CN101914001B

CN101914001B - 共沸和复合萃取精馏集成从丙酮-二氯甲烷-甲醇-水混合液中提取丙酮的方法及其设备

Info

Publication number: CN101914001B
Application number: CN 201010246127
Authority: CN
Inventors: 顾正桂; 林军; 刘俊华; 马振叶
Original assignee: Nanjing Normal University
Current assignee: Nanjing Normal University
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2030-08-05
Also published as: CN101914001A

Abstract

一种共沸和复合萃取精馏集成从丙酮、二氯甲烷、甲醇及水混合液中提取丙酮的方法，步骤如下：（1）原料丙酮、二氯甲烷、甲醇及水混合液先经共沸蒸馏；共沸塔底得到50-75%丙酮；（2）上述50-75%丙酮用环丁砜和乙二醇混合溶剂萃取精馏分离，复合萃取精馏塔塔顶得98.5%以上的丙酮，塔釜流出含甲醇和水的混合萃取剂；（3）上述混合萃取剂经再生塔精馏处理，再生塔塔顶分别得到98%甲醇和水溶液，塔釜得到混合萃取剂；混合萃取剂循环使用。本发明工艺步骤比较简单，产品纯度高，混合萃取剂循环使用，能耗低。本发明还公开了一种用于实现上述方法的设备。

Description

共沸和复合萃取精馏集成从丙酮-二氯甲烷-甲醇-水混合液中提取丙酮的方法及其设备

技术领域

本发明涉及一种共沸和复合萃取精馏集成的工艺，具体涉及一种共沸和复合萃取精馏集成从丙酮、二氯甲烷、甲醇及水混合溶液中提取丙酮的工艺方法；本发明还涉及上述方法所使用的设备。

背景技术

在化工、人造纤维、医药、油漆、塑料、有机玻璃、化妆品等行业中丙酮作为重要的有机原料，是一种优良的有机溶剂，可溶解许多有机产物如树脂、醋酸纤维、乙炔等，也是制造硝化棉的溶剂。在工业上丙酮主要作为溶剂用于炸药、塑料、橡胶、纤维、制革、油脂、喷漆等行业中，也可作为合成烯酮、醋酐、碘仿、聚异戊二烯橡胶、甲基丙烯酸、甲酯、氯仿、环氧树脂等物质的重要原料。在精密铜管制造行业中，丙酮经常被用于擦拭铜管上面的黑色墨水。

由于丙酮与二氯甲烷、甲醛和水均形成共沸，对于含有二氯甲烷、甲醇和水等组份的丙酮混合液，采用共沸精馏或精密精馏法分离混合产物，回流比(R)控制在约10:1，不仅能耗大，而且仅能得到88%左右的丙酮。目前为了得到高纯度丙酮，通常用无水碳酸钾或无水硫酸钙干燥，过滤后蒸馏，收集55.0～56.5℃的馏分。采用无水碳酸钾或无水硫酸钙干燥脱水，再蒸馏，可以得到98%以上的丙酮，但分离过程能耗高，产生大量废液需要处理，该方法分离过程复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种共沸和复合萃取精馏集成从丙酮、二氯甲烷、甲醇及水混合溶液中提取丙酮的工艺方法及设备，与传统工艺相比，本发明方法工艺步骤比较简单，产品纯度高，混合萃取剂循环使用，物耗能耗低。

本发明采用共沸和复合萃取精馏集成分离丙酮、二氯甲烷、甲醇及水混合液，原料液经共沸蒸馏后，得到50-75%丙酮，同时脱去其中微量的二氯甲烷，50-75%丙酮经复合萃取精馏后，可一次得到98.5%以上的丙酮，得率可达97%以上。

