CN102952004A - 连续共沸精馏法分离乙二醇单甲醚和水的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种连续共沸精馏法分离乙二醇单甲醚和水的工艺方法，该工艺为：1)将共沸剂加入共沸精馏塔的塔釜，原料由第28块塔板进入共沸精馏塔，操作回流比为1～3，回流液由共沸精馏塔的塔顶回流，分相后富酯相进入共沸精馏塔，富水相进入共沸剂回收塔，共沸精馏塔塔釜产品为乙二醇单甲醚；2)上步得到的富水相进入共沸剂回收塔后，经过普通精馏，操作回流比为1～2.5，回流液由共沸剂回收塔的塔顶回流，采出液分相后富水相进入共沸剂回收塔，共沸剂回收塔的塔釜为水。本发明以乙酸异丙酯作为共沸剂，具有低毒性、低污染、低成本、高收率、高产品纯度等特点，具有广阔的应用前景，并且特别适合于制药等领域。

Description

连续共沸精馏法分离乙二醇单甲醚和水的工艺方法
技术领域
本发明涉及在制药等领域中对乙二醇单甲醚和水混合液中乙二醇单甲醚的回收工艺方法。具体是加入共沸剂乙酸异丙酯，利用连续共沸精馏的方法将乙二醇单甲醚和水混合液中的水全部带出，从而回收混合液中的乙二醇单甲醚，同时实现共沸剂回收再利用的工艺方法。
背景技术
乙二醇单甲醚，又称乙二醇甲醚，是一种无色透明液体，沸点124.6℃(101.3KPa)，和水、醇、醚、丙酮以及DMF混溶。广泛用作各种油脂类、醋酸纤维素、硝酸纤维素、醇溶性染料和合成树脂的溶剂。珐琅和清漆的快干溶剂，涂层稀释剂，染料工业中的渗透剂和匀染剂，亦用于印刷油墨及配制密封剂、制造增塑剂。近年来，乙二醇单甲醚越来越多地用于制药行业、航空喷气燃料防冰剂、刹车油稀释剂等。乙二醇单甲醚和水能够形成共沸物，共沸点及组成如下表所示。
乙二醇单甲醚和水形成的混合物属于完全互溶物系，二者形成的共沸物中乙二醇单甲醚的质量分数仅为15.3％，乙二醇单甲醚的沸点又高于水的沸点，并且共沸物的沸点与水的沸点很接近，采用普通精馏方式很难将二者有效分离。
目前工业上生产中乙二醇单甲醚+水的分离普遍采用干燥剂(如CaCL2)等脱水，采用此种方法脱水产生的浆液，再生困难，同时浆液中夹带2～3％(wt％)的乙二醇单甲醚，不仅浪费了资源，还易造成环境污染。而且采用干燥剂的方法只适合于水含量比较低的乙二醇单甲醚+水的分离；对于水含量比较高的乙二醇单甲醚+水的分离再采用干燥的方法，会大幅度降低乙二醇单甲醚的回收率。
南京师范大学的萃取和共沸结合分离乙二醇单甲醚、异丙醇和水的方法[P].CN1560008A，2005-01-05.专利中提到使用苯作为共沸剂，通过共沸精馏法分离乙二醇单甲醚和水。该工艺专利中采用苯作为共沸剂，但由于苯的毒性较大，因此限制了该工艺的推广应用，同时由于苯与乙二醇单甲醚是近沸物系，在精馏分离过程中必须采用较大回流比才能将二者分离，而回流比增大将会使能耗大幅度升高。
发明内容
本发明的目的是提供一种共沸精馏分离乙二醇单甲醚和水的工艺方法，其使用乙酸异丙酯作为共沸剂，能够从乙二醇单甲醚-水废液中回收得到高纯度乙二醇单甲醚产品，其处理过程具有连续稳定性，便于实现自动控制的特点；同时能够克服现有工艺存在的毒性大、收率低、能耗高的缺点。
本发明的技术方案为：
一种共沸精馏法分离乙二醇单甲醚和水的工艺方法，包括的步骤如下：
(1)将共沸剂一次性加入共沸精馏塔的塔釜，加入量为共沸精馏塔全塔持液量体积百分比的5％～20％，原料由第28块塔板进入共沸精馏塔，塔顶上升蒸汽由塔顶冷凝器6冷凝，操作回流比为1～3，回流液由共沸精馏塔的塔顶回流，采出液进入分相罐3，分相罐3中上层的富酯相由第20块塔板进入共沸精馏塔，富水相进入共沸剂回收塔的第20块塔板，共沸精馏塔塔釜产品为乙二醇单甲醚；
