Экстракция солей органических кислот из реакционной смеси

Омыление эфиров

Для схем, в которых нейтрализация и омыление производятся раздельно, само омыление предусматривается после полной отгонки циклогексана. На стадию омыления эфиров поступают:

1. Продукты окисления циклогексана после предварительной отгонки основного количества циклогексана следующего состава, % масс.:

Циклогексана не более 27

Циклогексанона + циклогексанола не менее 74

Гидроперекисей не более 0,3

Эфиров не более 1,5

Кислот не более 0,5

Тяжелокипящих примесей не более 1,4

Схемой предусмотрена возможность приема продуктов окисления циклогексана непосредственно по трубопроводу, так и через промежуточную емкость. В этом случае продукт предварительно охлаждается до температуры не более 65⁰С, а перед подачей в реактор омыления подогревается до температуры не более 92⁰С.

2.Продукты дегидрирования циклогексанола следующего состава, % масс:

циклогексанона 50-80

циклогексанола 20-50

циклогексена до 1

Кроме того, содержат в своем составе эфиры, дициклогексил, дианон и другие примеси.

Продукты дегидрирования подаются на омыление из отделения подготовки сырья. Перед поступлением в реактор омыления продукты дегидрирования нагреваются до температуры не более 100⁰С.

3. Дистиллат колонны отгонки циклогексанона и циклогексанола из водно – щелочных стоков отделения окисления циклогексана. С целью стабилизации щелочного режима в реактор омыления 1 предусмотрена подача конденсата с теплового пункта производства.

Омыление эфиров производится в 3-х каскадно-расположенных реакторах 1, 2 и 3 при температуре 83-92⁰С и давлении не более 0,01 МПа (0,1 кгс/см²). Реактор омыления представляет собой цилиндрический аппарат с рубашкой, снабженный мешалкой пропеллерного типа.

Заданная температура в реакторах омыления поддерживается регулировкой подачи пара Р=0,3 МПа (3 кгс/см²) в рубашки реакторов.

Омыление эфиров производится 25-44%-ным раствором едкого натра. Так как количество водно – органического слоя может изменяться, то предусматривается подача в линию водно – органического слоя конденсата из теплопункта с температурой не более 90⁰С. Количество подаваемого едкого натра определяется, исходя из необходимости поддержания концентрации щелочи в водном слое после реакторов омыления в пределах 2-6% весовых.

Реакционная смесь из первого по ходу реактора омыления по переливному трубопроводу самотеком поступает во второй реактор омыления, из второго – в третий реактор.

Суммарное время пребывания реакционной смеси в трех реакторах омыления при максимальной нагрузке составляет не менее 50 минут. Схемой предусмотрена возможность отключения второго или третьего по ходу реактора, в этом случае омыление производится в двух реакторах.

Из третьего реактора реакционная смесь самотеком поступает в смеситель 6, в который добавляется циклогексан с целью лучшего отделения в экстракционной колонне органического слоя от водного.

Пары циклогексана и воды из реакторов 1-3 и смесителя 6 поступают в конденсаторы 4 и 5, охлаждаемые соответственно оборотной и захоложенной водой. Жидкость из конденсаторов возвращается в смеситель 6, а газовая фаза через гидрозатвор с высотой затвора 1000 мм вод. ст., выдается в атмосферу.

Заданное количество циклогексана, подаваемого в смеситель 6 под-держивается автоматически постоянным регулятором расхода, исходя из необходимости поддержания массовой доли циклогексана в органическом слое 30-50%.

В смесителе 6 автоматически поддерживается температура 58-62⁰С. Уровень в смесителе 6 поддерживается постоянным автоматически выводом реакционной смеси с помощью насоса 7 в экстракционную колонну 8.

Экстракция солей органических кислот из реакционной смеси

Экстракция солей органических кислот из реакционной смеси, поступающей из смесителя 6, осуществляется в экстракционной колонне 8 насадочного типа. Насадка колонны из металлических колец 25х25х0,8 мм, высота слоя 6000 мм.

Экстракция производится конденсатом, подаваемым на стадию экстракции из теплового пункта с температурой не более 90⁰С.

Количество промывной воды (в соотношении к омыленному продукту 1׃5), подаваемой в экстракционную колонну, поддерживается автоматически постоянной с помощью регулятора расхода и клапана, установленного на линии подачи конденсата из теплового пункта. Расход промывной воды устанавливается в зависимости от нагрузки на стадию ректификации по органическому слою.

Перед подачей в экстракционную колонну промывная вода охлаждается до температуры 58-62⁰С.

Извлечение солей органических кислот из реакционной смеси промывной водой обеспечивается развитой поверхностью металлических колец, загруженных в колонну, а также за счет создания противоточного движения водной и органических фаз в колонне 8. Температура в экстракционной колонне 58-62⁰С.

В кубе экстракционной колонны 8 поддерживается граница раздела фаз водного и органического слоя. Для поддержания постоянного уровня раздела фаз в кубе экстракционной колонны, водный слой автоматически выводится с низа колонны. Отработанный водно – щелочной слой, содержащий соли органических кислот и свободный едкий натр, используется для нейтрализации кислот на стадии окисления циклогексана. Для поддержания необходимой концентрации едкого натра в водно – щелочном слое, в последний автоматически дозируется свежая щелочь по плотности водно – щелочного раствора, подаваемого в отделение окисления циклогексана. Плотность водно – щелочного раствора автоматически поддерживается постоянной, исходя из необходимости поддерживания массовой доли свободной щелочи в отработанном водно – щелочном растворе после стадии нейтрализации отделения окисления в пределах 0,2-1,5%.

Типичными нарушениями технологического режима стадии экстракции солей органических кислот является низкая концентрация циклогексана в смесителе в таком случае органическая фаза, выходящая из верхней части экстрактора, будет содержать соли органических кислот. На стадии ректификации омыленного продукта попадание солей органических кислот в ректификационные колонны может вызвать забивку испарителей и тарелок колонн.

Исследования показали, что в результате омыления проводимого даже при 95 ⁰С (предельно возможная температура в условиях атмосферного давления), расщепляются не все эфиры. Некоторая часть остается в смеси, направляемой на ректификацию. Для существенного повышения степени омыления эфиров необходимы температуры 175-200⁰С.

В процессе ректификации подавляющая часть сложных эфиров концентрируется в кубовом остатке колонны (Х – масло) для отгонки циклогексанола.

Для нейтрализации и омыления сложных эфиров можно заменить щелочь на раствор плава соды кальцинированной, получаемого при сжигании щелочных стоков.

В плаве соды кальцинированной содержится 85- 93 % Nа₂СО₃, 5-9 %NаОН. Обработка оксидата 15 % -ным водным раствором такого плава в течение 15 мин. при 60⁰С позволила полностью нейтрализовать органические кислоты и одновременно гидролизовались около 50 % сложных эфиров, обычно разрушаемых при температурах до 95⁰С с щелочью. Однако внедрению этого способа препятствует протекание побочной реакции перехода карбоната натрия в бикарбонат, а также выделение значительного количества двуокиси углерода.