CN102816178B

CN102816178B - 一种分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法及其专用装置

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Publication number: CN102816178B
Application number: CN201210340377.2A
Authority: CN
Inventors: 李小保; 钱烽; 钱兵荣
Original assignee: NANTONG HONGZHI CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: Jiangsu Acer Zixin Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: CN102816178A

Abstract

本发明公开了一种分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法及其专用装置，该方法为加盐萃取精馏法，分别从萃取精馏塔的上部和中部进入含盐溶剂、硼酸三甲酯和甲醇混合物，进行加盐萃取精馏，塔顶采出纯硼酸三甲酯，塔釜得到甲醇、盐、溶剂的混合物；甲醇、盐、溶剂的混合物从中部进入溶剂回收塔，回收塔顶馏出液为甲醇，塔釜得到含盐溶剂，含盐溶剂重复进入萃取精馏塔使用。该方法加盐萃取剂比萃取剂的效果好，具有回收循环方便，工业上易于实现的优点，克服了加盐精馏工艺中固体盐循环困难的缺点，硼酸三甲酯和甲醇的相对挥发度增加，大大改善了分离效果，具有设备投资低和能耗低的优点，可用于硼酸三甲酯分离提纯的工业应用。

Description

一种分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法及其专用装置

技术领域

本发明涉及有机物制备技术领域，具体涉及一种采用加盐萃取精馏方法来分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法及其专用装置。

背景技术

硼酸三甲酯于1846年首次合成。从上个世纪60年代左右开始，国外对其合成方法进行了大量的研究，主要有三氯化硼与甲醇反应法、硼酸与甲醇直接反应法、硼酐与醇直接反应法以及硼砂与醇的反应法等。在以上方法中，由于硼酸比较便宜，且硼酸与甲醇酯化反应的产物较易分离。因此，硼酸与甲醇直接反应法是工业生产的主要方法。为了提高硼酸的转化率，工业生产中采用间歇反应精馏技术，由于硼酸三甲酯和甲醇会形成二元均相混合物。因此，不能直接得到硼酸三甲酯，故还需对硼酸三甲酯和甲醇混合物进行分离，才能得到硼酸三甲酯。

硼酸三甲酯和甲醇混合物的分离方法主要有萃取、盐析、萃取精馏、恒沸精馏、反应分离、结晶、膜分离、变压精馏等工艺。目前，工业生产中主要采用浓硫酸萃取工艺。该分离技术存在以下缺点：1）由于硫酸用量大；2）酯相中的硫酸浓度较高。在硼酸三甲酯的精制过程中，部分硼酸三甲酯会分解，导致硼酸三甲酯的总收率会降低；3）硫酸不能回收。因此，硫酸萃取工艺不符合当今绿色化工的发展趋势。

“盐效应”包括盐析效应和盐溶效应。盐析效应是指盐的加入提高了某组分相对于其它组分的相对挥发度而使该组分容易被蒸出。因此，“加盐精馏”特别适合恒沸或近沸混合物的分离，但其缺点是盐循环困难。某些萃取剂也可改变恒沸或近沸混合物中两组份的相对挥发度，故“萃取精馏”也是分离恒沸或近沸混合物的有效方法之一。但“萃取精馏”的缺点是持液量大、塔板负荷大、能耗高。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法，通过采用加盐萃取精馏技术来有效分离混合物，使其满足制备硼酸三甲酯的应用。本发明的另一目的是提供一种上述分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法的专用装置。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法，所述的方法为加盐萃取精馏法，具体包括以下步骤：

（1）从萃取精馏塔的上部进入含盐溶剂，从萃取精馏塔的中部进入硼酸三甲酯和甲醇混合物，进行加盐萃取精馏，塔顶采出纯硼酸三甲酯，塔釜得到甲醇、盐、溶剂的混合物；

（2）甲醇、盐、溶剂的混合物从中部进入溶剂回收塔，回收塔顶馏出液为甲醇，塔釜得到含盐溶剂，含盐溶剂重复进入萃取精馏塔使用。

所述萃取精馏塔的理论塔板数为15~40，溶剂比为0.5~3，回流比为0.2~4，控制塔顶温度68.5~69.0℃。

溶剂回收塔的理论塔板数为10~30，回流比为0.3~6，控制塔顶温度64.5~65.0℃。

所述的含盐溶剂是质量百分比为3~20%的氯化锂乙二醇溶液。

所述的含盐溶剂的质量百分数为8~15%。

分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法的专用装置，包括萃取精馏塔和溶剂回收塔；在所述萃取精馏塔的上部设有含盐溶剂入口，在所述萃取精馏塔的中部设有硼酸三甲酯和甲醇混合物入口，在所述萃取精馏塔顶设有纯硼酸三甲酯出口，在所述萃取精馏塔釜设有甲醇、盐、溶剂的混合物出口；在所述溶剂回收塔中部设有甲醇、盐、溶剂的混合物入口，在所述溶剂回收塔顶设有甲醇出口，在所述溶剂回收塔釜设有含盐溶剂出口；所述的甲醇、盐、溶剂的混合物出口与甲醇、盐、溶剂的混合物入口相通；所述含盐溶剂入口与含盐溶剂出口相通。

