PL235855B1 - Układ procesowy do rozdzielania substancji chemicznych oraz sposób rozdzielania substancji chemicznych - Google Patents
Układ procesowy do rozdzielania substancji chemicznych oraz sposób rozdzielania substancji chemicznych Download PDFInfo
- Publication number
- PL235855B1 PL235855B1 PL415311A PL41531115A PL235855B1 PL 235855 B1 PL235855 B1 PL 235855B1 PL 415311 A PL415311 A PL 415311A PL 41531115 A PL41531115 A PL 41531115A PL 235855 B1 PL235855 B1 PL 235855B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- distillation column
- water
- decanter
- distillation
- extractant
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/34—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances
- B01D3/40—Extractive distillation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/009—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping in combination with chemical reactions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
- B01D3/143—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/34—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances
- B01D3/36—Azeotropic distillation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/42—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C51/43—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of the physical state, e.g. crystallisation
- C07C51/44—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of the physical state, e.g. crystallisation by distillation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/42—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C51/43—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of the physical state, e.g. crystallisation
- C07C51/44—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of the physical state, e.g. crystallisation by distillation
- C07C51/46—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of the physical state, e.g. crystallisation by distillation by azeotropic distillation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/42—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C51/48—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by liquid-liquid treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
- C07C67/30—Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group
- C07C67/317—Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group by splitting-off hydrogen or functional groups; by hydrogenolysis of functional groups
- C07C67/327—Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group by splitting-off hydrogen or functional groups; by hydrogenolysis of functional groups by elimination of functional groups containing oxygen only in singly bound form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
- C07C7/04—Purification; Separation; Use of additives by distillation
- C07C7/05—Purification; Separation; Use of additives by distillation with the aid of auxiliary compounds
- C07C7/06—Purification; Separation; Use of additives by distillation with the aid of auxiliary compounds by azeotropic distillation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
- C07C7/04—Purification; Separation; Use of additives by distillation
- C07C7/05—Purification; Separation; Use of additives by distillation with the aid of auxiliary compounds
- C07C7/08—Purification; Separation; Use of additives by distillation with the aid of auxiliary compounds by extractive distillation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Description
Niniejszy wynalazek dotyczy układu procesowego do rozdzielania substancji chemicznych. Niniejszy wynalazek dotyczy również sposobu rozdzielania substancji chemicznych.
Destylacja jest metodą powszechnie używaną w przemyśle do rozdzielania substancji rozpuszczonych jedna w drugiej, w oparciu o różne lotności substancji zawartych w mieszaninie. Destylacja umożliwia rozdzielenie ciekłych substancji rozpuszczonych jedna w drugiej, jak również rozdzielenie substancji nielotnych i lotnych.
Heteroazeotropowa destylacja ekstrakcyjna stanowi wykonanie procesu destylacji. Heteroazeotropowa destylacja ekstrakcyjna jest opisana w publikacji fińskiego patentu FI 117633 B. W tej metodzie, etap destylacji obejmuje wykorzystywanie częściowej nierozpuszczalności w sobie wody i furfuralu, ciśnieniową zależność azeotropów, zdolność ekstrakcji furfuralu, jak również podwójny azeotrop utworzony z furfuralu i wody. W metodzie ekstrakcji azeotropowej, rozdzielanie realizuje się przez kombinację azeotropowej destylacji i tradycyjnej destylacji ekstrakcyjnej. Ta metoda wykorzystuje furfural jednocześnie jako ekstrahent i jako środek do tworzenia azeotropu, w celu oddzielenia wody od kwasów organicznych. W zależności od temperatury, z wodnego furfuralu tworzy się albo azeotrop homogenny albo azeotrop heterogenny. W temperaturze poniżej 120°C, azeotrop jest heterogenny, i dlatego w zakresie odpowiadającemu temu ciśnieniu, rozciągającym się od podciśnienia do łagodnego nadciśnienia, sposób nazywany jest heteroazeotropową destylacją ekstrakcyjną. W heteroazeotropowej destylacji ekstrakcyjnej, ekstrahent ma podwójne działanie i tworzy dwie fazy ciekłe, co umożliwia oddzielanie wody.
W ocenie REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) została obniżona klasyfikacja bezpieczeństwa dla furfuralu używanego w tym znanym rozwiązaniu. Co więcej jeśli stosuje się ekstrahent, to wyjątkowo ważne jest, aby kontrolować wzajemne chemiczne reakcje zachodzące pomiędzy substancjami używanymi w danym procesie. Jednocześnie konieczne jest rozdzielanie substancji chemicznych w połączeniu z procesem ekstrakcji azeotropowej, co także stwarza problemy.
Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie ulepszonego rozwiązania. Uzyskano to, przez układ procesowy do rozdzielania substancji chemicznych, jak określono w zastrzeżeniu niezależnym 1. Uzyskano to również przez sposób rozdzielania substancji chemicznych, jak określono w zastrzeżeniu niezależnym 15.
Układ procesowy oraz sposób według niniejszego wynalazku dostarczają wielu korzyści. Do rozdzielania chemicznych substancji można stosować ekstrahent klasyfikowany jako nietoksyczny, co powoduje, że sposób, jako taki, oraz związane z nim procedury są prostsze.
W związku z powyższym niniejszy wynalazek zapewnia układ procesowy do rozdzielania substancji chemicznych. Układ procesowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera pierwszą kolumnę destylacyjną zawierającą szczyt kolumny, pierwszy dekanter zawierający szczyt dekantera oraz spód dekantera, oraz trzecią kolumnę destylacyjną zawierającą szczyt kolumny oraz spód kolumny. Pierwsza kolumna destylacyjna jest przystosowana do przyjmowania mieszaniny, która zawiera wodę, co najmniej dwa kwasy organiczne, w tym kwas mrówkowy i kwas octowy, oraz ekstrahent, który zawiera co najmniej jeden spośród heksanolu, esteru heksanolu z tymi co najmniej dwoma kwasami organicznymi, oraz 2-metylopentano. Pierwsza kolumna destylacyjna jest przystosowana do tworzenia heterogennego azeotropu wody z ekstrahentem na szczycie kolumny, w oparciu o proces reaktywnej heteroazeotropowej destylacji ekstrakcyjnej z niekontrolowanymi reakcjami chemicznymi ekstrahenta z tymi co najmniej dwoma kwasami organicznych. Pierwsza kolumna destylacyjna jest przystosowana do usuwania tego azeotropu wody ze szczytu kolumny do pierwszego dekantera do oddzielenia wody od kwasu organicznego. Dekanter jest przystosowany do rozdzielania heterogennego azeotropu wody z ekstrahentem na fazę organiczną zawierającą ekstrahent, która jako substancja o mniejszej gęstości od wody zbiera się na górze dekantera, oraz fazę wodną o większej gęstości pozostającą na spodzie dekantera. Pierwsza kolumna destylacyjna jest przystosowana do podawania co najmniej dwóch organicznych kwasów, ekstrahenta i wody do trzeciej kolumny destylacyjnej, przy czym trzecia kolumna destylacyjna jest przystosowana do tworzenia ekstrahenta na spodzie kolumny do jego odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu, oraz jest przystosowana do tworzenia na szczycie kolumny, w oparciu o proces destylacji, mieszaniny wody i tych co najmniej dwóch organicznych kwasów, do odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu.
PL 235 855 B1
Korzystnie pierwsza kolumna destylacyjna jest przystosowana do pracy pod ciśnieniem co najwyżej 1 bara.
Korzystnie układ procesowy zawiera czwartą kolumnę destylacyjną, która jest przystosowana do przyjmowania mieszaniny wody z tymi co najmniej dwoma kwasami organicznymi pochodzącej ze szczytu trzeciej kolumny destylacyjnej, przy czym czwarta kolumna destylacyjna jest przystosowana do tworzenia w oparciu o proces destylacji, na spodzie kolumny co najmniej jednego stężonego kwasu z co najmniej dwóch kwasów organicznych do jego odzyskiwania i/albo do zawracania do obiegu, i czwarta kolumna destylacyjna jest przystosowana do tworzenia na szczycie kolumny mieszaniny wody i co najmniej jednego stężonego organicznego kwasu, do odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu.
Korzystnie pierwsza kolumna destylacyjna jest przystosowana do przyjmowania również furfuralu jako ekstrahenta, oraz pierwsza kolumna destylacyjna jest przystosowana do usuwania furfurolu ze szczytu kolumny.
Korzystnie pierwsza kolumna destylacyjna jest przystosowana do wprowadzania heterogennego azeotropu wody i ekstrahenta z jej szczytu do pierwszego dekantera, który jest przystosowany do rozdzielania od siebie fazy wodnej i fazy organicznej, która zawiera ekstrahent, oraz do wprowadzania co najmniej części fazy organicznej z powrotem do pierwszej kolumny destylacyjnej.
Korzystnie układ procesowy zawiera piątą kolumnę destylacyjną, a pierwszy dekanter jest przystosowany do wprowadzania fazy wodnej do piątej kolumny destylacyjnej, która jest przystosowana do tworzenia w oparciu o proces destylacji, wody na spodzie kolumny do jej odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu.
Korzystnie piąta kolumna destylacyjna jest przystosowana do tworzenia, w oparciu o proces destylacji, ekstrahenta i wody na szczycie piątej kolumny destylacyjnej, oraz do wprowadzania ekstrahenta i wody do piątego dekantera, który jest przystosowany do rozdzielania od siebie fazy wodnej i fazy organicznej, która zawiera ekstrahent, oraz do wprowadzania fazy wodnej z powrotem do piątej kolumny destylacyjnej, i fazy organicznej z piątego dekantera do co najmniej jednej spośród pierwszej kolumny destylacyjnej oraz szóstej kolumny destylacyjnej.
Korzystnie szósta kolumna destylacyjna jest przeznaczona do zawracania do obiegu wody zawierającej ekstrahent przez jej szczyt z powrotem do co najmniej jednego spośród: pierwszego dekantera oraz piątej kolumny destylacyjnej.
