Спосіб одержання етилового, н-пропілового, ізобутилового та ізоамілового спиртів із сивушної олії

Винахід відноситься до методів отримання аліфатичних спиртів С 2-С5 і може бути використаний для отримання етилового, н-пропилового, ізобутилового та ізоамилового спиртів із сивушної олії. Сивушна олія – побічна фракція виробництва етилового спирту. Основним її компонентом є ізоамиловий спирт, доля якого становить 50-55% мас. Серед інших вагомих компонентів є етиловий, нпропиловий, ізобутиловий спирти та вода. Щороку в Україні виробляють близько 2тис.тонн сивушної олії. Однак переробка сивушної олії та виділення індивідуальних спиртів не налагоджені. Основна складність зумовлена присутністю в сивушній олії до 8% мас. води, котра утворює із спиртами практично нероздільні гомогенні та гетерогенні азеотропні суміші з близькими температурами кипіння. В той же час, ізоамиловий, ізобутиловий та н-пропиловий спирти – цінна сировина для хімічної, фармацевтичної, парфюмерної та харчової промисловості. Відомі промислові методи переробки сивушної олії зводяться головним чином, до вдосконалення технології виділення ізоамилового спирту в режимах безперервної [1] та періодичної [2] ректифікації. Водоспиртова суміш решти компонентів – це відходи з обмеженою сферою застосування. Найближчим за сукупністю ознак до даного винаходу є спосіб переробки сивушної олії та виділення з неї ізоамилового спирту шляхом попередньої обробки сивушної олії лугами, відділення від неї висококиплячих речовин на плівковому випарнику, відгонки речовин з більш низькою в порівнянні з ізоамиловии спиртом температурою кипіння, включаючи воду, на першій ректифікаційній колоні та відгонки ізоамилового спирту на другій ректифікаційній колоні [3]. Водо-спиртова суміш решти компонентів не розділюється. Недолік методу полягає в тому, що він дозволяє отримувати тільки чистий ізоамиловий спирт. При цьому не можуть використовуватися за призначенням цінні компоненти сивушної олії – етиловий, нпропиловий та ізобутиловий спирти. Задача даного винаходу – створення технології повної утилізації сивушної олії, тобто виділення з неї всіх цінних компонентів (етилового, н-пропилового, ізобутилового та ізоамилового спиртів). Суть винаходу полягає в тому, що водовмісну фракцію сивушної олії зневоднюють методом азеотропної ректифікації в безперервному режимі, після чого із зневодненої фракції звичайною ректифікацією виділяють етиловий, н-пропиловий, ізобутиловий та ізоамиловий спирти. Як водовіднімаючий агент при азеотропній ректифікації використовують бензол або циклогексан. Останні в системі водовіднімаючий агент – етиловий (н-пропиловий) спирт – вода утворюють низькокип’ячі потрійні гетероазеотропи. З метою зниження енергетичних затрат сивушну олію – сирець в режимі роботи відгонної колони (№ 1) розділюють на дві фракції, а саме: водовмісну фракцію спиртів С 2-С4 та практично безводну фракцію ізоамилового спирту. Водовмісну фракцію спиртів С 2-С4 піддають безперервній азеотропній ректифікації (колона № 2) в присутності бензолу (циклогексану). Зневоднену фракцію спиртів С 2-С4 відводять із куба колони№ 2. Із фазорозділювача верхній органічний шар, збагачений бензолом (циклогексаном), повертається на верх колони азеотропної ректифікації, а нижній водо-спиртовий шар з домішками бензолу (циклогексану) поступає на верх іншої відгонної колони (колона№ 3), з нижньої частини якої відбирають практично чисту фузельну воду. Верхній погін колони № 3, збагачений етиловим спиртом і бензолом (циклогексаном), кондесують і направляють у фазорозділювач (лінію живлення колони азеотропної ректифікації). Із зневодненої фракції спиртів С 2-С4 звичайною ректифікацією (колона № 4) при атмосферному тиску виділяють товарні етиловий, н-пропиловий таіІзобутиловий спирти. 3 метою зниження омолоутворення ізоамиловий спирт із відповідної фракції доцільно виділяти в режимі вакуумної (залишковий тиск 200250мм рт.