s recirkulovaným prúdom 35 v množstve 1,13 hmot. častí o zložení (v % hmot.) : etanol = = 90,0 %, voda = 9,99 %, acetaldehyd = = 0,009 °/o, dávkuje cez výmenník tepla 11 do sýtiča 7, kde sa súčasne pomocou turbodúchadla 6 prúdom 39 privádza predčistený vzduch vo filtračnom zariadení 5. Mólový poměr etanol/vzduch = 1:1. V sýtiči 7 dochádza k odpareniu kvapalného podielu. Zmes pár etanolu, vody a vzduchu sa prúdom 9 po predohriatí na 140 ^CC vo výmenníku 8 vedie do reaktora 10, v ktorom je uložený katalyzátor — elektrolytické kryštalické striebro o zrnění 0,4 až 2 mm, uložené podlá velkosti zrnenia na medenej sieťke.

Zaťaženie katalyzátora determinované časovou konstantou

W —— = 1,9 . 10³ kg_kath mot¹

Γ tak, že kontaktný čas je 0,05 s.

Reakčná teplota vo vrstvě katalyzátora je 450 °C ± 20 °C a tlak 120 kPa. Konverzia etanolu na jeden priechod reaktorom je 50 proč.; selektivita premien etanolu na acetaldehyd je 95 %. Vedlajšie produktu tvoria kyselina octová, dietylacetál, oxid uhličitý, metán a oxid uhoťnatý.

Reakčné splodiny po výstupe z katalytickej vrstvy o zložení (v % hmot.): acetaldehyd = 26,1 °/o, etanol = 28,7 %, voda = = 15,3 %, kyselina octová = 1,1 %, oxid uhličitý = 0,5 %, metán = 0,25 %, dusík = = 27,7 % a vodík = 0,3 % s teplotou 450 °C sa rýchlo schladzujú vo výmenníku tepla 11 odpařováním vodného roztoku etanolu cirkulujúceho cez sýtič a chladiacou vodou vo výmenníku 12, pričom okolo 50 % vyššievrúceho podielu (etanol, acetaldehyd, voda, kyselina octová) skondenzuje. Ešte lepšie využitie reakčného tepla sa dosiahne rozdělením výmenníkov tepla 11 a 12 na dve časti, z ktorých horná časť výmenníka 11 sa použije na predohrev pár vstupujúcich do reaktora — vstup prúd 40 a výstup — prúd 41. Horná časť výmenníka 12 sa može využiť na predohrev nástreku na acetaidehydovú kolónu 28 — vstup kvapaliny prúdom 42, výstup kvapaliny prúdom 43. V odlučovači, resp. v děliči fáz 13 sa kondenzovaný podiel —· prúd 15 oddělí od plynného podielu — prúd 14. Plynný podiel v množstve 2,18 hmot. častí o zložení (v % hmot.) 34,45 % acetaldehydu, 15,0 % etanolu, 4,3 proč. vody, 0,1 % kyseliny octové), 0,77 % oxidu uhličitého, 0,38 % metánu, 44,5 % dusíka a 0,5 % vodika sa vedie do etanolovej absorpčnej kolóny 16 skrápanej vodným etanolom o teplote 5 °C, privádzaným prúdom 32 v množstve 1,42 hmot. častí. V etanolovej absorpčně) koloně 16 o účinnosti 20 teoretických stupňov (patier), vybavenéj dvoma chladiacimi okruhmi, chladenými chladným kondenzátem, v ktorých sa dosahuje teplota kvapaliny 8 °C, dochádza k absorpci! podstatnej časti acetaldehydu a vyššievrúceho podielu. Plynný podiel z etanolovej absorpčnej kolóny odvádzaný prúdom 17 sa zbavuje zvyšku acetaldehydu a etanolu vo vodnej absorpčnej koloně 20, skrápanej chladeným kondenzátom s teplotou 5 ^CC, privádzaným prúdom 23 v množstve 0,67 hmot. častí. Vodná absorpčná kolóna 20 je náplňová, s výškou náplně 3 900 mm. „Odplyn“ z tejto kolóny v množstve 0,95 hmot. častí a o zložení (v % hmot.) 0,009 % acetaldehydu, 0,77 % vody, 1,76 % metánu, 0,88 % oxidu uhličitého, 95,4 % dusíka a 1,14 % vodika sa vypúšťa do atmosféry, alebo sa vedie na pol'ný horák—prúd 21. Kvapalina z vodnej absorpčnej kolóny 20 sa prúdom 22 v množstve 0,71 hmot. častí vedie na oddestilovanie acetaldehydu a etanolu vo vyvarovacej kolóne 24 za atmosférického tlaku s počtom skutečných patier 18, refluxnom pomere 4 : 1. Z nej sa prúdom 25 odvádza acetaldehyd s etanolom a prúdom 26 v množstve 0,66 hmot. častí vodný podiel o zložení (% hmot.): 99,98 °/o vody, 0,0003 proč. etanolu a 0,01 % kyseliny octovej.

