close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9478

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.06.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 9478
(13) C1
(19)
C 07C 253/00
C 07C 255/00
СПОСОБ ОЧИСТКИ АЦЕТОНИТРИЛА
(21) Номер заявки: a 20030053
(22) 2001.06.21
(31) 60/218,865 (32) 2000.07.18 (33) US
(85) 2003.02.18
(86) PCT/US01/19709, 2001.06.21
(87) WO 02/06212, 2002.01.24
(43) 2003.09.30
(71) Заявитель: Инеос США ЛЛС (US)
(72) Автор: ГОДБОЛ, Санджей, П. (US)
(73) Патентообладатель: Инеос США ЛЛС
(US)
(56) EP 0055920 A2, 1982.
DE 3334321 A1, 1985.
EP 0024788 A1, 1981.
BY 996 C1, 1995.
SU 679132, 1979.
BY 9478 C1 2007.06.30
(57)
1. Способ очистки ацетонитрила, включающий дистилляцию сырого ацетонитрила в
первой фракционной дистилляционной колонне при давлении 10,3-96,5 КПа, отбор первой
боковой фракции, содержащей ацетонитрил, дистилляцию первой боковой фракции во
второй фракционной дистилляционной колонне при давлении 206,7-826,9 КПа и отбор из
второй фракционной дистилляционной колонны второй боковой фракции, содержащей
ацетонитрил.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сырой ацетонитрил получен путем каталитического амоксидирования пропилена или пропана.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сырой ацетонитрил выделен из отходов
химических процессов.
Фиг. 1
BY 9478 C1 2007.06.30
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сырой ацетонитрил содержит 38-78 мас. %
ацетонитрила, 20-68 мас. % воды и 0,01-10,0 мас. % HCN.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первая боковая фракция содержит 8290 мас. % ацетонитрила и 6-8 мас. % воды.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первую боковую фракцию дополнительно
обрабатывают для снижения содержания в ней HCN.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сырой ацетонитрил дополнительно обрабатывают для удаления HCN до дистилляции в первой фракционной дистилляционной колонне.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что получают ацетонитрил с чистотой, по
меньшей мере, 99 мас. %.
Данное изобретение относится к способу производства ацетонитрила. Более конкретно, данное изобретение относится к способу очистки и извлечения сырого ацетонитрила,
полученного, например, в качестве побочного продукта во время образования акрилонитрила путем аммоксидирования олефина, например пропилена, или аммоксидирования
пропана. Данное изобретение также относится к способу очистки рециклового и отходящего растворяющего ацетонитрила.
Ацетонитрил является растворителем, применяемым во многих промышленных химических процессах, и является избирательным растворителем для применения в высокопроизводительной жидкостной хроматографии, обычно в сочетании с одним или несколькими растворителями, такими как вода или спирт. Ацетонитрил также применяется в
качестве исходного материала для получения других химических продуктов, используемых в химическом и фармацевтическом производстве. Для таких процессов, а также иных
применений желательно иметь чистый ацетонитрил.
Важным источником ацетонитрила является поток побочных продуктов, получаемых
при производстве акрилонитрила путем каталитического аммоксидирования пропилена,
например, в процессе, описанном в патенте США № 5.093.299. Каталитическое аммоксидирование пропилена является важнейшим промышленным процессом, и поток побочных
продуктов, содержащий ацетонитрил, вырабатывается во всем мире тысячами миллионов
фунтов в год. Хотя количественный состав может изменяться, типичный образец такого
потока побочных продуктов состоит приблизительно из 50 % ацетонитрила, 40 % воды и
меньших количеств цианистого водорода (HCN), акрилонитрила и других органических
веществ, например оксазола, аллилового спирта, ацетона и пропионитрила. Предшествующие способы отделения ацетонитрила от других компонентов смеси побочных продуктов, в частности от воды, являются не простыми. Например, в способе, описанном в
патенте США № 4.362.603, используются три разных процедуры дистилляции. Первая является фракционирующей дистилляцией при высоком давлении для удаления легких и
тяжелых фракций, вторая является дистилляцией при низком давлении для образования
верхнего погона водно-ацетонитрильной азеотропной смеси и тяжелой фракции, которая
включает воду, и третья является дистилляцией при высоком давлении, предназначенной
для получения средней фракции или бокового погона относительно чистого ацетонитрила,
водно-ацетонитрильного верхнего погона и недогона или тяжелой фракции. В то время
как этот процесс дает относительно чистый ацетонитрил, он требует использования трех
этапов дистилляции и сопутствующих рецикловых потоков. Необходим более простой
способ очистки сырого ацетонитрила, в частности ацетонитрила, который смешан с водой
или другими растворителями. В данном изобретении предлагается такой усовершенствованный способ.