所述溶剂回收塔的理论塔板数为10~30，回流比为0.3~6，控制塔顶温度64.5~65.0℃。

有益效果：与现有技术相比，本发明的分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法及其专用装置具有如下优点：1）加盐萃取剂比萃取剂的效果好，因此可以弥补萃取精馏效果差的缺点；2）加盐萃取溶剂是液体，具有回收循环方便，工业上易于实现的优点，克服了加盐精馏工艺中固体盐循环困难的缺点。3）由于萃取剂加盐后，硼酸三甲酯和甲醇的相对挥发度增加的比单纯应用溶剂要大，大大改善了分离效果，从而使得加盐萃取精馏塔的理论板数、溶剂比和回流比降低，因此，具有设备投资低和能耗低的优点，具有很好的实用性，可用于硼酸三甲酯分离提纯的工业应用。

附图说明

图1是采用加盐萃取精馏方法分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的工艺流程示意图，图中，1为硼酸和甲醇混合物，2为硼酸三甲酯，3为甲醇，4为加盐萃取精馏塔，5为溶剂回收塔，6为盐、甲醇、溶剂混合物，7为循环含盐溶剂，8为新鲜含盐溶剂。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

采用加盐萃取精馏方法分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的工艺流程，如图1所示，含盐溶剂7、硼酸三甲酯和甲醇混合物1分别从加盐萃取精馏塔4的上部、中部进入，塔顶馏出液为硼酸三甲酯2，塔釜得到甲醇、盐、溶剂的混合物6，甲醇、盐、溶剂的混合物6进入溶剂回收塔5，塔顶馏出液为甲醇3，塔釜得到含盐溶剂7。

实施例1

萃取精馏塔的理论塔板数为15（塔板数从上往下数），选用含有氯化锂的乙二醇（氯化锂的质量分数15%）为加盐溶剂，从第3块理论塔板加入，流量为20g/min，硼酸三甲酯和甲醇混合物从第9块理论塔板加入，硼酸三甲酯的质量分数为75%，甲醇的质量分数为25%，流量为10g/min。萃取精馏塔塔顶回流比为0.2，塔顶温度控制在68.5~69.0℃，分析塔顶产物，硼酸三甲酯的质量分数为99.6%，甲醇的质量分数为0.4%。萃取精馏塔塔釜出料为甲醇、盐、溶剂混合物进入溶剂回收塔，溶剂回收塔具有10块理论塔板，进料位置为第5块理论塔板，塔顶回流比为6，塔顶温度控制在64.5~65.0℃，操作稳定后，分析塔顶馏出液，甲醇的质量分数为99.9%，乙二醇的质量百分数为0.1%，塔釜得到含甲醇质量分数为0.02%的加盐乙二醇溶液。

实施例2

萃取精馏塔的理论塔板数为40（塔板数从上往下数），选用含有氯化锂的乙二醇（氯化锂的质量分数8%）为加盐溶剂，从第6块理论板加入，流量为5g/min，硼酸三甲酯和甲醇混合物从第24块理论塔板加入，硼酸三甲酯的质量分数为75%，甲醇的质量分数为25%，流量为10g/min。萃取精馏塔塔顶回流比为4，塔顶温度控制在68.5~69.0℃，分析塔顶产物，硼酸三甲酯的质量分数为99.5%，甲醇的质量分数为0.5%。萃取精馏塔塔釜出料为甲醇、盐、溶剂混合物进入溶剂回收塔，溶剂回收塔具有30块理论塔板，进料位置为第15块理论塔板，塔顶回流比为0.3，塔顶温度控制在64.5~65.0℃，操作稳定后，分析塔顶馏出液，甲醇的质量分数为99.8%，乙二醇的质量百分数为0.2%，塔釜得到含甲醇质量分数为0.03%的加盐乙二醇溶液。