Korzystnie druga kolumna destylacyjna zawierająca szczyt kolumny oraz spód kolumny, jest przystosowana do przyjmowania furfuralu i mieszaniny wody z tymi co najmniej dwoma kwasami organicznymi, i ta druga kolumna destylacyjna jest przystosowana do tworzenia heterogennego azeotropu wody i furfuralu na jej szczycie, w oparciu o proces destylacji heteroazeotropowej, w której druga kolumna destylacyjna jest przystosowana do usuwania na jej szczycie furfuralu oddzielonego z tych co najmniej dwóch kwasów organicznych, a na jej spodzie jest przystosowana do tworzenia co najmniej dwóch kwasów organicznych i wody, w oparciu o proces destylacji heteroazeotropowej, oraz do wprowadzania tych co najmniej dwóch kwasów organicznych i wody ze spodu drugiej kolumny destylacyjnej do pierwszej kolumny destylacyjnej do rozdzielania od siebie tych co najmniej dwóch organicznych kwasów i furfuralu.
Korzystnie te co najmniej dwa organiczne kwasy i woda do wprowadzania do pierwszej kolumny destylacyjnej zawierają 20% do 50% wody.
Korzystnie układ procesowy zawiera trzeci dekanter, a druga kolumna destylacyjna jest przystosowana do wprowadzania furfurolu i wody z jej szczytu do trzeciego dekantera, który jest przystosowany do oddzielania fazy wodnej od fazy organicznej, która zawiera furfurol, oraz do wprowadzania fazy organicznej do co najmniej jednej spośród drugiej kolumny destylacyjnej oraz szóstej kolum ny destylacyjnej.
Korzystnie szósta kolumna destylacyjna jest przystosowana do przyjmowania fazy organicznej z trzeciego dekantera i do tworzenia furfurolu na jej spodzie do jego odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu.
Korzystnie szósta kolumna destylacyjna jest przystosowana do tworzenia furfurolu na jej spodzie w oparciu o proces destylacji, do jego odzyskiwania i/albo do zawracania do obiegu, oraz do wprowadzania fazy wodnej wytworzonej na jej szczycie z powrotem do trzeciego dekantera.
Korzystnie układ procesowy zawiera siódmą kolumnę destylacyjną, a trzeci dekanter jest przystosowany do wprowadzania fazy wodnej do siódmej kolumny destylacyjnej, która jest przeznaczona do tworzenia wody na jej spodzie, w oparciu o proces destylacji, w celu jej odzyskiwania i/albo do
PL 235 855 B1 zawracania do obiegu, i siódma kolumna destylacyjna jest przystosowana do tworzenia wodnego furfurolu, w oparciu o proces destylacji na szczycie siódmej kolumny destylacyjnej, albo do przenoszenia przez boczny układ i wprowadzania wodnego furfurolu do trzeciego dekantera.
Niniejszy wynalazek zapewnia ponadto sposób rozdzielania substancji chemicznych. Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że obejmuje przyjmowanie w pierwszej kolumnie destylacyjnej mieszaniny, która zawiera wodę, co najmniej dwa kwasy organiczne, w tym kwas mrówkowy i kwas octowy, oraz ekstrahent, który zawiera co najmniej jeden spośród heksanolu, estru heksanolu z tymi co najmniej dwoma kwasami organicznym, oraz 2-metylopentanol, oraz tworzenie w pierwszej kolumnie destylacyjnej heterogennego azeotropu wody z ekstrahentem na szczycie pierwszej kolumny destylacyjnej, w oparciu o proces reakcyjnej heteroazeotropowej destylacji ekstrakcyjnej, z której to pierwszej kolumny destylacyjnej usuwa się heterogenny azeotrop wody z jej szczytu do pierwszego dekantera do oddzielania wody od dwóch kwasów organicznych, rozdzielanie w pierwszym dekanterze heterogennego azeotropu wody z ekstrahentem na fazę organiczną, która jako substancja o gęstości mniejszej od wody, zbiera się u góry dekantera, oraz fazę wodną o większej gęstości pozostającą na spodzie dekantera, wprowadzanie tych co najmniej dwóch kwasów organicznych, ekstrahenta i wody z pierwszej kolumny destylacyjnej do trzeciej kolumny destylacyjnej, tworzenie ekstrahenta na spodzie trzeciej kolumny destylacyjnej do jego odzyskiwania i/albo do zawracania do obiegu, i tworzenie mieszaniny wody z tymi co najmniej dwoma kwasami organicznymi w oparciu o proces destylacji, na szczycie trzeciej kolumny destylacyjnej, do odzyskiwania i/albo zawracana do obiegu.
Korzystnie pierwsza kolumna destylacyjna pracuje pod ciśnieniem co najwyżej 1 bara.
Korzystnie względna ilość kwasu octowego w co najmniej dwóch kwasach organicznych wynosi co najmniej 10%.
Korzystnie sposób obejmuje przyjmowanie w czwartej kolumnie destylacyjnej mieszaniny wody z tymi co najmniej dwoma kwasami organicznymi pochodzącej ze szczytu trzeciej kolumny destylacyjnej, tworzenie co najmniej jednego stężonego kwasu organicznego z co najmniej dwóch kwasów organicznych w oparciu o proces destylacji w czwartej kolumnie destylacyjnej na spodzie czwartej kolumny destylacyjnej do jego odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu, oraz tworzenie mieszaniny wody z co najmniej jednym stężonym kwasem organicznym w czwartej kolumnie destylacyjnej na szczycie czwartej kolumny destylacyjnej, do odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu.
Korzystnie sposób obejmuje przyjmowanie w pierwszej kolumnie destylacyjnej również furfuralu, jako ekstrahenta, i usuwanie wodnego furfurolu z pierwszej kolumny destylacyjnej przez jej szczyt.
Korzystnie sposób obejmuje wprowadzanie z pierwszej kolumny destylacyjnej wody i ekstrahenta z jej szczytu do pierwszego dekantera, i rozdzielanie w pierwszym dekanterze od siebie fazy wodnej i fazy organicznej, która zawiera ekstrahent, i wprowadzanie co najmniej części fazy organicznej z powrotem do pierwszej kolumny destylacyjnej.
Korzystnie sposób obejmuje wprowadzanie fazy wodnej z pierwszego dekantera do piątej kolumny destylacyjnej, i tworzenie wody w oparciu o proces destylacji na spodzie piątej kolumny destylacyjnej do jej odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu.
Korzystnie sposób obejmuje tworzenie w piątej kolumnie destylacyjnej ekstrahenta na szczycie piątej kolumny destylacyjnej, i wprowadzanie ekstrahenta do drugiego dekantera, rozdzielanie w drugim dekanterze od siebie fazy wodnej i fazy organicznej, która zawiera ekstrahent, i wprowadzanie fazy wodnej z drugiego dekantera z powrotem do piątej kolumny destylacyjnej, a fazy organicznej z drugiego dekantera do co najmniej jednej spośród pierwszej kolumny destylacyjnej i szóstej kolumny destylacyjnej.
Korzystnie sposób obejmuje zawracanie do obiegu wody, która zawiera ekstrahent, z szóstej kolumny destylacyjnej przez szczyt szóstej kolumny destylacyjnej z powrotem do co najmniej jednego spośród pierwszego dekantera i piątej kolumny destylacyjnej.
Korzystnie sposób obejmuje przyjmowanie w drugiej kolumnie destylacyjnej furfuralu i mieszaniny wody z co najmniej dwoma kwasami organicznymi, tworzenie w drugiej kolumnie destylacyjnej azeotropu heterogennego wody z furfuralem na szczycie drugiej kolumny destylacyjnej w oparciu o proces heteroazeotropowej destylacji, usuwanie azeotropu heterogennego wody z furfuralem z drugiej kolumny destylacyjnej przez jej szczyt do oddzielania furfuralu od tych co najmniej dwóch kwasów organicznych, tworzenie tych co najmniej dwóch kwasów organicznych i wody na spodzie drugiej kolumny destylacyjnej, w oparciu o proces heteroazeotropowej destylacji, oraz wprowadzanie tych co najmniej dwóch kwasów organicznych i wody ze spodu drugiej kolumny destylacyjnej do pierwszej kolumny destylacyjnej do rozdzielania tych co najmniej dwóch kwasów organicznych i furfurolu.
PL 235 855 B1
Korzystnie co najmniej dwa organiczne kwasy i woda do wprowadzania do pierwszej kolumny destylacyjnej zawierają 20% do 50% wody.
Korzystnie sposób obejmuje wprowadzanie wodnego furfurolu ze szczytu drugiej kolumny destylacyjnej do trzeciego dekantera, oddzielanie fazy wodnej od fazy organicznej, która zawiera furfural, i wprowadzanie fazy organicznej do co najmniej jednej spośród drugiej kolumny destylacyjnej i szóstej kolumny destylacyjnej.
Korzystnie sposób obejmuje przyjmowanie w szóstej kolumnie destylacyjnej fazy organicznej z trzeciego dekantera i tworzenie furfurolu na spodzie szóstej kolumny destylacyjnej do jego odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu.
Korzystnie sposób obejmuje tworzenie fazy wodnej na szczycie szóstej kolumny destylacyjnej i wprowadzanie fazy wodnej z powrotem do trzeciego dekantera.
Korzystnie sposób obejmuje wprowadzanie fazy wodnej z trzeciego dekantera do siódmej kolumny destylacyjnej, i tworzenie wody przez destylację na spodzie siódmej kolumny destylacyjnej do jej odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu, oraz wody, która zawiera furfural, na szczycie, albo do przenoszenia przez układ boczny, i wprowadzania wody, która zawiera furfural, ze szczytu siódmej kolumny destylacyjnej do trzeciego dekantera.
Wynalazek został poniżej opisany bardziej szczegółowo w połączeniu z korzystnymi postaciami wykonania, oraz w odniesieniu do załączonych rysunków, na których
Figura 1 przedstawia przykład sposobu do rozdzielania chemicznych substancji;
Figura 2 przedstawia przykład sposobu do rozdzielania chemicznych substancji, w którym używa się również furfurolu;
Figura 3 przedstawia przykład tworzenia mrówczanu heksylu w warunkach pierwszej destylacji;
Figura 4 przedstawia przykład tworzenia octanu heksylu w warunkach pierwszej destylacji;
Figura 5 przedstawia przykład zmian ilości heksanolu w pierwszej destylacyjnej kolumnie;
Figura 6 przedstawia schemat technologiczny sposobu rozdzielania zgodnego z przykładem 2; oraz
Figura 7 przedstawia przykładowy schemat technologiczny dla sposobu.