В данном изобретении предлагается способ очистки сырого или нечистого ацетонитрила, содержащий дистилляцию ацетонитрила в фракционирующей дистилляционной ко2
BY 9478 C1 2007.06.30
лонне при давлении ниже атмосферного, извлечение первой боковой фракции, содержащей ацетонитрил, дистилляцию первой боковой фракции во второй фракционирующей
дистилляционной колонне при давлении выше атмосферного и извлечение из второй дистилляционной колонны второго бокового погона, содержащего очищенный ацетонитрил.
Ацетонитрил, применяемый в предлагаемом способе, предпочтительно является ацетонитрилом, получаемым в качестве побочного продукта во время аммоксидирования
пропилена или другого подходящего углеводорода, например пропана. Однако способ,
предлагаемый в данном изобретении, можно использовать для очистки любого источника
ацетонитрила, включая, например, рецикловый или отходящий ацетонитрил. Такой рецикловый или отходящий ацетонитрил может быть ацетонитрилом, который использовался в качестве растворителя в других производственных процессах или в качестве растворителя для жидкостной хроматографии высокого давления и может содержать в качестве
примесей различные количества воды и одну или несколько органических примесей.
Чертеж является схематическим представлением одного из вариантов осуществления
данного изобретения.
В способе, предлагаемом в данном изобретении, источник сырого ацетонитрила подвергается обработке для получения очищенного ацетонитрила. Понятие "очищенный ацетонитрил", используемое здесь, означает, что ацетонитрил чище, то есть имеет большую
концентрацию, чем сырой ацетонитрил, применяемый в качестве исходного материала в
способе очистки. Предпочтительно очищенный ацетонитрил означает ацетонитрил, который составляет, по крайней мере, около 95 весовых процентов в смеси, более предпочтительно, по крайней мере, около 98 весовых процентов и наиболее предпочтительно около
99 весовых процентов. Способ, предлагаемый в данном изобретении, может быть использован для получения ацетонитрила с чистотой около 95 весовых процентов, более предпочтительно около 99,99 весовых процентов.
Сырой ацетонитрил, используемый в предлагаемом способе, может поступать из любого источника. Однако предлагаемый способ наиболее подходит для очистки ацетонитрила, который образуется в качестве побочного продукта при каталитическом аммоксидировании углеводородного исходного продукта, такого как пропилен или пропан, с
помощью реакции смеси, например, пропилена, аммония и кислородосодержащего газа в
присутствии соответствующего катализатора. Кислородосодержащий газ может быть, например, воздухом, воздухом, обогащенным чистым кислородом, или каким-либо другим
видом молекулярного кислорода. Катализатор может быть одним из множества катализаторов, применяемых для аммоксидирования углеводородов, например пропилена. Предпочтительными катализаторами являются те, которые могут действовать при обычном
молярном соотношении воздуха с пропиленом, по крайней мере, около 8,5 : 1. Подходящие катализаторы описаны, например, в патентах США № № 3.642.930, 4.485.079,
3.911.089, 4.873.215, 4.877.764 и патентных заявках Японии № № 74-87474 и 78-352322.
