CN102935292A - 一种β-甲基萘脱除吲哚的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工领域，公开了一种β-甲基萘脱除吲哚的方法和装置。装置结构包括蒸馏釜和共沸蒸馏塔，在共沸蒸馏塔的塔顶采出口设有溢流采出挡板，塔顶采出管线与冷却器、分离槽A和分离槽B依次连接。将原料β-甲基萘与共沸剂的混合物加入蒸馏釜，釜底温度为145～147℃；共沸蒸馏塔-70～-90kpa，塔顶温度140～142℃；通过间歇性的共沸蒸馏分离，蒸发液由塔顶冷却器冷却后产生内回流；共沸蒸馏塔塔顶采出液经过冷却器冷却后依次流入分离槽A和分离槽B，静置分层后采出产品。通过上述方法和装置，原料β-甲基萘蒸馏分离以后含量上升到98％以上，吲哚含量下降为检测不出。本发明装置和工艺简单，操作容易。

Description

一种β-甲基萘脱除吲哚的方法及装置

技术领域

本发明涉及化工领域，具体为β-甲基萘脱除吲哚的方法和装置。

背景技术

目前，在石油、化工等领域，使用共沸蒸馏的方式对化合物进行分离提纯的方法已经广泛使用。共沸蒸馏是使用能与低沸点物质及高沸点物质形成共沸混合物的共沸剂进行共沸蒸馏的方法。

关于共沸蒸馏的技术开发的主要观点可大致分为分离能力、可控性、回流比减少以及回收馏出液的后处理。一般而言，回流比越高，则操作稳定性越好，而当回流比减少时，操作稳定性通常变差。此外，当回流比减少至低于某一临界值时，共沸蒸馏本身的分离能力急剧变差。该临界值通常称为最小回流比，该值随以下参数的不同而异：进料溶液的组成、共沸剂的种类、进科点、进料线的数量、回流的方式、共沸剂返回的方式等。当采用非常高的回流比进行操作时，很容易满足可控性及分离性。但由于这种操作在经济上是不合算的，因此所述操作实际上是采用尽可能接近最小回流比的回流比进行的。

本发明所针对的β-甲基萘的分离和提纯主要是针对从煤焦油中分离出的β-甲基萘，其来源主要是煤气精制时所使用的洗油原料。通过对洗油的连续蒸馏分离，可以使其中的β-甲基萘含量达到95％左右，但是其中还有含量为0.6％左右的吲哚，由于吲哚的沸点与β-甲基萘相近，已经不能通过简单的蒸馏方式进行分离。如果吲哚有残留，会造成吲哚氧化使得产品的外观颜色发红造成产品品质下降。

目前对于β-甲基萘的吲哚方法主要有酸洗蒸馏和共沸蒸馏两种，在酸洗蒸馏方面主要通过对系统引入强酸(一般为硫酸)，使之与硫酸发生反应生成硫酸吲哚，然后通过静止分层，使用碱液对酸性溶液进行中合后，再进行蒸馏分离。整个过程比较复杂，另外产生的废酸废碱溶液容易对环境造成影响。

在专利“一种脱出β-甲基萘中吲哚的方法”(申请专利号00115067.7)中使用酸洗法对β-甲基萘中的吲哚进行脱除，其原料是从煤焦油中提纯得到的纯度达95％以上的β-甲基萘油，吲哚含量为0.2～1.0％，先以55～65％浓度的H2SO4溶液，按油酸比为1∶1～4∶1，进行酸洗；然后再以含有10～20％硫酸钠和3～10％氢氧化钠的碱性硫酸钠溶液，按油碱比为1∶1～4∶1，进行碱洗，最后经蒸馏而获得吲哚含量≤0.02％的纯度达98％的白色结晶的β-甲基萘，可以满足出口需求。但是在其生产过程中产生了废酸废碱，不符合十二五规划中环境经营的理念。

在专利“一种从煤焦油粗甲基萘精制β-甲基萘的方法”(申请号200610134603.6)中共沸剂选为甘二醇，原料为煤焦油中的粗β-甲基萘，先经过酸洗脱喹啉后，与共沸剂共沸，采出β-甲基萘与共沸剂的混合物，静止分层，然后对静止分层液精馏得到甲基萘纯度为95％左右的β-甲基萘，此类纯度的β-甲基萘，由于产品纯度较低仅能供国内厂商使用，不能供出口。

