CN1073541C - 二甲醚和氯代甲烷混合物的分离方法 - Google Patents

二甲醚和氯代甲烷混合物的分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种通过二步蒸馏分离二甲醚和氯代甲烷混合物的方法。第一步是以水、含水盐溶液或有机液体做萃取剂进行萃取蒸馏，塔顶产物是氯代甲烷。第二步把二甲醚从萃取剂中分离。

Description

二甲醚和氯代甲烷混合物的分离方法
本发明涉及二甲醚(DME)和氯代甲烷(CM)混合物的分离方法。
氯代甲烷在工业上是重要的，它可以作为生产用于例如作推进气的含氯氟烃的原料。由于二甲醚不含卤素，这样对臭氧的破坏可能性就很小，所以越来越多地用作喷射罐的推进剂。
生成二甲醚和氯代甲烷的反应在非常相似的条件下发生：
例如在γ-Al2O3催化剂上按方程式(Ⅱ)制备氯代甲烷时，也总是按方程式(Ⅰ)生成二甲醚。按照现有技术，以此生成的氯代甲烷/二甲醚混合物不能通过蒸馏方法分离，这是由于这二个组分的沸点(二甲醚的沸点是-24.9℃，氯代甲烷的沸点是-23.7℃)非常接近，并且这两组分还可形成共沸物。
到目前为此，二甲醚和氯代甲烷混合物可通过用硫酸水解二甲醚来分离出纯的氯代甲烷，这就意味着制备氯代甲烷过程中有价值的副产物损失掉了。
本发明的目的就是开发出一种分离氯代甲烷/二甲醚混合物的方法，以确保分离出纯的二种组分。
通过本发明的二步蒸馏工艺，其中一步使用一种萃取剂，来实现此目的。
这样本发明涉及一个通过萃取蒸馏分离氯代甲烷和二甲醚的工艺，它包括：
a)把二甲醚/氯代甲烷混合物加到一个萃取蒸馏塔中。
b)在萃取蒸馏塔顶部加入一种有机液体、一种含水盐溶液或水作为萃取剂。
c)氯代甲烷蒸气在萃取蒸馏塔塔顶采出。
d)自萃取蒸馏塔塔釜采出二甲醚和萃取剂的混合物。
e)把步聚d)采出的混合物加到一个蒸馏塔中。
f)在蒸馏塔塔顶采出二甲醚蒸气。
g)在蒸馏塔塔釜采出纯的萃取剂，然后再把它加入到萃取蒸馏塔中。
合适的萃取剂是一元醇、多元醇、烷烃、烯烃、环烷烃、芳族化合物、羧酸、醚、醛、酮、酯、胺、腈或卤代烃，优选己烷、庚烷、环乙烷、苯、甲醇、乙酸、丙醚、糠醛、乙酸乙酯、三乙胺、乙腈、氯仿、和水或含水盐溶液，及其混合物。
蒸馏塔可以是任何适当的设计类型，优选使用填料塔或填充塔。萃取蒸馏优选在1到25巴之间压力下进行。
按本发明的一个实施方案，使在步骤c)和f)中采出的塔顶产物被进一步使用之前被冷凝。
在本发明的一个优选的实施例中，步骤e)所涉及的混合物在加到蒸馏塔之前，首先通过一个换热器加热。同样优选的是步骤e)所涉及的萃取剂通过上述的换热器预冷却，在加到萃取蒸馏塔之前使用一个冷却器把它冷却到尽可能低的温度。
按本发明的另一个实施方案，在步骤e)中的混合物在一个换热器中预热，而在步骤g)中的萃取剂要通过此换热器预冷，并通过一种冷却剂冷却到尽可能低的温度。
按本发明的再另一个实施方案，在本发明方法中包括了以下步骤：1)如果氯代甲烷和萃取剂是不溶的，冷凝步骤c)中分离出的产物，冷凝液在一个分相器中分离，萃取剂相返回到萃取蒸馏塔，采出剩下的氯代甲烷，或2)如果氯代甲烷和萃取剂是相溶的，冷凝步骤c)中分离出的产物，并将一部分以这种方式得到的冷凝液返回到萃取蒸馏塔，和/或3)冷凝在步骤f)中采出的产物，并将一部分以这种方式得到的冷凝液加入到蒸馏塔顶部。
图1所示的是一个按照本发明优选的工艺实施例流程图，详细说明如下。一个氯代甲烷和二甲醚的混合物(1)通过管线(2)进入一个萃取蒸馏塔(3)中，在此塔中分离氯代甲烷和二甲醚。温度优选在5到50℃之间的冷萃取剂通过管线(34)加到萃取蒸馏塔(3)的上部。合适的萃取剂除水之外，还可是在大气压下的沸点至少比二甲醚大气压下的沸点高出80K、并且与氯代甲烷和二甲醚没有化学反应的任何有机液体。加入萃取剂到萃取蒸馏塔(3)中，使得二甲醚沉积在塔釜，氯代甲烷蒸气在塔顶采出，并通过管线(6)进入冷凝器(7)冷凝析出。如果所使用的萃取剂与氯代甲烷不溶，如水，冷凝器(7)中的冷凝液能通过管线(8)进入一个分相器(9)。氯代甲烷相从这里通过管线(11)去产品贮罐(12)。第二相，例如是水相，从分相器(9)通过管线(10)返回萃取蒸馏塔(3)再作为萃取剂使用。如果所使用的萃取剂与氯代甲烷相溶，或如果在氯代甲烷中萃取剂的含量是无关紧要的，那么可以省去分相器(9)。在这个实施例中，可以通过调节进入到萃取蒸馏塔(3)中的产物回流，以使塔顶产物是最大纯度的氯代甲烷。
二甲醚和萃取剂混合物聚积在萃取蒸馏塔(3)的塔釜，并通过蒸发器(4)加热。此混合物通过管线(5)进入泵(14)，从这里通过管线(15)进入换热器(16)，从这里通过管线(17)进入蒸馏塔(18)。在蒸馏塔(18)中，二甲醚与萃取剂分离。二甲醚蒸气通过管线(26)在塔顶采出并在冷凝器(27)中析出。部分冷凝液可通过管线(28)和(29)返回到蒸馏塔(18)中，其它部分通过管线(28)和(30)去产品贮罐(31)。通过蒸发器(19)加热的蒸馏塔(18)的塔釜产物是萃取剂，它通过管线(20)、泵(21)和管线(22)进入换热器(16)进行冷却，从这里通过管线(23)进入一个冷却器(24)，再从这里通过管线(25)和(34)再加入到萃取蒸馏塔(3)中。新补充的损失了的萃取剂(32)通过管线(33)加入。
本工艺既可以在大气压又可在加压下进行。优选在1到25巴的压力下进行，否则由于二甲醚和氯代甲烷的沸点低，使所需冷凝馏出物的温度很低。
实施例
把一个含有1.8吨/小时的二甲醚和7.3吨/小时的氯代甲烷的混合物加入到一个萃取蒸馏塔(3)中。此萃取蒸馏塔在10巴压力下操作，这就意味着氯代甲烷在40℃冷凝。萃取剂是水，它在35℃以36吨/小时的速度加入到萃取蒸馏塔(3)中。在大多数情况下，7.3吨/小时的萃取蒸馏塔(3)的塔釜产物的沸点是124℃。溶解在萃取剂中的氯代甲烷在塔的下部分离出。塔釜产物含有1.8吨/小时的二甲醚和36吨/小时的萃取水，在此产物液流中氯代甲烷的浓度是1ppm。来自于萃取蒸馏塔的塔顶产物是7.3吨/小时的氯代甲烷，在本实施例中，塔顶产物二甲醚的浓度小于20ppm。来自于萃取蒸馏塔塔釜的出料进入蒸馏塔(18)中，在这里二甲醚和萃取水分离。在本实施例中，塔顶产物是温度大约40℃的1.8吨/小时的二甲醚。在本实施例中，由于在萃取蒸馏塔(3)的塔釜出料中的所有氯代甲烷进入到二甲醚中，二甲醚中氯代甲烷的浓度大约是20ppm。来自于蒸馏塔(18)的塔釜产物含有温度大约为170℃的纯萃取水，它在冷却到35℃之后再进入到萃取蒸馏塔(3)。