В таких процессах аммоксидирования в качестве основного продукта получают акрилонитрил. Однако в качестве побочных продуктов образуются меньшие количества других веществ, таких как HCN, ацетонитрил, оксазол, аллиловый спирт, ацетон и пропионитрил. Образуется также вода. Конденсированная смесь органических продуктов,
получаемая при каталитическом аммоксидировании пропилена, обычно содержит от 10 до
13 весовых процентов акрилонитрила, от 16 до 19 весовых процентов воды, от 0,9 до 1,5 весовых процентов HCN, от 0,2 до 0,4 весовых процентов ацетонитрила и от 1,0 до 2,0 весовых процентов других органических соединений, включая оксазол, аллиловый спирт, ацетон и пропионитрил. Соответствующие процессы каталитического аммоксидирования
пропилена в акрилонитрил описаны в патентах США № № 5.093.299, 4.863.891, 4.767.878
и 4.503.001; все они включаются сюда полностью посредством ссылки.
После реакции аммоксидирования из вытекающего потока реактора необходимо выделить акрилонитрил, ацетонитрил и HCN. В обычном процессе вытекающий поток обра3
BY 9478 C1 2007.06.30
батывают с целью удаления остаточного аммиака. Остающуюся смесь соответствующим
образом обрабатывают в большом количестве процессов дистилляции для выделения желаемого акрилонитрила. В процессе очистки получается поток продуктов, обогащенный
ацетонитрилом. Это именно тот поток, который наиболее подходит для использования в
предлагаемом способе для получения очищенного ацетонитрила. Такой поток, обогащенный ацетонитрилом, может содержать от 30 до 78 весовых процентов ацетонитрила, от 20
до 68 процентов воды, от 0,01 до 10 весовых процентов HCN и от 1,0 до 5,0 весовых процентов других органических веществ, таких как оксазол, аллиловый спирт, ацетон и акрилонитрил. Процесс очистки акрилонитрила описан, например, в патентах США
№ № 4.234.501, 3.885.928, 3.352.764, 3.198.750 и 3.044.966, которые включаются сюда
полностью посредством ссылки.
Вдобавок к очистке сырого ацетонитрила, извлекаемого при получении акрилонитрила с помощью аммоксидирования пропилена или других углеводородов, способ, предлагаемый в данном изобретении, может быть использован для получения очищенного ацетонитрила из рецикловых потоков или отходящих потоков, содержащих ацетонитрил.
Такие рецикловые потоки могут возникать, например, при некоторых других химических
процессах, где ацетонитрил используют в качестве растворителя или в качестве исходного
материала для получения других химических композиций. Такие рецикловые потоки образуются также в процессах жидкостной хроматографии при высоком давлении. Ацетонитрил обычно в сочетании с одним или несколькими сорастворителями, например водой
или спиртом, таким как метанол, этанол или изопропиловый спирт, применяется в качестве подвижной фазы в высокопроизводительной жидкостной хроматографии. Такие процессы создают отходящий поток ацетонитрила, загрязненный малыми количествами различных химических соединений, обычно меньшими чем 0,1 весового процента, но содержащий относительно большие количества, обычно от 10 до 80 весовых процентов, одного
или нескольких сорастворителей, используемых в процессе хроматографии. Таким образом, используемый здесь термин "рецикловый ацетонитрил" означает источник ацетонитрила, который выделен, по крайней мере при одном химическом, аналитическом или другом процессе и который содержит, по меньшей мере, одну примесь. Обычные примеси
могут включать, например, воду, метанол, этанол, изопропанол, аллиловый спирт, изопропилацетат, один или несколько гептанов, триметилсиланол, гексаметилдисилоксан, бензол
и тетрагидрофуран. Количество примеси или примесей составляет обычно от 0,01 весового процента до 80 весовых процентов от веса смеси, однако количество примесей в рецикловом ацетонитриле обычно меньше 25 весовых процентов без единичного компонента,
большего 10 весовых процентов, от веса смеси.
В предпочтительном процессе по данному изобретению сырой ацетонитрил сначала
дистиллируют в первой дистилляционной колонне при давлении ниже атмосферного, чтобы удалить легкие компоненты и тяжелые компоненты, обычно воду, путем удаления содержащей ацетонитрил первой боковой фракции для дальнейшей обработки. Понятие
"боковая фракция" означает, что поток, содержащий ацетонитрил, отбирают в точке между верхом и дном колонны. Такую боковую фракцию можно отобрать на участке ниже того места, где в колонну подается исходный материал, если исходный материал имеет относительно высокий уровень легких низкокипящих примесей, или можно отобрать в точке
выше того места, где в колонну подается исходный материал, если исходный материал
имеет относительно высокий уровень тяжелых примесей. Предпочтительно, чтобы боковая фракция находилась в середине 80 процентов колонны, более предпочтительно в середине 66 процентов.
