CN106928164B - 一种四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液的分离方法 - Google Patents

一种四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液的分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种四氢呋喃‑乙醇‑水‑甲苯混合溶液的分离方法，采用串联的且具有相同结构的第一萃取共沸下侧线出料精馏塔和第二萃取共沸下侧线出料精馏塔，其结构包括上部的萃取共沸段和下部的精馏段；将原料四氢呋喃‑乙醇‑水‑甲苯混合溶液从第一萃取共沸下侧线出料精馏塔的萃取共沸段的中下部加入塔中，复合萃取剂由萃取共沸段的中上部加入塔中，萃取共沸段顶部得到四氢呋喃，精馏段上端侧线出料含甲苯的混合液，底部复合萃取剂循环至萃取共沸段循环使用；将上述含甲苯的混合液在第二萃取共沸下侧线出料精馏塔中进行同样处理。与传统工艺相比，本发明方法能有效提高分离效果，简化了工艺过程、显著降低分离所需能耗。

Description

一种四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液的分离方法
技术领域
本发明公开了一种四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液的分离方法，属于多元组分分离的集成工艺技术领域。
背景技术
四氢呋喃、乙醇和甲苯均是重要的化工原料和溶剂，广泛应用医药、化工、农药及染料行业。四氢呋喃用于树脂溶剂(磁带涂层、PVC表面涂层、清洗PVC反应器、脱除PVC薄膜、玻璃纸涂层、塑料印刷油墨、热塑性聚氨酯涂层)、反应溶剂(格式试剂、烷基碱金属化合物和芳基碱金属化合物、氢化铝和氢化硼、甾族化合物和大分子有机聚合物)、化学中间产物(聚合生成PTMEG、天然气加味剂)及色谱溶剂(凝胶渗透色谱法)；甲苯大量用作溶剂和高辛烷值汽油添加剂，也是有机化工的重要原料，甲苯一系列衍生的中间体广泛用于染料、医药、农药、火炸药、助剂及香料等精细化学品的生产，也用于合成材料工业。乙醇的用途同样很广泛，可用于制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等，医疗上70％-75％的乙醇常作为作消毒剂等，在国防工业、医疗卫生、有机合成、食品工业、工农业生产中均有广泛的用途。
在化工、医药、农药中间体及材料生产中，广泛采用四氢呋喃、乙醇及甲苯为溶剂或原料，生产过程中会产生一定量的四氢呋喃、乙醇、甲苯及水的混合溶液，由于混合液中二元、三元及四元组分之间形成共沸，很难用精馏或共沸精馏单一方法进行分离，目前国内外已见采用液液萃取、加减压精馏、萃取及吸附等方法分离二组分或三分混合液，但对于四氢呋喃、乙醇、甲苯及水四组分的分离，分别得到高纯度的四氢呋喃和甲苯，同时得到乙醇水溶液的方法尚未见报道。
发明内容
发明目的：针对现有技术上的不足，本发明的目的是提供一种四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液的分离方法。
技术方案：本发明提供了一种四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液的分离方法，采用串联的且具有相同结构的第一萃取共沸下侧线出料精馏塔和第二萃取共沸下侧线出料精馏塔，其结构包括上部的萃取共沸段和下部的精馏段；
将原料四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液从第一萃取共沸下侧线出料精馏塔的萃取共沸段的中下部加入塔中，复合萃取剂由萃取共沸段的中上部加入塔中，复合萃取剂为含30～40wt％N,N-二甲基甲酰胺的二甲亚砜溶液，控制溶剂比、萃取共沸段顶部和精馏段底部温度，萃取共沸段顶部得到四氢呋喃，精馏段上端侧线出料含甲苯的混合液，底部复合萃取剂循环至萃取共沸段循环使用；
将上述含甲苯的混合液从第二萃取共沸下侧线出料精馏塔的萃取共沸段的中下部加入塔中，复合萃取剂由萃取共沸段的中上部加入塔中，复合萃取剂为含50～60wt％N-甲基吡咯烷酮的邻苯二甲酸二丁酯溶液，控制溶剂比、萃取共沸段顶部和精馏段底部温度，萃取共沸段顶部得到乙醇，精馏段上端侧线出料甲苯，底部复合萃取剂循环至萃取共沸段循环使用。