实施例3

萃取精馏塔的理论塔板数为25（塔板数从上往下数），选用含有氯化锂的乙二醇（氯化锂的质量分数12%）为加盐溶剂，从第4块理论板加入，流量为10g/min，硼酸三甲酯和甲醇混合物从第15块理论塔板加入，硼酸三甲酯的质量分数为75%，甲醇的质量分数为25%，流量为10g/min。萃取精馏塔塔顶回流比为2，塔顶温度控制在68.5~69.0℃，分析塔顶产物，硼酸三甲酯的质量分数为99.8%，甲醇的质量分数为0.2%。萃取精馏塔塔釜出料为甲醇、盐、溶剂混合物进入溶剂回收塔，溶剂回收塔具有20块理论塔板，进料位置为第10块理论塔板，塔顶回流比为3，塔顶温度控制在64.5~65.0℃，操作稳定后，分析塔顶馏出液，甲醇的质量分数为99.9%，乙二醇的质量百分数为0.1%，塔釜得到含甲醇质量分数为0.01%的加盐乙二醇溶液。

比较例1

萃取精馏塔的理论塔板数为60（塔板数从上往下数），选用乙二醇为溶剂，从第10块理论板加入，流量为40g/min，硼酸三甲酯和甲醇混合物从第40块理论塔板加入，硼酸三甲酯的质量分数为75%，甲醇的质量分数为25%，流量为10g/min。萃取精馏塔塔顶回流比为10，塔顶温度控制在68.5~69.0℃，分析塔顶产物，硼酸三甲酯的质量分数为99.6%，甲醇的质量分数为0.4%。萃取精馏塔塔釜出料为甲醇、溶剂混合物进入溶剂回收塔，溶剂回收塔具有20块理论塔板，进料位置为第10块理论塔板，塔顶回流比为3，塔顶温度控制在64.5~65.0℃，操作稳定后，分析塔顶馏出液，甲醇的质量分数为99.8%，乙二醇的质量百分数为0.2%，塔釜得到含甲醇质量分数为0.02%的乙二醇溶液。

同过对实施例3和比较例1的比较可以看出：本发明的分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法及其专用装置具有如下优点：1）加盐萃取剂比萃取剂的效果好，因此可以弥补萃取精馏效果差的缺点；2）加盐萃取溶剂是液体，具有回收循环方便，工业上易于实现的优点，克服了加盐精馏工艺中固体盐循环困难的缺点。3）由于萃取剂加盐后，硼酸三甲酯和甲醇的相对挥发度增加得比单纯应用溶剂要大，大大改善了分离效果，从而使得加盐萃取精馏塔的溶剂比、理论板数和回流比大大降低，因此，具有设备投资低和能耗低的优点。本发明通过采用加盐萃取精馏的方案，达到了提高分离效率的目的，取得了较好的技术效果。

Claims

1.一种分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法，其特征在于，所述的方法为加盐萃取精馏法，具体包括以下步骤：

(1)从萃取精馏塔的上部进入含盐溶剂，从萃取精馏塔的中部进入硼酸三甲酯和甲醇混合物，进行加盐萃取精馏，塔顶采出纯硼酸三甲酯，塔釜得到甲醇、盐、溶剂的混合物；所述萃取精馏塔的理论塔板数为15～40，溶剂比为0.5～3，回流比为0.2～4，控制塔顶温度68.5～69.0℃；

(2)甲醇、盐、溶剂的混合物从中部进入溶剂回收塔，回收塔顶馏出液为甲醇，塔釜得到含盐溶剂，含盐溶剂重复进入萃取精馏塔使用；溶剂回收塔的理论塔板数为10～30，回流比为0.3～6，控制塔顶温度64.5～65.0℃；

所述的含盐溶剂是质量百分比为3～20％的氯化锂乙二醇溶液。

2.根据权利1所述的分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法，其特征在于，所述的含盐溶剂的质量百分数为8～15％。

3.根据权利1所述的分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法，其特征在于：在所述萃取精馏塔的上部设有含盐溶剂入口，在所述萃取精馏塔的中部设有硼酸三甲酯和甲醇混合物入口，在所述萃取精馏塔顶设有纯硼酸三甲酯出口，在所述萃取精馏塔釜设有甲醇、盐、溶剂的混合物出口；在所述溶剂回收塔中部设有甲醇、盐、溶剂的混合物入口，在所述溶剂回收塔顶设有甲醇出口，在所述溶剂回收塔釜设有含盐溶剂出口；所述的甲醇、盐、溶剂的混合物出口与甲醇、盐、溶剂的混合物入口相通；所述含盐溶剂入口与含盐溶剂出口相通。

4.根据权利1所述的分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法，其特征在于，所述萃取精馏塔的理论塔板数为15～40，溶剂比为0.5～3，回流比为0.2～4，控制塔顶温度68.5～69.0℃。

5.根据权利1所述的分离硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法，其特征在于，所述溶剂回收塔的理论塔板数为10～30，回流比为0.3～6，控制塔顶温度64.5～65.0℃。