发明内容

本发明旨在提供一种β-甲基萘脱除吲哚的方法。

本发明的另一个目的在于提供实现上述方法的工业化生产装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

β-甲基萘脱除吲哚的装置，结构包括蒸馏釜和共沸蒸馏塔；蒸馏釜与共沸蒸馏塔下部的蒸汽管线和底部的回流液管线形成回路；

共沸蒸馏塔顶部设有塔顶冷却器，塔顶采出管线通过塔顶采出口与共沸蒸馏塔连接，塔顶采出口在塔顶冷却器下方，并设有溢流采出挡板；塔顶采出管线3与冷却器、分离槽A和分离槽B依次连接；分离槽A的下部和分离槽B上部连接，在共沸蒸馏塔的顶部设置尾气排放管线1。

结构还包括共沸剂再生槽，共沸剂再生槽内设置挡板，将共沸剂再生槽分为贮存槽和共沸剂槽；

蒸馏釜通过共沸剂再生管线和返回管线与共沸剂再生槽的贮存槽形成回路；共沸剂再生管线与蒸馏釜回流管线并联，返回管线与进料管线并联；共沸剂再生管线与共沸剂再生槽之间设有冷却器8；共沸剂再生槽的废液槽连接废液管线。

该方法的步骤包括：将原料β-甲基萘与共沸剂混合通过进料管线12加入蒸馏釜，蒸馏釜的釜底温度为145～147℃；

共沸蒸馏塔顶部压力-70～-90kpa，塔顶温度140～142℃；通过间歇性的共沸蒸馏分离；共沸蒸馏塔为填料塔或板式塔，理论塔板数约为58～62层；

原料β-甲基萘与共沸剂的重量比为1∶1～1.2；共沸剂为乙二醇。

所使用的原料β-甲基萘是通过煤焦油分离提纯出来的，其中β-甲基萘含量(纯度)为95％～97％，吲哚含量为0.6％-1.0％。

更具体而言，本发明涉及一种用共沸剂滞留量和提纯后的产品质量作为指标来控制蒸馏塔操作条件进行共沸蒸馏的方法，目的是提供一种分离性能高、降低能量消耗的蒸馏方法。本发明的应用为在含有吲哚的β-甲基萘介质中生产纯度更高的β-甲基萘的过程，其中将包含生产过程中产生的共沸剂乙二醇与共沸β-甲基萘的分离，同时采用共沸剂滞留量作为指标来控制蒸馏塔的操作条件，从而实现从系统中回收的目的。

通过先使用间歇性共沸蒸馏，以煤焦油蒸馏后含量为95％左右的β-甲基萘为原料，再利用静止分层的方法对共沸两相物进行分离，取得了比较理想的效果。实际生产中β-甲基萘的纯度可以达到98.0％以上。

通过本发明的方法和装置，原料β-甲基萘蒸馏分离以后含量上升到98％以上，吲哚含量下降为检测不出，共沸剂乙二醇的含量为0.1％。本发明装置和工艺简单，操作容易。

关于共沸蒸馏的技术开发的主要观点可大致分为分离能力、可控性、回流比减少以及回收馏出液的后处理。一般而言，回流比越高，则操作稳定性越好，而当回流比减少时，操作稳定性通常变差。此外，当回流比减少至低于某一临界值时，共沸蒸馏本身的分离能力急剧变差。该临界值通常称为最小回流比，该值随以下参数的不同而异：进料溶液的组成、共沸剂的种类、进科点、进料线的数量、回流的方式、共沸剂返回的方式等。当采用非常高的回流比进行操作时，很容易满足可控性及分离性。但由于这种操作在经济上是不合算的，因此所述操作实际上是采用尽可能接近最小回流比的回流比进行的。

在精馏中，有采用塔顶安装冷凝器的全会流方式，塔顶采出在分布器处，内回流可以节约热能同时减少了设备投入，回流比由冷却水控制不能得到精确的回流比。内回流也可以控制，比如：控制回流物料的温度，物料温度越高回内流越小。还有塔的保温越好内回流越小。

本发明中的共沸蒸馏塔可以是填充塔，也可以是板式塔，待蒸馏溶液进料的位置为直接进入蒸馏釜内，通过塔底的蒸馏釜加热进行蒸馏。整个塔不设外部回流装置，采用内回流控制，塔顶使用冷却器进行内循环，回流比主要通过对塔顶采出量和采出温度进行控制。在塔顶采出口需要安装一个挡板以减少后续分离步骤，调整采出比例，控制共沸剂滞留量。挡板的高度通过理论计算得出。

