CN104744298A - 一种乙腈的纯化方法 - Google Patents

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王永旗
王伟
吕明
李定发
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Abstract

本发明公开了一种乙腈的纯化方法。该纯化方法包括：(1)向待处理的粗乙腈中加入强碱固体进行预处理；(2)通过强酸性离子交换树脂；(3)通过4A分子筛；(4)微滤。本发明的纯化方法中首先加入强碱固体，它可与粗乙腈中的不饱和腈、其它含具有紫外光吸收的官能团的杂质，以此生成与乙腈具有不同物理性质的产物以除去；而后通过强酸性离子交换树脂的吸附进一步去除杂质，4A分子筛的吸附去除水分，微滤滤掉了前三个步骤中掺入的使用的处理剂。与包含蒸馏类的方法相比，本方法不仅省时，而且纯化的产品具有较好的纯度和收率高。

Description

一种乙腈的纯化方法
技术领域
本发明涉及乙腈提纯的技术领域，尤其涉及一种乙腈的纯化方法。
背景技术
乙睛又名甲基腈，无色液体，极易挥发，有类似于醚的特殊气味，有优良的溶剂性能，能溶解多种有机、无机和气体物质。有一定毒性，与水和醇无限互溶。乙睛能发生典型的腈类反应，并被用于制备许多典型含氮化合物，是一个重要的有机中间体。乙腈可用于合成维生素A、可的松、碳胺类药物及其中间体的溶剂，还用于制造维生素B1和氨基酸的活性介质溶剂。可代替氯化溶剂。用十乙烯基涂料，也用作脂肪酸的萃取剂，酒精变性剂，丁二烯萃取剂和丙烯睛合成纤维的溶剂，在织物染色，照明，香料制造和感光材料制造中也有许多用途。在石油工业中用十从石油烃中除去焦油、酚等物质的溶剂。在油脂工业中用作从动植物油中抽提脂肪酸的溶剂。在医药上用甾醇类药物的再结晶的反应介质。在需要高介电常数的极性溶剂时常常使用乙睛与水形成的二元共沸混合物:含乙腈84，沸点76℃。
现有技术中通常采用无水碳酸钾干燥24h，再用3A分子筛干燥24h后采用常压蒸馏获得纯化的乙腈。中国专利CN 102746188 A公开了一种纯化乙腈的方法，该方法以工业级乙睛为原料，依次加入无水二氯化铝回流后蒸馏，高锰酸钾回流后蒸馏，硫酸回流后蒸馏，氢化钙进行十燥和4A分了筛进行吸附纯化，最后采用精馏方法收集得到纯化的乙睛。上述现有技术中都涉及到分馏的工序，这导致纯化耗时较长，且对设备的要求较高，得到的产品收率和纯度也不够高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种乙腈的操作较快的纯化方法，经该纯化方法得到的纯化产品纯度较高和收率较大。
一种乙腈的纯化方法，包括以下步骤：
(1)向待处理的粗乙腈中加入强碱固体进行预处理；
(2)使经所述预处理的乙腈通过强酸性离子交换树脂；
(3)将经步骤(2)的乙腈通过4A分子筛；
(4)对经步骤(3)的乙腈进行微滤。
本纯化方法中，预处理所用的强碱固体可催化不饱和腈缩合生成芳族嘧啶的反应，并引发了某些聚合物物种的形成。使用在乙腈中基本上大量不溶解的碱金属氢氧化物引发了固一液界面上的反应促进了产物杂质的去除。固体碱金属氢氧化物也可以起体相脱水剂的作用。与现有技术中使用碱水溶液相比，可将腈的水解和分解程度低得多，而且最终的产物产率高。
强碱固体为任何化学成分的强碱，例如碱金属氢氧化物、氧化铝、交换氢氧离子的阴离子交换树脂、金属氧化物催碱式金属氧化物及上述物质的混合物，优选但不限定为为碱金属氢氧化物，即氢氧化钠和/或氢氧化钾固体。强碱固体可以以间歇或连续形式加入，本发明不加限定。强碱固体的用量优选为粗乙腈质量的5～25％。
强碱固体加入至粗乙腈中后可使用借助搅拌(例如，机械搅拌或电磁搅拌)加快乙腈中的主要杂质不饱和不饱和腈杂质发生反应的速率，从而生成明显与乙腈不同物理性质可简单分离的产物，过滤使分离出乙腈相。该预处理的温度优选但不限定为20～40℃，预处理的时间优选但不限定为3～6h，温度的高低和时间的长短对预处理效果无显著的损害。
通过强酸性离子交换树脂的形式可采用填充有强酸性离子交换树脂材料的离子交换柱，可以直接购买已售的产品。当然可以将强酸性离子交换树脂材料以一层或多层铺装于吸附床。
强酸性离子交换树脂为提供氢离子的树脂。强酸性离子交换树脂优选但不限定为磺酸性离子交换树脂，若无交换效果的要求，也可用其它的强酸性离子交换树脂例如硫酸型离子交换树脂来替代。至于对上述强酸性离子交换树脂的再生方式可采用本领域公知的办法。通过强酸性离子交换树脂的流速优选为50～100mL/min。流速的快慢对吸附的效果影响不为显著。
通过4A分子筛的方式可以采用吸附床，即将4A分子筛填充于吸附床内，使待操作的物料流过吸附床。在设备不允许的情况下，也可直接将4A分子筛浸渍于待处理的物料中，并同时借助搅拌完成该通过的过程。在该种方式的基础下，4A分子筛的用量一般为0.04～0.08(粗乙腈的质量为1为基准)。
微滤可除去经过强酸性离子交换树脂和4A分子筛处理后掺入的上述颗粒。微滤采用市售的微滤膜进行。微滤膜优选但不限定于孔径为0.1～0.3微米的膜。鉴于市售的微滤膜的生产厂家和型号很多，在此不再列举。
术语“粗乙腈”指适用于工业原料纯度的乙腈，本发明中所采用的待纯化的乙腈为纯度约为98wt％。
