CN104370693A - 一种甲醇-甲酸丙酯共沸物间歇萃取精馏的分离方法 - Google Patents

一种甲醇-甲酸丙酯共沸物间歇萃取精馏的分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种甲醇-甲酸丙酯共沸物的间歇萃取精馏的分离方法。通过该方法，在常压或减压下，使用乙二醇或N-甲基吡咯烷酮和离子液体1-乙基-3-甲基四氟硼酸盐[Emim][BF4]为萃取剂，由塔顶依次采出合格的甲醇、异丁醇，当加热釜的萃取剂组成达到要求时，将萃取剂泵入高位储槽，加料进行下批间歇萃取精馏分离。本发明的优点在于采用离子液体与常用的溶剂作萃取剂，来坏甲醇-甲酸丙酯共沸体系，得到高纯度的甲醇跟甲酸丙酯产品。

Description

一种甲醇-甲酸丙酯共沸物间歇萃取精馏的分离方法
技术领域
本发明涉及一种甲醇-甲酸丙酯共沸物间歇萃取精馏的分离方法，属于甲醇-甲酸丙酯共沸混合物的特殊精馏分离技术。
背景技术
萃取精馏属于特种精馏分离技术的一种，主要用于工业生产中存在共沸现象而普通分离方法无法分离的体系。它通过添加第三种组分使原共沸混合物中两种或两种以上的组分的相对挥发度增大，从而达到分离的目的。间隙萃取精馏融合了间歇精馏和萃取精馏两者的优点，设备操作灵活，通过一个塔可以实现多个组分的分离，设备投资较小，适合小批量的共沸体系或近沸体系的分离。甲酸丙酯化学分子式C4H8O2，可以用作有机溶剂，并用于制造香料、杀菌剂和杀虫剂。甲醇是一种工业上常用来合成甲醛和农药的原料，并常用作有机萃取剂。两者在工业中都有着广泛的应用前景，但是由于两者存在共沸，普通分离方法难以达到精制的要求，从而限制了两者的应用，如不回收，不仅会污染环境，而且造成了浪费，因此开发甲醇-甲酸丙酯共沸物的分离方法有重要的意义。有关萃取精馏方面的文章和专利很多，但尚未见公开发表的甲醇-甲酸丙酯共沸体系萃取精馏分离方面的资料。
中国专利CN103044194A，一种利用萃取精馏分离醇水混合物的方法，在该专利中，萃取选用常用的极性萃取剂-乙二醇。单纯的有机溶剂效率不高，而且容易造成产品的污染，通过在有机溶剂中添加液体，可以提高萃取精馏的效率，同时也能降低萃取剂对产品污染和对环境的压力。
离子液体从上世纪初被发现开始，就慢慢在化学研究的各个领域展现自身独特的优势。；对大多数无机物、有机物和高分子材料来说，离子液体是一种优良的溶剂，离子液体的无味、无恶臭、无污染、不易燃、易与产物分离、易回收、可反复多次循环使用、使用方便等优点，是传统挥发性溶剂的理想替代品，它有效地避免了传统有机溶剂的使用所造成严重的环境、健康、安全以及设备腐蚀等问题，为名副其实的、环境友好的绿色溶剂。适合于当前所倡导的清洁技术和可持续发展的要求，已经越来越被人们广泛认可和接受。本发明采用的离子液体[Emim][BF4]是1-乙基-3-甲基四氟硼酸盐。
发明内容
本发明目的在于开发一种甲醇-甲酸丙酯共沸混合物的间歇萃取精馏的方法，通过该发明可以得到高纯的甲醇和甲酸丙酯,并且设备被投资小,操作简单。
本发明采用的技术方案如下
采用包括萃取精馏塔、加热釜、冷凝器，高位储槽、接收罐、产品罐和真空泵构成的间歇萃取精馏装置，间歇萃取精馏分离甲醇-甲酸丙酯共沸物，其特征如下：
本发明采用乙二醇或N-甲基吡咯烷酮和质量分数为10%~15%的[Emim][BF4]为萃取剂，在常压或减压下，进入萃取精馏塔的萃取剂和原料之比为1.5~5.4:1，萃取剂的进料温度为20~40℃。当塔顶的温度达到64~65℃时，以回流比4~6：1由塔顶采出合格的甲醇；当萃取精馏塔塔顶温度达到68~70℃，以回流比3~7:1由塔顶采出异甲醇与甲酸丙酯的过渡段I，并停止加入萃取剂；当萃取精馏塔塔顶温度下达到70~71℃，以回流比2~6:1采出异丁醇；当萃取精馏塔塔顶温度超过72℃，以回流比2.5~4:1采出异丁醇与乙二醇的过渡段II；当萃取精馏塔塔顶温度高于150℃，采用减压精馏操作，真空度为0.01MPa~0.05MPa；当塔釜萃取剂的组分达到要求时，停车冷却，将萃取剂泵入高位储罐，以备下批物料使用。
