CN102432589B - 一种共沸蒸馏提纯噻吩的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种共沸蒸馏提纯噻吩的方法，所述提纯在相互串联的蒸馏塔、萃取塔和脱水塔内进行,包括以下步骤：（1）将粗噻吩和共沸剂的共沸物，进入蒸馏塔，在常压下进行蒸馏，塔顶温度65-75℃，塔顶得到噻吩和共沸剂的重量比为65-68：32-35的精馏后共沸物；（2）将所述精馏后共沸物进入萃取塔用水进行萃取，塔顶得到水与共沸剂的混合物，塔底得到含有微量水分的湿噻吩；（3）将所述湿噻吩进入脱水塔内用吸水剂进行脱水，塔底得到成品噻吩。本发明以焦化粗苯中提取的低含量噻吩为原料，制取的噻吩纯度在99.9wt%以上，有效地节约了能源，获得可观的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及蒸馏提纯技术领域，尤其涉及一种以焦化粗苯中提取的低含量噻吩为原料共沸蒸馏提纯噻吩的方法。
背景技术
噻吩又称硫茂、硫代呋喃，是稳定的五元杂环化合物，具有芳香族化合物的性质。近年来医药和农药对噻吩的需求量增加较快，但是噻吩年产量有限，现有噻吩的生产方法主要有合成法和提取法。
噻吩的合成方法有丁烷与硫的气相催化法、四氢呋喃与二硫化碳的杂多酸催化法、乙炔与黄铁矿的合成法等。其中，丁烷与硫的气相催化法是最早实现工业化的噻吩生产技术，因收率低、设备腐蚀严重、污染环境而淘汰。四氢呋喃与二硫化碳的杂多酸催化法是四氢呋喃与二硫化碳在固定床反应器中，在400℃下，在杂多酸催化剂的作用下，生成噻吩。反应收率达93％，催化剂寿命长，不必周期再生，是一种可工业化推广的工艺。但是，总体上，现有噻吩的合成工艺都很繁杂，技术难度大，不易大规模生产。
噻吩存在于炼焦生成的粗苯馏分中，大部分的工业化生产是把噻吩作为一种焦油中的杂质除去，因噻吩与苯的沸点仅相差4℃，难以用一般的分馏法将二者分开。目前世界上的精馏提取方法主要是加氢精制法和硫酸精制法，加氢精制法可以获得高品质的苯，但是工艺技术复杂，操作条件苛刻，设备投资大，加工成本高，难以小规模推广应用；硫酸法污染严重、收率低、后处理困难，虽然工艺较为成熟，但净化深度不够，这种方法在许多发达国家已被禁止；除此之外还有溶剂萃取法和冷冻结晶法，但是均难以得到高纯度的产品。在很多以苯为溶剂的化学合成中，因有微量噻吩存在而严重影响产品质量，甚至报废。
在加氢精制法和硫酸精制法中，噻吩在精制过程中均被分解破坏，最后排放到环境中，这不仅浪费了有限的资源，还对环境造成了严重的污染。从焦化苯中提取噻吩一直是一个技术难题，因此，开发出一种既可保证质量，又能有效利用焦化苯资源的新技术，对改造我国现行的焦化苯精制工艺是非常必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种资源利用率高、工艺简单且产品质量高的共沸蒸馏制取噻吩的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种共沸蒸馏提纯噻吩的方法，所述提纯在相互串联的蒸馏塔、萃取塔和脱水塔内进行，包括以下步骤：(1)将从焦化粗苯中提取的粗噻吩和共沸剂以60-65∶35-40的重量比组成共沸物，首先进入蒸馏塔，在常压下进行蒸馏，塔顶温度65-75℃，塔顶得到噻吩和共沸剂的重量比为65-68∶32-35的精馏后共沸物；(2)所述萃取塔内依次设有油水分离段、设有振动筛板的萃取段和油水分离段，所述精馏后共沸物从萃取塔萃取段上部进料，萃取剂水从萃取塔萃取段下部进料，萃取后，塔顶得到水与共沸剂的混合物，塔底得到含有微量水分的湿噻吩；(3)将所述湿噻吩进入填充有吸水剂的脱水塔进行脱水，塔底得到成品噻吩。
作为一种技术方案，所述共沸剂为95wt％乙醇或无水乙醇中的一种或两种。
作为一种技术方案，所述吸水剂为无水氯化钙、无水碳酸钠和氧化钙中的一种或几种。
