CN110078592A - 一种回收乙醇、丁醇和乙酸异丙酯的废溶剂的方法 - Google Patents

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左姣
陈国平
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Abstract

本发明公开了一种回收乙醇、丁醇和乙酸异丙酯的废溶剂的方法，该方法包括将废水溶剂中的水分脱除，破除与水的共沸组成，再通过共沸精馏与变压精馏结合的连续化装置将乙醇、丁醇、乙酸异丙酯分离回收，回收产品的纯度可达99％以上。

Description

一种回收乙醇、丁醇和乙酸异丙酯的废溶剂的方法
技术领域
本发明属于化学和废水溶剂处理的环保领域，具体涉及一种从含有乙醇、丁醇、乙酸异丙酯和水的废溶剂中分离回收乙醇、丁醇和乙酸异丙酯的方法。
背景技术
在医药化工中，经常会用到乙醇、丁醇、乙酸异丙酯作为反应过程中的提取溶剂，使用过程中不可避免的引入了其他杂质，尤其是水。整个过程产生大量的含醇、酯、水的废溶剂。这种混合溶剂对环境危害很大，因共沸组分很多，回收困难，往往作为危废焚烧处置。这样的做的成本高，同时造成资源巨大的浪费。下表1为该废液的沸点以及共沸情况，一共有4组共沸物，若使用常规精馏技术，很难回收。
表1乙醇、丁醇、乙酸异丙酯及其与水的共沸点
CN105198705A公开了一种乙醇—乙酸异丙酯共沸混合物的连续萃取精馏分离方法。该方法包括：(1)本发明方法采用双塔流程，萃取剂采用N-甲基吡咯烷酮和[Emim][BF4]、[Bmim][BF4]的混合液，并且萃取剂从萃取精馏塔的上部加入，共沸物从塔的中下部加入；(2)根据理论计算与分析，乙醇在萃取精馏塔B1的塔顶得到，乙酸异丙酯在溶剂回收塔的塔顶得到，混合溶剂在B2塔塔顶回收后进入B1塔，循环利用；(3)萃取精馏过程采用双塔流程，由萃取精馏塔B1和溶剂回收塔B2组成，B1的操作条件为常压或减压，回流比为2～10:1，理论塔板数为40～100，混合萃取剂从2～10块塔板进入B1，原料从42～67块塔板进入，混合溶剂与原料用量之比为2～8:1；在此条件下塔顶可以得到纯度高于99.5％的乙醇，B1的塔釜液为含有混合萃取剂、乙酸异丙酯和极少量的乙醇的混合物；(4)将B1的塔釜液引入溶剂回收塔，使混合萃取剂与乙酸异丙酯分离，B2的操作条件为常压或者减压，回流比3～8:1，理论塔板数为40～80，B1的塔釜液从B2塔的第15～40块塔板进入，塔顶能够得到纯度在99％以上的乙酸异丙酯，而塔釜的混合萃取剂可返回B1，作为混合萃取剂的补充。该方法需要采用萃取剂，工艺复杂。
CN109678668A一种废水中回收乙醇-叔丁醇-水分离方法，其特征在于，将含有乙醇、叔丁醇的废水在S1塔经过预脱水处理、进入S2塔加入夹带剂(环己烷或环戊烷)然进行共沸处理、分离出水相和油相，水相在S3塔经汽提处理得到油相，油相回到S2塔与前步油相合并精馏、得到的乙醇和叔丁醇混合物加入萃取剂(苯甲酸苄酯)，进行萃取分离，得到乙醇产品和叔丁醇与萃取剂的混合物；将叔丁醇和萃取剂的混合物进行再生，得到叔丁醇产品。该方法需要采用夹水剂除水，同时还要采用萃取剂进行分离，工艺复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分离回收乙醇-丁醇-乙酸异丙酯废溶剂的方法。该废溶剂含有含有乙醇、丁醇、乙酸异丙酯和水，组成共沸物较多，国内外无专门针对该废溶剂的分离回收方法的报道。传统的回收技术以直接蒸馏回收正丁醇为主。该方法没有破除共沸物，只能回收少量正丁醇，回收率不高，依然会产生大量的废物需要进一步处理。工业上也有尝试通过萃取精馏破除共沸物，不但设备投入与能耗增大，而且效果并不理想。因为很难找到合适的萃取剂，就算引入萃取剂后又会增加新的组分，无法得到纯度很高的产品，萃取剂的引入又会造成新的污染。
本发明的通过研究该废水溶剂的共沸组成发现，通过脱水剂先将水脱除后，再通过共沸精馏与变压精馏的结合，可以将乙醇、正丁醇与乙酸异丙酯全部分开，并获得纯度很高的产品。该方法不但解决了该种废水溶剂回收困难造成的环保问题与产品纯度不高、回收率不高的经济问题，而且具备流程简单、投资低、收率较高、品质高、创造价值高的优点，且工艺简单，能有效分离和回收乙醇、丁醇和乙酸异丙酯，产品纯度高，收率近85％以上。
为实现本发明的目的，提供如下实施方案：
在一实施方案中，一种回收乙醇、丁醇和乙酸异丙酯的废溶剂的方法，所述废溶剂含有乙醇、丁醇、乙酸异丙酯和水，该方法包括以下步骤：
1)除去废溶剂中的水分，得到只含乙醇-丁醇-乙酸异丙酯的混合物；
2)将混合物连续通入第一条精馏塔，控制塔釜温度在115-120℃之间；塔顶温度在75-80℃之间，回流比控制在2-5之间，收集塔釜的正丁醇；
3)将第一条精馏塔塔顶出的乙醇与乙酸异丙酯的共沸物连续通入第二条精馏塔，操作压力0.3-0.4MPa之间，控制塔釜温度在125-140℃之间，塔顶温度在105-120℃之间，回流比控制在2-5之间；
4)收集第二条精馏塔塔釜的乙酸异丙酯，其塔顶轻组分为乙醇与乙酸异丙酯的共沸物；
