ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

ПРОИЗВОДСТВО АЦЕТАТНЫХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ

Частично лесохимическую уксусную кислоту перерабаты­вают на ацетатные растворители: этилацетат и бутилацетат, представляющие собой сложные эфиры уксусной кислоты и со­ответствующего спирта:

СНзСООН + С2Н5ОН ^ СН3СООС2Н5 - Н20;

СНзСООН + С4Н9ОН ^ СН3СООС4Н9 + Н20.

Аналогично этому в ограниченных количествах вырабатыва­ются пропилацетат, метилацетат и некоторые эфиры высших гомологов уксусной кислоты: этил - и бутилпропионаты, этил - бутират и т. п. Эти эфиры применяются: в качестве раствори­телей в производстве лаков, искусственной кожи, шелка; для растворения жиров, искусственных смол; как экстрагенты при извлечении уксусной кислоты из растворов; в парфюмерной, фотохимической промышленности и др.

Этерификация кислот со спиртами может происходить в жидкой и паровой фазе, она ускоряется при нагревании и в присутствии катализаторов (минеральных кислот, их солей, поверхностно-активных веществ, ионообменных смол и др.). Реакция эта обратима и при эквимолярном соотношении кис­лоты и спирта доходит до состояния равновесия, определяе­мого законом действующих масс:

К = СэСв/СкСс,

Где Сэ, Св, Ск и Сс — соответственно концентрации эфира, воды, кислоты и спирта в равновесной смеси. Эти концентрации опре­деляют экспериментально и по ним вычисляется константа рав­новесия К (табл. 5.1).

Чтобы преодолеть предел этерификации и полнее превратить в эфир один из компонентов исходной смеси, необходимо дру­гой компонент взять в избытке. Чтобы полнее использовать кис­лоту, в реакторе должен быть избыток спирта, а чтобы полнее использовать спирт — избыток кислоты. Кроме того, из реак-

Ционной смеси надо постоянно выводить образовавшиеся эфир и воду (особенно воду), иначе вновь будет достигнут предел этерификации, хотя и более высокий.

Реакционная способность различных кислот и спиртов, а следовательно, и скорость их этерификации, неодинакова. Константа скорости реакции зависит, в частности, от строения реагирующих веществ, коэффициентов их активности и других физико-химических констант. Так, образование метилового эфира уксусной кислоты (метилацетата) идет гораздо быстрее, чем этилацетата и тем более бутилацетата. Эфиры муравьиной кислоты образуются быстрее, чем уксусной, и т. д.

Процесс этерификации ведут в реакционном кубе (этери- фикаторе), обогреваемом глухим паром и соединенном с ректи­фикационной колонной. При этом из этерификатора будут отгоняться пары всех компонентов реакционной смеси в коли­чествах, определяемых их молярными концентрациями в рас­творе. По этой причине пары и приходится пропускать через колонный аппарат, в котором происходит укрепление легколе­тучего компонента — эфира. И все же в дистиллят попадает спирт, так как спирт, эфир и вода образуют между собой двой­ные или тройные постоянно кипящие азеотропные смеси (см. табл. 4.4). Некоторую часть спирта удается отделить от эфира, направляя дистиллят во флорентину, где он расслаивается на эфир-сырец и водно-эфирно-спиртовой слой, идущий на регене­рацию.

На состав эфира-сырца влияет качество исходной кислоты и спирта. Особенно много легколетучих примесей попадает в сы­рец при использовании неочищенной технической кислоты, со­держащей альдегиды, углеводороды, муравьиную кислоту и масла, снижающие качество эфира. Например, альдегиды и другие окисляющиеся вещества окрашивают эфир; муравьиная кислота образует нестойкие, легкогидролизуемые формиаты, вызывающие самоскисание эфира. Для отделения эфира от примесей сырец подвергают осветлению, промывке, нейтрализа­ции, сушке и ректификации.