Poniższe postacie wykonania są podane jedynie na zasadzie przykładu. Chociaż w różnych miejscach niniejszy opis może odwoływać się do postaci wykonania, albo postaci wykonania, jednak niekoniecznie oznacza to, że każde takie odniesienie dotyczy tej samej postaci wykonania, albo postaci wykonania, ani że dana cecha ma zastosowanie jedynie w jednej postaci wykonania. Można również połączyć indywidualne cechy z różnych postaci wykonania, w celu stworzenia innych postaci wykonania.
Wyrażenie „azeotrop” odnosi się do mieszaniny substancji, w której składy/kompozycje/ pary i cieczy są identyczne w fazie równowagi. Azeotrop odpowiada ekstremalnemu punktowi (punkt minimum, maksimum albo siodłowego) na izobarze temperatury wrzenia, albo na izotermie ciśnienia pary.
Wyrażenie „destylacja azeotropowa” odnosi się albo do destylacji mieszanin azeotropowych, albo do destylacji w której do procesu dodaje się składnik tworzący azeotrop („czynnik azeotropujący”).
Wyrażenie „destylacja ekstrakcyjna” odnosi się do destylacji, w której całkowicie rozpuszczalny składnik tworzący azeotrop („czynnik azeotropujący”), wrzący przy względnie wysokiej temperaturze dodaje się do kolumny destylacyjnej na szczyt doprowadzanego strumienia.
Ekstrakcja jako taka, znowu odnosi się do procesu w którym dana substancja występująca w mieszaninie rozpuszcza się w rozpuszczalniku, podczas gdy reszta substancji jest nierozpuszczalna w tym rozpuszczalniku. W mieszaninie substancje są całkowicie zmieszane ze sobą, ale w tej mieszaninie substancje nie reagują chemicznie jedna z drugą nawet jeśli mieszanina jako taka może zawierać końcowe produkty reakcji chemicznych.
Wyrażenie „heteroazeotrop” odnosi się do azeotropu mającego, obok fazy pary, występujące dwie fazy ciekłe.
Wyrażenie „destylacja heteroazeotropowa” odnosi się albo do destylacji mieszanin heteroazeotropowych, albo do destylacji w której do procesu dodaje się składnik tworzący heteroazeotrop („czynnik azeotropujący”).
Wyrażenie „heteroazeotropowa destylacja ekstrakcyjna” odnosi się do połączenia destylacji heteroazeotropowej i destylacji ekstrakcyjnej. Dodawany składnik, wrzący przy względnie wysokiej temperaturze, jest selektywny i całkowicie nierozpuszczalny w jednym albo więcej składnikach w mieszaninie, jaka ma być rozdzielana, i wrze w niższej temperaturze, i tworzy azeotrop z dowolnym z pozostałych składników.
PL 235 855 B1
Wyrażenie „destylacja z reakcją chemiczną” (RD), katalityczna reakcja chemiczna i destylacja (frakcjonowanie reagentów i produktów) występują jednocześnie w jednym urządzeniu.
Kolumna jest rurową, pionową konstrukcją w jakiej wprowadzane do niej substancje zostają całkowicie zmieszane razem. Taka kolumna może być używana do rozdzielania różnych płynów jednego od drugiego z użyciem przepływu tych płynów. Typową dziedziną zastosowania jest przemysł chemiczny. Kolumna, jako taka, jest znana znawcy w dziedzinie.
Figura 1 przedstawia układ do rozdzielania substancji chemicznych, obejmujący pierwszą kolumnę destylacyjną 100 określającą co najmniej jeden warunek destylacji. Kolumny są powszechnie używane do ekstrakcji i destylacji, a tutaj celem stosowania kolumny destylacyjnej 100 jest obniżenie zawartości wody we wsadzie, w oparciu o proces heteroazeotropowej destylacji ekstrakcyjnej.
Pierwsza kolumna destylacyjna 100 przyjmuje mieszaninę zawierającą wodę i co najmniej jeden organiczny kwas, oraz co najmniej jeden ekstrahent. Określenie organiczny kwas może odnosić się do jednego organicznego kwasu, albo do zmieszanych razem więcej niż jednego organicznego kwasu. Również określenie ekstrahent może odnosić się do jednego ekstrahenta, albo do zmieszanych razem więcej niż jednego ekstrahenta. Taki ekstrahent zawiera heksanol, ester heksanolu z tym co najmniej jednym organicznym kwasem, i/albo 2-metylopentanol. W tym znaczeniu, heksanol również odnosi się do n-heksanolu. Pierwsza kolumna destylacyjna 100 przyjmuje mieszaninę oraz jeden albo więcej ekstrahentów przez układ boczny 102. Ekstrahent może być wprowadzany do wyższej części pierwszej kolumny destylacyjnej 100. Ogólnie biorąc, określenie układ boczny 102 dotyczy bocznego układu zasilającego /doprowadzającego/. Boczny układ zasilający może być bocznym układem wlotowym, i/albo bocznym układem wylotowym, przy czym wprowadzanie substancji do kolumny, albo odprowadzanie substancji z kolumny, ma miejsce gdzie indziej niż przez szczyt albo spód danej kolumny. Określenie szczyt [kolumny] oznacza najwyższą część kolumny, a określenie spód [kolumny] oznacza najniższą część kolumny.
W pierwszej kolumnie destylacyjnej 100 zachodzi reakcja każdego z heksanolu i/albo 2-metylopentanolu z tym co najmniej jednym organicznym kwasem przez niekontrolowane reakcje chemiczne zachodzące pomiędzy nimi, a w takim przypadku swobodnie występujące reakcje chemiczne mogą wytwarzać produkty reakcji. Zatem pozwala się na reagowanie ekstrahenta z jednym albo więcej organicznym kwasem, dla wytworzenia produktów reakcji z tych składników, i te składniki doprowadza się do wytworzenia mieszaniny w stanie równowagi /mieszaniny równowagowej/. Nieoczekiwanie, takie reakcje są ograniczone do stanu równowagi, i stan występujący w pierwszej kolumnie destylacyjnej 100, jako całość ustala się w stanie równowagi reakcji odpowiednim dla wybranych temperatur roboczych. Przykładowo z heksanolem organiczne kwasy tworzą estry. Jednak całkiem nieoczekiwanie takie estry także działają jako ekstrahenty, i dlatego nie ma potrzeby kontrolowania reakcji. Zatem, jedynie jeden albo więcej niż jeden ester może również działać jako ekstrahent.
Nawet jeśli zastosuje się heksanol, ester heksanolu, i/albo 2-metylopentanol jako ekstrahent, zamiast furfuralu używanego w stanie techniki, sposób wytwarza takie same substancje chemiczne i funkcje jak sposób oparty na furfuralu. Zatem sposób wytwarza jeszcze zmieszane kwas, wodę i organiczny kwas, które albo są przeznaczone do ponownego użycia w sposobie, i/albo do oddzielnej sprzedaży.
Gdy stosuje się heksanol, ester heksanolu, i/albo 2-metylopentanol jako ekstrahent, to zaletą rozwiązania jest, na przykład to że stosowany ekstrahent nie jest klasyfikowany jako substancja toksyczna. Manipulowanie toksyczną substancją w kontekście sposobu wymaga konstrukcyjnie i operacyjnie dopasowanych układów specjalnych do prowadzenia procesu, a środowisko nie może być wystawione na działanie takich toksycznych substancji, i to powoduje, że aparatura procesowa oraz prowadzenie procesu jest bardziej skomplikowane.
W oparciu o proces wspomaganej heteroazeotropowej destylacji ekstrakcyjnej, pierwsza kolumna destylacyjna 100 tworzy azeotrop heterogenny z wody i ekstrahenta na swoim szczycie 104, który to azeotrop z pierwszej kolumny destylacyjnej 100 usuwa się przez jej szczyt 104. Reakcja wspomaganej heteroazeotropowej destylacji ekstrakcyjnej może również być nazywana reakcyjną heteroazeotropową destylacją ekstrakcyjną. Azeotrop wrze w niższej temperaturze niż dowolny inny składnik [mieszaniny] w pierwszej kolumnie destylacyjnej 100, i azeotrop unosi się w górę, gdy oddestylowuje z pierwszej kolumny destylacyjnej 100.
W przypadku destylacji z reakcją chemiczną/destylacji reakcyjnej/(RD), katalityczna reakcja chemiczna i destylacja (frakcjonowanie reagentów i produktów) zachodzą jednocześnie w jednej aparaturze. Destylacja z reakcją chemiczną należy do tak zwanych „technologii intensyfikowania procesu
PL 235 855 B1 /process-intensification technologies/”. Pod względem prowadzenia reakcji, układ dla tego procesu może być zaklasyfikowany jako reaktor dwufazowy przeciwprądowy z ustalonym złożem katalitycznym. To umożliwia oddzielanie wody od kwasu organicznego, który będzie pozostawał w tej pierwszej kolumnie destylacyjnej 100, i może być przenoszony do dalszych procesów, zawracany do obiegu, albo podobnie zużywany. Ponieważ dana mieszanina stanowi azeotrop, to pewna ilość ekstrahenta również jest usuwana razem z wodą.
Pierwsza kolumna destylacyjna 100 może pracować, na przykład w zakresie ciśnień od 0,2 bara do 2,5 bara. W jednej z postaci wykonania wynalazku, ciśnienie wynosi 1 bar. W innej postaci wykonania wynalazku, pierwsza kolumna destylacyjna 100 ma próżnię. W pierwszej kolumnie destylacyjnej 100, temperatura robocza może wynosić 40°C do 200°C, podając przykładowo. Ciężkie i/albo stałe substancje chemiczne mogą być usuwane ze spodu 101 pierwszej kolumny destylacyjnej. Substancje usunięte ze spodu 101 mogą być, na przykład niszczone.
W jednej z postaci wykonania wynalazku, składniki ciężkie, które mogą wprowadzać zanieczyszczenia, mogą być usuwane ze spodu 101 tej pierwszej kolumny destylacyjnej 100.
W jednej z postaci wykonania wynalazku, kwas organiczny obejmuje co najmniej jeden z następujących: kwas mrówkowy i kwas octowy. W takim układzie ester służący jako ekstrahent, wytworzony w reakcji tych kwasów z heksanolem może być, na przykład octan heksylu wytworzony, na przykład wtedy gdy heksanol reaguje z kwasem octowym, oraz mrówczan heksylu wytworzony, na przykład w reakcji heksanolu z kwasem mrówkowym.