Kvapalný podiel z kondenzátorov — výmenníkov tepla 11 a 12 za reaktorom odvádzaný prúdom 15, kvapalný podiel z etanolovej absorpčnej kolóny 16 zasa prúdom 18 a destilát z vyvarovacej kolóny 24 prúdom 25, sa po zmiešaní v zásobníku 19 nastrekuje prúdom 27 v množstve 4,0 hmot. častí pozostávajúceho z 23,1 % hmot. acetaldehydu, 48,0 % hmot. etanolu, 25,3 % hmot. vody a 1,8 % hmot. kyseliny octovej do acetaldehydovej rektifikačnej kolóny 28. Táto kolóna 28 má účinnost 52 skutočných klobúčikových patier, refluxný poměr 2 : 1 a tlak na hlavě rektifikačnej kolóny je 202,6 kPa. Za týchto podmienok sa získá na hlavě rektifikačnej kolóny 28 čistý acetaldehyd (acetaldehyd = 99,78 %, etanol = 0,03 % a voda = 0,16 %), ktorý sa odvádza v množstve 1,0 hmot. častí prúdom 29. Na pate kolóny 28 sa získává vodný roztok etanolu (etanol = 63,93 % hmot. : voda 33,63 %, acetaldehyd = 0,007 % a kyselina octová = = 2,43 % hmot.), ktorý sa odvádza prúdom 30 v množstve 3,0 hmot. častí vedie do medzizásobníka 31. Casť tohto roztoku sa použije na skrápanie etanolovej absorpčnej kolóny 16 prúdom 32, a druhá časť prúdom 33 sa v množstve 1,59 hmot. častí nastrekuje na etanolovú rektifikačnú kolónu 34 s počtom skutočných patier 48, pracujúcu pri refluxnom pomere 2:1a tlaku 101,3 kPa. Na hlavě kolóny 34 sa získává koncentrovaný etanol, ktorý sa prúdom 35 recirkuluje do reakčnej časti. Na pate etanolovej rektifikačnej kolóny 34 sa získává prakticky vodný roztok kyseliny octovej s malým množstvom vyššievrúceho podielu (voda = = 91,4 %, kyselina octová = 8,38 °/o, etanol = 0,19 %) v množstve 0,48 hmot. častí — prúdom 36. Tento sa móže využiť ako taký alebo viesť na izoláciu kyseliny octovej.

Claims

PREDMET

Zariadenie na výrobu acetaldehydu parciálnou oxidáciou a/alebo autotermickou dehydrogenáciou etanolu na striebornom katalyzátore pri teplote 340 až 640 °C, pozostávajúce zo sýtiča, reaktora, absorpčných a destilačných kolón, kondenzátorov, výmenníka tepla, čerpadiel, potrubí, armatur, zásobníkov, medzizásobníkov a pomocných zariadení vrátane meracej a regulačnej techniky, vyznačené tým, že pozostáva z filtra vzduchu (5), turbodúchadla (6), z bezprostředné na reaktor (10) napojených výmenVYNÁLEZU níkov tepla (11, 12), následného deliča íáz (13) a deliacej rady reakčného produktu tvorenej etanolovou absorpčnou kolonou (16), vodnou absorpčnou kolonou (20), vyvarovacou kolonou (24), acetaldehydovou rektifikačnou kolónou (28) a etanolovou rektifikačnou kolónou (34), ako aj rektifikačnou kolónou (2 j čerstvého etanolu a připadne aj recirkulovaného, zásobníka suroviny, medziproduktov, zásobníkov hlavného a vedlejších produktov.

1 list výkresov

LO co Γ ~ Λ ••'ί

ΟΟ

O.

CD

CsJ

1_Ω

Csl

Cs|

Cs!

CO οο

Cs!

.<τ·

Cs!

o