Первую боковую фракцию направляют во вторую дистилляционную колонну, где она
снова дистиллируется. Вторую боковую фракцию очищенного ацетонитрила удаляют из
второй колонны. Перед второй дистилляцией первую боковую фракцию можно обработать с целью удаления примесей, которые не были удалены при первой дистилляции. На4
BY 9478 C1 2007.06.30
пример, можно выполнить химическую обработку для отделения одной или нескольких
примесей. Когда сырой ацетонитрил, который обрабатывают по способу, предлагаемому в
данном изобретении, является ацетонитрилом, получаемым в качестве побочного продукта при производстве акрилонитрила путем аммоксидирования пропилена, поток сырого
ацетонитрила, как указывалось выше, обычно содержит цианистый водород (HCN), например, от 0,01 до 10 весовых процентов. Если поток сырого ацетонитрила содержит
HCN, часть этого HCN можно удалить из потока ацетонитрила как легкую фракцию в
первой дистилляционной колонне. Тем не менее, в первой боковой фракции может оставаться некоторое количество HCN. HCN из первой боковой фракции можно удалить с помощью любого подходящего средства удаления HCN из водно-ацетонитрилового потока
поступающего материала. Например, можно обработать его основанием, таким как едкий
натр, альдегидом, таким как формальдегид, озоном или солями железа. Однако, поскольку
в последующем этапе процесса предпочтительно не использовать дистилляционную колонну, нижняя фракция которой содержит воду, предпочтительно для удаления HCN не
использовать реагент, который либо образует, либо имеет соль в качестве побочного продукта. Как альтернативный вариант, сырой ацетонитрил можно обработать перед первой
дистилляционной колонной вывариванием, как это описано в патенте США № 4.328.075,
который включается сюда полностью с помощью ссылки. В процессе вываривания поток
сырого ацетонитрила, содержащий HCN, реагирует с раствором каустика, например едкого натра, и альдегидом, например формальдегидом, для удаления HCN. В качестве другого альтернативного средства, как это описано в патенте США № 4.328.075, вываривание
можно использовать после первой дистилляции по данному изобретению при наличии дополнительной дистилляционной колонны либо при давлении атмосферном, либо выше
атмосферного, чтобы удалить реагенты, использованные на этапе вываривания, либо продукты, образованные на этом этапе. Это полезно делать, в частности, когда заметное количество HCN или акрилонитрила присутствует в первой дистилляционной колонне.
Использование вакуумной колонны в качестве первой колонны в соответствии с данным изобретением уменьшает полимеризацию цианистого водорода в первой колонне.
Уменьшение полимеризации HCN обеспечивает уменьшенное засорение верхней части
колонны и верхней аппаратуры, увеличивая тем самым время использования колонны до
удаления полимеризованного HCN. Использование вакуумной колонны также уменьшает
количество тяжелых компонентов, уносимых вниз в процессе очистки. В результате этого
повышается качество ацетонитрильного продукта, в частности вследствие того, что результирующий продукт имеет меньше продуктов, которые абсорбируют в ультрафиолетовом
диапазоне. Уменьшается также количество воды, насколько это возможно в процессе очистки, вследствие чего уменьшается количество рециркулирующего вещества.
Способ, предлагаемый в данном изобретении, для очистки сырого ацетонитрила будет
описан более подробно для случая использования сырого ацетонитрила, получаемого при
выработке акрилонитрила путем аммоксидирования пропилена, как уже указывалось выше. Однако должно быть понятно, что использование такого сырого ацетонитрила является только одним из примеров осуществления данного изобретения, и условия обработки,
этапы обработки, оборудование и другие элементы этого примера можно использовать
для очистки других источников загрязненного ацетонитрила, включая рецикловый или
отходящий ацетонитрил или смесь рециклового или отходящего ацетонитрила с ацетонитрилом, получаемым из других источников, таких как сырой ацетонитрил, получаемый
в качестве побочного продукта при выработке акрилонитрила путем аммоксидирования
пропилена или других углеводородов.