具体流程见附图：甲醇-甲酸丙酯混合物加入加热釜3中，开启加热釜的热源和冷凝器4的冷源，带萃取精馏塔塔顶回流并且塔顶温度达到稳定后，萃取剂从高位储罐1被引入萃取精馏塔2上部，全回流一段时间，当甲醇含量达到要求时出料，进入接收罐4，当萃取精馏塔塔顶馏出物中甲酸丙酯含量低于产品要求时，塔顶采出的物料进入过渡段I接收罐6（当萃取精馏塔塔顶流出物中甲酸丙酯的含量小于共沸组成时，停止加入萃取剂），当萃取精馏塔塔顶馏出物中甲醇含量达到要求时，采出的物料进入接收罐7，当萃取精馏塔塔顶馏出物中甲醇含量低于产品要求时，采出的物料进入过渡段II接收罐8，当加热釜萃取剂的组成达到要求时，停车。加热釜为高纯萃取剂，打入高位储槽1循环使用。过渡段I和II的物料在下一批精馏时投入到加热釜3中。
本发明的优点在于使用分离效果理想的萃取剂来破坏甲醇-甲酸丙酯的共沸体系，分离得到高纯度的甲醇和甲酸丙酯产品，过程能耗低，单塔操作简单灵活，设备投入小，成本低。
附图说明
图1为本发明装置及流程示意图。
具体实施方式
 实施例1
采用间歇萃取精馏装置，在加热釜投入500L甲醇-甲酸丙酯共沸混合物（其中甲醇51%，甲酸丙酯49%，均为质量分数），实验所选的萃取剂为90wt%乙二醇和10wt%[Emim][BF4]离子液体，开启加热釜热源和冷凝器冷源，待萃取精馏塔塔顶回流一段时间后，待塔顶温度稳定，加入萃取剂，萃取剂进料位置在临近塔顶处，控制萃取剂加入速度500L/h，全回流操作，当萃取精馏塔塔顶温度为64~65℃时，馏出物中甲醇含量≥99%开始出料，回流比为5:1，出料速度为200L/h。当萃取精馏塔顶温度达到68~70℃，采出甲醇-甲酸丙酯的过渡段，并停止加入萃取剂，回流比为6：1，当萃取精馏塔塔顶温度达到70℃，塔顶馏出物甲酸丙酯的含量≥99%时，接收甲酸丙酯，回流比为5：1，当萃取精馏塔塔顶温度超过70℃，回流比3:1，采出甲醇-乙二醇过渡段II，当萃取精馏塔塔顶馏出物乙二醇含量≥99%时，停车，冷却，塔釜为高纯萃取剂。
实施例2
采用间歇精馏萃取装置，在加热釜投入500L甲醇-甲酸丙酯共沸混合物（其中甲醇50%，甲酸丙酯50%，均为质量分数），实验所选的萃取剂为86wt%N-甲基吡咯烷酮和14wt%[Emim] [BF4]离子液体，开启加热釜热源和冷凝器冷源，待萃取精馏塔塔顶回流一段时间后，待塔顶温度稳定，加入萃取剂，萃取进料位置在临近塔顶处，控制萃取剂加入速度800L/h，全回流操作，当萃取精馏塔塔顶温度为64~65℃时，馏出物中甲酸丙酯含量≥99%开始出料，回流比7:1，出料速度为300L/h，当萃取精馏塔顶温度达到68~70℃，采出甲醇-甲酸丙酯的过渡段，并停止加入萃取剂，回流比5:1，当萃取精馏塔塔顶温度达到70℃，塔顶馏出物中甲酸丙酯含量≥99%，接收甲酸丙酯，回流比4：1，当萃取精馏塔塔顶温度超过70℃，回流比3:1，采出甲醇-甲酸丙酯的过渡段II，当加热釜温度超过170℃，停车，自然冷却，待加热釜温度降到50℃时，开启加热釜，减压操作，真空度为0.07MPa，塔顶回流后，全回流操作30分钟，以回流比3:1出料，当萃取精馏塔馏出物中N-甲基吡咯烷酮含量≥99%时，停车，加热釜为高纯N-甲基吡咯烷酮和离子液体的混合溶剂。

Claims (1)

1.一种甲醇-甲酸丙酯共沸物间歇萃取精馏的分离方法，其特征是采用乙二醇或N-甲基吡咯烷酮和质量分数10%~15%[Emim][BF4]离子液体的混合液为萃取剂，在常压或减压下，进入萃取精馏塔的萃取剂和原料之比为1.5~5.4:1，萃取剂的进料温度为20~40℃，塔顶温度控制在64~150℃时，回流比2~6：1，由塔顶依次采出合格的甲醇、甲醇与甲酸丙酯的过渡段I、甲酸丙酯、甲酸丙酯与萃取剂的过渡段II；当萃取精馏塔塔顶温度高于150℃，采用减压精馏操作，真空度为0.01MPa~0.05MPa。
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