CC BY
122
36
раздел ХИМИЯ и ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 543.544
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕГЕНЕРАЦИИ ЭТИЛАЦЕТАТА И ЭТАНОЛА ИЗ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ВОД ЭТИЛАЦЕТАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
© Г. В. Арестов 1а, Ф. Х. Кудашева 2, И. Б. Бобкова 1
1 ОАО «Ашинский химический завод»
Россия, Челябинская область, г. Аша, 456011, ул. Суворова, 2.
Тел.: + 7 35159 32718 2Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, г. Уфа, 450074, ул. Фрунзе, 32.
Тел./факс: +7 347 273 67 21.
Настоящая работа посвящена оценке эффективности регенерации этанола и этилацетата из загрязненных технологических вод. Подобраны оптимальные условия проведения газохроматографического анализа.
Ключевые снова: этанол, этилацетат, регенерация из загрязненных вод.
Этилацетат является одним из важнейших продуктов современной химической промышленности. Он находит широкое применение при производстве лакокрасочной продукции, изделий из полимерных материалов, лекарственных препаратов, в качестве растворителя, экстрагента и т.д. [1, 2].
Основным отечественным способом производства этилацетата является этерификация уксусной кислоты этиловым спиртом.
Реакционная вода, образующаяся в процессе этерификации кислоты спиртом, выводится из зоны реакции в виде паров азеотропной смеси «этилацетат - вода». Гетерогенный водный слой, образующийся при конденсации паров азеотропной смеси, отделяется от органического слоя и направляется на стадию регенерации растворенных этанола и этилацетата. Также регенерации подвергаются водные растворы, отделяемые при конденсации паров головных фракций и воды от промывки эфира-сырца.
Регенерация этилацетата и этанола из загрязненных вод осуществляется как из экономических соображений, так и в целях подготовки данных вод к дальнейшей биологической очистке.
Блок-схема стадии регенерации этилацетата и этанола приведена на рис. 1. Основными частями установки регенерации являются две ректификационные колонны. Колонна 1 предназначена для отгонки из загрязненных вод основной части этилацетата. Подача загрязненных вод осуществляется на верхнюю тарелку исчерпывающей части, обогрев колонны
производится острым паром через барботер, расположенный в нижней части. Эфирная фракция отбирается в паровой фазе из верхней части колонны, из нижней части колонны выводится вода,йсвой>вжде2ша1реднн:ишщш!ш'адля выделения фракции этилового спирта. Освобожденная от эфира вода подается на верхнюю тарелку исчерпывающей части колонны. Спиртовая фракция отби-
рается в виде паров из верхней части колонны, очищенная вода из нижней части колонны направляется на биологические очистные сооружения.
Для обеспечения экологической безопасности производства и наиболее полного использования сырьевых ресурсов необходимо максимальное извлечение эфира и спирта из загрязненных водных растворов. Для контроля эффективности стадии регенерации требуется проводить количественное определение органических примесей в воде, направляемой на очистные сооружения.
Эфирная
фракция
Спиртовая
фракция
Колонна 1
Загрязнен-
ные воды
►
Вода, осво-
божденная
от эфира
Колонна 2
Вода, направляемая на очистные сооружения
автор, ответственный за переписку
Рис. 1. Блок-схема регенерации этанола и этилацетата из водных растворов.
Определение этанола и этилацетата в загрязненных водах предприятий лесохимического профиля проводится методом омыления (этанол предварительно переводится в этилформиат) [3]. Данный метод является трудоемким и требует значительных затрат времени.
Благодаря замене «лесохимической» уксусной кислоты и «гидролизного» этилового спирта на «синтетические» кислоту и спирт, произошло значительное уменьшение содержания высококипящих и смолистых примесей в технологических загрязненных водах.
Вестник Башкирского университета. 2008. Т. 13. №1
37
Поэтому, в настоящей работе анализ органических соединений в водных растворах проводился хроматографическим методом на газовом хроматографе «Кристалл-2000М» с пламенно-ионизационным детектором [4, 5].
Во избежании насыщения носителя водой и, как следствие, изменения разделяющей способности, был использован газо-адсорбционный вариант разделения на полимерном сорбенте Полисорб-1.
