CN111662170A - 环戊酮的提纯方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环戊酮的提纯方法，属于化学提纯技术领域。本发明方法是将环戊酮合成反应生成的酮水混合物加入萃取剂萃取；分离油相1和水相1；水相1中加入萃取剂萃取残留的环戊酮，油相1中的水分蒸出完全后回收萃取剂；前半段精馏回收较纯萃取剂用于萃取水相1中残留的环戊酮；后半段精馏回收含有少量环戊酮的萃取剂，与萃取水相1后得到含有环戊酮的萃取剂合并，用于酮水混合物中环戊酮的萃取；最后收集129‑131℃的馏分，即得环戊酮。本发明环戊酮的提纯方法能够完全避免了提纯过程中含盐废水的产生，萃取剂循环使用，使生产过程安全、简便、环境友好。

Description

环戊酮的提纯方法
技术领域
本发明属于化学提纯技术领域，具体涉及一种环戊酮的提纯方法。
背景技术
环戊酮是一种无色液体，具有类似薄荷油的气味。熔点-58.2℃。沸点130.6℃。密度0.9487g/cm3(20℃)。与醇、醚混溶。不溶于水。有薄荷香气。用作医药、香料、合成橡胶、农药的中间体。
常规的环戊酮由己二酸在氢氧化钡存在下加热而得。将己二酸与氢氧化钡均匀混合，加热到285-295℃反应，在此温度下蒸馏出生成的环戊酮与水的酮水混合物。馏出物氯化钙盐析分离出环戊酮，加入碱液洗除己二酸，再用水洗涤，经无水氯化钙干燥后，分馏，收集128-131℃馏分得成品，产率75-80％。
该合成路线的生产中用到大量的氢氧化钡，耗费大量钡类化合物并产生大量含钡固体危废，提纯过程反复的盐析、碱洗、水洗、干燥，产生大量的含盐废水和固体危废，整个生产工艺对环境极不友好。
专利CN103044226B公开了一种环戊酮生产的工艺方法，为了克服环戊酮生产中容易结焦的问题，直接将导热油引入反应釜中，采用复合催化剂催化反应，没有涉及导热油的重复利用。专利CN105195063B和CN109939574A也只涉及到反应脱羧步骤的装置改进。上述三个专利，都没有对提纯过程产生大量含盐废水的问题进行优化。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种环戊酮的提纯方法，该提纯方法能够大大减少环戊酮纯化过程中含盐废水的产生，萃取溶剂循环使用，使生产过程安全、简便、环境友好。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种环戊酮的提纯方法，步骤如下：
(1)向环戊酮合成反应生成的酮水混合物中加入萃取剂萃取，所述萃取剂的加入量为酮水混合物体积的10-80％，混合均匀，混合液出现油水相分层；分离油相1和水相1；
(2)向上述分离的水相1中加入萃取剂萃取残留的环戊酮，分离油相2和水相2，此处分离的油相2用于步骤(1)酮水混合物中环戊酮的萃取；
(3)将上述分离的油相1进行精馏过程，具体步骤为：
①装配精馏柱及分水器，调节回流比1∶0.1-10；将油相1中的水分蒸出完全；
②水分蒸出完全后，进一步精馏回收萃取剂；将前半段精馏回收较纯萃取剂用于步骤(2)萃取水相1中残留的环戊酮；后半段精馏回收含有少量环戊酮的萃取剂(在蒸出萃取剂后段，可以允许有部分酮随萃取剂蒸出，不要求萃取剂纯度。)用于步骤(1)酮水混合物中环戊酮的萃取；
③回收萃取剂后的液体继续精馏，收集129-131℃的馏分，即得环戊酮。
本发明中采用的酮水混合物是指常规的采用己二酸和碱为原料加热合成环戊酮的反应生成的含有环戊酮和水的混合物。
在上述方案的基础上，所述萃取剂为与水不互溶的共沸除水溶剂，优选的为环己烷、苯、异丙醚、二氯甲烷、氯仿中的任意一种；其中，环己烷最好，异丙醚差不多，但异丙醚沸点低，损耗较大，且价格较高。
在上述方案的基础上，所述步骤(1)中萃取剂的加入量为体积分数20-40％。
在上述方案的基础上，所述步骤(2)中萃取剂的添加量为体积分数10-80％；优选的为20-40％。
在上述方案的基础上，所述步骤①中回流比为1∶2-3。
本发明技术方案的优点
本发明在纯化过程中，采用萃取剂除水，不需要反复盐析、中和、洗涤、干燥，不产生干燥时的固体危废，完全避免大量含盐废水产生，废水产生降低70％以上；蒸馏出的较纯的萃取剂用于水相中残留环戊酮的萃取，蒸馏出的含有较少环戊酮的萃取剂以及萃取水相中残留环戊酮后的萃取剂用于新一轮的酮水混合液中环戊酮的萃取；使萃取剂重复使用，避免无效三废的产生，使环戊酮生产工艺更加环境友好。