(2)分相罐3中富水相进入共沸剂回收塔2后，经过普通精馏，塔顶上升蒸汽由冷凝器8冷凝，操作回流比为1～2.5，回流液由共沸剂回收塔的塔顶回流，采出液进入分相罐4，分相罐4中上层富酯相流入分相罐3，分相罐4中的富水相由第20块塔板进入共沸剂回收塔，共沸剂回收塔的塔釜为水；
所述原料液可以是乙二醇单甲醚质量浓度为10％～90％的水溶液，温度控制在30～40℃之间。
所述的共沸剂为乙酸异丙酯。
所述共沸精馏塔的操作压力为101.325kPa，塔顶温度控制在77～79℃之间，塔釜温度控制在124～125℃之间，塔板数45。
所述共沸剂回收塔的操作压力为101.325kPa，塔顶温度控制在77～79℃之间，塔釜温度控制在99～101℃之间，塔板数30。
本发明以乙酸异丙酯作为共沸剂，采用共沸精馏的方法将乙二醇单甲醚和水分离，使得乙二醇单甲醚的收率在99％以上，乙二醇单甲醚的质量浓度在99.5％以上；而采用干燥法，乙二醇单甲醚的收率远达不到99％，且质量浓度也达不到99.5％。采用苯作为共沸剂的工艺，由于苯的毒性较大，生产中容易造成人员中毒和苯的残留，因此，不适合制药等领域，而且易造成环境污染；而本发明以乙酸异丙酯代替苯作为共沸剂，解决了原工艺毒性大的问题。
总之，该工艺具有低毒性、低污染、低成本、高收率、高产品纯度等特点，具有广阔的应用前景，并且特别适合于制药等领域。
附图说明
图1是本发明连续共沸精馏法分离乙酸异丙酯和水的工艺流程图。
具体实施方式
本发明参照附图1详细说明如下，但仅作说明并不是限制本发明。
图1中，1-共沸精馏塔，2-共沸剂回收塔，3、4-分相罐，5、7-再沸器，6、8-冷凝器，9-共沸剂，10-原料，11、13-富酯相，12、14-富水相
本发明提供的共沸精馏法分离乙二醇单甲醚和水的工艺包括的步骤详细描述如下：
1)共沸精馏塔的板数为45，操作压力为101.325kPa，将共沸剂10(温度30～40℃)
一次性加入共沸精馏塔的塔釜，加入量为共沸精馏塔全塔持液量的5％～20％(该塔每层塔板的持液量为0.04-0.06m3，45层板持液1.8-2.7m3，塔釜的持液量为5-8m3，乙酸异丙酯的密度为871.8kg/m3，根据加入的共沸剂量为全塔持液量的5％-20％，因此共沸剂用量在296.4-1865.6kg)，原料9(温度30～40℃)由第28块塔板进入共沸精馏塔，塔顶上升蒸汽由塔顶冷凝器6冷凝，操作回流比为1～3，回流液由共沸精馏塔的塔顶回流，采出液进入分相罐3，分相罐3中上层的富酯相11(乙酸异丙酯质量百分数为97.8％～99.2％，其余为水)由第20块塔板进入共沸精馏塔，富水相12(水的质量百分数为97.1％～98.5％，其余为乙酸异丙酯)进入共沸剂回收塔的第20块塔板，共沸精馏塔塔釜产品为乙二醇单甲醚(质量百分数≥99.5％)，乙二醇单甲醚的收率大于99％；
2)共沸剂回收塔的塔板数为30，操作压力为101.325kPa，相罐3中富水相12进入共沸剂回收塔后，经过普通精馏，塔顶上升蒸汽由冷凝器8冷凝，操作回流比为1～2.5，回流液由共沸剂回收塔的塔顶回流，采出液进入分相罐4，分相罐4中上层富酯相13(乙酸异丙酯质量百分数为97.1％～98.5％，其余为水)流入分相罐3，从而实现了共沸剂的回收再利用，分相罐4中的富水相14(水的质量百分数为97.6％～98.8％，其余为乙酸异丙酯)由第20块塔板进入共沸剂回收塔，共沸剂回收塔的塔釜为水(质量百分数≥99.9％)，可直接排放或作为工业用水循环使用。