本发明提供的共沸和复合萃取精馏集成分离的方法，采用的技术方案是：

一种共沸和复合萃取精馏集成从丙酮、二氯甲烷、甲醇及水混合液中提取丙酮的方法，包括如下步骤：

1) 原料丙酮、二氯甲烷、甲醇和水的混合液经共沸蒸馏，共沸精馏塔塔顶得到二氯甲烷、甲醇及水的共沸物，塔釜得到丙酮、甲醇和水的混合溶液；

2) 上述丙酮、甲醇和水的混合溶液用环丁砜和乙二醇混合萃取剂萃取精馏进行分离，复合萃取精馏塔塔顶得98.5%以上的丙酮，塔釜流出混合萃取剂、甲醇及水的混合溶液；

3) 上述混合萃取剂、甲醇及水的混合溶液经再生塔精馏处理，根据甲醇、水及混合萃取剂的沸点不同，再生塔塔顶分别得到98%甲醇和水，再生塔塔釜得到混合萃取剂。

所述步骤1)中，塔釜得到的丙酮、甲醇和水的混合溶液含50-75%丙酮。

所述的混合萃取剂中，环丁砜和乙二醇进料量（重量）比例为0.5~1.5 ：1；混合萃取剂与原料进料量比例为0.8~1.2 ：1。

上述步骤3)中，再生塔得到的混合萃取剂可以返回步骤2)中的复合萃取精馏塔循环使用。

上述步骤3)中，再生塔塔顶得到的98%甲醇可作为工业原料；塔顶得到的水中含微量有机物，可进行水处理。

本发明的共沸和复合萃取精馏集成提取丙酮的方法，具体步骤是：

丙酮、二氯甲烷、甲醇及水混合液作为分离过程的原料①，首先进入共沸精馏塔T3进行共沸蒸馏，塔顶得到二氯甲烷、甲醇及水的共沸物②，塔釜得到50-75%丙酮、甲醇及水的混合液③；共沸精馏塔T3的塔釜混合液③进入复合萃取精馏塔T1进行萃取精馏分离，萃取剂⑤为环丁砜及乙二醇混合溶液，在共沸精馏塔T3的塔釜混合液③上方NS位置进料，控制复合萃取精馏塔T1塔顶温度在55.5~56.5℃，复合萃取精馏塔T1塔顶馏出物为98.5%以上的丙酮④，塔釜混合液⑥为混合萃取剂、甲醇及水的混合溶液；复合萃取精馏塔T1塔釜混合液⑥经再生塔T2精馏处理，再生塔T2塔顶采集不同沸程的馏出物，分别馏出馏分Ⅰ⑦和馏分Ⅱ⑧，馏分Ⅰ⑦为98%以上甲醇，作为其它工业原料，馏分Ⅱ⑧为水，其中含有微量有机物，可进行水处理；再生塔T2塔釜液⑤为处理后的混合萃取剂，送至复合萃取精馏塔T1循环使用。

所述分离过程优选的工艺条件如下：分离过程中各塔釜、塔顶的温度、回流比、进料位置及塔板数见表1所示：

表1分离过程工艺条件

工艺参数	复合萃取精馏塔T1	再生塔T2	共沸精馏塔T3
				塔顶温度（℃）	55.5 ~56.5	56.5~65.7/65.7 ~102.0	37.5～42.1
塔底温度（℃）	75.1~90.5	126.0~131.0	66.0~79.3
				回流比（R）	3～4	1～2	4
塔高（m）	13.5	11.5	10
				原料进料位置（m）	2	1	5
萃取剂进料位置（m）	12	/	/

换言之，以上方案中的工艺参数如下：所述复合萃取精馏塔塔底温度75.1～90.5℃，塔顶温度55.5 ～56.5℃，回流比3～4；所述再生塔塔顶温度56.5～102℃，再生塔塔底温度126.0～131.0℃，回流比1～2；所述共沸精馏塔塔顶温度37.5～42.1℃，塔底温度66.0～79.3℃，回流比4。

本发明的还提供一种实现上述方法的装置，采用的技术方案是：

一种共沸和复合萃取精馏集成从丙酮、二氯甲烷、甲醇及水混合液中提取丙酮的方法所使用的设备，其特征在于：所述设备包括复合萃取精馏塔T1、再生塔T2与共沸精馏塔T3，所述复合萃取精馏塔T1的结构如下：原料贮槽通过泵及玻璃转子流量计连接复合萃取精馏塔的下部，复合萃取精馏塔的塔釜设有塔釜取样器、塔釜温度计、电磁棒和电热套；复合萃取精馏塔的塔顶设有冷凝器，并设有塔顶取样器、塔顶温度计和回流口；塔中上部通过玻璃转子流量计及泵，与溶剂贮槽连接；复合萃取精馏塔的塔内设有填料；塔外设有玻璃纤维棉及夹套。

