Физико-химические основы разделения

Полученная на стадии синтеза реакционная смесь представляет собой смесь газообразных исходных компонентов (пропилен, кислород, азот) и продуктов реакции (акролеина, СО2, Н2О, СО, ацетальдегида). Разработка схемы разделения продуктов синтеза должна проводиться с учетом физико-химических свойств компонентов.

Из всех компонентов реакционной смеси только акролеин, ацетальдегид и вода в обычных условиях являются жидкими и при этом хорошо растворяются в воде. Поэтому на первой стадии разделения реакционная смесь подается в абсорбер А1, орошаемый водой. В абсорбере от реакционной смеси отделяется акролеин, ацетальдегид и вода, которые в виде раствора в воде отводятся с низа абсорбера А1. Сверху абсорбера отбирается газовая часть реакционной смеси: пропилен, кислород, СО2, СО, N2. Т.к. жидкие продукты окисления имеют различные температуры кипения (вода – 100°С, акролеин – 52,69°С, ацетальдегид – 20,6°С), то их легко разделить с помощью ректификации. Поэтому сначала реакционная смесь поступает на первую ректификационную колонну РК1, где происходит отделение воды от акролеина и ацетальдегида. Вода стекает с низа колонны РК1 и поступает на орошение в абсорбер А1. С верха колонны РК1 отбирается смесь акролеин-ацетальдегид. Для разделения акролеина и ацетальдегида смесь направляется на вторую ректификационную колонну РК2. С верха колонны отбирается ацетальдегид, собирается в емкость Е2 и по мере накопления отправляется потребителю. С низа колонны РК2 отбирается акролеин-сырец, который поступает на окончательную ректификацию в колонну РК3. С верха колонны отбирается товарный акролеин с содержанием 99,5 % основного вещества, который собирается в емкости Е3 и затем отгружается потребителю. С низа колонны РК3 стекает кубовый остаток, который накапливается в емкости Е4 и затем направляется в цех обезвреживания отходов.

Т.к. в реакционной смеси содержится всего около 0,3% пропилена, то на рециркуляцию реакционную смесь направлять нецелесообразно. Реакционную смесь можно использовать в процессе обезвреживания органических отходов производства – как жидких, так и газообразных. Предварительно из реакционной смеси отделяем СО2 и затем реакционные газы направляем в цех обезвреживания отходов. Отделение СО2 от реакционной смеси производим с помощью поташа (К2СО3). Процесс основан на том, что карбонат калия взаимодействует с СО2 и Н2О с образованием гидрокарбоната калия:

К2СО3 + СО2 + Н2О → 2КНСО3

При нагревании гидрокарбонат калия разлагается с выделением СО2 (этот процесс лежит в основе десорбции). Поэтому реакционную смесь газов направляем в абсорбер А2, орошаемый поташом. С верха абсорбера отбирается реакционная смесь, очищенная от СО2. Снизу абсорбера отбирается гидрокарбонат калия, который направляется в десорбер, где происходит десорбция. С верха десорбера отбирается СО2, а снизу десорбера – регенерированный поташ, который снова направляется на орошение абсорбера А2.

Принципиальная технологическая схема процесса синтеза и выделения целевого продукта