Сырой ацетонитрил в виде смеси, содержащей от 30 до 78 весовых процентов ацетонитрила, от 20 до 68 весовых процентов воды, от 0,01 до 10 весовых процентов HCN и от
0,1 до 5 весовых процентов других органических соединений, например оксазола, аллилового спирта, ацетона и акрилонитрила, дистиллируется в первой фракционирующей ко5
BY 9478 C1 2007.06.30
лонне при давлении в верхней части колонны от 10,3 до 96,5 КПа, предпочтительно от
17,2 до 68,9 КПа и наиболее предпочтительно от 24,1 до 34,5 КПа. Дистилляцию проводят
таким образом, что нижний, предпочтительно донный, поток содержит тяжелые компоненты в сыром ацетонитриле, а верхний, предпочтительно головной, поток содержит легкие компоненты. Тяжелые компоненты - это компоненты, точка кипения которых выше,
чем точка кипения ацетонитрила или азеотропной смеси ацетонитрила и воды при рабочем давлении в колонне. Легкие компоненты - это компоненты, точка кипения которых
ниже, чем точка кипения ацетонитрила или азеотропной смеси ацетонитрила и воды при
давлении во время дистилляции. HCN является легким компонентом, так же как, например, оксазол, акролеин и акрилонитрил. Боковой погон или боковая фракция удаляется из
дистилляционной колонны. В зависимости от температуры и давления, выбранных для
первой дистилляции, а также места на колонне, откуда отбирают боковую фракцию, эта
фракция содержит ацетонитрил, воду и другие примеси, однако по сравнению с потоком
сырого ацетонитрила она обогащена ацетонитрилом. Например, дистилляция выполняется
таким образом, что азеотропный боковой погон содержит от 82 до 90 весовых процентов
ацетонитрила и от 8 до 16 весовых процентов воды, предпочтительно от 86 до 89 весовых
процентов ацетонитрила и от 9 до 17 весовых процентов воды. Если точка отбора бокового погона на колонне находится выше места добавления исходного материала, боковой
погон предпочтительно отбирают в виде жидкости, поскольку паровая фаза более богата
легкими компонентами. Если боковой погон отбирают ниже места подачи исходного материала, он отбирается предпочтительно в виде газа, поскольку жидкость более богата
тяжелыми компонентами.
Первая дистилляционная колонна предпочтительно имеет контур обратного потока,
расположенный в верхней части колонны выше местоположения первого бокового погона, предпочтительно на крышке колонны. Таким образом, часть верхней фракции колонны
возвращается в колонну в виде обратного потока. Коэффициент обратного потока, который является весовым отношением величины части верхней фракции, возвращаемой в колонну, к величине верхней фракции колонны, удаляемой из колонны, составляет от 1 до
50, более предпочтительно от 20 до 30. Верхняя или головная фракция не возвращается,
так как обратный поток может конденсироваться. По крайней мере, часть конденсата может быть направлена обратно в процесс очистки акрилонитрила в виде рециклового потока. Предпочтительно он рециркулирует в одну из колонн дистилляции акрилонитрилового
продукта, используемой для извлечения арилонитрила. Более предпочтительно она является колонной, которую можно использовать для подачи потока сырого ацетонитрила как
исходного материала в способе, предлагаемом в данном изобретении. Обратный поток
предпочтительно возвращается в первую дистилляционную колонну в точке выше первого бокового погона. Более предпочтительно - в самом верху колонны. Часть верхней или
головной фракции, которая не конденсируется, предпочтительно уничтожается путем, например, сжигания.
Первая дистилляционная колонна может иметь насадку или тарелки для содействия
дистилляции сырого ацетонитрила. Если она снабжена тарелками, они могут представлять
собой сита, желоба или колпачки и т.п. Теоретическое количество тарелок - от 25 до 40.