ст.) ректифікації (колона № 5). Спосіб відпрацьовано йа лабораторній установці з використанням двох ректифікаційних колон, одна з яких (колона № 1) обладнана спеціальною головкою – дефлегматором у зв’язці з фазорозділювачем і використовується в процесі зневоднення водовмісної фракції С 2-С4. Інша ректифікаційна колона (колона № 2) використовується при здійсненні процесів попереднього розділення сивушної олії - сирцю на водовмісну фракцію спиртів С 2-С4 та безводну фракцію ізоамилового спирту, відгонки органічних компонентів із водо-спиртового шару та виділення індивідуальних спиртів із зневоднених спиртових фракцій. Скляні ректифікаційні колони з внутрішнім діаметром 20мм заповнені насадкою Фенске. Висота насадкової частини 2м, що еквівалентно 20 теоретичним тарілкам. Приклад 1. 140г/год. сивушної олії, що містить, % мас.: C2H5OH – 14,0, н-С3Н7ОН – 8,0, ізо-С4Н9ОН – 17,0, ізо-С5Н11ОН – 52,9 і Н2О – 8 подають на верх ректифікаційної колони № 2, яка працює в режимі відгонного апарату. Температура верху колони 88-90°С, в кубі 128-130°С. При флермовому числі 3-4 з верху колони відбирають 65,4г/год. Водовмісної фракції спиртів С 2-С4 наступного складу, % мас.: C2H5OH – 30,0, н-С3Н7ОН – 17,1, ізо-С4Н9ОН – 34,8, ізо-С5Н11ОН – 1,2 і Н2О – 16,8. В кубі колони збирають 74,6г/год. Фракції ізоамилового спирту наступного складу, % мас.: ізо-С5Н11ОН – 98,3, ізо-С 4Н9ОН – 1,3, Н2О – 0,3. В середню частину колони № 1 (на рівні 15-тої теоретичної тарілки) подають для зневоднення в присутності бензолу 40г/год. водо-вміоної фракції спиртів С 2-С4. В колоні підтримують наступний температурний режим: верх колони 63,5-64,5°С, в кубі 98-100°С, в фазорозділювачі 30-35°С. При даних умовам з колони відбирають 27,1г/год. зневодненої фракції наступного складу, % мас. : C2H5OH – 21,0, нС3Н7ОН – 25,2, ізо-С4Н9ОН – 51,4, ізо-С5Н11ОН – 1,8 і Н2О – 0,4, а з нижньої частини фазорозділювача відбирають 14,1г/год. водо-спиртового шару наступного складу % мас.: Н2О – 46,8, С2Н5ОН – 44,6, С6Н6 – 8,5. 140г/год. водо-спиртового шару подають на верх ректифікаційної колони № 2. Температура верха 7476°С, в кубі 100°С. При флегмовому числі 3-4 з верху колони відбирають 78,5г/год. спирто-бензольної фракції наступного складу, % мac.: C2H5OH – 79,6, С6Н6 – 15,1, Н2O – 5,9, в кубі збирають 60,9г/год. фузельної води, вміст органічних сполук: (головним чином C2H5OH) в якій не перевищує 0,5%. В наступних технологічних операціях спирто-бензольну фракцію змішують з сивушною олією – сирцем. Приклад 2. В середню частину колонки азеотропної ректифікації № 1 (на рівні 15 теоретичної тарілки) подають для збезводнення в присутності циклогексану 40г/год. водовмісної фракції спиртів С 2-С4 складу, вказаного в прикладі № 1. В колонці підтримують наступний температурний режим: верх колонии 61,562,5°С, в кубі 90-100°С, в фазорозділювачі 30-45°C. При вказаних умовах з колонки відбирають 23,6г/год. зневодненої фракції наступного окладу, % мас.: C2H5OH – 11,0, н-С3Н7ОН – 27,3, ізо-С4Н9ОН – 59,0, ізоС5Н11ОН – 2,0 і Н2О – 0,5, а з нижньої частини Фазорозд з лювача відбирають 18,7г/год. водо-спиртового шару наступного складу, % мас.: Н2 О – 35,3, C2H 5OH – 50,2, н-С3Н7ОН – 2,1, цикло-С6Н12 – 12,3. 140г/год. водо-спиртового шару подають на верх ректифікаційної колони № 2. Температура верха 72-74°C, в кубі 100°C. При флегмовому числі 3-4 з верху колони відбирають 99,4г/год. спирто-циклогексанової фракції наступного складу, % мас.: C2H5OH – 70,6, н-С3Н7ОН – 2,9, цикло-С6Н12 – 17,3, Н2О – 9,1. В кубі збирають 40,6г/год. фузельної води, практично вільної від органічних домішок. В наступних те хнологічних операціях спирто-циклогексанову фракцію, як і в прикладі№ 1 змішують з сивушною олією сирцем. Зневоднені фракції спиртів С 2-С4, склади яких приведені в прикладах № 1 та № 2, ректифікують в колоні № 2, що працює в режимі концентраційного апарату. Періодичну операцію ведуть при атмосферному тиску з одержанням технічно чистих етилового, н-прoпилового та ізобутилового спиртів. Ізоамиловий спирт виділяють в цій же колоні періодичної дії із фракції ізоамилового спирту, склад якої приведений в прикладі № 1. Технічно чистий продукт відбирають в наступному режимі: залишковий тиск верха колонки 250мм рт.ст., температура верха колони 102-1ΰ4°С. ЛІТЕРАТУРА: 1. Спосіб виділення первинного ізоамилового спирту із сивушної олії. Пат. Польщі № 112374, опубл. 19.01.77. MKB C07C 29/28, С 12 F З/10. 2. Спосіб отримання ізоамилового спирту із сивушної олії. Пат. НДР № 255526, опубл. 06.04.88. MKB C07C 31/125, С07 29/80. 3. Спосіб отримання ізоамилового спирту із сивушної олії. Пат. НДР № 255526, опубл.06.04.88. MKB C07C 31/125 С07С 29/80.