Научная статья на тему 'Хроматографический анализ головных фракций этилацетатного производства'

Хроматографический анализ головных фракций этилацетатного производства Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
318
79
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Алёшкин В. Я., Арестов Г. В., Кудашева Ф. Х.

Настоящая работа посвящена газохроматографическому анализу головных фракций этилацетатного производства ОАО "Ашинский химический завод". Подобраны оптимальные условия разделения и проведена идентификация. Газовая хроматография позволяет экспрессно контролировать стадии ректификации и оперативно воздействовать на технологический процесс

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Алёшкин В. Я., Арестов Г. В., Кудашева Ф. Х.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Хроматографический анализ головных фракций этилацетатного производства»

УДК 543.544

ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ГОЛОВНЫХ ФРАКЦИЙ ЭТИЛАЦЕТАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Алёшкин В.Я., Арестов Г.В., Кудашева Ф.Х.*

Настоящая работа посвящена газохроматографическому анализу головных фракций этилацетатного производства ОАО "Ашинский химический завод" . Подобраны оптимальные условия разделения и проведена идентификация. Газовая хроматография позволяет экспрессно контролировать стадии ректификации и оперативно воздействовать на технологический процесс

Процесс производства товарного этилацетата на ОАО " Ашинский химический завод" включает стадии этерификации уксусной кислоты этиловым спиртом, промывки и нейтрализации полученного эфира-сырца, его азеотропной сушки и последующей ректификации. Реакция этерификации проводится в избытке уксусной кислоты, т.к. в этих условиях спирт реагирует почти нацело, диэтиловый эфир практически не образуется, а этилацетат отгоняется в виде двойной азеотропной смеси с водой [1]. Реакционная вода, содержащая растворенные этанол и этилацетат подвергается регенерации с целью выделения из нее эфирной и спиртовой фракций.

Этилацетат, поставляемый на мировой рынок, должен соответствовать жестким требованиям, которые, в большинстве случаев, превосходят показатели ГОСТ 8981-78. В то же время, синтетический этиловый спирт, используемый в синтезе этилацетата, содержит значительное количество легкокипя-щих денатурирующих добавок, в среднем 1,0 - 1,4% (по объему) уксусного альдегида и диэтилового эфира

Для получения товарного этилацетата, освобожденного от легкокипящих примесей, производится отбор головных фракций на стадиях азеотропной сушки и последующей ректификации обезвоженного этилацетата-сырца.

Данные головные фракции содержат значительное количество этилацетата, который необходимо выделять и возвращать в технологический процесс.

Одним из широко применяемых методов выделения этилацетата является периодическая промывка накопленных фракций водой, но это не приводит к выведению легкокипящих примесей из системы, т.к. они вновь выделяются на стадии регенерации этилацетата и этанола из эфироводы (в составе эфирной фракции).

Другой способ переработки головных фракций - их ректификация в периодически действующем аппарате, основными элементами которого являются: куб-дистиллятор, обогреваемый глухим паром, ректификационная колонна и холодильник-конденсатор. Дистиллят, в зависимости от состава,

выводится в баки нецелевой фракции, не подлежащей дальнейшему выделению этилацетата, либо возвращается на стадии промывки и нейтрализации.

Контроль головных фракций включает определение кислотности в пересчете на уксусную кислоту и температурных пределов перегонки (интервала кипения). Анализ дистиллята, кроме того, включает определение всплываемости путем смешивания равных объемов воды и исследуемой фракции, всплы-ваемость представляет собой отношение объема отслоившегося эфирного слоя к объему исходной пробы. Значение всплываемости не всегда коррелирует с содержанием этилацетата в пробе. Так, например, плохо смешивается с водой, т.е. обладает хорошей всплываемостью, диэтиловый эфир.

Температурные пределы перегонки более точно характеризуют состав фракции, в том числе и содержание этилацетата в ней, но для оперативного контроля состава дистиллята данная методика неприменима.

При решении ряда технологических вопросов, информации об интервале кипения и всплываемости технологических фракций недостаточно. Это относится не только к процессу переработки головных фракций. Для оперативного управления процессами ректификации этилацетата-сырца и обезвоженного эфира, предотвращения причин ухудшения качественных показателей товарной продукции, также требуется знать качественный и количественный состав головных фракций, отслеживать его изменения.

Наиболее экспрессным и информативным при анализе сложных органических смесей является хроматографический метод.