5)将第二条精馏塔塔顶共沸物连续通入第三条精馏塔，保持常压，控制塔釜温度在75-80℃之间，塔顶温度也在75-80℃之间，回流比控制在2-5之间；
6)收集第三条精馏塔塔釜的乙醇，其塔顶出的乙醇与乙酸异丙酯的共沸物连续返回第二条精馏塔继续精馏，形成完整的连续循环，最终将乙醇、丁醇与乙酸异丙酯全部分离回收。
上述本发明的方法，所述废溶剂由乙醇、丁醇、乙酸异丙酯和水组成。
上述本发明的方法，进一步包含分离回收装置，如图1所示，其中，T1为第一条精馏塔，T2为第二条精馏塔，T3为第三条精馏塔。
上述本发明的方法，步骤1)中所述的除去溶剂中的水分，是采用连续通过分子筛脱水，除去废溶剂中的水分，使溶剂中基本上不含有水分，得到只含乙醇-丁醇-乙酸异丙酯的混合物；步骤2)中第一条精馏塔的操作压力为常压。
上述本发明的方法，进一步包括将经过脱水饱和的分子筛采用加热再生，将所吸收的水分分离后，又可以重新返回到步骤(1)进行脱水再利用。
在一具体实施方案中，本发明的一种回收乙醇、丁醇和乙酸异丙酯的废溶剂的方法，所述废溶剂由乙醇、丁醇、乙酸异丙酯和水组成，该方法包括以下步骤：
1)采用连续通过分子筛脱水，除去废溶剂中的水分，使溶剂中基本上不含有水分，得到只含乙醇-丁醇-乙酸异丙酯的混合物；
2)将乙醇-丁醇-乙酸异丙酯的混合物连续通入第一条精馏塔(T1)，塔压为常压，塔釜温度为115-120℃，塔顶温度为75-80℃，回流比控制为2-5，塔釜得到品质99.9％以上的正丁醇，塔顶轻组分为不含正丁醇的乙醇与乙酸异丙酯的共沸物；
3)将第一条精馏塔(T1)塔顶出的乙醇与乙酸异丙酯的共沸物连续通入第二条精馏塔(T2)，塔釜压力为0.3-0.4MPa，塔釜温度为125-140℃，塔顶温度为105-120℃，回流比控制在2-5之间，塔釜得到品质99.9％以上的乙酸异丙酯，塔顶轻组分为乙醇与乙酸异丙酯的共沸物；
4)将第二条精馏塔(T2)塔顶出的乙醇与乙酸异丙酯的共沸物连续通入第三条精馏塔(T3)，塔压为常压，塔釜温度为75-80℃，塔顶温度为75-80℃，回流比控制在2-5之间，塔釜得到品质99％以上的乙醇，塔顶轻组分为乙醇与乙酸异丙酯的共沸物；
5)将第三条精馏塔(T3)塔顶出的乙醇与乙酸异丙酯的共沸物连续返回第二条精馏塔(T2)精馏，形成完整的连续循环，最终将乙醇、正丁醇和乙酸异丙酯三种产品分别被三条精馏塔连续分离出产，精馏过程无新的废物产生。
6)经过脱水后饱和的分子筛通过加热再生将所吸收的水分分离后，又可以重新返回到步骤(1)进行利用。
附图说明
图1为乙醇-丁醇-乙酸异丙酯-水废溶剂分离回收生产装置，其中，T1为第一条精馏塔，T2为第二条精馏塔，T3为第三条精馏塔。
具体实施方式
以下实施例用于进一步阐明和理解本发明的精神实质，但不以任何方式限制本发明的范围。
实施例1从含有乙醇-丁醇-乙酸异丙酯-水的废溶剂中分离回收乙醇、丁醇和乙酸异丙酯
分离回收生产装置见图1。
分离回收工艺如下：
1)首先，采用连续通过分子筛脱水，除去废溶剂中的水分，使废溶剂中基本上不含有水分，得到只含乙醇-丁醇-乙酸异丙酯的混合物；
2)将乙醇-丁醇-乙酸异丙酯的混合物连续通入第一条精馏塔(T1)，该塔为常压操作，控制塔釜温度在115-120℃之间，塔顶温度在75-80℃之间，回流比控制在2-5之间。塔釜得到品质99.9％以上的正丁醇，塔顶轻组分为不含正丁醇的乙醇与乙酸异丙酯的共沸物；
3)将第一条精馏塔(T1)塔顶出的乙醇与乙酸异丙酯的共沸物连续通入第二条精馏塔(T2)。该塔为加压操作，操作压力0.3-0.4MPa之间，控制塔釜温度在125-140℃之间，塔顶温度在105-120℃之间，回流比控制在2-5之间。塔釜得到品质99.9％以上的乙酸异丙酯，塔顶轻组分为乙醇与乙酸异丙酯的共沸物；
4)将第二条精馏塔(T2)塔顶出的乙醇与乙酸异丙酯的共沸物连续通入第三条精馏塔(T3)。该塔为常压操作，控制塔釜温度在75-80℃之间，塔顶温度也在75-80℃之间，回流比控制在2-5之间。塔釜得到品质99％以上的乙醇，塔顶轻组分为乙醇与乙酸异丙酯的共沸物；
5)将第三条精馏塔(T3)塔顶出的乙醇与乙酸异丙酯的共沸物连续返回第二条精馏塔(T2)，形成完整的连续循环，最终将乙醇、正丁醇和乙酸异丙酯三种溶剂产品分别被三条精馏塔连续分离、出产回收，精馏过程无新的废物产生。
6)经过脱水后饱和的分子筛通过加热再生将所吸收的水分分离后，又可以重新返回到步骤(1)进行利用。
本发明的有益效果主要体现在：采用本发明方法可将乙醇-丁醇-乙酸异丙酯-水废溶剂中有价值组分全部回收。产品总体收率高(高达85％以上)、将废溶剂中的价值组分重新提取，不但创造了可观的经济价值，同时回收利用废物更对解决了废物对环境的负面影响。
采用CN105198705A和CN109678668A的方法，分别从由乙醇-丁醇-乙酸异丙酯-水组成的废溶剂中分离回收乙醇、丁醇和乙酸异丙酯。结果，这两种方法均不能将乙醇-丁醇-乙酸异丙酯实现有效完全分离，收率和产品纯度均不高。总体收率65-70％，产品纯度在86-90％之间，并增加了新杂质的处理。

