CN107011141A - 一种分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法，包括分离丁醛粗品工艺、分离乙醇工艺、水洗工艺和精制丁醛工艺。本技术方案采用四塔连续精馏工艺，其中，脱丁醛塔塔顶脱除富集丁醛；第一精馏塔和第二精馏塔塔顶能得到含量大于95％乙醇产品；水洗塔为液液萃取塔，塔顶得到丁醛粗品，丁醛粗品进入第三精馏塔精制，可得到丁醛产品。整个连续过程操作简单，安全可控，分离效果好，适合工业化生产。此外，本技术方案采用逆向三效精馏工艺，第一精馏塔塔顶蒸汽作为丁醛塔耦合再沸器的热源，第二精馏塔塔顶蒸汽作为第一精馏塔耦合再沸器的热源。降低了蒸汽用量和循环水用量，降低运行成本的目的，经济环保。

Description

一种分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种分离三元混合体系的方法，特别涉及一种分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法，属于化工分离技术领域。

背景技术

丁醛及其衍生物是重要的有机化工原料和精细化学品原料，在塑料工业、农用、医药、食品、饲料等领域都有着广泛的用途。以乙醇为原料制备丁醛及其衍生物的过程中，往往得到含有乙醇和水的丁醛混合物，需要将丁醛提纯，并且回收乙醇重复利用。乙醇、丁醛、水的物理性质如下：

乙醇、丁醛、水的共沸物的性质如下：

丁醛溶于乙醇，微溶于水，水与乙醇互溶，想要得到纯度较高的分离物比较复杂。对于丁醛和乙醇的分离，实验室中采取精馏的方法，如果原料中乙醇含量不是很多，很容易通过共沸把乙醇带走，并且很容易出现氧化现象，副产物很多。在实验室中这两种物质的分离很麻烦。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种适合工业化生产的分离丁醛、乙醇、水混合物的方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法，包括分离丁醛粗品工艺、分离乙醇工艺、水洗工艺和精制丁醛工艺，步骤如下：

(1)分离丁醛粗品工艺

将主要含有乙醇、水、丁醛的混合物原料加入脱丁醛塔，再加入工艺水萃取剂，进入脱丁醛塔的物料经加热后上升到塔顶，在塔顶被冷凝为液体后进入脱丁醛塔回流罐，再回流入塔。回流的液体与上升的蒸汽在脱丁醛塔内进行热、质传递，待全回流稳定后，在塔内形成基本恒定的浓度梯度和温度梯度，在脱丁醛塔塔顶采出一部分含有乙醇、水、丁醛的混合物进入水洗塔；

(2)分离乙醇工艺

脱丁醛塔塔釜物料采出后进入第二精馏塔，第二精馏塔塔釜物料经加热后上升到塔顶，在塔顶被冷凝为液体后进入第二精馏塔回流罐，再回流入塔，再采出一部分乙醇产品去乙醇产品缓冲罐；

(3)水洗工艺

第二精馏塔塔釜采出的气相经工艺水冷凝器冷凝，又经工艺水冷却器冷却后进入水洗塔，和来自脱丁醛塔的乙醇、水、丁醛的混合物在水洗塔内进行传质、分相后，丁醛从水洗塔塔顶采出，经聚结分相器分相，得到上层油相即为丁醛粗品；

(4)精制丁醛工艺

从水洗工艺得到的丁醛粗品进入第三精馏塔进行常压间歇精馏，第三精馏塔塔顶蒸汽经冷凝变成液体后，经过回流比分配器，一部分液体回流入第三精馏塔，另一部分液体经过塔顶产品冷却器进一步冷却后，依次得到前馏分、过渡馏分和丁醛产品。

本发明的有益效果是：本技术方案采用四塔连续精馏工艺，其中：脱丁醛塔塔顶脱除富集丁醛；第一精馏塔和第二精馏塔塔顶能得到含量大于95％乙醇产品；水洗塔为液液萃取塔，塔顶得到丁醛粗品，丁醛粗品进入第三精馏塔精制，可得到丁醛产品。整个连续过程操作简单，安全可控，分离效果好。