Универсальными сорбентами, позволяющими разделять воду и сильнополярные вещества, являются полимерные макропористые сорбенты [2-4].

Центральным научно-исследовательским и

проектным институтом лесохимической промышленности (Н. Новгород) был разработан газохроматографический метод определения органических примесей и воды в техническом этилацетате в колонке с полимерным сорбентом Полисорб-1.

В настоящей работе была изучена возможность применения данного сорбента для анализа много-

*Кудашева Флорида Хусайновна - д.х.н., профессор БашГУ

Арестов Григорий Васильевич - аспирант каф. аналитическрй химии БашГУ

Алешкин Василий Яковлевич - директор - ОАО «Ашинский химический завод»

Вестник Башкирского университета. 2004. №4.

29

компонентных фракций этилацетатного производства ОАО ' ' Ашинский химический завод ' ' .

Установлено, что применение колонок длиной 2м с сорбентом Полисорб-1 с размером частиц менее 0,20 мм позволяет осуществить разделение практически всех компонентов головных фракций и продуктов их переработки.

Анализ состава технологических фракций проводился методом газо-адсорбционной хроматографии на хроматографе ЦВЕТ-800 с катарометром, на колонке с сорбентом Полисорб-1 (длина колонки -2м, диаметр - 3 мм, размер частиц сорбента - не более 0,2 мм.).

Оптимальные параметры проведения анализа приведены в табл. 1.

Идентификация компонентов проводилась по параметрам удерживания индивидуальных веществ и модельных смесей. Обработка результатов анализа осуществлялась с помощью компьютерной программы ''Цветхром '' . Расчет концентраций компо-

нентов проводился методом процентной нормализации с применением поправочных коэффициентов.

Данные хроматографического анализа головных фракций приведены в табл. 2, типичная хроматограмма многокомпонентной фракции - на рисунке.

Из таблицы следует, что головные фракции обеих стадий содержат значительные количества уксусного альдегида и диэтилового эфира, что обусловлено применением в реакции этерификации денатурированного этанола.

Содержание продуктов побочных реакций -этилформиата и метилацетата, на порядок ниже.

Таким образом, степень чистоты получаемого продукта определяется, в значительной степени, эффективностью стадий азеотропной сушки этилацета-та-сырца и ректификации обезвоженного эфира. Газохроматографический анализ позволяет экспрессно контролировать эти стадии, и оперативно воздействовать на технологический процесс.

1

Рис. 1 Типичная хроматограмма головной фракции этилацетатного производства. (1 - воздух, 2 -вода, 3 - уксусный альдегид, 4 - этанол, 5 - этилформиат, метилацетат, 6 - диэтиловый эфир, 7 - этил-ацетат)

Таблица 1.

Оптимальные параметры проведения хроматографического анализа.

№ Параметр Значение

п/п

1. Температура термостата колонок начальная, °С 105

2. Температура термостата колонок конечная, °С 150

3. Скорость повышения температуры, °С/мин 5

4. Температура детектора, 0С 100

5. Температура испарителей, 0С 180

6. Расход газа-носителя (гелия), см3/мин 30

7. Объем вводимой пробы, мкл 3-5

Таблица 2.

Ориентировочный состав головных фракций этилацетатного производства со стадий азеотропной сушки эфира сырца (I) и ректификации обезвоженного эфира (II).

№ п/п Наименование компонентов Содержание, % масс.

Стадия I Стадия II

1. Вода 0,5-5 0,5-5

2. Уксусный альдегид 10-20 5-9

3. Диэтиловый эфир 20-30 7-15

4. Этилформиат+метилацетат 1-3 0,2-0,8

5. Этиловый спирт 0,5-1 0,5-1

6. Этилацетат 50-70 60-90

ЛИТЕРАТУРА

1. Чащин А.М., Глухарева М.И. Производство ацетатных растворителей в лесохимической промышленности. М.: Лесная промышленность, 1984. 240с.

2. Сакодынский К.И., Панина А.И. Полимерные сорбенты для молекулярной хроматографии. М.: Наука, 1977. 168с.

3. Киселев А.В., Яшин Я.И. Адсорбционная газовая и жидкостная хроматография. М.: Химия, 1979. 287 с.

4. Гольберг К.А., Виндергауз М.С. Курс газовой хроматографии. М.: Химия, 1974. 376с.

Поступила в редакцию 10.06.04 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.