应用实例1：共沸精馏塔的塔板数为45，操作压力为101.325kPa，共沸剂回收塔的塔板数为30，操作压力为101.325kPa。将共沸剂10(温度30℃)300kg一次性加入共沸精馏塔的塔釜，原料9(乙二醇单甲醚质量百分数为10％，水的质量分数为90％，温度30℃)以3m3/h的流量由第28块塔板进入共沸精馏塔，塔顶上升蒸汽由塔顶冷凝器6冷凝，操作回流比为1，塔顶温度控制在78℃左右，塔釜温度为124～125℃，回流液由共沸精馏塔的塔顶回流，采出液进入分相罐3，分相罐3中上层的富酯相11(乙酸异丙酯质量百分数为98.8％，其余为水)由第20块塔板进入共沸精馏塔；富水相12(水的质量百分数为97.6％，其余为乙酸异丙酯)进入共沸剂回收塔的第20块塔板，共沸精馏塔塔釜产品为乙二醇单甲醚(质量百分数为99.5％)。分相罐3中富水相12进入共沸剂回收塔后，经过普通精馏，塔顶上升蒸汽由冷凝器8冷凝，共沸剂回收塔的操作回流比为1，回流液由共沸剂回收塔的塔顶回流，采出液进入分相罐4，分相罐4中上层富酯相13(乙酸异丙酯质量百分数为97.4％，其余为水)流入分相罐3，从而实现了共沸剂的回收再利用，分相罐4中的富水相14(水的质量百分数为97.9％，其余为乙酸异丙酯)由第20块塔板进入共沸剂回收塔，共沸剂回收塔的塔釜为水(质量分数为99.9％)。
以上流股浓度均为气相色谱分析结果。
流股11乙酸异丙酯的质量百分数达到98.8％，能保证共沸剂的循环利用，乙二醇单甲醚产品浓度达到99.5％，收率为99.1％。共沸剂回收塔底釜液中水的质量浓度为99.99％，可以直接排放或作为工业用水循环利用。同时本工艺比使用高毒性溶剂苯作为共沸剂的工艺节省能耗15％。
应用实例2：共沸精馏塔的塔板数为45，操作压力为101.325kPa，共沸剂回收塔的塔板数为30，操作压力为101.325kPa。将共沸剂10(温度30℃)500kg一次性加入共沸精馏塔的塔釜，原料9(乙二醇单甲醚质量百分数为20％，水的质量分数为80％，温度30℃)以3.2m3/h的流量由第28块塔板进入共沸精馏塔，塔顶上升蒸汽由塔顶冷凝器6冷凝，操作回流比为1.2，回流液由共沸精馏塔的塔顶回流，采出液进入分相罐3，分相罐3中上层的富酯相11(乙酸异丙酯质量百分数为99％，其余为水)由第20块塔板进入共沸精馏塔；富水相12(水的质量百分数为97.8％，其余为乙酸异丙酯)进入共沸剂回收塔的第20块塔板，共沸精馏塔塔釜产品为乙二醇单甲醚(质量百分数为99.5％)。分相罐3中富水相12进入共沸剂回收塔后，经过普通精馏，塔顶上升蒸汽由冷凝器8冷凝，共沸剂回收塔的操作回流比为1，回流液由共沸剂回收塔的塔顶回流，采出液进入分相罐4，分相罐4中上层富酯相13(乙酸异丙酯质量百分数为97.7％，其余为水)流入分相罐3，从而实现了共沸剂的回收再利用，分相罐4中的富水相14(水的质量百分数为97.8％，其余为乙酸异丙酯)由第20块塔板进入共沸剂回收塔，共沸剂回收塔的塔釜为水(质量分数为99.9％)。
以上流股浓度均为气相色谱分析结果。
流股11乙酸异丙酯的质量百分数达到99％，能保证共沸剂的循环利用，乙二醇单甲醚产品浓度达到99.5％，收率为99.2％。共沸剂回收塔底釜液中水的质量浓度为99.99％，可以直接排放或作为工业用水循环利用。同时本工艺比使用高毒性溶剂苯作为共沸剂的工艺节省能耗14％。