Claims (10)

1、一个通过萃取蒸馏分离氯代甲烷和二甲醚的工艺，它包括：a)把二甲醚/氯代甲烷混合物加到一个萃取蒸馏塔中，b)在萃取蒸馏塔顶部加入一种有机液体、一种含水盐溶液或水作为萃取剂，c)氯代甲烷蒸气在萃取蒸馏塔塔顶采出，d)自萃取蒸馏塔塔釜采出二甲醚和萃取剂的混合物，e)把步聚d)采出的混合物加到一个蒸馏塔中，f)在蒸馏塔塔顶采出二甲醚蒸气，g)在蒸馏塔塔釜采出纯的萃取剂，然后再把它加入到萃取蒸馏塔中。
2、根据权利1要求的工艺，在步骤b)中加入的萃取剂包括一元醇、多元醇、烷烃、烯烃、环烷烃、芳族化合物、羧酸、醚、醛、酮、酯、胺、腈、卤代烃或它们的混合物。
3、根据权利2要求的工艺，在步骤b)中加入的萃取剂是己烷、庚烷、环乙烷、苯、甲醇、乙酸、丙醚、糠醛、乙酸乙酯、三乙胺、乙腈、氯仿、或其混合物。
4、根据权利1至3中任何一个权利要求的工艺，在步骤a)之后描述的萃取蒸馏在压力1至25巴之间进行。
5、根据权利1至3中任何一个权利要求的工艺，使在步骤c)和f)中采出的塔顶产物被进一步使用之前冷凝。
6、根据权利1至3中任何一个权利要求的工艺，所有使用的塔设计成填料塔。
7、根据权利1至3中任何一个权利要求的工艺，步骤b)中的萃取剂在5到50℃之间的温度下进入萃取蒸馏。
8、根据权利1至3中任何一个权利要求的工艺，在步骤e)中所涉及到的混合物在加入到蒸馏塔之前要预热，而在步骤g)中涉及的萃取剂在进入到萃取蒸馏塔之前要冷却到尽可能低的温度。
9、根据权利8要求的工艺，在步骤e)中的混合物在一个换热器中预热，而在步骤g)中的萃取剂要通过此换热器预冷并通过一个冷却器冷却到尽可能低的温度。
10、根据权利1至3中任何一个权利要求的工艺，1)如果氯代甲烷和萃取剂是不溶的，冷凝步骤c)中分离出的产物，冷凝液在一个分相器中分离，萃取剂相返回到萃取蒸馏塔，采出剩下的氯代甲烷，或2)如果氯代甲烷和萃取剂是相溶的，冷凝步骤c)中分离出的产物，以这种方式得到的部分冷凝液返回到萃取蒸馏塔，和/或3)冷凝在步骤f)中采出的产物，以这种方式得到的部分馏出液加入到蒸馏塔顶部。
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