作为本方案的进一步改进，所述脱丁醛塔塔釜物料采出后先进入第一精馏塔，第一精馏塔塔釜物料经加热后上升到塔顶，在塔顶被冷凝为液体后进入第一精馏塔回流罐，再回流入塔，再采出一部分乙醇产品去乙醇产品缓冲罐；第一精馏塔塔釜物料采出后进入第二精馏塔。两步精馏，能充分分离出混合物中的乙醇。

进一步，所述脱丁醛塔塔顶设有脱丁醛塔一级冷凝器和脱丁醛塔二级冷凝器，脱丁醛塔塔顶物料经脱丁醛塔一级冷凝器冷凝后，又经过脱丁醛塔二级冷凝器进一步冷凝后返回脱丁醛塔；所述第一精馏塔塔顶设有第一精馏塔冷凝器，第一精馏塔塔顶物料经第一精馏塔冷凝器冷凝后返回第一精馏塔；所述第二精馏塔塔顶设有第二精馏塔冷凝器，第二精馏塔塔顶物料经第二精馏塔冷凝器冷凝后返回第二精馏塔；所述第三精馏塔塔顶设有第三精馏塔一级冷凝器，第三精馏塔一级冷凝器上设有第三精馏塔二级冷凝器。冷凝器或多级冷凝器的设置能冷却或充分冷却蒸汽成液体。

进一步，所述脱丁醛塔塔釜设有脱丁醛塔再沸器，所述第一精馏塔塔釜设有第一精馏塔再沸器，所述第二精馏塔塔釜设有第二精馏塔再沸器。

进一步，所述脱丁醛塔塔釜设有脱丁醛塔耦合再沸器，脱丁醛塔耦合再沸器还连接着第一精馏塔塔顶，第一精馏塔塔顶的蒸汽进入脱丁醛塔耦合再沸器，与脱丁醛塔塔釜物料进行热交换后被冷凝成液体返回第一精馏塔；所述第一精馏塔塔釜设有第一精馏塔耦合再沸器，第一精馏塔耦合再沸器还连接着第二精馏塔塔顶，第二精馏塔塔顶蒸汽进入第一精馏塔耦合再沸器，与第一精馏塔塔釜物料进行热交换后被冷凝成液体返回第二精馏塔。考虑到长期操作能耗较大，本技术方案采用逆向三效精馏工艺，其中第一精馏塔塔顶蒸汽作为丁醛塔耦合再沸器的热源，第二精馏塔塔顶蒸汽作为第一精馏塔耦合再沸器的热源。从而降低了蒸汽用量和循环水用量，最终达到了降低运行成本的目的。

进一步，若原料中含有盐酸，则在所述步骤(1)前先进行中和操作，向主要含乙醇、水、丁醛的混合物原料和工艺水萃取剂中加入碱液中和后，再进入脱丁醛塔。预先处理掉原料中的酸，减少酸在处理过程中带来的麻烦，得到纯度更高的产品。

进一步，所述前馏分返回水洗塔重新利用，节省物料且经济环保。

进一步，所述水洗塔塔釜采出的水相返回分离丁醛粗品工艺作为原料重新利用，节省物料且经济环保。

进一步，在步骤(2)中，所述脱丁醛塔塔釜物料采出后还可以直接进入第二精馏塔塔釜。

进一步，所述第二精馏塔塔釜的少量废水去界区外污水处理工段。

进一步，所述脱丁醛塔和第一精馏塔内的操作为减压操作，所述第二精馏塔、水洗塔、第三精馏塔内的操作为常压操作。

进一步，在步骤(4)中，从水洗工艺得到的丁醛粗品在进入第三精馏塔之前先进入精馏釜进行闪蒸，除去低沸物，达到精馏后轻重组分更容易分离的目的，使得精馏效果更好，也减小第三精馏塔的负荷；所述过渡馏分进入精馏釜进行下一批次处理，经济环保。