本发明提供的共沸和复合萃取精馏集成从丙酮、二氯甲烷、甲醇及水混合液中提取丙酮的工艺及设备，国内外尚未见报道。与传统工艺相比，本发明方法工艺步骤比较简单，产品纯度高，混合萃取剂循环使用，物耗能耗低。

下面结合附图，通过具体实施例对本发明进行详细描述，本发明的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。除非另有说明，以下描述中各流股的组成均为质量百分含量。

附图说明

图1 为共沸和复合萃取精馏集成从丙酮、二氯甲烷、甲醇及水混合液中提取丙酮的工艺流程图；

图2 为复合萃取精馏塔的实验装置。

具体实施方式

实施例1

一种共沸精馏和复合萃取精馏集成提取丙酮的工艺方法，参照图1所示的工艺流程，原料进入共沸精馏塔T3经共沸蒸馏后，得到50-75%丙酮，同时脱去其中微量的二氯甲烷，50-75%丙酮进入复合萃取精馏塔T1经复合萃取精馏后，可一次得到98.5%以上的丙酮，得率可达97%以上，混合萃取剂由再生塔T2处理后循环使用。图中E1、E2和E3分别为塔T3、T1和T2的冷凝器，R1、R2和R3分别为塔T3、T1和T2的再沸器。

原料①为丙酮、二氯甲烷、甲醇及水混合液，来自医药产品合成反应过程中副产物，经SP-6800色谱仪分析，组成见表2所示。原料①首先进入共沸精馏塔T3进行共沸蒸馏，塔顶得到二氯甲烷、甲醇及水的共沸物②，塔釜得到约70%丙酮、甲醇及水的混合液③；共沸精馏塔T3的塔釜混合液③进入复合萃取精馏塔T1进行萃取精馏分离，萃取剂⑤为环丁砜及乙二醇混合溶液，在共沸精馏塔T3的塔釜混合液③上方NS位置进料，控制复合萃取精馏塔T1塔顶温度在55.5~56.5℃，复合萃取精馏塔T1塔顶馏出物为98.5%以上的丙酮④，塔釜混合液⑥为混合萃取剂、甲醇及水的混合溶液；复合萃取精馏塔T1塔釜混合液⑥经再生塔T2精馏处理，再生塔T2塔顶采集不同沸程的馏出物，分别馏出馏分Ⅰ⑦和馏分Ⅱ⑧，再生塔T2塔釜液⑤为处理后的混合萃取剂，送至复合萃取精馏塔T1循环使用。

实验在常压下进行，复合萃取精馏塔T1的实验装置见图2，其中1为原料贮槽，2为泵，3为玻璃转子流量计，4为塔釜取样器，5为电热套，6为塔釜，7为塔釜温度计，8为溶剂贮槽，9为泵，10为玻璃转子流量计，11为玻璃纤维棉及夹套，12为填料，13为塔顶取样器，14为回流口，15为塔顶温度计，16为电磁棒，17为冷凝器。复合萃取精馏塔T1塔内径为22mm，内装φ3*3θ型不锈钢填料，经用标准体系测定，该填料等板高度HETP=27mm。塔釜用电热套加热，塔顶产品出料及原料、溶剂、进料均用玻璃转子流量计计量，塔顶回流用电磁棒调节，塔釜液用真空泵抽出。

所述方法中，各塔的工艺条件如表1所示，上述各流股其组成如表2所示。其中复合萃取精馏塔T1塔釜混合液⑥经再生塔T2精馏处理后，再生塔T2塔顶56.5~ 65.7℃采集馏分Ⅰ⑦，65.7 ~102.0℃采集馏分Ⅱ⑧，馏分Ⅰ⑦为98%以上甲醇，作为其它工业原料，馏分Ⅱ⑧为水，其中含有微量有机物，可进行水处理。

表2 共沸和复合萃取精馏萃取分离结果

流股	流量（kg/h）	丙酮	二氯甲烷	甲醇	水	溶剂
							1	25.0	0.6700	0.0500	0.1100	0.1700	-
2	1.3	0.0017	0.9015	0.0534	0.0434	-
							3	23.7	0.7066	0.0033	0.1132	0.1769	-
4	16.9	0.9863	0.0042	0.0017	0.0078	-
							5	23.7	-	-	-	-	1.0000
6	30.5	0.0026	0.0002	0.0870	0.1331	0.7771
							7	2.7	0.0170	0.0023	0.9801	0.0006	-
8	4.1	0.0078	0.0004	0.0019	0.9899	-