优选，所述萃取共沸段的结构从上至下依次包括精馏段、萃取段和提馏段，原料四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液从萃取段和提馏段中间加入，复合萃取剂从精馏段和萃取段中间加入。
优选，所述上部的萃取共沸段和下部的精馏段由降液管连接。
优选，所述原料四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液中，各组分的质量百分组成为15～20％四氢呋喃、3～15％乙醇、0～10％水及55～82％甲苯。
优选，所述第一萃取下侧线出料精馏塔的顶、侧线及底部温度分别控制为65.3～65.7℃、108.5～109.2℃和135.6～137.8℃，原料与复合萃取剂的质量流量比例为1：(1.0～1.3)。
优选，所述第二萃取下侧线出料精馏塔的顶、侧线及底部温度分别控制为79.7～80.4℃、110.3～110.9℃和139.5～140.7，含甲苯的混合液与复合萃取剂的质量流量比例为1：(1.0～1.3)。
优选，所述第一萃取下侧线出料精馏塔萃取共沸段顶部得到的四氢呋喃，其纯度为99.6wt％以上；第二萃取下侧线出料精馏塔萃取共沸段顶部得到的乙醇，其纯度为89.0wt％以上，精馏段上端侧线出料所得甲苯，其纯度为99.1wt％以上。
优选，所述第一萃取下侧线出料精馏塔底部流出的复合萃取剂达99.6％以上，第二萃取下侧线出料精馏塔底部流出的复合萃取剂达99.7％以上。
本发明所采用的萃取共沸下侧线出料精馏塔，优选采用以下结构：
其包括上部的萃取共沸段和下部的精馏段14，所述萃取共沸段的结构从上至下依次包括精馏段8、萃取段10和提馏段12，原料从萃取段10和提馏段12中间加入，复合萃取剂从精馏段8和萃取段10中间加入，萃取共沸段和下部的精馏段14由降液管18连接。塔顶7连接换热器3，然后再连接塔顶7，形成回路。精馏段14上端设置侧线出料装置13，塔底19内部设有加热器15。
技术效果：本发明方法将传统脱水、萃取精馏和再生过程有效集成在同一装置中，专用复合萃取剂有效提高分离效果，简化了工艺过程、显著降低分离所需能耗。仅需二次分离可得到纯度99.6wt％以上的四氢呋喃和99.1wt％以上的甲苯，收率分别达到99.3％和99.6％以上，同时得到含量89.0wt％以上的乙醇水溶液。
附图说明
图1为本发明四氢呋喃、乙醇、水及甲苯混合溶液的分离流程示意图，其中：1和2分别为第一萃取下侧线出料精馏塔的萃取共沸段和精馏段，4和5分别为第二萃取下侧线出料精馏塔的萃取共沸段和精馏段，3、6为换热器；
图2本发明优选的萃取共沸下侧线出料精馏装置，以及分离四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液的工艺流程示意图。其中：7为塔顶，8为萃取共沸段的精馏段，9为复合萃取剂进料口，10为萃取共沸段的萃取段，11为原料进料口，12为萃取共沸段的提馏段，13为侧线出料装置，14为精馏段，15为加热器，16为回流，17为加热器，18为降液管，19为塔底。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述，所述的实施例有助于对本发明的理解和实施，并非构成对本发明的限制，实施本发明，除具体实施例中所涉及的物料和精馏操作条件外，本领域技术人员还可以根据不同的分离目的对其进行等同或等效变换。除非另有说明，本发明中的百分比均为质量百分数。
实施例1
采用某公司的四氢呋喃、乙醇、水及甲苯混合溶液为原料，萃取下侧线出料精馏塔分离实验在常压下进行，塔内径为40mm，内装φ4*4θ型玻璃丝填料，经用标准体系测定，该填料等板高度HETP＝40mm，塔釜用盘管电热丝加热，原料液、萃取剂进料、塔顶、侧线出料及塔底出料均用玻璃转子流量计计量，萃取下侧线出料精馏塔采用外回流。
如附图2所示，所采用的萃取共沸下侧线出料精馏塔，结构如下：
其包括上部的萃取共沸段和下部的精馏段14，所述萃取共沸段的结构从上至下依次包括精馏段8、萃取段10和提馏段12，原料从萃取段10和提馏段12中间加入，复合萃取剂从精馏段8和萃取段10中间加入，萃取共沸段和下部的精馏段14由降液管18连接。塔顶7连接换热器3，然后再连接塔顶7，形成回路。精馏段14上端设置侧线出料装置13，塔底19内部设有加热器15。