附图说明

图1为实施例中分离丁醛粗品工艺的流程示意图；

图2为实施例中分离乙醇工艺的流程示意图；

图3为实施例中水洗工艺和精制丁醛工艺的流程示意图；

图4为实施例中分离丁醛粗品工艺的流程示意图；

图5和6为实施例中分离乙醇工艺的流程示意图；

图7为实施例中分离丁醛粗品工艺和分离乙醇工艺的流程示意图；

图8为实施例中水洗工艺和精制丁醛工艺的流程示意图。

其中，1、脱丁醛塔；2、第一精馏塔；3、第二精馏塔；4、水洗塔；5、第三精馏塔；6、脱丁醛塔再沸器；7-1、脱丁醛塔一级冷凝器；7-2、脱丁醛塔二级冷凝器；8、第一精馏塔再沸器；9、第一精馏塔冷凝器；10、乙醇产品缓冲罐；11、第二精馏塔再沸器；12、第二精馏塔冷凝器；13、聚结分相器；14、脱丁醛塔耦合再沸器；15、第一精馏塔耦合再沸器；16、精馏釜；17、脱丁醛塔回流罐；18、第一精馏塔回流罐；19、第二精馏塔回流罐；20、工艺水冷凝器；21、工艺水冷却器；22、回流比分配器；23、塔顶产品冷却器；24、第三精馏塔一级冷凝器；25、第三精馏塔二级冷凝器；26、前馏分接收罐；27、过渡馏分接收罐；28、丁醛接收罐。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

一种分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法，包括分离丁醛粗品工艺、分离乙醇工艺、水洗工艺和精制丁醛工艺，步骤如下：

(1)分离丁醛粗品工艺

如图1所示，将主要含有乙醇、水、丁醛的混合物原料加入脱丁醛塔1，再加入工艺水萃取剂，进入脱丁醛塔1的物料经脱丁醛塔再沸器6加热后上升到塔顶，在塔顶被脱丁醛塔一级冷凝器7-1和脱丁醛塔二级冷凝器7-2冷凝到合适温度后进入脱丁醛塔回流罐17，再回流入塔。回流的液体与上升的蒸汽在脱丁醛塔1内进行热、质传递，待全回流稳定后，在塔内形成基本恒定的浓度梯度和温度梯度，在脱丁醛塔1塔顶采出一部分含有乙醇、水、丁醛的混合物进入水洗塔4；

(2)分离乙醇工艺

如图2所示，脱丁醛塔1塔釜物料采出后进入第二精馏塔3，第二精馏塔3塔釜物料经第二精馏塔再沸器11加热后上升到塔顶，在塔顶被第二精馏塔冷凝器12冷凝为液体后进入第二精馏塔回流罐19，再回流入塔，回流的液体与上升的蒸汽在第二精馏塔3内进行热、质传递，第二精馏塔3塔顶取样分析合格后，再采出一部分乙醇产品去乙醇产品缓冲罐10；所述第二精馏塔3塔釜的少量废水去界区外污水处理工段；

(3)水洗工艺

如图3所示，第二精馏塔3塔釜采出的气相经工艺水冷凝器20冷凝，又经工艺水冷却器21进入水洗塔4，和来自脱丁醛塔1的乙醇、水、丁醛的混合物在水洗塔4内进行传质、分相后，丁醛从水洗塔4塔顶采出，经聚结分相器13分相，得到上层油相即为丁醛粗品；所述水洗塔4塔釜采出的水相返回分离丁醛粗品工艺作为原料重新利用；

(4)精制丁醛工艺

如图3所示，从水洗工艺得到的丁醛粗品进入第三精馏塔5进行常压间歇精馏，第三精馏塔5塔顶蒸汽经第三精馏塔一级冷凝器24和第三精馏塔二级冷凝器25冷凝变成液体，塔顶液体经过回流比分配器22，一部分液体回流入第三精馏塔5，另一部分液体经过塔顶产品冷却器23进一步冷却后，依次得到前馏分、过渡馏分和丁醛产品进入前馏分接收罐26、过渡馏分接收罐27和丁醛接收罐28，所述前馏分返回水洗塔4重新利用。其中，脱丁醛塔1和第一精馏塔2内的操作为减压操作，使得分离效果更好，所述第二精馏塔3、水洗塔4、第三精馏塔5内的操作为常压操作。