Na przykład, heksanol pozostawia się do reagowania z kwasem mrówkowym i kwasem octowym i utworzenia estrów z tymi składnikami, jak również pozostawia się te składniki do utworzenia mieszaniny w stanie równowagi. Nieoczekiwanie stwierdzono, że reakcje zachodzące pomiędzy wodą, heksanolem, octanem heksylu a mrówczanem heksylu są ograniczane przez stan równowagi, i stan w pierwszej kolumnie destylacyjnej 100, jako całości, ustala się w stanie równowagi reakcji zgodnie z wybranymi temperaturami roboczymi.
W jednej z postaci wykonania wynalazku, kompozycja jaka ma być wprowadzana do pierwszej kolumny destylacyjnej 100 może zawierać kwas octowy w ilości wynoszącej około 12% wagowych. Ponadto, kompozycja jaka ma być wprowadzana może zawierać około 40% kwasów organicznych i około 60% wody (przy zastosowaniach wszystkie stężenia są podane w procentach masowych). W jednej z postaci wykonania wynalazku, kolumna destylacyjna 100 może zawierać kwas octow i kwas mrówkowy w równych ilościach. W innym wykonaniu wynalazku, względna ilość kwasu octowego w organicznych kwasach może wynosić co najmniej 10%. W innej postaci wykonania wynalazku, względna ilość kwasu octowego w kwasach organicznych może wynosić co najwyżej 60%.
W jednej z postaci wykonania wynalazku, układ zawiera trzecią kolumnę destylacyjną 106 do oddzielania strumienia wodnego kwasu od mieszaniny ekstrahenta za pomocą tradycyjnej destylacji tak, że strumień zawierający kwas może być z powrotem zawracany do procesu frakcjonowania. W tym przypadku, pierwsza kolumna destylacyjna 100 może wprowadzać ten co najmniej jeden kwas organiczny, ekstrahent i wodę do trzeciej kolumny destylacyjnej 106. Te substancje mogą być przenoszone z jednej kolumny do drugiej przez układ boczny 102 pierwszej kolumny destylacyjnej 100 i układ boczny 108 trzeciej kolumny destylacyjnej 106. Może to być, na przykład 2% do 8% wody z kwasem organicznym i ekstrahentem. Ta trzecia kolumna destylacyjna 106 może wytwarzać, przez proces destylacji, ekstrahent na swoim spodzie 110, w celu jego odzyskania i/albo zawracania do obiegu. Ponadto, ta trzecia kolumna destylacyjna 106 może wprowadzać ekstrahent ze swojego spodu 110 z powrotem do pierwszej kolumny 100. W trzeciej kolumnie destylacyjnej 106 nie stosuje się procesu destylacji azeotropowej.
W jednej z postaci wykonania wynalazku, w oparciu o proces destylacji, trzecia kolumna destylacyjna 106 może wytwarzać na swoim szczycie 112 mieszaninę z wody i tego co najmniej jednego kwasu organicznego, która może być odzyskiwana i/albo zawracana do biegu.
W jednej z postaci wykonania wynalazku, układ zawiera czwartą kolumnę destylacyjną 114 do wytwarzania czystego kwasu organicznego z destylatu (mieszaniny organicznych kwasów i wody) z trzeciej kolumny destylacyjnej 106. Na spodzie 118 czwartej kolumny destylacyjnej 114, kwas organiczny jest zatężony. Na szczycie 112 czwartej kolumny destylacyjnej 114, tworzy się mieszanina kwas-woda, która może być zawracana do procesu frakcjonowania. Zazwyczaj, tylko część strumienia ze szczytu 112 trzeciej kolumny destylacyjnej 106 wprowadza się do czwartej kolumny destylacyjnej 114. Mieszanina kwas-woda stanowi mieszaninę z wody i tego co najmniej jednego kwasu organicznego.
PL 235 855 B1
Zatem, czwarta kolumna destylacyjna 114 może przyjmować mieszaninę z wody i tego co najmniej jednego kwasu organicznego ze szczytu 112 trzeciej kolumny destylacyjnej 106. Takie przyjmowanie można realizować przez układ boczny 116. Czwarta kolumna destylacyjna 114 może wytwarzać, przez proces destylacji, co najmniej jeden wzbogacony kwas organiczny na swoim spodzie 118, w celu jego odzyskania i/albo zawracania do obiegu. Czwarta kolumna destylacyjna 114 może również tworzyć na jej szczycie 120 mieszaninę z wody i tego co najmniej jednego kwasu organicznego, w celu odzyskania i/albo zawracania do obiegu. To powoduje, że oddzielanie kwasu od mieszaniny jest bardziej skuteczne.
W jednej z postaci wykonania wynalazku, pierwsza kolumna destylacyjna 100 może również przyjmować furfural, przez układ boczny 102. Pierwsza kolumna destylacyjna 100 może usuwać wodny furfural przez jej szczyt 104.
W jednej z postaci wykonania wynalazku, układ zawiera pierwszy dekanter 122. Celem zastosowania tego pierwszego dekantera 122 jest podzielenie heteroazeotropowego strumienia ekstrahent - woda (strumień n-heksanol/octan heksylu /mrówczan heksylu/2-metylopentanol - woda) na dwie fazy ciekłe. Pierwszy dekanter 122 może przyjmować azeotrop zawierający ekstrahent i wodę w temperaturze wynoszącej od 25°C do 95°C.
Pierwsza kolumna destylacyjna 100 może jeszcze dostarczać wodny ekstrahent wytworzony jako destylat na jej szczycie 104 do pierwszego dekantera 122, który rozdziela od siebie fazę wodną i fazę organiczną zawierającą ekstrahent. Dekanter jest zbiornikiem rozdzielającym jedną od drugiej różne zmieszane ze sobą fazy ciekłe (na przykład, rozdziela dwie ciecze jedną od drugiej), albo substancje będące w dwóch różnych stanach (na przykład, rozdziela cząstki cieczy działające jako medium i substancję stałą) jedną od drugiej. Dekanter jest wykonany z obojętnego materiału tak, że nie może mieć wpływu na substancje jakie są rozdzielane. Dekanter może rozdzielać jedną od drugiej zmieszane substancje przez pozwalanie na zestalenie mieszaniny przez wystarczająco długi okres czasu, i w wyniku różnych gęstości zmieszanych substancji, substancje te są naturalnie rozdzielane jedna od drugiej w wyniku różnej siły wywoływanej przez grawitację. Dekanter może również obejmować wirówkę, w której można wywierać wymagane przyspieszenia na substancje jakie mają być rozdzielone, i wtedy substancje o różnych gęstościach mogą być dostarczane przy sile o wymaganej wielkości, co umożliwia rozdzielanie zmieszanych substancji jednej od drugiej.
W pierwszym dekanterze 122, faza organiczna, która w tym przypadku jest substancją o mniejszej gęstości niż woda, podnosi się do góry a faza wodna o większej gęstości pozostaje na spodzie (siła przyspieszenia jest skierowana od powierzchni w kierunku do dołu). Pierwszy dekanter 122 może wprowadzać, co najmniej część fazy organicznej, z powrotem do pierwszej kolumny destylacyjnej 100, jako ekstrahent. Stosowanie heksanolu, estru heksanolu, i/albo 2-metytopentanolu jako ekstrahenta zapewnia korzyści, na przykład polegające na tym, że w pierwszym dekanterze 122 lepiej oddziela się wodę. Estry również mogą być szczególnie dobrze oddzielane w pierwszym dekanterze 122 i zawracane do pierwszej kolumny destylacyjnej 100.
W jednej z postaci wykonania wynalazku, układ zawiera piątą kolumnę destylacyjną 124, której celem jest oddzielenie wody od mieszaniny ekstrahenta, i wytworzenie strumienia czystej wody, który zawraca się do procesu frakcjonowania (poza destylarnią). Pierwszy dekanter 122 może wprowadzać fazę wodną do piątej kolumny destylacyjnej 124, która może wytwarzać, przez proces destylacji, wodę na swoim spodzie 126, w celu jej odzyskania i/albo zawracania do obiegu. Strumień czystej wody otrzymuje się na spodzie 126. W ten sposób, wodę można skutecznie oddzielać od kwasów.
W jednej z postaci wykonania wynalazku, piąta kolumna destylacyjna 124 może wytwarzać, przez proces destylacji, ekstrahent na jej szczycie 128, i wprowadzać ekstrahent do drugiego dekantera 140. Ten drugi dekanter 140 może rozdzielać fazę wodną i fazę organiczną zawierającą ekstrahent, jedną od drugiej. W drugim dekanterze 140, faza wodna znajduje się na wierzchu a faza organiczna na spodzie (siła przyspieszenia jest skierowana od powierzchni w kierunku dołu). Ten drugi dekanter 140 może doprowadzać fazę wodną z powrotem do piątej kolumny destylacyjnej 124, a fazę organiczną do co najmniej jednej spośród pierwszej kolumny destylacyjnej 100 i szóstej kolumny destylacyjnej 130. Taka szósta kolumna destylacyjna 130 może przyjmować fazę organiczną przez boczny układ wlotowy 138.
W jednej z postaci wykonania wynalazku, szósta kolumna destylacyjna 130 może zawracać do obiegu fazę wodną, przez swój szczyt 134, z powrotem do co najmniej jednego spośród pierwszego dekantera 122 i piątej kolumny destylacyjnej 124. W tym przypadku, faza wodna zawiera wodę zawierającą ekstrahent.
PL 235 855 B1
Gdy w układzie procesowym używa się wyższych zawartości furfurolu niż w zasilaniu, to warto zawracać furfurol do obiegu. W tym przypadku, czysty furfural, a nie mieszaninę furfurolu i wody, wprowadza się do układu procesowego tak, że w układzie procesowym nie zwiększa się ilość wody.
W jednej z postaci wykonania wynalazku przedstawionej na figurze 2, układ do destylacji kolumnowej zawiera pierwszą kolumnę destylacyjną 100 i drugą kolumnę destylacyjną 142. W tym przypadku, druga kolumna destylacyjna 142 może przyjmować furfural, wodę i co najmniej jedną mieszaninę kwasu organicznego. Druga kolumna destylacyjna 142 może przyjmować te substancje przez układ boczny 144. Furfural może być dostarczany do drugiej kolumny destylacyjnej 142 jako strumień uzupełniający. W tym przypadku, również kwas organiczny może być kwasem mrówkowym i/albo kwasem octowym, podając przykładowo.