本发明的纯化方法中首先加入强碱固体，它可与粗乙腈中的不饱和腈、其它含具有紫外光吸收的官能团的杂质，以此生成与乙腈具有不同物理性质的产物以除去；而后通过强酸性离子交换树脂的吸附进一步去除杂质，4A分子筛的吸附去除水分，微滤滤掉了前三个步骤中掺入的使用的处理剂。与包含蒸馏类的方法相比，本方法不仅省时，而且纯化的产品具有较好的纯度和收率高。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
将1000g工业级乙腈(纯度98％)和5g氢氧化钠固体(粉体)加入反应釜中在机械搅拌下在20℃下预处理6h，完毕后过滤，收集上清液。接着，将上清液以50mL/min的流速通过装有磺酸型离子交换柱。然后，向经过磺酸型离子交换柱的液体中投入质量为40g 4A分子筛以进行吸附，然后滤出液体。最后将液体采用孔径为0.1微米的微滤膜进行微滤，得到纯化乙腈。本例收集到乙腈9010g，收率为90.1％，经测试纯度为99.50％。
实施例2
将1000g工业级乙腈(纯度98％)和25g氢氧化钠固体(粉体)加入反应釜中在机械搅拌下在40℃下预处理3h，完毕后过滤，收集上清液。接着，将上清液以100mL/min的流速通过装有磺酸型离子交换柱。然后，向经过磺酸型离子交换柱的液体中投入质量为80g 4A分子筛以进行吸附，然后滤出液体。最后将液体采用孔径为0.3微米的微滤膜进行微滤，得到纯化乙腈。本例收集到乙腈9050g，收率为90.5％，经测试纯度为99.70％。
实施例3
将1000g工业级乙腈(纯度98％)和75g氢氧化钠固体(粉体)加入反应釜中在机械搅拌下在30℃下预处理4.5h，完毕后过滤，收集上清液。接着，将上清液以80mL/min的流速通过装有磺酸型离子交换柱。然后，向经过磺酸型离子交换柱的液体中投入质量为60g 4A分子筛以进行吸附，然后滤出液体。最后将液体采用孔径为0.2微米的微滤膜进行微滤，得到纯化乙腈。本例收集到乙腈9110g，收率为91.1％，经测试纯度为99.90％。
实施例4
将1000g工业级乙腈(纯度98％)和75g氢氧化钠固体(粉体)加入反应釜中在机械搅拌下在30℃下预处理4.5h，完毕后过滤，收集上清液。接着，将上清液以100mL/min的流速通过装有磺酸型离子交换柱。然后，向经过磺酸型离子交换柱的液体中投入质量为80g 4A分子筛以进行吸附，然后滤出液体。最后将液体采用孔径为0.1微米的微滤膜进行微滤，得到纯化乙腈。本例收集到乙腈9105g，收率为91.15％，经测试纯度为99.92％。
实施例5
将1000g工业级乙腈(纯度98％)和5g氢氧化钠固体(粉体)加入反应釜中在机械搅拌下在30℃下预处理4.5h，完毕后过滤，收集上清液。接着，将上清液以100mL/min的流速通过装有磺酸型离子交换柱。然后，向经过磺酸型离子交换柱的液体中投入质量为40g 4A分子筛以进行吸附，然后滤出液体。最后将液体采用孔径为0.2微米的微滤膜进行微滤，得到纯化乙腈。本例收集到乙腈9040g，收率为90.4％，经测试纯度为99.75％。
由于本发明中所涉及的各工艺参数的数值范围在上述实施例中不可能全部体现，但本领域的技术人员完全可以想象到只要落入上述该数值范围内的任何数值均可实施本发明，当然也包括若干项数值范围内具体值的任意组合。此处，出于篇幅的考虑，省略了给出某一项或多项数值范围内具体值的实施例，此不应当视为本发明的技术方案的公开不充分。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种乙腈的纯化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向待处理的粗乙腈中加入强碱固体进行预处理；
(2)使经所述预处理的乙腈通过强酸性离子交换树脂；
(3)将经步骤(2)的乙腈通过4A分子筛；
(4)对经步骤(3)的乙腈进行微滤。
2.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，所述强碱固体为氢氧化钠和/或氢氧化钾固体。
3.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，所述强碱固体的用量为粗乙腈质量的5～25％。
4.根据权利要求3所述的纯化方法，其特征在于，所述预处理的温度为20～40℃，预处理的时间为3～6h。
5.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，所述通过强酸性离子交换树脂的流速为50～100mL/min。
6.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，所述强酸性离子交换树脂为磺酸性离子交换树脂。
7.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，以粗乙腈的质量为1计所述4A分子筛的用量为0.04～0.08。
8.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，所述微滤采用孔径为0.1～0.3微米的为微滤膜。
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