实施例2

与实施例1基本相同，但有以下改变：环丁砜和乙二醇（混合萃取剂）的进料量比例为1 ： 1.5，混合溶剂与共沸精馏塔T3的塔釜混合液③进料量比例为0.8 ：1。

实施例3

与实施例1基本相同，但有以下改变：环丁砜和乙二醇（混合萃取剂）的进料量比例为1 ：0.5，混合溶剂与共沸精馏塔T3的塔釜混合液③进料量比例为1.2 ：1。

Claims

1.一种共沸和复合萃取精馏集成从丙酮、二氯甲烷、甲醇及水混合液中提取丙酮的方法，包括如下步骤：

1) 原料丙酮、二氯甲烷、甲醇和水的混合液先经共沸精馏，共沸精馏塔塔顶得到二氯甲烷、甲醇及水的共沸物，塔釜得到丙酮、甲醇和水的混合溶液；

2.根据权利要求1所述的提取丙酮的方法，其特征在于：所述步骤1）塔釜得到的丙酮、甲醇和水的混合溶液中，含50-75%丙酮。

3.根据权利要求1所述的提取丙酮的方法，其特征在于：所述步骤2）的混合萃取剂中，环丁砜和乙二醇的进料量的重量比例为0.5~1.5 ：1。

4.根据权利要求1所述的提取丙酮的方法，其特征在于：所述步骤2）中，混合萃取剂与原料进料量的重量比例为0.8~1.2 ：1。

5.根据权利要求1所述的提取丙酮的方法，其特征在于：所述的混合萃取剂循环使用。

6.根据权利要求1至5所述的任一提取丙酮的方法，其特征在于：具体操作步骤包括：丙酮、二氯甲烷、甲醇及水混合液作为分离过程的原料（①），首先进入共沸精馏塔（T3）进行共沸精馏，塔顶得到二氯甲烷、甲醇及水的共沸物（②），塔釜得到50-75%丙酮、甲醇及水的混合液（③）；共沸精馏塔（T3）的塔釜混合液（③）进入复合萃取精馏塔（T1）进行萃取精馏分离，萃取剂（⑤）为环丁砜及乙二醇混合溶液，在共沸精馏塔（T3）的塔釜混合液（③）上方萃取剂进料位置进料，控制复合萃取精馏塔（T1）塔顶温度在55.5~56.5℃，复合萃取精馏塔（T1）塔顶馏出物为98.5%以上的丙酮（④），塔釜混合液（⑥）为混合萃取剂、甲醇及水的混合溶液；复合萃取精馏塔（T1）塔釜混合液（⑥）经再生塔（T2）精馏处理，再生塔（T2）塔顶采集不同沸程的馏出物，分别馏出馏分Ⅰ（⑦）和馏分Ⅱ（⑧），馏分Ⅰ（⑦）为98%以上甲醇，作为其它工业原料，馏分Ⅱ（⑧）为水，其中含有微量有机物，进行水处理；再生塔（T2）塔釜液（⑤）为处理后的混合萃取剂，送至复合萃取精馏塔（T1）循环使用。

7.根据权利要求6所述的提取丙酮的方法，其特征在于：所述复合萃取精馏塔（T1）塔底温度75.1~90.5℃，塔顶温度55.5 ~56.5℃，回流比3~4；所述再生塔（T2）塔顶温度56.5~102.0℃，塔底温度126.0~131.0℃，回流比1~2；所述共沸精馏塔（T3）顶温度37.5～42.1℃，塔底温度66.0~79.3℃，回流比4。

8.根据权利要求7所述的提取丙酮的方法，其特征在于：分离过程中各塔釜、塔顶的温度、回流比、进料位置及塔板数见表1所示:

表1分离过程工艺条件

工艺参数复合萃取精馏塔T1 再生塔T2 共沸精馏塔T3 塔顶温度（℃） 55.5 ~56.5 56.5 ~102.0 37.5～42.1 塔底温度（℃） 75.1~90.5 126.0~131.0 66.0~79.3 回流比（R） 3～4 1～2 4 塔高（m） 13.5 11.5 10 原料进料位置（m） 2 1 5 萃取剂进料位置（m） 12 / /

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