При анализе проб воды, не содержащей взвешенных веществ и растворенных солей, применялся прямой ввод пробы в газовый хроматограф. Установлено, что данный метод может успешно применяться при содержании этанола и этилацетата, составляющем 0.1-10% по массе. Погрешность определения - 0.01%.
При наличии в воде механических примесей и растворенных солей, проводился анализ равновесного пара, для чего проба предварительно термо-статировалась 15 минут при температуре 50 °С. Данный метод также применялся в случае содержания этанола и этилацетата 0.01-0.1% по массе. Погрешность определений в этом случае составляла 0.003%.
Параметры газохроматографического определения приведены в табл. 1.
Таблица 1
Параметры газохроматографического определения
Параметр Значение
1 2
Температура термостата колонок, °С 130
Температура испарителя, °С 180
Температура детектора, °С 150
Расход газа-носителя (Не), см3/мин 30
Расход водорода, см3/мин 25
Расход воздуха, см3/мин 250
Объем пробы (прямой ввод), мм3 1.0
Объем пробы (равновесный пар), см3 0.5-1.0
Длина колонки, м 1
Размер частиц сорбента Полисорб-1, мм 0.25-0.5
Количественный расчет проводился методом абсолютной калибровки с помощью компьютерной программы обработки данных «Хроматэк-Аналитик». Для учета влияния элюируемой воды на чувствительность детектора калибровка проводилась по водным растворам этанола и этилацетата.
В табл. 2 приведены результаты ежедекадного определения этилацетата и этанола в воде, подавае-
мой на стадию регенерации, воде, освобожденной от этилацетата в колонне 1, и воде из нижней части колонны 2, направляемой на очистные сооружения.
Таблица 2
Содержание (% масс.) этанола и этилацетата в воде, поступающей на стадию регенерации (I), воде, освобожденной от этилацетата в первой колонне регенератора (II), и сточной воде, направляемой на очистные сооружения
(III).
Про- Компо- Декады
ба нент 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Вода (I) Этанол 2.40 3.17 4.07 2.45 3.12 4.20 3.34 2.70 2.95
Этил- ацетат 5.27 5.20 6.84 6.90 8.34 7.15 5.53 6.40 5.97
Вода Этанол 1.30 2.26 1.73 1.30 3.0 2.11 1.0 2.23 2.70
(II) Этил- ацетат 0.01 0.02 0.02 0.04 0.01 0.02 0.03 0.02 0.01
Вода (III) Этанол Этил- ацетат 0.05 0.04 0.07 0.03 0.06 0.04 Не обнаружен 0.05 0.03 0.04
Из результатов хроматографического анализа следует, что содержание этилацетата в загрязненных технологических водах составляет 5.20-8.34%, содержание этанола - 2.40-4.20%. В воде, отбираемой из нижней части колонны 1, содержание этил-ацетата не превышает 0.04%, а этанола - 3.0%. Уменьшение содержания этанола на данном этапе вызвано частичной его отгонкой в составе паров головной фракции и разбавлением острым паром, применяемым для обогрева колонны. В воде, направляемой на биологическую очистку, содержание этанола не превышает 0.07%, а этанол не обнаружен.
Таким образом, на обеих ступенях регенерации происходит эффективное выделение целевых компонентов - этилацетата и этанола. Малое остаточное содержание органических компонентов после регенерации эфира и спирта, позволяет повторно использовать данные воды для промывки эфира-сырца. Газохроматографический анализ позволяет оперативно оценивать эффективность работы установки регенерации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Чащин А. М., Глухарева М. И. Производство ацетатных растворителей в лесохимической промышленности. М.: Лесная промышленность, 1984. - 240 с.
2. Алёшкин В. Я., Арестов Г. В., Кудашева Ф. Х. // Башкир-
ский химический журнал. 2007. Том 14. № 2. С. 105.
3. Гордон Л. В., Чащин А. М., Радбиль Б. А. Химико-
технический контроль лесохимических производств. М.: Лесная промышленность, 1978. - 352 с.
4. Сакодынский К. И., Бражников В. В., Волков С. А. и др. Аналитическая хроматография. М.: Химия, 1993. - 464 с.
5. Гольберг К. А., Виндергауз М. С. Курс газовой хромато-
графии. М.: Химия, 1990. - 376 с.
Поступила в редакцию 27.04.2006 г. После доработки — 21.07.2007 г.