作为一种技术方案，所述蒸馏塔的塔底温度80-89℃。
作为一种技术方案，所述蒸馏塔、萃取塔和脱水塔内理论塔板数为80-120个。
作为一种技术方案，所述蒸馏塔内设有丝网填料。
作为一种技术方案，所述水与共沸剂的混合物回收提纯后循环使用。
作为一种技术方案，所述带有振动筛板的萃取段高度为15米，所述油水分离段高度为3米。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
噻吩作为一种副产物在以往的焦化粗苯精制工艺中一般都是破坏排放掉，这不仅对环境造成污染也是一种资源的浪费，本发明以焦化粗苯中提取的低含量噻吩为原料提纯制得高纯度的噻吩，不仅有效地节约了能源，而且还有利于保护环境，同时获得可观的经济效益，是钢铁企业和炼焦油企业对副产品进行深加工和利用的较好方法。
本发明采用95％乙醇或无水乙醇作为共沸剂，在常压下共沸蒸馏得到噻吩和共沸剂的精馏后共沸物，工艺简单易于操作，塔顶温度65-75℃，塔底温度80-89℃，均属于易于控制的工艺条件。
本发明用水做萃取剂除去共沸剂得到含有微量水分的湿噻吩，水作为一种质优价廉的萃取剂具有很高的性价比，可以降低生产成本。并且共沸剂与萃取剂经分离提纯后可以循环使用，无废弃物排出，保护环境。
本发明在相互串联的蒸馏塔、萃取塔和脱水塔内进行，工艺连续，各物料在塔内分布均衡且控制方便，工艺流程简单，保证了噻吩质量的稳定性，本发明制取的噻吩纯度在99.9wt％以上，达到了化学合成法制造的噻吩的质量标准。
附图说明
附图是本发明实施例的工艺流程图；
图中：1.噻吩提取塔，11.焦化粗苯进口，12.粗噻吩出口，13.粗苯高沸物出口，2.蒸馏塔，21.共沸物进口，22.蒸馏后共沸物出口，23.高沸物出口，24.丝网填料，3.萃取塔，31.蒸馏后共沸物进口，32.水与共沸剂出口，33.湿噻吩出口，34.萃取剂进口，35.油水分离段，36.萃取段，37.油水分离段，4.脱水塔，41.湿噻吩进口，42.成品噻吩出口，43.吸水剂。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
焦化粗苯从焦化粗苯进口11进入噻吩提取塔1，经过提取，塔顶的粗噻吩出口12得到粗噻吩，塔底的粗苯高沸物出口13得到粗苯高沸物；粗噻吩和共沸剂组成共沸物从共沸物进口21进入蒸馏塔2，蒸馏塔2内设有丝网填料24，共沸蒸馏后，塔顶22得到蒸馏后共沸物，塔底高沸物出口23得到高沸物；萃取塔3内部从上到下依次为油水分离段35、萃取段36和油水分离段37，将蒸馏后共沸物经过蒸馏后共沸物进口31进入萃取段36上部，萃取剂水从萃取剂进口34进入萃取段36下部，萃取后，水与共沸剂从塔顶的水与共沸剂出口32溢出，溢出后进入回收系统，精制后循环使用，塔底湿噻吩出口33得到湿噻吩；湿噻吩经过湿噻吩进口41进入脱水塔4，进行脱水，塔底成品噻吩出口42得到成品噻吩。
实施例1
将从焦化粗苯中提取的含量较低的噻吩与共沸剂无水乙醇以质量比60∶40的比例进入蒸馏塔，在常压下，控制塔顶温度75℃，塔底温度89℃，从塔顶采出包含噻吩与乙醇的蒸馏后共沸物，在此条件下，噻吩与乙醇的共沸比例为65∶35，塔底采出高沸物。
将蒸馏后共沸物从萃取塔萃取段上部进入萃取塔，萃取剂水从萃取塔萃取段下部进入萃取塔，萃取后，水与乙醇从萃取塔顶端溢出，回收精制后循环使用，萃取塔底部采出带有微量水分的湿噻吩。
将带有微量水分的湿噻吩进入带有无水氯化钙吸水剂的脱水塔，脱除微量水分，塔底得到高纯度的噻吩产品。本实施例制取的噻吩纯度见表1。
实施例2
将从焦化粗苯中提取的含量较低的噻吩与共沸剂无水乙醇以质量比63∶37的比例进入蒸馏塔，在常压下，控制塔顶温度70℃，塔底温度85℃，从塔顶采出包含噻吩与乙醇的蒸馏后共沸物，在此条件下，噻吩与乙醇的共沸比例为67∶33，塔底采出高沸物。