Claims (6)

1.一种回收乙醇、丁醇和乙酸异丙酯的废溶剂的方法，所述废溶剂含有乙醇、丁醇、乙酸异丙酯和水，该方法包括以下步骤：
1)除去废溶剂中的水分，得到只含乙醇-丁醇-乙酸异丙酯的混合物；
2)将混合物连续通入第一条精馏塔，控制塔釜温度在115-120℃之间；塔顶温度在75-80℃之间，回流比控制在2-5之间，收集塔釜的正丁醇；
3)将第一条精馏塔塔顶出的乙醇与乙酸异丙酯的共沸物连续通入第二条精馏塔，操作压力0.3-0.4MPa之间，控制塔釜温度在125-140℃之间，塔顶温度在105-120℃之间，回流比控制在2-5之间；
4)收集第二条精馏塔塔釜的乙酸异丙酯，其塔顶轻组分为乙醇与乙酸异丙酯的共沸物；
5)将第二条精馏塔塔顶共沸物连续通入第三条精馏塔，保持常压，控制塔釜温度在75-80℃之间，塔顶温度也在75-80℃之间，回流比控制在2-5之间；
6)收集第三条精馏塔塔釜的乙醇，其塔顶出的乙醇与乙酸异丙酯的共沸物连续返回第二条精馏塔继续精馏，形成完整的连续循环，最终将乙醇、丁醇与乙酸异丙酯全部分离回收。
2.如权利要求1所述的方法，其工艺流程和生产装置如图1所示。
3.如权利要求2所述的方法，图1中，T1为第一条精馏塔，T2为第二条精馏塔，T3为第三条精馏塔。
4.如权利要求1所述的方法，步骤2)中第一条精馏塔的操作压力为常压。
5.如权利要求1所述的方法，步骤1)中所述的除去溶剂中的水分，是采用连续通过分子筛脱水，使溶剂中基本上不含有水分。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括将经过脱水饱和的分子筛采用加热再生，将所吸收的水分分离后，又可以重新返回到步骤(1)进行脱水再利用。
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