W oparciu o proces destylacji, druga kolumna destylacyjna 142 może wytwarzać azeotrop heterogenny z wody i furfurolu na jej szczycie 146, który może być usuwany drugą kolumną destylacyjną 142, przez jej szczyt 146, w celu oddzielenia furfuralu od tego co najmniej jednego kwasu organicznego. Razem z furfurolem, może być usuwana także woda. Azeotrop wrze w niższej temperaturze niż dowolny inny składnik w drugiej kolumnie destylacyjnej 142, i azeotrop podnosi się do góry jako produkt oddestylowywany z drugiej kolumny destylacyjnej 142.
W oparciu o proces destylacji azeotropowej, druga kolumna destylacyjna 142 może wytwarzać ten jeden albo więcej kwasów organicznych i wodę na swoim spodzie 148. Druga kolumna destylacyjna 142 może wprowadzać ten co najmniej jeden kwas organiczny ze swojego spodu 148 do pierwszej kolumny destylacyjnej 100 w celu rozdzielenia tego co najmniej jednego kwasu organicznego i furfuralu, jednego od drugiego. Z jednym albo więcej kwasem organicznym, wodę przepuszcza się od drugiej kolumny destylacyjnej 142 do pierwszej kolumny destylacyjnej 100. Również w tym przypadku, który obejmuje stosowanie furfuralu, w procesie wytwarza się zmieszane kwas, wodę, furfural i kwas organiczny, albo do ponownego użycia w procesie, i/albo do sprzedaży jako pojedyncze produkty.
W jednej z postaci wykonania wynalazku, ten co najmniej jeden kwas organiczny i woda, jakie są wprowadzane z drugiej kolumny destylacyjnej 142 do pierwszej kolumny destylacyjnej 100, zawi erają wodę w ilości 20 do 50%, liczone na masę całkowitą, albo objętość całkowitą.
W jednej z postaci wykonania wynalazku przedstawionej na figurze 2, układ zawiera trzeci dekanter 150. W tym przypadku, druga kolumna destylacyjna 142 może wprowadzać furfural i wodę z jej szczytu 146 do trzeciego dekantera 150. Temperatura zasilania wodnym furfurolem trzeciego dekantera 150 może wynosić około 20°C do 95°C, podając przykładowo. Wprowadzanie można realizować za pomocą układu bocznego 144 drugiej kolumny destylacyjnej 142. Ten trzeci dekanter 150 może rozdzielać fazę wodną od fazy organicznej zawierającej furfural. W trzecim dekanterze 150, faza wodna podnosi się do góry a faza organiczna, która ma większą gęstość niż woda, pozostaje na spodzie (siła przyspieszenia jest skierowana od powierzchni w kierunku do dołu). Ten trzeci dekanter 150 może mieć podobną funkcję jak drugi dekanter 140. Trzeci dekanter 150 może zasilać, co najmniej częścią fazy organicznej co najmniej jedną spośród drugiej kolumny destylacyjnej 142 i szóstej kolumny destylacyjnej 130.
W jednej z postaci wykonania wynalazku przedstawionej na figurze 2, celem stosowania szóstej kolumny destylacyjnej 130 jest wytworzenie strumienia czystego furfuralu z organicznego strumienia zawierającego furfural z trzeciego dekantera 150. Czysty furfural można otrzymać ze spodu 136 szóstej kolumny destylacyjnej 130. Jako wlot boczny, albo destylat z szóstej kolumny destylacyjnej 130, można otrzymać strumień furfural - woda (który może być z powrotem zawracany do dekantera 150, w celu odzyskania furfuralu resztkowego). Składniki lekkie (zanieczyszczenia), jakie mogły pojawić się z zasilaniem, mogą być usuwane ze szczytu 132 szóstej kolumny destylacyjnej 130.
Zatem, szósta kolumna destylacyjna 130 może przyjmować fazę organiczną z trzeciego dekantera 150, i przez proces destylacji, wytwarzać furfural zawarty w fazie organicznej na jej spodzie 136, w celu jego odzyskania i/albo zawrócenia do obiegu. Takie przyjmowanie można realizować przez układ boczny 138 szóstej kolumny destylacyjnej. Szósta kolumna destylacyjna 130 może wytwarzać, przez proces destylacji, oczyszczony furfural na swoim spodzie 136.
W jednej z postaci wykonania wynalazku przedstawionej na figurze 2, szósta kolumna destylacyjna 130 może wprowadzać fazę wodną, jaka została wytworzona na jej szczycie 134, z powrotem do trzeciego dekantera 150. Faza wodna na szczycie 134 zawiera furfural i wodę.
W jednej z postaci wykonania wynalazku przedstawionym na figurze 2, układ zawiera siódmą kolumnę destylacyjną 152, celem jej stosowania jest oddzielenie wody z pozostałości furfuralu i wytworzenie strumienia czystej wody do zawracania do procesu frakcjonowania (poza destylarnią).
PL 235 855 Β1
W tym przypadku, trzeci dekanter 150 może wprowadzać fazę wodną do siódmej kolumny destylacyjnej 152, która może wytwarzać, przez proces destylacji, wodę na swoim spodzie 154, w celu jej odzyskania i/albo zawrócenia do obiegu. Strumień czystej wody można otrzymać ze spodu 154.
Siódma kolumna destylacyjna 152 może wytwarzać, przez proces destylacji, wodę i furfural na jej szczycie 156, i doprowadzać wodę i furfural z powrotem do trzeciego dekantera 150. Zamiast na szczyt 156, wodę i furfural można transportować do trzeciego dekantera 150 przez układ boczny 158 siódmej kolumny destylacyjnej 152 (takie przeniesienie jest wskazane na figurze 2 za pomocą linii przerywanej). Szczególnie w takim przypadku, składniki lekkie (substancje o mniejszej gęstości niż furfural), które mogą być zanieczyszczeniami, mogą być usuwane ze szczytu 156 siódmej kolumny destylacyjnej.
Przykład 1. Reakcja kwasu mrówkowego, kwasu octowego i heksanolu.
Kwasy i alkohol wprowadzono do reaktora okresowego w proporcji 25% molowych kwasu mrówkowego, 25% molowych kwasu octowego i 50% molowych heksanolu. Przeprowadzono test, w temperaturze wrzenia mieszaniny przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym, i reaktor wyposażono w skraplacz z pełnym refluksem dla zawracania odparowujących składników z powrotem do reaktora. Ponieważ w warunkach testowych mieszanina wrze, to taka mieszanina reakcyjna jest bardzo dobrze zmieszana. Stężenia składników mieszaniny reakcyjnej były monitorowane przez pobieranie próbek w funkcji czasu i analizowanie tych próbek metodami chromatograficznymi. Test prowadzono przez około 50 godzin, dla upewnienia się, Ze już nie następują znaczące zmiany stężenia składników w mieszaninie reakcyjnej. Zakładano, że w mieszaninie reakcyjnej zachodzi estryfikacja kwasów, przez co wytwarza się mrówczan heksylu z kwasu mrówkowego i octan heksylu z kwasu octowego, zgodnie z poniższą stechiometrią:
kwas mrówkowy + heksanol -> mrówczan heksylu + woda kwas octowy + heksanol -> octan heksylu + woda
Test potwierdził, że kwasy nie reagowały całkowicie, ale reakcje były odwracalne i ograniczone do stanu równowagi. W dalszej części, dla składników mieszaniny reakcyjnej używano skrótów objaśnionych w tabeli 1.
Tabela 1
Skróty składników mieszaniny reakcyjnej
| Skrót | Składnik |
| A | kwas mrówkowy |
| B | heksanol |
| C | mrówczan heksylu |
| D | woda |
| E | kwas octowy |
| F | octan heksylu |
Ponieważ reakcje są odwracalne, to przedstawia się je następująco:
A + B <-> C + D Ri
E + B θ F + D R2
Reakcje zostały oznaczone symbolami Ri oraz R2. W oparciu o otrzymane wyniki testu, można stworzyć modele kinetyczne reakcji dla reakcji oznaczonych Ri oraz R2, w celu opisania właściwości mieszaniny reakcyjnej w funkcji stężenia i temperatury. Dobre dopasowanie w odniesieniu do wyników testu otrzymano przy przyjęciu kinetycznych parametrów ki dla modeli reakcji postępującej i odwracalnej dla przebiegających w dwie strony reakcji przedstawionych w poniższej tabeli 2. W tabeli 2, symbol η, oznacza szybkość pojedynczej reakcji j, a Ci oznacza stężenie pojedynczego składnika, przy czym j wynosi 1,-1,2 albo -2, natomiast i oznacza składnik A, B, C, D albo E.
PL235 855 Β1
Tabela 2 Modele kinetyki reakcji
| Reakcja całkowicie odwracalna | Reakcja postępująca | Reakcja odwracalna |
| R i = fi — η | Π = ktCACe | Γ-i = k.iCcCo |
| R; = r? — Γ-2 | r? = K2CeCb | Γ-2 = k-zCpCo |
Figura 3 przedstawia oryginale dane dla testu i wykresy stężenie - czas przewidywane przez przyjęty kinetyczny model dla kwasu mrówkowego w określonych warunkach 20 destylacji, gdy kolumna destylacyjna 100 zawiera heksanol. Na figurze 3, trójkąty przedstawiają punkty pomiarowe a linia kropkowana oznacza kinetyki zgodne z modelem. Na początku, ilość kwasu mrówkowego jest duża, ale reaguje on z heksanolem szybko i wkrótce kończy w równowadze, gdzie jest dużo estru i mało faktycznie występującego kwasu mrówkowego.
Figura 4 przedstawia oryginale dane dla testu i wykresy stężenie - czas przewidywane przez przyjęty kinetyczny model dla kwasu octowego w warunkach destylacji w kolumnie destylacyjnej 100, która zawiera heksanol. Trójkąty na Figurze 4 przedstawiają punkty pomiarowe a linia kropkowana oznacza kinetyki zgodne z modelem. Na początku, ilość kwasu octowego jest duża, ale reaguje on z heksanolem szybko i wkrótce kończy w równowadze, gdzie jest dużo estru i mało faktycznie występującego kwasu octowego.
Figura 5 przedstawia oryginale dane dla testu i wykresy stężenie - czas przewidywane przez przyjęty kinetyczny model dla heksanolu w warunkach destylacji w kolumnie destylacyjnej 100. Trójkąty na figurze 5 przedstawiają punkty pomiarowe a linia kropkowana oznacza kinetyki zgodne z modelem. Ilość heksanolu zmniejsza się szybko i kończy w równowadze, gdzie większość heksanolu przereagowała z organicznym kwasem, ale pozostała pewna ilość heksanolu.