В предпочтительном варианте осуществления в первую дистилляционную колонну
вдобавок к воде, содержащейся в сыром ацетонитриле, может быть добавлена вода. Вода,
если она добавляется, предпочтительно добавляется в верхнюю часть колонны выше точки, в которой отбирают боковой погон, и ниже того места, где удаляют верхнюю фракцию. Воду добавляют, чтобы помочь дистилляции дополнительно и обеспечить экстрактивную дистилляцию примесей в сыром ацетонитриле, например акрилонитрила или
метилацетата, если таковой присутствует при удалении в верхних погонах. Количество
добавляемой воды должно обеспечивать очистку сырого ацетонитрила до необходимого
уровня. Однако, как правило, количество добавляемой воды является таким, чтобы весо6
BY 9478 C1 2007.06.30
вое соотношение добавляемой воды и ацетонитрила, присутствующего в сыром ацетонитриле, составляло от 0,1 : 1 до 10 : 1, более предпочтительно от 0,2 : 1 до 5 : 1.
Первый боковой погон может также содержать меньшие количества примесей, таких
как HCN, которые не удаляются ни как легкие, ни как тяжелые. Например, как описывалось выше, он может содержать от 0,01 до 0,5 весового процента HCN или от 0,05 до
0,1 весового процента HCN. Эти примеси, в частности HCN, предпочтительно удаляют,
например подвергая поток ацетонитрила обработке химическим реагентом или реагентами, как указывалось выше, которые могут реагировать с HCN и удалять его из потока; это
такие реагенты, как альдегид, подобный формальдегиду, каустик, например едкий натр,
или одна или несколько солей железа.
Первый боковой погон после того, как он был необязательно подвергнут процессу вываривания, описанному выше, или какому-либо иному процессу или процессам для удаления остаточных примесей, направляют во вторую дистилляционную колонну для дополнительной очистки. Первый боковой погон дистиллируется во второй фракционирующей
колонне при давлении от 206,7 до 826,9 КПа, предпочтительно от 413,5 до 689,1 КПа, а
более предпочтительно от 585,7 до 620,2 КПа. Дистилляцию проводят таким образом,
чтобы нижний, предпочтительно донный, поток уносил тяжелые компоненты, а верхний
поток - легкие компоненты. Тяжелые компоненты - это такие компоненты, точка кипения
которых выше точки кипения ацетонитрила. Легкие компоненты включают компоненты,
точка кипения которых ниже, чем точка кипения ацетонитрила и азеотропных смесей, таких как смесь вода-ацетонитрил. Из второй дистилляционной колонны удаляют боковой
погон. Предпочтительно боковой погон располагается в середине 80 процентов колонны,
более предпочтительно в середине 66 процентов. Этот второй боковой погон является
ацетонитрилом, очищенным в соответствии со способом, предлагаемым в данном изобретении. Продуктом бокового погона может быть жидкость или пар, отобранный предпочтительно ниже входной точки потока исходного материала на колонне.
Вторая дистилляционная колонна предпочтительно имеет контур обратного потока,
расположенный в верхней части колонны выше второго бокового погона, предпочтительно на крышке колонны. Таким образом, по крайней мере, часть верхней фракции колонны
возвращается в колонну в виде обратного потока. Коэффициент обратного потока для
второй дистилляционной колонны, который является весовым отношением величины части верхней фракции, возвращаемой в колонну, к величине полного головного погона, удаляемого из колонны, должен составлять больше 3, предпочтительно от 3 до 10, более
предпочтительно от 5 до 8. Верхнюю фракцию можно извлекать в виде жидкости или сочетания жидкости и пара. Жидкий выход предпочтительно направляют в качестве исходного материала в первую колонну, то есть колонну удаления легких фракций, предпочтительно выше точки первого выхода. Пар, если таковой присутствует, предпочтительно
возвращать во вторую колонну с помощью смешивания его с боковым погоном из первой
колонны. Обратный поток второй дистилляционной колонны предпочтительно возвращать во вторую дистилляционную колонну в точке выше второго выхода. Предпочтительно, чтобы вторая дистилляционная колонна имела насадку или тарелки для содействия
дистилляции ацетонитрила. Если она имеет тарелки, они могут быть ситами, желобами
или колпачками и т.п. Теоретическое количество тарелок предпочтительно составляет от
20 до 30. Очищенный ацетонитрил удаляют из второй колонны в виде бокового погона
ниже точки, в которой во вторую колонну вводится исходный материал. Очищенный ацетонитрил должен иметь, по крайней мере, 99 весовых процентов чистоты, более предпочтительно 99,8 весовых процентов и наиболее предпочтительно 99,99 весовых процентов.