实施例2

在实施例1的基础上，但与实施例1不同的是，在分离乙醇工艺中，如图4-6所示，脱丁醛塔1塔釜物料采出后进入第一精馏塔2，第一精馏塔2塔釜物料经第一精馏塔再沸器8加热后上升到塔顶，在塔顶被第一精馏塔冷凝器9冷凝为液体后进入第一精馏塔回流罐18，再回流入塔，回流的液体与上升的蒸汽在第一精馏塔2内进行热、质传递，第一精馏塔2塔顶取样分析合格后，再采出一部分乙醇产品去乙醇产品缓冲罐10；第一精馏塔2塔釜物料采出后进入第二精馏塔3塔釜，第二精馏塔3塔釜物料经第二精馏塔再沸器11加热后上升到塔顶，在塔顶被第二精馏塔冷凝器12冷凝为液体后进入第二精馏塔回流罐19，再回流入塔，回流的液体与上升的蒸汽在第二精馏塔3内进行热、质传递，第二精馏塔3塔顶取样分析合格后，再采出一部分乙醇产品去乙醇产品缓冲罐10；所述第二精馏塔3塔釜的少量废水去界区外污水处理工段；

实施例3

在实施例2的基础上，但与实施例1不同的是，若原料中含有盐酸，则在所述步骤(1)前先进行中和操作，向主要含乙醇、水、丁醛的混合物原料和工艺水萃取剂中加入碱液中和后，再进入脱丁醛塔1。另外，如图7所示，所述脱丁醛塔1塔釜设有脱丁醛塔耦合再沸器14代替实施例1中的脱丁醛塔再沸器6，脱丁醛塔耦合再沸器14还连接着第一精馏塔2塔顶，第一精馏塔2塔顶的蒸汽进入脱丁醛塔耦合再沸器14，与脱丁醛塔1塔釜物料进行热交换后被冷凝成液体返回第一精馏塔2的第一精馏塔回流罐18；所述第一精馏塔2塔釜设有第一精馏塔耦合再沸器15代替实施例1中的第一精馏塔再沸器8，第一精馏塔耦合再沸器15还连接着第二精馏塔3塔顶，第二精馏塔3塔顶蒸汽进入第一精馏塔耦合再沸器15，与第一精馏塔2塔釜物料进行热交换后被冷凝成液体返回第二精馏塔3的第二精馏塔回流罐19。

实施例4

如图8所示，在实施例3的基础上，进一步的，从水洗工艺得到的丁醛粗品在进入第三精馏塔5之前先进入精馏釜16进行闪蒸，除去低沸物，便于组分分离；过渡馏分进入精馏釜16进行下一批次处理。

以一组含乙醇、水、丁醛的混合物进行实施例4的操作为例，混合物原料中的组成为：

序号	组分名称	含量
			1	乙醇	≥65.4％
2	水	～28％
			3	丁醛	≤20％
4	氯化氢	～0.24％

如果混合物原料中丁醛含量较高时，也可先进行液液萃取，再进行其他操作。

在各个工艺操作中各个操作塔中的工艺操作参数如下所示：

脱丁醛塔中的工艺操作指标：

第一精馏塔中的工艺操作指标：

第二精馏塔中的工艺操作指标：

水洗塔中的工艺操作指标：

项目	单位	控制指标
			操作温度	℃	常温
操作压力	KPa	101.3
			丁醛采出指标	％	乙醇含量≤3.0％

经过上述操作参数下得到的产品含量如下：

序号	产品名称	产品指标	备注
				1	乙醇	酒精度95％(v/v)	丁醛含量≤0.5％
2	丁醛	丁醛含量≥98％

上述数据具体显示了各个工艺中的可行操作，证明了本技术方案的可行性和优点，但只是一种实施例的具体操作，并不限制其他可行操作条件。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法，其特征在于，包括分离丁醛粗品工艺、分离乙醇工艺、水洗工艺和精制丁醛工艺，步骤如下：

(1)分离丁醛粗品工艺

将主要含有乙醇、水、丁醛的混合物原料加入脱丁醛塔，再加入工艺水萃取剂，进入脱丁醛塔的物料经加热后上升到塔顶，在塔顶被冷凝为液体后进入脱丁醛塔回流罐，再回流入塔，待全回流稳定后，在脱丁醛塔塔顶采出一部分含有乙醇、水、丁醛的混合物进入水洗塔；

(2)分离乙醇工艺

脱丁醛塔塔釜物料采出后进入第二精馏塔，第二精馏塔塔釜物料经加热后上升到塔顶，在塔顶被冷凝为液体后进入第二精馏塔回流罐，再回流入塔，再采出一部分乙醇产品去乙醇产品缓冲罐；