如附图1和2所示，原料液四氢呋喃、乙醇、水及甲苯混合溶液①从萃取共沸段1的中下部(萃取段10和提馏段12中间)加入萃取下侧线出料精馏塔中，复合萃取剂②由萃取共沸段1的中上部(精馏段8和萃取段10中间)加入萃取下侧线出料精馏塔中，复合萃取剂为35wt％N,N-二甲基甲酰胺的二甲亚砜溶液，控制溶剂比、萃取共沸段1顶部塔顶7及塔底19温度，塔顶得到99.61wt％的四氢呋喃③，萃取精馏段底部含复合萃取剂的混合液经降液管18流至精馏段14处理，含复合萃取剂的混合液经精馏段处理，精馏段上部侧线出料为含92.45wt％甲苯的混合液④，精馏段塔底流出液⑤为99.6wt％以上的复合萃取剂，循环至萃取精馏段循环使用；第一萃取侧线出料精馏塔侧线出料④送至第二萃取下侧线出料精馏塔进一步处理，从第二萃取下侧线出料精馏塔的萃取共沸段4中上部加入萃取剂⑥，复合萃取剂为含55wt％N-甲基吡咯烷酮的邻苯二甲酸二丁酯溶液，控制溶剂比、萃取共沸段4顶部及萃取下侧线出料精馏塔底部温度，塔顶得到89.00wt％的乙醇⑦，萃取精馏段底部含萃取剂的混合液经降液管流至精馏段处理，含萃取剂的混合液经精馏段处理，精馏段上部侧线出料为含99.11wt％的甲苯⑨，精馏段塔底流出液为99.7wt％以上的萃取剂，循环至萃取精馏段循环使用。
分离过程的工艺条件：分离过程中各塔釜温度控制、回流比、进料位置及塔板数见表1所示。经HP色谱仪分析，原料和各馏分组成详细结果见表2所示。
表1分离四氢呋喃、乙醇、水及甲苯混合溶液的工艺条件
表2四氢呋喃、乙醇、水及甲苯混合溶液的分离结果
实施例2
同实施例1，不同之处如下：
原料四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液中，各组分的质量百分组成为15.5％四氢呋喃、3.2％乙醇、0.8％水及80.5％甲苯；
所述第一萃取下侧线出料精馏塔中，复合萃取剂为30wt％N,N-二甲基甲酰胺的二甲亚砜溶液，原料与复合萃取剂的质量流量比例为1：1.3。
所述第二萃取下侧线出料精馏塔的中，复合萃取剂为含60wt％N-甲基吡咯烷酮的邻苯二甲酸二丁酯溶液，含甲苯的混合液与复合萃取剂的质量流量比例为1：1.0。
结果：第一萃取下侧线出料精馏塔萃取共沸段顶部得到的四氢呋喃，其纯度为99.61wt％；第二萃取下侧线出料精馏塔萃取共沸段顶部得到的乙醇，其纯度为89.02wt％，精馏段上端侧线出料所得甲苯，其纯度为99.13wt％。且四氢呋喃和甲苯收率分别达到99.35％和99.66％；
第一萃取下侧线出料精馏塔底部流出的复合萃取剂达99.68％，第二萃取下侧线出料精馏塔底部流出的复合萃取剂达99.77％。
实施例3
同实施例1，不同之处如下：
原料四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液中，各组分的质量百分组成为19.2％四氢呋喃、14.3％乙醇、9.4％水及57.1％甲苯；
所述第一萃取下侧线出料精馏塔中，复合萃取剂为40wt％N,N-二甲基甲酰胺的二甲亚砜溶液，原料与复合萃取剂的质量流量比例为1：1.0。
所述第二萃取下侧线出料精馏塔的中，复合萃取剂为含50wt％N-甲基吡咯烷酮的邻苯二甲酸二丁酯溶液，含甲苯的混合液与复合萃取剂的质量流量比例为1：1.3。
结果：第一萃取下侧线出料精馏塔萃取共沸段顶部得到的四氢呋喃，其纯度为99.67wt％；第二萃取下侧线出料精馏塔萃取共沸段顶部得到的乙醇，其纯度为89.05wt％，精馏段上端侧线出料所得甲苯，其纯度为99.18wt％。且四氢呋喃和甲苯收率分别达到99.32％和99.63％；
第一萃取下侧线出料精馏塔底部流出的复合萃取剂达99.67％，第二萃取下侧线出料精馏塔底部流出的复合萃取剂达99.75％。
实施例4
同实施例1，不同之处如下：
原料四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液中，各组分的质量百分组成为17.3％四氢呋喃、8.8％乙醇、5.6％水及68.3％甲苯；
所述第一萃取下侧线出料精馏塔中，复合萃取剂为32wt％N,N-二甲基甲酰胺的二甲亚砜溶液，原料与复合萃取剂的质量流量比例为1：1.1。
所述第二萃取下侧线出料精馏塔的中，复合萃取剂为含53wt％N-甲基吡咯烷酮的邻苯二甲酸二丁酯溶液，含甲苯的混合液与复合萃取剂的质量流量比例为1：1.2。
结果：第一萃取下侧线出料精馏塔萃取共沸段顶部得到的四氢呋喃，其纯度为99.65wt％；第二萃取下侧线出料精馏塔萃取共沸段顶部得到的乙醇，其纯度为89.03wt％，精馏段上端侧线出料所得甲苯，其纯度为99.14wt％。且四氢呋喃和甲苯收率分别达到99.38％和99.67％；
第一萃取下侧线出料精馏塔底部流出的复合萃取剂达99.64％，第二萃取下侧线出料精馏塔底部流出的复合萃取剂达99.78％。
实施例5
同实施例1，不同之处如下：