При необходимости этот поток ацетонитрила можно подвергнуть дальнейшей очистке для
удаления, например, каких-либо незначительных примесей, которые могут, например, абсорбировать ультрафиолетовое излучение.
7
BY 9478 C1 2007.06.30
Теперь будет описан предпочтительный вариант осуществления данного изобретения
со ссылкой на прилагаемый чертеж.
Исходный материал ацетонитрил - либо сырой ацетонитрил, рецикловый ацетонитрил,
либо их сочетание - подают по входному трубопроводу 9, а воду - по входному трубопроводу 8 или, необязательно, по трубопроводу 13 в первую фракционирующую дистилляционную колонну 10, называемую также колонной высушивания легких фракций, в которой
ацетонитрил и воду дистиллируют под давлением от 17,2 до 34,5 КПа. Дистилляцию проводят в такой степени, чтобы позволить большей части, а предпочтительно всем легким
примесям в ацетонитрильном исходном материале удалиться по верхнему трубопроводу
14 для легких фракций. Присутствующие примеси подвергают экстрактивной дистилляции с помощью подачи в колонну 10 воды. Вдобавок из продуктовой колонны 30 по трубопроводу 36 в колонну 10 высушивания легких фракций также поступает поток ацетонитрила, содержащего небольшое количество тяжелых примесей. Из продуктовой
колонны 30 по трубопроводу 34 подается в колонну 10 азеотропная смесь ацетонитрила и
воды, обогащенная легкими фракциями. Легкие примеси (например, изопропилацетат, акрилонитрил, оксазол) в отходящем растворителе или сыром ацетонитрильном материале,
либо вследствие их низких точек кипения, либо с помощью экстрактивной дистилляции в
присутствии воды, также извлекаются из колонны 10 в виде пара по трубопроводу 14 и
частично возвращаются обратно в верхнюю зону колонны 10 через парциальный конденсатор 15 и трубопровод 13 обратного потока. Коэффициет обратного потока составляет
предпочтительно 25 : 1. Невосстановленные верхние погоны удаляют по трубопроводу 14
и траспортируют в выходные газоочистители или в конденсаторы (не показаны) для обработки отходов. Воду извлекают со дна колонны 10 и отводят по трубопроводу 15 для обработки отходов с частичной рециркуляцией через ребойлер 11. Первую азеотропную
смесь ацетонитрила и воды, содержащую около 88 % ацетонитрила, около 10 % воды,
около 1000 частей на миллион HCN, менее 10 частей на миллион летучих легких фракций
и любые тяжелые органические вещества, извлекают по трубопроводу 16 в виде парового
бокового погона, который конденсируется в конденсаторе 12 и транспортируется по трубопроводу 17 в необязательное устройство 20 обработки для удаления HCN или ацетонитрила, если таковые присутствуют. Остаток воды и большинство тяжелых фракций
уходят из колонны 10 по трубопроводу 15 и направляются в отходы.
В одном из вариантов осуществления может отбираться жидкий боковой погон, если
большинство примесей были легкими примесями. При другой конфигурации расположение выхода бокового погона может быть ниже расположения подающего лотка.
Если отсутствует значительное количество примесей, например HCN, и акрилонитрил
должен быть удален после первой дистилляции, не требуется устройство 20 обработки.