应用实例3：共沸精馏塔的塔板数为45，操作压力为101.325kPa，共沸剂回收塔的塔板数为30，操作压力为101.325kPa。将共沸剂10(温度30℃)450kg一次性加入共沸精馏塔的塔釜，原料9(乙二醇单甲醚质量百分数为40％，水的质量分数为60％，温度30℃)以3.3m3/h的流量由第28块塔板进入共沸精馏塔，塔顶上升蒸汽由塔顶冷凝器6冷凝，操作回流比为1.5，回流液由共沸精馏塔的塔顶回流，采出液进入分相罐3，分相罐3中上层的富酯相11(乙酸异丙酯质量百分数为99.1％，其余为水)由第20块塔板进入共沸精馏塔；富水相12(水的质量百分数为97.8％，其余为乙酸异丙酯)进入共沸剂回收塔的第20块塔板，共沸精馏塔塔釜产品为乙二醇单甲醚(质量百分数为99.6％)。分相罐3中富水相12进入共沸剂回收塔后，经过普通精馏，塔顶上升蒸汽由冷凝器8冷凝，共沸剂回收塔的操作回流比为1.2，回流液由共沸剂回收塔的塔顶回流，采出液进入分相罐4，分相罐4中上层富酯相13(乙酸异丙酯质量百分数为97.5％，其余为水)流入分相罐3，从而实现了共沸剂的回收再利用，分相罐4中的富水相14(水的质量百分数为97.8％，其余为乙酸异丙酯)由第20块塔板进入共沸剂回收塔，共沸剂回收塔的塔釜为水(质量分数为99.9％)。
以上流股浓度均为气相色谱分析结果。
流股11乙酸异丙酯的质量百分数达到99.1％，能保证共沸剂的循环利用，乙二醇单甲醚产品浓度达到99.6％，收率为99.3％。共沸剂回收塔底釜液中水的质量浓度为99.99％，可以直接排放或作为工业用水循环利用。同时本工艺比使用高毒性溶剂苯作为共沸剂的工艺节省能耗13％。
本发明未述事宜为公知技术。

Claims (5)

1.一种连续共沸精馏法分离乙二醇单甲醚和水的工艺方法，其特征为包括的步骤如下：
1)将共沸剂一次性加入共沸精馏塔(1)的塔釜，加入量为共沸精馏塔(1)全塔持液量体积百分比的5％～20％，原料由第28块塔板进入共沸精馏塔(1)，塔顶上升蒸汽由塔顶冷凝器(6)冷凝，操作回流比为1～3，回流液由共沸精馏塔(1)的塔顶回流，采出液进入分相罐(3)，分相罐(3)中上层的富酯相由第20块塔板进入共沸精馏塔(1)，富水相进入共沸剂回收塔(2)的第20块塔板，共沸精馏塔(1)塔釜产品为乙二醇单甲醚；
2)分相罐(3)中富水相进入共沸剂回收塔(2)后，经过普通精馏，塔顶上升蒸汽由冷凝器(8)冷凝，操作回流比为1～2.5，回流液由共沸剂回收塔(2)的塔顶回流，采出液进入分相罐(4)，分相罐(4)中上层富酯相流入分相罐(3)，分相罐(4)中的富水相由第20块塔板进入共沸剂回收(2)塔，共沸剂回收塔(2)的塔釜为水；
2.如权利要求1所述的共沸精馏法分离乙二醇单甲醚和水的工艺方法，其特征为所述原料液是乙二醇单甲醚质量浓度为10％～90％的水溶液，温度控制在30～40℃之间。
3.如权利要求1所述的共沸精馏法分离乙二醇单甲醚和水的工艺方法，其特征为所述的共沸剂为乙酸异丙酯。
4.如权利要求1所述的共沸精馏法分离乙二醇单甲醚和水的工艺方法，其特征为所述共沸精馏塔(1)的操作压力为101.325kPa，塔顶温度控制在77～79℃之间，塔釜温度控制在124～125℃之间，塔板数45。
5.如权利要求1所述的连续共沸精馏法分离乙二醇单甲醚和水的工艺方法，其特征为所述共沸剂回收塔(2)的操作压力为101.325kPa，塔顶温度控制在77～79℃之间，塔釜温度控制在99～101℃之间，塔板数30。
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