Przykład 2. Jak przedstawiony na schemacie technologicznym dla abstrakcyjnego procesu pokazanego na figurze 6, opisuje proces heteroazeotropowej destylacji ekstrakcyjnej.
Proces heteroazeotropowej destylacji ekstrakcyjnej był symulowany przez komercyjne oprogramowanie, biorąc pod uwagę właściwości równowagi fazowej dla mieszaniny wieloskładnikowej oraz kinetyki chemicznych reakcji zachodzących w fazie ciekłej. Mieszaninę F, zawierającą 40 procent wagowych wody, 30 procent wagowych kwasu mrówkowego oraz 30 procent wagowych kwasu octowego, bez ograniczania do tych stężeń, wprowadza się do abstrakcyjnego ciągłego układu destylacji. Heksanol stosuje się w tym układzie do zwiększenia wydzielania wody z mieszaniny F. Sam układ składa się z trzech kolumn destylacyjnych: kolumny 100 oddzielającej wodę, dodatkowej kolumny oddzielającej 106 oraz kolumny 124 oczyszczającej wodę. Ponadto, stosuje się dekantery 122 i 140 do rozdzielania od siebie fazy organicznej i fazy wodnej. Strumień organiczny, oznaczony DORG, oddzielony z dekantera zawraca się do obiegu na kolumnę oddzielającą wodę, a strumień wody, oznaczony DAQ, oddzielonej w dekanterze 122 wprowadza się do kolumny oczyszczającej wodę. Celem układu rozdzielającego jest rozdzielenie mieszaniny F na strumień czystej wody, oznaczony jako L3, i strumień stężonego kwasu, oznaczony jako V2. Strumień, oznaczony jako L2, dodatkowo zawraca wodę do kolumny oddzielającej wodę.
Wiadomo, że heksanol tworzy z wodą heteroazeotrop. Mieszanina zgodna z tym heteroazeotropem wrze w temperaturze, która jest niższa niż temperatura wrzenia wody. W wyniku tego, azeotrop heksanol-woda opuszcza szczyt kolumny usuwającej wodę, i ponieważ dany heteroazeotrop jest najniżej wrzącym składnikiem w mieszaninie, można powstrzymywać dostęp kwasów do strumienia destylatu. Tak otrzymany strumień destylatu tworzy, gdy ulega skropleniu, dwie fazy ciekłe, z których przez dekantowanie otrzymuje się strumień wodny, oznaczony DAQ, i strumień organiczny. Jak pokazano w przykładzie 1, heksanol reaguje z kwasem mrówkowym i kwasem octowym, tworząc mrówczan heksylu i octan heksylu.
PL 235 855 Β1
Tabela 3
Skład strumieni jako procenty wagowe składników
| F | V1 | L1 | V2 | L2 | DORG | DAQ | DAQ2 | L3 | |
| Woda | 46 | 62 | 1 | 6 | 0 | 7 | 99 | 78 | 100 |
| Kwas mrówkowy | 27 | 0 | 8 | 47 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Kwas octowy | 27 | 0 | 23 | 47 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Heksanol | 0 | 15 | 5 | 0 | 0 | 36 | 1 | 22 | 0 |
| Mrówczan heksylu | 0 | 0 | 26 | 0 | 14 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Octan heksylu | 0 | 23 | 37 | 0 | 86 | 57 | 0 | 0 | 0 |
Dynamiczna równowaga odnosi się do stanu ustalonego, w którym stabilizują się podziały przestrzeni i temperatur według stężeń w różnych częściach procesów. Układ rozdzielania, który w swoim początkowym stadium miał tylko heksanol, kwas mrówkowy, kwas octowy i wodę, przeszedł w stan ustalony. Nagle zauważono, że zachodzące reakcje chemiczne nie przeszkadzają w uzyskaniu celu danego rozdzielania, natomiast powodują, że jest ono bardziej korzystne. Mrówczan heksylu i octan heksylu, jakie zostały wytworzone, zachowują się w układzie rozdzielania podobnie do heksanolu, i dlatego w danym procesie rozdzielania można uzyskać rozdzielenie wody i stężonych kwasów. Składy /kompozycje/ strumieni zgodne ze stanem równowagi są przedstawione w tabeli 3.
Jako podsumowanie, można zauważyć, że wykorzystuje się tutaj co najmniej dwa kwasy organiczne, które stanowią co najmniej kwas mrówkowy i kwas octowy. Spośród nich, kwas mrówkowy katalizuje (silnie kwasowa kataliza) tworzenie estrów z ekstrahentów, i tworzenie estrów w mieszaninie jest nieuniknione. Z drugiej strony, kwas octowy jest słabym kwasem i nie daje warunków dla silnie kwasowej katalizy.
A bardziej dokładnie, kwas mrówkowy tworzy warunki do silnie kwasowej katalizy w wielu częściach kolumny 100, iw wyniku tego, używane ekstrahenty tworzą większą ilość estrów w układzie destylacji. Rozdzielenie kwasu mrówkowego i kwasu octowego w układzie jest możliwe, gdy tworzą się estry obu kwasów w kolumnie 100. Zatem, oddzielanie mrówczanu od produktu kwasowego nie jest możliwe bez obecności estru kwasu octowego, to znaczy rozdzielenie kwasów organicznych opiera się na estrach wytworzonych z oboma ekstrahentami i warunkach kwasowej katalizy stworzonych przez kwas mrówkowy.
Składnik ekstrahenta tworzy heterogenny z wodą azeotrop (minimalny azeotrop). W takim przypadku, ekstrahent tworzy azeotrop w specyficznych warunkach (poniżej 100°C).
Ekstrahent (heksanol 2-metylopentanol) jest cięższym składnikiem niż kwas octowy, woda, oraz kwas mrówkowy (oraz mieszanina kwasu octowego i kwasu mrówkowego), co umożliwia ich rozdzielenie na późniejszych etapach.
Minimalny azeotrop pozwala na unoszenie do góry w kolumnie wody i zostaje oddzielona od kwasów, Z kolei heteroazeotrop wpływa na to, ze składniki można rozdzielić przez dekantację.
W rozwiązaniach z zawracaniem do obiegu, reakcje tworzenia octanu można doprowadzić do równowagi, i dlatego, w sytuacji stanu ustalonego, układ działa jak układ zatężający i rozdzielający dla mieszaniny kwasu, który jeśli potrzeba może także powodować tworzenie estrowych produktów. Jeśli ekstrahenty są alkoholami to w kolumnie 100 reagują do estrów.
Na figurze 7, przedstawiono przykład dla sposobu rozdzielania substancji chemicznych. Na etapie 700, pierwsza kolumna destylacyjna 100 przyjmuje mieszaninę zawierającą wodę i co najmniej jeden kwas organiczny oraz co najmniej jeden ekstrahent, który zawiera co najmniej jeden spośród heksanolu, estru heksanolu z tym co najmniej jednym kwasem organicznym i 2-metylopentanolu. Na etapie 702, heterogenny azeotrop z wody i ekstrahenta tworzy się w pierwszej kolumnie destylacyjnej 100 na szczycie 104 tej pierwszej kolumny destylacyjnej 100, w oparciu o proces destylacji ekstrakcyjnej, i z tej pierwszej kolumny destylacyjnej 100 usuwa się azeotrop przez jej szczyt 104, w celu oddzielenia wody od kwasu organicznego.
Pomimo tego, że wynalazek został powyżej opisany w odniesieniu do przykładów zgodnych z załączonymi rysunkami, to wiadomym jest:, że wynalazek nie ogranicza się do tego, i może być
PL 235 855 B1 zmodyfikowany na wiele sposobów mieszczących się w zakresie załączonych zastrzeżeń patentowych.
Claims (29)
1. Układ procesowy do rozdzielania substancji chemicznych, znamienny tym, że zawiera pierwszą kolumnę destylacyjną (100) zawierającą szczyt (104) kolumny, pierwszy dekanter (122) zawierający szczyt dekantera oraz spód dekantera, oraz trzecią kolumnę destylacyjną (106) zawierającą szczyt (112) kolumny oraz spód (110) kolumny, w którym pierwsza kolumna destylacyjna (100) jest przystosowana do przyjmowania mieszaniny, która zawiera wodę, co najmniej dwa kwasy organiczne, w tym kwas mrówkowy i kwas octowy, oraz ekstrahent, który zawiera co najmniej jeden spośród heksanolu, esteru heksanolu z tymi co najmniej dwoma kwasami organicznymi, oraz 2-metylopentanol, przy czym pierwsza kolumna destylacyjna (100) jest przystosowana do tworzenia heterogennego azeotropu wody z ekstrahentem na szczycie (104) kolumny, w oparciu o proces reaktywnej heteroazeotropowej destylacji ekstrakcyjnej z niekontrolowanymi reakcjami chemicznymi ekstrahenta z tymi co najmniej dwoma kwasami organicznych, przy czym pierwsza kolumna destylacyjna (100) jest przystosowana do usuwania tego azeotropu wody ze szczytu (104) kolumny do pierwszego dekantera (122) do oddzielenia wody od kwasu organicznego, w którym dekanter (122) jest przystosowany do rozdzielania heterogennego azeotropu wody z ekstrahentem na fazę organiczną zawierającą ekstrahent, która jako substancja o mniejszej gęstości od wody zbiera się na górze dekantera (122), oraz fazę wodną o większej gęstości pozostającą na spodzie dekantera (122), w którym pierwsza kolumna destylacyjna (100) jest przystosowana do podawania co najmniej dwóch organicznych kwasów, ekstrahenta i wody do trzeciej kolumny destylacyjnej (106), przy czym trzecia kolumna destylacyjna (106) jest przystosowana do tworzenia ekstrahenta na spodzie (110) kolumny do jego odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu, oraz jest przystosowana do tworzenia na szczycie (112) kolumny, w oparciu o proces destylacji, mieszaniny wody i tych co najmniej dwóch organicznych kwasów, do odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu.
2. Układ procesowy według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsza kolumna destylacyjna (100) jest przystosowana do pracy pod ciśnieniem co najwyżej 1 bara.