Альтернативно, для удаления HCN перед поступлением сырого ацетонитрила в первую
дистилляционную колонну можно использовать 4.328.075. Освобожденная от HCN смесь
воды и ацетонитрила, выходящая из устройства 20 обработки, поступает по трубопроводу
22 в продуктовую колонну 30 и дистиллируется при высоком давлении, например
355,5 КПа, в верхней, средней и нижней частях. Фракцию, содержащую ацетонитрил с
тяжелыми примесями, удаляют со дна продуктовой колонны 30 по трубопроводу 301 в
ребойлер 31 для частичной рециркуляции в колонну 30 по трубопроводу 37 и колонну 10
по трубопроводу 36. Вторую азеотропную смесь ацетонитрила и воды удаляют с верха
продуктовой колонны 30 для конденсации и рециркуляции в виде обратного потока назад
в верхнюю часть продуктовой колонны 30 по трубопроводам 33, 331 и парциальный конденсатор 332. Часть конденсируемой жидкости может рециркулировать обратно в колонну 10 по трубопроводу 38. Неконденсированные пары проходят по трубопроводу 34 в
конденсатор 12 азеотропной смеси, где они смешиваются с первой азеотропной смесью из
трубопровода 16. Альтернативно, эти неконденсированные пары могут проходить в колонну 10 высушивания легких фракций по трубопроводам 34 и 341. Предпочтительно для
8
BY 9478 C1 2007.06.30
этого этапа процесса коэффициент обратного потока должен составлять 5:1, как указывалось выше. Вследствие того, что колонна 30 работает под высоким давлением, вода из
второй азеотропной смеси ацетонитрила и воды, поступающей в продуктовую колонну 30,
извлекается в верхнем погоне продуктовой колонны 30, то есть во второй азеотропной
смеси ацетонитрила и воды, оставляя в продуктовой колонне ацетонитрил высокой чистоты. Этот ацетонитрил высокой чистоты (99,99 весовых процентов ацетонитрила) выходит
из колонны 30 в виде бокового погона по трубопроводу 39 (этот поток может быть паром
или жидкостью, предпочтительно паром) и после охлаждения в теплообменнике 321 проходит по трубопроводу 56 в необязательную установку для обработки полимеров, подобную описанной в ЕР 890572 А1.
Приведенное описание отнюдь не исчерпывает и не ограничивает объем данного изобретения, но служит лишь иллюстрацией его практического применения. Понятно, что
многие альтернативы, модификации и варианты станут ясными всем специалистам в данной области в свете вышеприведенного описания. Соответственно имеется намерение охватить все такие альтернативы, модификации и варианты с возможной полнотой с помощью сущности и широкого объема прилагаемой формулы изобретения.
Пример
Первая дистилляционная колонна, содержащая 60 реальных тарелок (эффективность
50 %), оборудована верхним конденсатором и ребойлером. Вторая дистилляционная колонна, содержащая 57 реальных тарелок (эффективность 50 %), оборудована верхним
конденсатором и ребойлером. Величины рабочего давления в первой и второй колоннах
соответственно 20,6-62,0 КПа и 585,7-620,2 КПа. На верхнюю тарелку первой колонны
подавали растворяющую воду со скоростью 1 галлон в минуту (GPM) при 90°F. В первую
дистилляционную колонну (работавшую при пониженном давлении, указанном выше) на
тарелку 40 со скоростью 9 GPM при 75°F подавали поток сырого ацетонитрила, имеющий
следующий состав: 66 весовых процентов ацетонитрила, 28,8 весового процента воды,
2,5 весового процента HCN, 800 миллионных частей по весу акрилонитрила, 1,3 весового
процента пропионитрила, 1,2 весового процента оксазола и следы других примесей. Коэффициент обратного потока для первой колонны поддерживался на величине 30.
Жидкий боковой погон в количестве 3970 фунтов в час удаляли с тарелки 24 первой
дистилляционной колонны и вводили на тарелку 16 второй колонны (работающей при повышенном давлении, указанном выше). Коэффициент обратного потока для первой колонны поддерживался на величине 6,8. Паровой боковой погон в количестве 1938 фунтов
в час, отбираемый с тарелки 38 второй колонны, содержал 99,95 % ацетонитрила, менее
чем 600 миллионных частей пропионитрила и менее чем 5 миллионных частей оксазола.
Приведенное описание не является исчерпывающим или ограничивающим для данного изобретения, но служит лишь в качестве иллюстрации практического осуществления
изобретения. Понятно, что многие альтернативы, модификации и варианты станут ясными
для всех специалистов в данной области.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
9
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
141 Кб
Теги
патент, by9478
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа