CN104788420A - 亲水性有机溶剂水溶液的分相精制方法 - Google Patents

亲水性有机溶剂水溶液的分相精制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种亲水性有机溶剂水溶液的分相精制方法，包括向亲水性有机溶剂水溶液中加入盐析剂实现有机相和水相分层的步骤，所述盐析剂为甲酸钾，或者为甲酸钾和甲酸钠的混合物。本发明盐析剂为中性试剂，克服了现有技术中使用碳酸钾类碱性盐析剂造成的碱性太强、引发副反应导致有机溶剂适用范围窄的问题，可广泛应用于异丙醇、二氧六环、四氢呋喃、乙腈、丙酮的水溶液，比文献报道的碳酸钾、氟化钾的亲水溶剂的水含量适用范围广。而且通过盐析剂用量的优化，本发明方法油相中水分能够达到更低，分离效果更好。本发明可有效破坏亲水性有机溶剂的共沸组成，经精馏可得到高纯的有机溶剂，水相经减压脱水后可回用盐析剂，无环境污染。

Description

亲水性有机溶剂水溶液的分相精制方法
技术领域
本发明涉及一种亲水性有机溶剂水溶液的分相精制方法，具体涉及一种从亲水性有机溶剂水溶液中将有机溶剂相分离出来的精制方法，属于精细化工技术领域。
背景技术
在化工产品生产中，有些亲水性有机溶剂的生产过程中需要经过溶剂与水的分离，如乙腈、四氢呋喃、二氧六环、乙醇、异丙醇等；或者在生产废液中回收亲水性有机溶剂。为了获得较高的亲水性有机溶剂的纯度，水分的分离是不可缺少的环节。目前采用的方法也很多，如：精馏、吸附、液液萃取、超重力技术、片碱脱水、渗透汽化膜以及加盐分相精制技术等。
关于加盐分相精制技术，专利CN85106355A报道了一种在乙醇或甲醇的稀水溶液中加入碱或者碱式盐，将溶液分为富有有机酸和富有碱或碱式盐的水相，碱或碱式盐的pKa值必须大于7，从碳酸钾、碳酸钠、柠檬酸钠、氢氧化钠和氢氧化钾中筛选，最后确认为碳酸钾；专利ZL87107140介绍了一种乙腈加盐分相精制工艺，将氟化钾或碳酸钾的饱和溶液与乙腈水溶液混合，通过分相浓缩使有机相中的乙腈组成跳过恒沸点，然后应用精馏精制提纯乙腈。ZL200410044153.2报道了一种从头孢哌酮钠生产废液中回收乙腈的方法，采用先精馏得到83％的粗乙腈，向粗乙腈中加入复合盐析剂(氯化钙和碳酸钠)，将粗乙腈过滤，将盐析后的粗乙腈再回到二次精馏塔进行精制，得到成品乙腈。
上述钾盐分相精制技术中所用的碱或者碱式盐碱性太强，在分相时会引发副反应导致适用的有机溶剂范围变窄，因此研究一种适用多种亲水性有机溶剂水溶液的分相精制方法更适合工业化应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种亲水性有机溶剂水溶液的分相精制方法，该方法适合多种亲水性有机溶剂，适用范围广，实用价值高。
发明人经过大量创造性劳动及实验，得到了一种适合多种有机溶剂的分析精制方法，该方法采用甲酸钾或者甲酸钾和甲酸钠的混合物作为盐析剂，可用于异丙醇、二氧六环、四氢呋喃、乙腈、丙酮的水溶液中，适用范围广。
本发明具体技术方案如下：
一种亲水性有机溶剂水溶液的分相精制方法，包括向亲水性有机溶剂水溶液中加入盐析剂实现有机相和水相分层的步骤，所述盐析剂为甲酸钾，或者为甲酸钾和甲酸钠的混合物。
上述分相精制方法中，还包括水相和有机相分层后，取有机相精馏得高纯度亲水性有机溶剂的步骤。
上述分相精制方法中，有机相和水相分层后，盐析剂溶于水相中，水相减压脱水至干可得盐析剂，所得盐析剂可以回用。
上述分相精制方法中，盐析剂为甲酸钾时，分离效果最好，但是采用甲酸钾和甲酸钠的混合物时，可以降低盐析剂的使用量，成本低。当盐析剂为甲酸钾和甲酸钠的混合物时，甲酸钾和甲酸钠混合物中甲酸钾的含量为10-100wt％(不包括100％)，优选为50wt％-100wt％(不包括100wt％)，进一步优选75wt％-100wt％(不包括100wt％)，更进一步优选89-100wt％(不包括100wt％)。
上述分相精制方法中，所述亲水性有机溶剂为异丙醇、二氧六环、四氢呋喃、乙腈或丙酮。
上述分相精制方法中，亲水性有机溶剂水溶液中亲水性有机溶剂的含量为5-95wt％，此范围同时适合异丙醇、二氧六环、四氢呋喃、乙腈和丙酮。例如，亲水性有机溶剂的含量可以为5％、10％、20％、30％、44％、50％、60％、70％、80％、90％、95％，以及还可以是它们组成的各个含量范围，例如5-20％、5-44％、60-90％等等。
上述分相精制方法中，盐析剂的加入量接近或等于A，A为盐析剂在亲水性有机溶剂水溶液中达到饱和所需的量，即A为盐析剂在亲水性有机溶剂水溶液中形成饱和溶液时所需要的盐析剂的质量。盐析剂的加入量可以小于A、等于A、稍大于A。当盐析剂稍大于A时，分离效果增加缓慢。盐析剂的加入量可以为A的50-110％，优选50-105％、77-105％。
上述分相精制方法中，盐析剂的加入量优选为盐析剂在亲水性有机溶剂水溶液中达到饱和所需的量，即盐析剂在亲水性有机溶剂水溶液中形成饱和溶液时所需要的盐析剂的质量。
本发明以甲酸钾或者甲酸钾和甲酸钠的混合物为盐析剂，该盐析剂为中性试剂，克服了现有技术中使用碳酸钾类碱性盐析剂造成的碱性太强、引发副反应导致有机溶剂适用范围窄的问题，可广泛应用于异丙醇、二氧六环、四氢呋喃、乙腈、丙酮的水溶液，比文献报道的碳酸钾、氟化钾的亲水溶剂的水含量适用范围广。而且通过盐析剂用量的优化，本发明方法油相中水分能够达到更低，分离效果达到更好。本发明可有效破坏亲水性有机溶剂的共沸组成，经精馏可得到高纯的有机溶剂，水相经减压脱水后可回用盐析剂，无环境污染。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行进一步阐述，应该明白的是，下述说明仅仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限制。
本发明方法为：向亲水性有机溶剂水溶液中加入盐析剂(甲酸钾或者甲酸钾和甲酸钠的混合物)，搅拌溶解后静置，有机相(也可叫油相、溶剂相)与水相分层，当盐析剂在水溶液中越趋于饱和时，有机相中水分含量越低。分层后取含水量低的有机相，经常规精馏可得到高纯度的有机溶剂；水相经减压脱水后可回用盐析剂。
下面，通过几个典型实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
在三口烧瓶中加入水、二氧六环和盐析剂，搅拌溶解后，静置分层，所得油相测定水分，以油相中水分含量评定盐析剂性能，水分含量越低，说明盐析剂越佳。其中，盐析剂为甲酸钾和甲酸钠不同比例的混合物，同时采用碳酸钾做对照，结果如下：
从表中可以看出，当二氧六环含量仅为5％时，随着本发明盐析剂用量的增加，油相中的水含量逐渐降低，当本发明盐析剂的用量达到饱和溶解度时，油相中的水含量低于1.5％，而碳酸钾用量达到饱和量时，油相中的水含量仍然在2％以上。
实施例2
在三口烧瓶中加入水、四氢呋喃和盐析剂，搅拌溶解后，静置分层，所得油相测定水分，以油相中水分含量评定盐析剂性能，水分含量越低，说明盐析剂越佳。其中，盐析剂为甲酸钾和甲酸钠不同比例的混合物，同时采用碳酸钾做对照，结果如下：
从表中可以看出，当THF水溶液中加入盐析剂，随着本发明盐析剂用量的增加，油相中的水含量逐渐降低，当本发明盐析剂用量和达到饱和溶解度时，油相中的水含量低于1.5％，而碳酸钾用量达到饱和量时，油相中的水含量仍然在1.5％以上。
实施例3
在三口烧瓶中加入水、乙腈和盐析剂，搅拌溶解后，静置分层，所得油相测定水分，以油相中水分含量评定盐析剂性能，水分含量越低，说明盐析剂越佳。其中，盐析剂为甲酸钾和甲酸钠不同比例的混合物，同时采用碳酸钾、氟化钾做对照，结果如下：
从表中可以看出，当乙腈水溶液中加入本发明盐析剂，随着盐析剂用量的增加，油相中的水含量逐渐降低，当盐析剂的用量达到饱和溶解度时，油相中的水含量低于1.5％，而使用碳酸钾作为盐析剂却不分层，说明其适用范围较窄；而使用盐析剂氟化钾达到饱和时，油相中的水含量仍在2％以上。
实施例4
在三口烧瓶中加入水、异丙醇和盐析剂，搅拌溶解后，静置分层，所得油相测定水分，以油相中水分含量评定盐析剂性能，水分含量越低，说明盐析剂越佳。其中，盐析剂为甲酸钾和甲酸钠不同比例的混合物，同时采用碳酸钾做对照，结果如下：
从表中可以看出，异丙醇水溶液中加入本发明盐析剂，分离效果虽然不如其他实施例，但是仍比碳酸钾分离效果好的多，而且随着本发明盐析剂用量的增加，油相中的水含量逐渐降低。
实施例5
在三口烧瓶中加入水、丙酮和盐析剂，搅拌溶解后，静置分层，所得油相测定水分，以油相中水分含量评定盐析剂性能，水分含量越低，说明盐析剂越佳。其中，盐析剂为甲酸钾和甲酸钠不同比例的混合物，同时采用碳酸钾做对照，结果如下：
从表中可以看出，碳酸钾强碱性可催化丙酮自身缩合，所以不适用。而本发明盐析剂为中性物质，不会引发丙酮反应。且随着本发明盐析剂加入量的增加，油相中水分越来越低，而且单纯甲酸钾比甲酸钾、甲酸钠混合体系的盐析效果更好。

Claims (10)

1.一种亲水性有机溶剂水溶液的分相精制方法，其特征是：包括向亲水性有机溶剂水溶液中加入盐析剂实现有机相和水相分层的步骤，所述盐析剂为甲酸钾，或者为甲酸钾和甲酸钠的混合物。
2.根据权利要求1所述的分相精制方法，其特征是：还包括水相和有机相分层后，取有机相精馏得高纯度亲水性有机溶剂的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的分相精制方法，其特征是：分层后，盐析剂溶于水相中，水相减压脱水至干得盐析剂，所得盐析剂回用。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的分相精制方法，其特征是：甲酸钾和甲酸钠混合物中甲酸钾的含量为10-100wt%，不包括100%。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的分相精制方法，其特征是：甲酸钾和甲酸钠混合物中甲酸钾的含量为50%-100%，不包括100%。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的分相精制方法，其特征是：所述亲水性有机溶剂为异丙醇、二氧六环、四氢呋喃、乙腈或丙酮。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的分相精制方法，其特征是：亲水性有机溶剂水溶液中亲水性有机溶剂的含量为5-95wt%。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的分相精制方法，其特征是：盐析剂的加入量接近或等于A，A为盐析剂在亲水性有机溶剂水溶液中达到饱和所需的量。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的分相精制方法，其特征是：盐析剂的加入量为A的50-110wt%，A为盐析剂在亲水性有机溶剂水溶液中达到饱和所需的量。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的分相精制方法，其特征是：盐析剂的加入量为盐析剂在亲水性有机溶剂水溶液中达到饱和所需的量。
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