原料四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液中，各组分的质量百分组成为18.6％四氢呋喃、4.2％乙醇、7.8％水及69.4％甲苯；
所述第一萃取下侧线出料精馏塔中，复合萃取剂为38wt％N,N-二甲基甲酰胺的二甲亚砜溶液，原料与复合萃取剂的质量流量比例为1：1.2。
所述第二萃取下侧线出料精馏塔的中，复合萃取剂为含58wt％N-甲基吡咯烷酮的邻苯二甲酸二丁酯溶液，含甲苯的混合液与复合萃取剂的质量流量比例为1：1.1。
结果：第一萃取下侧线出料精馏塔萃取共沸段顶部得到的四氢呋喃，其纯度为99.66wt％；第二萃取下侧线出料精馏塔萃取共沸段顶部得到的乙醇，其纯度为89.04wt％，精馏段上端侧线出料所得甲苯，其纯度为99.17wt％。且四氢呋喃和甲苯收率分别达到99.36％和99.67％；
第一萃取下侧线出料精馏塔底部流出的复合萃取剂达99.66％，第二萃取下侧线出料精馏塔底部流出的复合萃取剂达99.77％。

Claims (5)

1.一种四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液的分离方法，其特征在于，采用串联的且具有相同结构的第一萃取共沸下侧线出料精馏塔和第二萃取共沸下侧线出料精馏塔，其结构包括上部的萃取共沸段和下部的精馏段；
将原料四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液从第一萃取共沸下侧线出料精馏塔的萃取共沸段的中下部加入塔中，复合萃取剂由萃取共沸段的中上部加入塔中，复合萃取剂为含30～40wt％N,N-二甲基甲酰胺的二甲亚砜溶液，控制溶剂比、萃取共沸段顶部和精馏段底部温度，萃取共沸段顶部得到四氢呋喃，精馏段上端侧线出料含甲苯的混合液，底部复合萃取剂循环至萃取共沸段循环使用；所述原料四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液中，各组分的质量百分组成为15～20％四氢呋喃、3～15％乙醇、0～10％水及55～82％甲苯；所述第一萃取下侧线出料精馏塔的顶、侧线及底部温度分别控制为65.3～65.7℃、108.5～109.2℃和135.6～137.8℃，原料与复合萃取剂的质量流量比例为1：(1.0～1.3)，回流比为2～3；
将上述含甲苯的混合液从第二萃取共沸下侧线出料精馏塔的萃取共沸段的中下部加入塔中，复合萃取剂由萃取共沸段的中上部加入塔中，复合萃取剂为含50～60wt％N-甲基吡咯烷酮的邻苯二甲酸二丁酯溶液，控制溶剂比、萃取共沸段顶部和精馏段底部温度，萃取共沸段顶部得到乙醇，精馏段上端侧线出料甲苯，底部复合萃取剂循环至萃取共沸段循环使用；所述第二萃取下侧线出料精馏塔的顶、侧线及底部温度分别控制为79.7～80.4℃、110.3～110.9℃和139.5～140.7，含甲苯的混合液与复合萃取剂的质量流量比例为1：(1.0～1.3)，回流比为3～4。
2.根据权利要求1所述的四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液的分离方法，其特征在于，所述萃取共沸段的结构从上至下依次包括精馏段、萃取段和提馏段，原料四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液从萃取段和提馏段中间加入，复合萃取剂从精馏段和萃取段中间加入。
3.根据权利要求1所述的四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液的分离方法，其特征在于，所述上部的萃取共沸段和下部的精馏段由降液管连接。
4.根据权利要求1所述的四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液的分离方法，其特征在于，所述第一萃取下侧线出料精馏塔萃取共沸段顶部得到的四氢呋喃，其纯度为99.6wt％以上；第二萃取下侧线出料精馏塔萃取共沸段顶部得到的乙醇，其纯度为89.0wt％以上，精馏段上端侧线出料所得甲苯，其纯度为99.1wt％以上。
5.根据权利要求1所述的四氢呋喃-乙醇-水-甲苯混合溶液的分离方法，其特征在于，所述第一萃取下侧线出料精馏塔底部流出的复合萃取剂达99.6％以上，第二萃取下侧线出料精馏塔底部流出的复合萃取剂达99.7％以上。
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