3. Układ procesowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera czwartą kolumnę destylacyjną (114), która jest przystosowana do przyjmowania mieszaniny wody z tymi co najmniej dwoma kwasami organicznymi pochodzącej ze szczytu (112) trzeciej kolumny destylacyjnej (106), przy czym czwarta kolumna destylacyjna (114) jest przystosowana do tworzenia w oparciu o proces destylacji, na spodzie (118) kolumny co najmniej jednego stężonego kwasu z co najmniej dwóch kwasów organicznych do jego odzyskiwania i/albo do zawracania do obiegu, i czwarta kolumna destylacyjna (114) jest przystosowana do tworzenia na szczycie (120) kolumny mieszaniny wody i co najmniej jednego stężonego organicznego kwasu, do odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu.
4. Układ procesowy według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsza kolumna destylacyjna (100) jest przystosowana do przyjmowania również furfuralu jako ekstrahenta, oraz pierwsza kolumna destylacyjna (100) jest przystosowana do usuwania furfuralu ze szczytu (104) kolumny.
5. Układ procesowy według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że pierwsza kolumna destylacyjna (100) jest przystosowana do wprowadzania heterogennego azeotropu wody i ekstrahenta z jej szczytu (104) do pierwszego dekantera (122), który jest przystosowany do rozdzielania
PL 235 855 B1 od siebie fazy wodnej i fazy organicznej, która zawiera ekstrahent, oraz do wprowadzania co najmniej części fazy organicznej z powrotem do pierwszej kolumny destylacyjnej (100).
6. Układ procesowy według zastrz. 5, znamienny tym, że zawiera piątą kolumnę destylacyjną (124), a pierwszy dekanter (122) jest przystosowany do wprowadzania fazy wodnej do piątej kolumny destylacyjnej (124), która jest przystosowana do tworzenia w oparciu o proces destylacji, wody na spodzie (126) kolumny do jej odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu.
7. Układ procesowy według zastrz. 6, znamienny tym, że piąta kolumna destylacyjna (124) jest przystosowana do tworzenia, w oparciu o proces destylacji, ekstrahenta i wody na szczycie (128) piątej kolumny destylacyjnej (124), oraz do wprowadzania ekstrahenta i wody do piątego dekantera (140), który jest przystosowany do rozdzielania od siebie fazy wodnej i fazy organicznej, która zawiera ekstrahent, oraz do wprowadzania fazy wodnej z powrotem do piątej kolumny destylacyjnej (124), i fazy organicznej z piątego dekantera (140) do co najmniej jednej spośród pierwszej kolumny destylacyjnej (100) oraz szóstej kolumny destylacyjnej (130).
8. Układ procesowy według zastrz. 7, znamienny tym, że szósta kolumna destylacyjna (130) jest przeznaczona do zawracania do obiegu wody zawierającej ekstrahent przez jej szczyt (134) z powrotem do co najmniej jednego spośród: pierwszego dekantera (122) oraz piątej kolumny destylacyjnej (124).
9. Układ procesowy według zastrz. 7, znamienny tym, że druga kolumna destylacyjna (142) zawierająca szczyt (146) kolumny oraz spód (148) kolumny, która jest przystosowana do przyjmowania furfuralu i mieszaniny wody z tymi co najmniej dwoma kwasami organicznymi, i ta druga kolumna destylacyjna (142) jest przystosowana do tworzenia heterogennego azeotropu wody i furfuralu na jej szczycie (146), w oparciu o proces destylacji heteroazeotropowej, w której druga kolumna destylacyjna (142) jest przystosowana do usuwania na jej szczycie (146) furfuralu oddzielonego z tych co najmniej dwóch kwasów organicznych, a na jej spodzie (148) jest przystosowana do tworzenia co najmniej dwóch kwasów organicznych i wody, w oparciu o proces destylacji heteroazeotropowej, oraz do wprowadzania tych co najmniej dwóch kwasów organicznych i wody ze spodu (148) drugiej kolumny destylacyjnej (142) do pierwszej kolumny destylacyjnej (100) do rozdzielania od siebie tych co najmniej dwóch organicznych kwasów i furfuralu.
10. Układ procesowy według zastrz. 9, znamienny tym, że te co najmniej dwa organiczne kwasy i woda do wprowadzania do pierwszej kolumny destylacyjnej (100) zawierają 20% do 50% wody.
11. Układ procesowy według zastrz. 9, znamienny tym, że zawiera trzeci dekanter (150), a druga kolumna destylacyjna (142) jest przystosowana do wprowadzania furfuralu i wody z jej szczytu (146) do trzeciego dekantera (150), który jest przystosowany do oddzielania fazy wodnej od fazy organicznej, która zawiera furfural, oraz do wprowadza nia fazy organicznej do co najmniej jednej spośród drugiej kolumny destylacyjnej (142) oraz szóstej kolumny destylacyjnej (130).
12. Układ procesowy według zastrz. 11, znamienny tym, że szósta kolumna destylacyjna (130) jest przystosowana do przyjmowania fazy organicznej z trzeciego dekantera (150) i do tworzenia furfuralu na jej spodzie (136) do jego odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu.
13. Układ procesowy według zastrz. 12, znamienny tym, że szósta kolumna destylacyjna (130) jest przystosowana do tworzenia furfuralu na jej spodzie w oparciu o proces destylacji, do jego odzyskiwania i/albo do zawracania do obiegu, oraz do wprowadzania fazy wodnej wytworzonej na jej szczycie (134) z powrotem do trzeciego dekantera (150).
14. Układ procesowy według zastrz. 12, znamienny tym, że zawiera siódmą kolumnę destylacyjną (152), a trzeci dekanter (150) jest przystosowany do wprowadzania fazy wodnej do siódmej kolumny destylacyjnej (152), która jest przeznaczona do tworzenia wody na jej spodzie (154), w oparciu o proces destylacji, w celu jej odzyskiwania i/albo do zawracania do obiegu, i siódma kolumna destylacyjna (152) jest przystosowana do tworzenia wodnego furfuralu, w oparciu o proces destylacji na szczycie (156) siódmej kolumny destylacyjnej (152), albo do przenoszenia przez boczny układ i wprowadzania wodnego furfuralu do trzeciego dekantera (150).
PL 235 855 B1
15. Sposób rozdzielania substancji chemicznych, znamienny tym, że obejmuje przyjmowanie (700) w pierwszej kolumnie destylacyjnej (100) mieszaniny, która zawiera wodę, co najmniej dwa kwasy organiczne, w tym kwas mrówkowy i kwas octowy, oraz ekstrahent, który zawiera co najmniej jeden spośród heksanolu, estru heksanolu z tymi co najmniej dwoma kwasami organicznym, oraz 2-metylopentanol, oraz tworzenie (702) w pierwszej kolumnie destylacyjnej (100) heterogennego azeotropu wody z ekstrahentem na szczycie (104) pierwszej kolumny destylacyjnej (100), w oparciu o proces reakcyjnej heteroazeotropowej destylacji ekstrakcyjnej, z której to pierwszej kolumny destylacyjnej (100) usuwa się heterogenny azeotrop wody z jej szczytu (104) do pierwszego dekantera (122) do oddzielania wody od dwóch kwasów organicznych, rozdzielanie w pierwszym dekanterze (122) heterogennego azeotropu wody z ekstrahentem na fazę organiczną, która jako substancja o gęstości mniejszej od wody, zbiera się u góry dekantera (122), oraz fazę wodną o większej gęstości pozostającą na spodzie dekantera (122), wprowadzanie tych co najmniej dwóch kwasów organicznych, ekstrahenta i wody z pierwszej kolumny destylacyjnej (100) do trzeciej kolumny destylacyjnej (106), tworzenie ekstrahenta na spodzie (110) trzeciej kolumny destylacyjnej (106) do jego odzyskiwania i/albo do zawracania do obiegu, i tworzenie mieszaniny wody z tymi co najmniej dwoma kwasami organicznymi w oparciu o proces destylacji, na szczycie (112) trzeciej kolumny destylacyjnej (106), do odzyskiwania i/albo zawracana do obiegu.
16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że pierwsza kolumna destylacyjna (100) pracuje pod ciśnieniem co najwyżej 1 bara.
17. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że względna ilość kwasu octowego w co najmniej dwóch kwasach organicznych wynosi co najmniej 10%.
18. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że obejmuje przyjmowanie w czwartej kolumnie destylacyjnej (114) mieszaniny wody z tymi co najmniej dwoma kwasami organicznymi pochodzącej ze szczytu (112) trzeciej kolumny destylacyjnej (106), tworzenie co najmniej jednego stężonego kwasu organicznego z co najmniej dwóch kwasów organicznych w oparciu o proces destylacji w czwartej kolumnie destylacyjnej (114) na spodzie (118) czwartej kolumny destylacyjnej (114) do jego odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu, oraz tworzenie mieszaniny wody z co najmniej jednym stężonym kwasem organicznym w czwartej kolumnie destylacyjnej (114) na szczycie (120) czwartej kolumny destylacyjnej (114), do odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu.
19. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że obejmuje przyjmowanie w pierwszej kolumnie destylacyjnej (100) również furfuralu, jako ekstrahenta, i usuwanie wodnego furfuralu z pierwszej kolumny destylacyjnej (100) przez jej szczyt (104).
20. Sposób według zastrz. 15 albo 19, znamienny tym, że obejmuje wprowadzanie z pierwszej kolumny destylacyjnej (100) wody i ekstrahenta z jej szczytu (104) do pierwszego dekantera (122), i rozdzielanie w pierwszym dekanterze (122) od siebie fazy wodnej i fazy organicznej, która zawiera ekstrahent, i wprowadzanie co najmniej części fazy organicznej z powrotem do pierwszej kolumny destylacyjnej (100).
21. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że obejmuje wprowadzanie fazy wodnej z pierwszego dekantera (122) do piątej kolumny destylacyjnej (124), i tworzenie wody w oparciu o proces destylacji na spodzie (126) piątej kolumny destylacyjnej (124) do jej odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu.
22. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że obejmuje tworzenie w piątej kolumnie destylacyjnej (124) ekstrahenta na szczycie (128) piątej kolumny destylacyjnej (124), i wprowadzanie ekstrahenta do drugiego dekantera (140), rozdzielanie w drugim dekanterze (140) od siebie fazy wodnej i fazy organicznej, która zawiera ekstrahent, i wprowadzanie fazy wodnej z drugiego dekantera (140) z powrotem do piątej kolumny destylacyjnej (124), a fazy organicznej z drugiego dekantera (140) do co najmniej jednej spośród pierwszej kolumny destylacyjnej (100) i szóstej kolumny destylacyjnej (130).
23. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że obejmuje zawracanie do obiegu wody, która zawiera ekstrahent, z szóstej kolumny destylacyjnej (130) przez szczyt (134) szóstej kolum
PL 235 855 B1 ny destylacyjnej (130) z powrotem do co najmniej jednego spośród pierwszego dekantera (122) i piątej kolumny destylacyjnej (124).
24. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że obejmuje przyjmowanie w drugiej kolumnie destylacyjnej (142) furfuralu i mieszaniny wody z co najmniej dwoma kwasami organicznymi, tworzenie w drugiej kolumnie destylacyjnej (142) azeotropu heterogennego wody z furfuralem na szczycie (146) drugiej kolumny destylacyjnej (142) w oparciu o proces heteroazeotropowej destylacji, usuwanie azeotropu heterogennego wody z furfuralem z drugiej kolumny destylacyjnej (142) przez jej szczyt (146) do oddzielania furfuralu od tych co najmniej dwóch kwasów organicznych, tworzenie tych co najmniej dwóch kwasów organicznych i wody na spodzie (148) drugiej kolumny destylacyjnej (142), w oparciu o proces heteroazeotropowej destylacji oraz wprowadzanie tych co najmniej dwóch kwasów organicznych i wody ze spodu ; 148) drugiej kolumny destylacyjnej (142) do pierwszej kolumny destylacyjnej (100) do rozdzielania tych co najmniej dwóch kwasów organicznych i furfuralu.
25. Sposób według zastrz, 24. znamienny tym, że co najmniej dwa organiczne kwasy i woda do wprowadzania do pierwszej kolumny destylacyjnej (100) zawierają 20% do 50% wody.
26. Sposób według zastrz, 24, znamienny tym, że obejmuje wprowadzanie wodnego W furfuralu ze szczytu (146) drugiej kolumny destylacyjnej (142) do trzeciego dekantera (150), oddzielanie fazy wodnej od fazy organicznej, która zawiera furfural, i wprowadzanie fazy organicznej do co najmniej jednej spośród drugiej kolumny destylacyjnej (142) i szóstej kolumny destylacyjnej (130).
27. Sposób według zastrz. 26, znamienny tym, że obejmuje przyjmowanie w szóstej kolumnie destylacyjnej (130) fazy organicznej z trzeciego dekantera (150) i tworzenie furfuralu na spodzie (136) szóstej kolumny destylacyjnej (130) do jego odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu.
28. Sposob według zastrz 27, znamienny tym, że obejmuje tworzenie fazy wodnej na szczycie (134) szóstej kolumny destylacyjnej (130) i wprowadzanie fazy wodnej z powrotem do trzeciego dekantera (150).
29. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że obejmuje wprowadzanie fazy wodnej z trzeciego dekantera (150) do siódmej kolumny destylacyjnej (152), i tworzenie wody przez destylację na spodzie (154) siódmej kolumny destylacyjnej (152) do jej odzyskiwania i/albo zawracania do obiegu, oraz wody. która zawiera furfural, na szczycie (158), albo do przenoszenia przez układ boczny, i wprowadzania wody, która zawiera furfural, ze szczytu (158) siódmej kolumny destylacyjnej (152) do trzeciego dekantera (150).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20146147 | 2014-12-23 | ||
| FI20146147A FI126451B (fi) | 2014-12-23 | 2014-12-23 | Prosessijärjestelmä kemikaalien erottelemiseksi, tislauskolonnijärjestely ja kemikaalien erottelumenetelmä |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL415311A1 PL415311A1 (pl) | 2016-07-04 |
| PL235855B1 true PL235855B1 (pl) | 2020-11-02 |
Family
ID=56128342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL415311A PL235855B1 (pl) | 2014-12-23 | 2015-12-21 | Układ procesowy do rozdzielania substancji chemicznych oraz sposób rozdzielania substancji chemicznych |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10441897B2 (pl) |
| CN (1) | CN105709451B (pl) |
| BR (1) | BR102015032378B1 (pl) |
| FI (1) | FI126451B (pl) |
| PL (1) | PL235855B1 (pl) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107137948B (zh) * | 2017-05-27 | 2020-12-25 | 天津科林泰克科技有限公司 | 一种从乙烯裂解碳九馏分中脱除双环戊二烯的方法 |
| FI20205420A1 (en) * | 2020-04-27 | 2021-10-28 | Chempolis Oy | Heteroazeotropic extractive distillation process and apparatus |
| FI130915B1 (en) * | 2023-05-22 | 2024-05-27 | Chempolis Oy | Process apparatus for and method of heteroazeotropic extractive distillation process |
| FI20235786A1 (en) * | 2023-07-03 | 2025-01-04 | Chempolis Oy | Apparatus and method for heteroazeotropic extractive distillation |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB689411A (en) * | 1949-12-17 | 1953-03-25 | Celanese Corp | Concentration of organic acids |
| US3024170A (en) * | 1959-06-15 | 1962-03-06 | Donald F Othmer | Process of azeotropic distillation of formic acid from acetic acid |
| DE1223826B (de) * | 1964-09-11 | 1966-09-01 | Basf Ag | Verfahren zur Gewinnung von wasser- und weitgehend ameisensaeurefreier Essigsaeure |
| JPS6051451B2 (ja) * | 1978-11-06 | 1985-11-14 | 三菱レイヨン株式会社 | 第3級ブチルアルコ−ルの製造法 |
| US5160412A (en) | 1992-03-10 | 1992-11-03 | Lloyd Berg | Dehydration of acetic acid by azeotropic distillation |
| TW330200B (en) | 1995-09-29 | 1998-04-21 | Showa Denko Kk | Process for purifying acetic acid |
| JPH10114699A (ja) | 1996-10-07 | 1998-05-06 | Teijin Ltd | 酢酸の回収方法 |
| FI108233B (fi) * | 1997-08-22 | 2001-12-14 | Chempolis Oy | Menetelmä muurahaishapon talteenottamiseksi |
| FI117633B (fi) * | 2000-12-29 | 2006-12-29 | Chempolis Oy | Kemikaalien talteenotto ja valmistus massan valmistuksen yhteydessä |
| US7378549B2 (en) * | 2004-01-26 | 2008-05-27 | Shell Oil Company | Process for the reactive extractive extraction of levulinic acid |
| CN101596371B (zh) * | 2009-06-29 | 2011-04-06 | 天津大学 | 间歇共沸精馏法提纯甲酸溶液的装置和方法 |
| US8382961B2 (en) * | 2010-06-07 | 2013-02-26 | Amt International, Inc. | System and method for reduction of water consumption in purified terephthalic acid production |
| WO2012054400A1 (en) * | 2010-10-18 | 2012-04-26 | Zeachem, Inc. | Recovery of organic acid using a complex extraction solvent |
| CN102766036B (zh) * | 2012-05-27 | 2014-05-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种乙酸、水分离系统中水回收利用的方法 |
-
2014
- 2014-12-23 FI FI20146147A patent/FI126451B/fi active IP Right Grant
-
2015
- 2015-12-17 US US14/973,266 patent/US10441897B2/en active Active
- 2015-12-21 PL PL415311A patent/PL235855B1/pl unknown
- 2015-12-23 BR BR102015032378-6A patent/BR102015032378B1/pt active IP Right Grant
- 2015-12-23 CN CN201510977903.XA patent/CN105709451B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105709451B (zh) | 2019-12-10 |
| CN105709451A (zh) | 2016-06-29 |
| BR102015032378B1 (pt) | 2021-10-05 |
| US10441897B2 (en) | 2019-10-15 |
| PL415311A1 (pl) | 2016-07-04 |
| FI20146147A7 (fi) | 2016-06-24 |
| US20160175735A1 (en) | 2016-06-23 |
| FI126451B (fi) | 2016-12-15 |
| BR102015032378A2 (pt) | 2016-07-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI518068B (zh) | 製造醋酸之製程 | |
| TW506965B (en) | Process for producing pure terephthalic acid with improved recovery of precursors, solvent and methyl acetate | |
| TW374766B (en) | Process for the continuous preparation of alkyl esters of (meth)acrylic acid | |
| CN103502196B (zh) | 从包含腐蚀金属污染物的羰基化过程流中除去胺化合物 | |
| BRPI0508383B1 (pt) | Processo para redução e/ou remoção de compostos redutores de permanganato (prc's) e de compostos de iodeto de c2-12 alquila e processo para produzir ácido acético | |
| BRPI0508438B1 (pt) | método aperfeiçoado para a redução e/ou remoção de compostos redutores de permanganato (prcs), ácidos c3-8 carboxílicos e compostos de iodeto de c2-12 alquila e processo para a produção de ácido acético | |
| JP6602494B2 (ja) | (メタ)アクリル酸の連続回収方法および装置 | |
| CN102471195A (zh) | 从丁醇、水和有机萃取剂的混合物中回收丁醇 | |
| CN101481307A (zh) | 一种从反应产物中分离出乙酸和乙酸仲丁酯的方法 | |
| US4250330A (en) | Process for the recovery of the solvent and of the by-produced methylacetate in the synthesis of terephthalic acid | |
| JP4290010B2 (ja) | フィッシャー−トロプシュ反応において生成した水リッチ流の精製方法 | |
| WO2016194850A1 (ja) | 酢酸の製造方法 | |
| US10441897B2 (en) | Process system for separating chemicals, distillation column arrangement, and method of separating chemicals | |
| JP2018517558A (ja) | 蒸留装置 | |
| CN101854989A (zh) | 共沸剂再生的共沸蒸馏 | |
| JP2019514936A (ja) | (メタ)アクリル酸の連続回収方法および装置 | |
| CN112292371B (zh) | 制备二氧戊环的方法 | |
| JPH11511452A (ja) | 二圧蒸留によるブタノール及びジブチルエーテルの分離 | |
| TW201808875A (zh) | 製造乙酸之方法 | |
| JP7402402B2 (ja) | ジオキソランを製造するための方法 | |
| BR112013026747B1 (pt) | processo de nitração à alta pressão | |
| CN101445442B (zh) | 芳香族羧酸制造中含有未反应烷基苯的含水醋酸的共沸蒸馏方法 | |
| CN104321417B (zh) | 生产脂肪酸酯的方法 | |
| US20150014148A1 (en) | Process for Energy Recovery in Manufacturing Cellulose Esters | |
| RS60748B1 (sr) | Procesi za proizvodnju sirćetne kiseline |