具体实施方式
在本发明中所使用的术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
下面结合具体实施例，并参照数据进一步详细的描述本发明。以下实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
本发明的环戊酮提纯方法，在第一步萃取，萃取剂用量多，萃取干净，带水容易，但能耗会大(回收萃取剂等)；萃取剂用量少，坏处较多，首先萃取不干净，并且下一步带水困难。以下为本发明效果较佳的几个实施例。
实施例1
一种环戊酮的提纯方法，具体步骤为：
(1)向环戊酮合成反应生成的酮水混合物中加入环己烷萃取，所述环己烷的加入量为酮水混合物体积的30％，混合均匀，混合液出现油水相分层；分离油相1和水相1；
(2)向上述分离的水相1中加入水相1体积30％的环己烷萃取残留的环戊酮，萃取三次，合并三次分离得油相2和水相2，该油相2用于步骤(1)酮水混合物中环戊酮的萃取；
(3)将上述分离的油相1进行精馏过程，具体步骤为：
①装配精馏柱及分水器，调节回流比1∶1；将油相1中的水分蒸出完全；
②水分蒸出完全后，进一步精馏回收环己烷；将前半段精馏回收较纯环己烷用于步骤(2)萃取水相1中残留的环戊酮；后半段精馏回收含有少量环戊酮的环己烷(在蒸出环己烷后段，可以允许有部分酮随环己烷蒸出，不要求环己烷纯度。)用于步骤(1)酮水混合物中环戊酮的萃取；
③回收环己烷后的液体继续精馏，收集129-131℃的馏分，即得环戊酮，单程收率93.3％。
实施例2
一种环戊酮的提纯方法，具体步骤为：
(1)向环戊酮合成反应生成的酮水混合物中加入环己烷萃取，所述环己烷的加入量为酮水混合物体积的60％，混合均匀，混合液出现油水相分层；分离油相1和水相1；此处水相1较实施例1中体积增加10％；
(2)向上述分离的水相1中加入水相1体积10％的环己烷萃取残留的环戊酮，萃取三次，合并三次分离得油相2和水相2，该油相2用于步骤(1)酮水混合物中环戊酮的萃取；
(3)将上述分离的油相1进行精馏过程，具体步骤为：
①装配精馏柱及分水器，调节回流比1∶8；将油相1中的水分蒸出完全；该步骤较实施例1相应步骤用时减少20％；
②水分蒸出完全后，进一步精馏回收环己烷；将前半段精馏回收较纯环己烷用于步骤(2)萃取水相1中残留的环戊酮；后半段精馏回收含有少量环戊酮的环己烷(在蒸出环己烷后段，可以允许有部分酮随环己烷蒸出，不要求环己烷纯度。)用于步骤(1)酮水混合物中环戊酮的萃取；该步骤较实施例1相应步骤用时增加30％；
③回收环己烷后的液体继续精馏，收集129-131℃的馏分，即得环戊酮，单程收率94.8％。
实施例3
一种环戊酮的提纯方法，具体步骤为：
(1)向环戊酮合成反应生成的酮水混合物中加入环己烷萃取，所述环己烷的加入量为酮水混合物体积的20％，混合均匀，混合液出现油水相分层；分离油相1和水相1；此处水相1体积较实施例1减少5％；
(2)向上述分离的水相1中加入水相1体积50％的环己烷萃取残留的环戊酮，萃取三次，合并三次分离得油相2和水相2，该油相2用于步骤(1)酮水混合物中环戊酮的萃取；
(3)将上述分离的油相1进行精馏过程，具体步骤为：
①装配精馏柱及分水器，调节回流比1∶0.2；将油相1中的水分蒸出完全；该步骤用时较实施例1相应步骤增加2倍。
②水分蒸出完全后，进一步精馏回收环己烷；将前半段精馏回收较纯环己烷用于步骤(2)萃取水相1中残留的环戊酮；后半段精馏回收含有少量环戊酮的环己烷(在蒸出环己烷后段，可以允许有部分酮随环己烷蒸出，不要求环己烷纯度。)用于步骤(1)酮水混合物中环戊酮的萃取；该步骤用时较实施例相应步骤1减少15％；
③回收环己烷后的液体继续精馏，收集129-131℃的馏分，即得环戊酮，单程收率85.5％。
实施例4
一种环戊酮的提纯方法，具体步骤为：
(1)向环戊酮合成反应生成的酮水混合物中加入苯萃取，所述苯的加入量为酮水混合物体积的30％，混合均匀，混合液出现油水相分层；分离油相1和水相1；此处水相1体积与实施例1相同。
(2)向上述分离的水相1中加入水相1体积30％的苯萃取残留的环戊酮，萃取三次，合并三次分离得油相2和水相2，该油相2用于步骤(1)酮水混合物中环戊酮的萃取；
(3)将上述分离的油相1进行精馏过程，具体步骤为：
①装配精馏柱及分水器，调节回流比1∶1；将油相1中的水分蒸出完全；该步骤用时较实施例1相应步骤增加1倍，且苯、水混合物较实施例1难于分离，形成部分浑浊混合液体。
②水分蒸出完全后，进一步精馏回收苯；将前半段精馏回收较纯苯用于步骤(2)萃取水相1中残留的环戊酮；该步骤由于蒸出萃取剂量较实施例1少50％，用时相应减少，但会造成萃取剂大量补充以进行水相1萃取；后半段精馏回收含有少量环戊酮的苯(在蒸出苯后段，可以允许有部分酮随苯蒸出，不要求苯纯度。)用于步骤(1)酮水混合物中环戊酮的萃取；该步骤中，由于存在苯、环戊酮共沸，使得苯、环戊酮混合液的量较实施例1增加3.5倍，大量环戊酮被带入到萃取剂，虽可以循环回收，也会增加能耗。
③回收苯后的液体继续精馏，收集129-131℃的馏分，即得环戊酮，单程收率33.8％。由于环戊酮被大量带入萃取剂，使得第一次产率大大降低，虽循环回收，也会造成处理工作量的增加，
实施例5
一种环戊酮的提纯方法，具体步骤为：
(1)向环戊酮合成反应生成的酮水混合物中加入异丙醚萃取，所述异丙醚的加入量为酮水混合物体积的30％，混合均匀，混合液出现油水相分层；分离油相1和水相1；该步骤中，水相获得量较实施例1减少30％，使得更多的水残留在环戊酮中，增加了蒸馏除水的时间和费用。
(2)向上述分离的水相1中加入水相1体积30％的异丙醚萃取残留的环戊酮，萃取三次，合并三次分离得油相2和水相2，该油相2用于步骤(1)酮水混合物中环戊酮的萃取；
(3)将上述分离的油相1进行精馏过程，具体步骤为：
①装配精馏柱及分水器，调节回流比1∶1；将油相1中的水分蒸出完全；由于异丙醚共沸除水带水量较环己烷小，使得本步骤较实施例1用时增加60％。
②水分蒸出完全后，进一步精馏回收异丙醚；将前半段精馏回收较纯异丙醚用于步骤(2)萃取水相1中残留的环戊酮；后半段精馏回收含有少量环戊酮的异丙醚(在蒸出异丙醚后段，可以允许有部分酮随异丙醚蒸出，不要求异丙醚纯度。)用于步骤(1)酮水混合物中环戊酮的萃取；由于异丙醚较易挥发，使得异丙醚在这两步中有较大损耗(实验室中损耗达到34％)，增加了生产成本；
③回收异丙醚后的液体继续精馏，收集129-131℃的馏分，即得环戊酮，单程收率91.8％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种环戊酮的提纯方法，其特征在于，步骤如下：
(1)向环戊酮合成反应生成的酮水混合物中加入萃取剂萃取，所述萃取剂的加入量为酮水混合物体积的10-80％，混合均匀，混合液出现油水相分层；分离油相1和水相1；
(2)向上述分离的水相1中加入萃取剂萃取残留的环戊酮，分离油相2和水相2，此处分离的油相2用于步骤(1)酮水混合物中环戊酮的萃取；
(3)将上述分离的油相1进行精馏过程，具体步骤为：
①装配精馏柱及分水器，调节回流比1∶0.1-10；将油相1中的水分蒸出完全；
②水分蒸出完全后，进一步精馏回收萃取剂；将前半段精馏回收较纯萃取剂用于步骤(2)萃取水相1中残留的环戊酮；后半段精馏回收含有少量环戊酮的萃取剂用于步骤(1)酮水混合物中环戊酮的萃取；
③回收萃取剂后的液体继续精馏，收集129-131℃的馏分，即得环戊酮。
2.根据权利要求1所述环戊酮的提纯方法，其特征在于，所述萃取剂为与水不互溶的共沸除水溶剂。
3.根据权利要求2所述环戊酮的提纯方法，其特征在于，所述萃取剂为环己烷、苯、异丙醚、二氯甲烷、氯仿中的任意一种。
4.根据权利要求3所述环戊酮的提纯方法，其特征在于，所述萃取剂为环己烷。
5.根据权利要求1所述环戊酮的提纯方法，其特征在于，所述步骤(1)中萃取剂的加入量为体积分数20-40％。
6.根据权利要求1所述环戊酮的提纯方法，其特征在于，所述步骤(2)中萃取剂的添加量为体积分数10-80％。
7.根据权利要求6所述环戊酮的提纯方法，其特征在于，所述步骤(2)中萃取剂的添加量为体积分数为20-40％。
8.根据权利要求1所述环戊酮的提纯方法，其特征在于，所述步骤①中回流比为1∶2-3。
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