将蒸馏后共沸物从萃取塔萃取段上部进入萃取塔，萃取剂水从萃取塔萃取段下部进入萃取塔，萃取后，水与乙醇从萃取塔顶端溢出，回收精制后循环使用，萃取塔底部采出带有微量水分的湿噻吩。
将带有微量水分的湿噻吩进入带有无水碳酸钠吸水剂的脱水塔，脱除微量水分，塔底得到高纯度的噻吩产品。本实施例制取的噻吩纯度见表1。
实施例3
将从焦化粗苯中提取的含量较低的噻吩与共沸剂95％乙醇以质量比65∶35的比例进入蒸馏塔，在常压下，控制塔顶温度65℃，塔底温度80℃，从塔顶采出包含噻吩与乙醇的蒸馏后共沸物，在此条件下，噻吩与乙醇的共沸比例为68∶32，塔底采出高沸物。
将蒸馏后共沸物从萃取塔萃取段上部进入萃取塔，萃取剂水从萃取塔萃取段下部进入萃取塔，萃取后，水与乙醇从萃取塔顶端溢出，回收精制后循环使用，萃取塔底部采出带有微量水分的湿噻吩。
将带有微量水分的湿噻吩进入带有氧化钙吸水剂的脱水塔，脱除微量水分，塔底得到高纯度的噻吩产品。本实施例制取的噻吩纯度见表1。
实施例4
将从焦化粗苯中提取的含量较低的噻吩与共沸剂95％乙醇以质量比65∶35的比例进入具有80个理论塔板的蒸馏塔，在常压下，控制塔顶温度65℃，塔底温度80℃，从塔顶采出包含噻吩与乙醇的蒸馏后共沸物，在此条件下，噻吩与乙醇的共沸比例为68∶32，塔底采出高沸物。
将蒸馏后共沸物从萃取塔萃取段上部进入萃取塔，萃取剂水从萃取塔萃取段下部进入萃取塔，萃取后，水与乙醇从萃取塔顶端溢出，回收精制后循环使用，萃取塔底部采出带有微量水分的湿噻吩。
将带有微量水分的湿噻吩进入带有氧化钙吸水剂的脱水塔，脱除微量水分，塔底得到高纯度的噻吩产品。本实施例制取的噻吩纯度见表1。
实施例5
将从焦化粗苯中提取的含量较低的噻吩与共沸剂95％乙醇以质量比65∶35的比例进入具有120个理论塔板并且设有丝网填料的蒸馏塔，其他与实施例4相同。
本实施例制取的噻吩纯度见表1。
表1
| 产品 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 噻吩(wt％) | 99.94 | 99.95 | 99.93 | 99.93 | 99.95 |
Claims (7)
1.一种共沸蒸馏提纯噻吩的方法，其特征在于，所述提纯在相互串联的蒸馏塔、萃取塔和脱水塔内进行，包括以下步骤：
(1)将从焦化粗苯中提取的粗噻吩和共沸剂以60-65∶35-40的重量比组成共沸物，首先进入蒸馏塔，在常压下进行蒸馏，塔顶温度65-75℃，塔顶得到噻吩和共沸剂的重量比为65-68∶32-35的精馏后共沸物；
(2)所述萃取塔内依次设有油水分离段、设有振动筛板的萃取段和油水分离段，所述精馏后共沸物从萃取塔萃取段上部进料，萃取剂水从萃取塔萃取段下部进料，萃取后，塔顶得到水与共沸剂的混合物，塔底得到含有微量水分的湿噻吩；
(3)将所述湿噻吩进入填充有吸水剂的脱水塔进行脱水，塔底得到成品噻吩；
所述共沸剂为95wt％乙醇或无水乙醇中的一种或两种。
2.如权利要求1所述的一种共沸蒸馏提纯噻吩的方法，其特征在于：所述吸水剂为无水氯化钙、无水碳酸钠和氧化钙中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种共沸蒸馏提纯噻吩的方法，其特征在于：所述蒸馏塔的塔底温度80-89℃。
4.如权利要求1所述的一种共沸蒸馏提纯噻吩的方法，其特征在于：所述蒸馏塔、萃取塔和脱水塔内理论塔板数为80-120。
5.如权利要求4所述的一种共沸蒸馏提纯噻吩的方法，其特征在于：所述蒸馏塔内设有丝网填料。
6.如权利要求1所述的一种共沸蒸馏提纯噻吩的方法，其特征在于：所述水与共沸剂的混合物回收提纯后循环使用。
7.如权利要求1所述的一种共沸蒸馏提纯噻吩的方法，其特征在于：所述带有振动筛板的萃取段高度为15米，所述油水分离段高度为3米。
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