(3)水洗工艺

第二精馏塔塔釜采出的气相经冷凝冷却后进入水洗塔，和来自脱丁醛塔的乙醇、水、丁醛的混合物在水洗塔内进行传质、分相后，丁醛从水洗塔塔顶采出，再经聚结分相器分相，得到上层油相即为丁醛粗品；

(4)精制丁醛工艺

从水洗工艺得到的丁醛粗品进入第三精馏塔进行常压间歇精馏，第三精馏塔塔顶蒸汽经冷凝变成液体后，经过回流比分配器，一部分液体回流入第三精馏塔，另一部分液体经过塔顶产品冷却器进一步冷却后，依次得到前馏分、过渡馏分和丁醛产品。

2.根据权利要求1所述的分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法，其特征在于：所述脱丁醛塔塔釜物料采出后先进入第一精馏塔，第一精馏塔塔釜物料经加热后上升到塔顶，在塔顶被冷凝为液体后进入第一精馏塔回流罐，再回流入塔，再采出一部分乙醇产品去乙醇产品缓冲罐；第一精馏塔塔釜物料采出后进入第二精馏塔。

3.根据权利要求2所述的分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法，其特征在于：所述脱丁醛塔塔顶设有脱丁醛塔一级冷凝器和脱丁醛塔二级冷凝器，脱丁醛塔塔顶物料经脱丁醛塔冷凝器冷凝后，又经过脱丁醛塔二级冷凝器进一步冷凝后返回脱丁醛塔；所述第一精馏塔塔顶设有第一精馏塔冷凝器，第一精馏塔塔顶物料经第一精馏塔冷凝器冷凝后返回第一精馏塔；所述第二精馏塔塔顶设有第二精馏塔冷凝器，第二精馏塔塔顶物料经第二精馏塔冷凝器冷凝后返回第二精馏塔；所述第三精馏塔塔顶设有第三精馏塔一级冷凝器，第三精馏塔一级冷凝器上设有第三精馏塔二级冷凝器。

4.根据权利要求2或3所述的分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法，其特征在于：所述脱丁醛塔塔釜设有脱丁醛塔再沸器，所述第一精馏塔塔釜设有第一精馏塔再沸器，所述第二精馏塔塔釜设有第二精馏塔再沸器。

5.根据权利要求2或3所述的分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法，其特征在于：所述脱丁醛塔塔釜设有脱丁醛塔耦合再沸器，脱丁醛塔耦合再沸器还连接着第一精馏塔塔顶，第一精馏塔塔顶的蒸汽进入脱丁醛塔耦合再沸器，与脱丁醛塔塔釜物料进行热交换后被冷凝成液体返回第一精馏塔；所述第一精馏塔塔釜设有第一精馏塔耦合再沸器，第一精馏塔耦合再沸器还连接着第二精馏塔塔顶，第二精馏塔塔顶蒸汽进入第一精馏塔耦合再沸器，与第一精馏塔塔釜物料进行热交换后被冷凝成液体返回第二精馏塔。

6.根据权利要求1所述的分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法，其特征在于：若原料中含有盐酸，则在所述步骤(1)前先进行中和操作，向主要含乙醇、水、丁醛的混合物原料和工艺水萃取剂中加入碱液中和后，再进入脱丁醛塔。

7.根据权利要求1所述的分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法，其特征在于：所述前馏分返回水洗塔重新利用。

8.根据权利要求1所述的分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法，其特征在于：所述水洗塔塔釜采出的水相返回分离丁醛粗品工艺作为原料重新利用。

9.根据权利要求1所述的分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法，其特征在于：所述脱丁醛塔内的操作为减压操作，所述第二精馏塔、水洗塔、第三精馏塔内的操作为常压操作。

10.根据权利要求1所述的分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法，其特征在于：根据权利要求1所述的分离丁醛、乙醇、水混合物的工艺方法，其特征在于：在步骤(4)中，从水洗工艺得到的丁醛粗品在进入第三精馏塔之前先进入精馏釜进行闪蒸，所述过渡馏分进入精馏釜进行下一批次处理。