分离槽的高度和采出界面的比例也需要根据实际的共沸剂与待蒸馏溶液的质量密度比例确定，分离槽的高度也需要根据实际的分离要求，通过常规计算确定。

还设置了一个分离再生槽，由于本方法共沸剂一直在系统中运转，当共沸剂中的杂质富集一段时间后，需要通过再生进行杂质的去除，再生槽中也设有一块挡板，挡板的高度需要根据实际的共沸剂中杂质的富集情况确定。

共沸蒸馏塔塔底的蒸馏釜可以采用一般的加热蒸馏釜，装置的进料和共沸剂杂质的去除都需要通过该釜进行。

本发明设计了一种共沸蒸馏的方法，在共沸蒸馏塔中采用共沸待蒸馏溶液。流出的共沸剂与待蒸馏溶液，通过静止分离的方式进行分离。共沸剂通过分离槽底部回流至蒸馏釜内，待蒸馏溶液通过分离槽槽顶溢流流出采出至产品槽。共沸剂与原料之间的配比需要按照实际情况确定。

按照本方法进行共沸蒸馏时，即通过对采出产品的分离界面进行控制，以实现对产品中共沸剂的含量，与系统中的共沸剂滞留量进行调整。这与单独通过控制整个塔的蒸馏条件，塔顶温度、塔底温度、共沸剂与原料之间的配比进行控制可以更加合理的调整。而整个过程无需在系统中增设管道仪表以及特殊的流道。

产品质量与酸洗法相同，产品质量可以达到97％以上满足出口需求，解决了静止时间长，分离不彻底，采出不均匀的现象，改进了原有酸洗蒸馏能耗较大，废酸废碱难以处理的情况。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图

1-尾气排放管线，2-共沸蒸馏塔，3-塔顶采出管线，4-冷却器，5-塔顶冷却器，6-分离槽A，7-分离槽B，8-共沸剂冷却器，9-废液管线，10-返回管线，11-蒸馏釜，12-进料管线，13-共沸剂再生槽，14-溢流采出挡板，15-蒸馏釜回流管线，16-共沸剂再生管线，17-挡板，18-蒸馏液管线，19-回流液管线

具体实施方式

实施例1

设备如图1所示，其结构包括蒸馏釜11和共沸蒸馏塔2；蒸馏釜与共沸蒸馏塔下部的蒸汽管线18和底部的回流液管线19形成回路；

共沸蒸馏塔顶部设有塔顶冷却器5，塔顶采出管线3通过塔顶采出口与共沸蒸馏塔连接，塔顶采出口在塔顶冷却器下方，并设有溢流采出挡板14；塔顶采出管线3与冷却器4、分离槽A 6和分离槽B 7依次连接；分离槽A 6的下部和分离槽B 7上部连接，尾气排放管线1设置在共沸蒸馏塔2的顶部，保证共沸蒸馏塔的负压；

蒸馏釜上设置蒸馏釜回流管线15用于蒸馏釜的循环；蒸馏釜上方连接进料管线12；

共沸剂再生槽内设置挡板，将共沸剂再生槽分为贮存槽和共沸剂槽；

蒸馏釜通过共沸剂再生管线16和返回管线10与共沸剂再生槽13的贮存槽形成回路；共沸剂再生管线与蒸馏釜回流管线15并联，返回管线10与进料管线12并联；共沸剂再生管线16与共沸剂再生槽之间设有冷却器8；共沸剂再生槽的废液槽连接废液管线9。

使用时将共沸液乙二醇与待分离的β-甲基萘原料混合，由加料管线12进入蒸馏釜11内加热至共沸蒸馏塔2。

用间歇性共沸蒸馏，蒸发液由塔顶冷却器5冷却后产生内回流；用塔顶采出管线3控制内回流，通过控制塔顶温度控制共沸蒸馏塔的采出量和回流比；用尾气排放管线1控制塔顶的负压。

塔顶采出液经过冷却器4冷却后依次流入分离槽A 6和分离槽B 7，静置分层后采出产品，脱除吲哚后的β-甲基萘产品从分离槽B上部采出；共沸剂分离后从分离槽A和分离槽B底部排出，可再回到蒸馏釜中使用。

运行一段时间后，蒸馏釜内劣化需再生的共沸剂通过与蒸馏釜回流管线15并联的共沸剂再生管线16，经共沸剂冷却器8冷却后，进入共沸剂再生槽13的贮存槽；再生后的共沸剂通过返回线路10回到蒸馏釜2，杂质含量较高的共沸剂流入挡板另一侧的废液槽，通过废液管线9排送至系统外。

蒸馏釜可以采用一般的加热蒸馏釜，装置的进料和共沸剂杂质的去除都需要通过该釜进行。

原料中β-甲基萘含量为96.71％，其中吲哚含量为0.45％。原料与共沸剂乙二醇按照1∶1的比例进入蒸馏釜，塔顶压力控制在-79kpa，釜底温度为146℃，塔顶温度为141℃，该塔为填料塔理论塔板数约为60层，分离槽高度1.5m，进料与出料口之间的液位差为1.3m。原料由管线-12进入蒸馏釜内加热，蒸馏釜釜底温度控制在146℃。共沸蒸馏塔的蒸馏操作采用间歇蒸馏的方法。

由于塔顶增加了采出溢流挡板，可以调节其高度保证采出液的比例。采出液体经过两个分离槽静置分出最终的产品。塔顶的负压由管线-1保证负压。劣化的共沸剂由分离槽-13分离。

分离槽的高度和采出界面的比例根据实际的共沸剂与待蒸馏溶液的质量密度和实际的分离要求，通过常规计算确定。

最终产品质量：β甲基萘含量为98.12％，其中乙二醇含量为0.12％，吲哚含量未检出。

实施例2

装置同实施例1。

原料组分的差别与实施例1有区别，原料中β-甲基萘含量为96.23％，吲哚含量为0.78％。β-甲基萘原料与共沸剂按照1∶1.2的比例进行添加，塔身温度压力控制参数相同。其余方法条件和工艺步骤与上述实例基本相同，所不同的就是。所得产品的纯度为98.0％，乙二醇含量为0.10％，吲哚含量未检出。

Claims (7)

1.一种β-甲基萘脱除吲哚的装置，其特征在于，结构包括蒸馏釜(11)和共沸蒸馏塔(2)；蒸馏釜(11)与共沸蒸馏塔(2)下部的蒸汽管线(18)和底部的回流液管线(19)形成回路；

共沸蒸馏塔(2)顶部设有塔顶冷却器(5)，塔顶采出管线(3)通过塔顶采出口与共沸蒸馏塔连接，塔顶采出口在塔顶冷却器下方(5)，并设有溢流采出挡板(14)；塔顶采出管线(3)与冷却器(4)、分离槽A(6)和分离槽B(7)依次连接；

分离槽A(6)的上部与冷却器(4)连接，下部和分离槽B(7)上部连接。

2.权利要求1所述β-甲基萘脱除吲哚的装置，其特征在于，结构还包括共沸剂再生槽(13)，共沸剂再生槽(13)内设置挡板(17)，将共沸剂再生槽(13)分为贮存槽和共沸剂槽；

蒸馏釜(11)通过共沸剂再生管线(16)和返回管线(10)与共沸剂再生槽(13)的贮存槽形成回路；共沸剂再生管线(16)与蒸馏釜回流管线(15)并联，返回管线(10)与进料管线(12)并联。

3.权利要求1所述β-甲基萘脱除吲哚的装置，其特征在于，在共沸蒸馏塔(2)的顶部设置尾气排放管线(1)。

4.权利要求1所述β-甲基萘脱除吲哚的装置，其特征在于，蒸馏釜(11)上设置蒸馏釜回流管线(15)，蒸馏釜(11)上方连接进料管线(12)。

5.权利要求1所述β-甲基萘脱除吲哚的装置，其特征在于，所述共沸蒸馏塔(2)为填料塔或板式塔，理论塔板数约为58～62层。

6.一种β-甲基萘脱除吲哚的方法，其特征在于，使用权利要求1～5任一项所述的装置，将原料β-甲基萘与共沸剂的混合物加入蒸馏釜(11)，蒸馏釜(11)的釜底温度为145～147℃；

共沸蒸馏塔(2)顶部压力-70～-90pa，塔顶温度140～142℃；通过间歇性的共沸蒸馏分离，蒸发液由塔顶冷却器(5)冷却后产生内回流；

共沸蒸馏塔(2)塔顶采出液经过冷却器(4)冷却后依次流入分离槽A(6)和分离槽B(7)，静置分层后采出产品；

原料β-甲基萘与共沸剂的重量比为1∶1～1.2；共沸剂为乙二醇。

7.权利要求6所述β-甲基萘脱除吲哚的方法，其特征在于，所述原料β-甲基萘纯度95％～97％，吲哚含量为0.6％-1.0％。

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