CN112679316A

CN112679316A - 一种甲醇和碳酸二甲酯共沸物连续分离方法

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Publication number: CN112679316A
Application number: CN202110094519.0A
Authority: CN
Inventors: 刘勇军; 王旭; 黄伟; 武海涛; 刘甜甜; 冯翀; 潘丽; 李伟斌
Original assignee: Huayang New Material Technology Group Co ltd; Taiyuan University of Technology
Current assignee: Huayang New Material Technology Group Co ltd; Taiyuan University of Technology
Priority date: 2021-01-25
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2021-04-20

Abstract

一种甲醇和碳酸二甲酯共沸物连续分离方法，属于化工技术领域。它主要解决现有的普通精馏技术能耗及投资成本过高的问题。其特征是将萃取剂、共沸物分别从回流比为1~3，塔顶温度为60~150℃，塔底温度为140~260℃的分隔壁式精馏塔的上半部和中部进料，在压力为0.3～0.8 MPa的条件下进行萃取精馏；碳酸二甲酯和甲醇的混合液中碳酸二甲酯的质量分数为20~75%；萃取剂与甲醇和碳酸二甲酯的混合液的重量比为0.5～1.1。本发明具有设备少，投资小，能耗费用和操作费用低的优点。

Description

一种甲醇和碳酸二甲酯共沸物连续分离方法

技术领域

本发明涉及碳酸二甲酯和甲醇的连续分离方法，更具体地，涉及一种使用隔壁萃取塔加压分离甲醇和碳酸二甲酯的方法。

背景技术

煤制乙二醇(EG)的生产工艺主要是通过氧化羰化耦合生成草酸二甲酯(DMO)，再将DMO加氢制得乙二醇。在合成DMO时，亚硝酸甲酯和CO在催化剂上进行气相反应生成DMO的同时存在副反应生成碳酸二甲酯（DMC），而外来的未反应完全的甲醇很容易和生成的DMC形成共沸物，导致分离困难。这些副产物主要以杂醇油形式出售，单价低，降低了企业的经济效益。在煤制乙二醇连年亏损的现今，提高企业的竞争力及煤制乙二醇的经济效益成为企业的首要目标，而通过分离精制副产物获得纯度更高、附加值更大的DMC成为乙二醇行业关注的焦点。

DMC分子结构式（CH₃O₂C=O），常温下是一种无色透明、略有气味、微甜的液体，具有低毒、环保性能优等特性，分子量 90.08，相对密度 1.065，熔点 4℃，沸点 90.1℃，可与醇、醚、酮等有机溶剂互溶，是一种用途广泛的化工原料。由于分子中含有甲基、羰基和甲氧基等多种官能团，具有良好的化学反应活性。DMC 也可作为油品添加剂，不仅能改善发动机效率，还能降低 NO_x、CO、烟微粒排放。DMC还具有较好的相溶性、高介电常数、低黏度等优良的物理性质，在锂离子电池电解液中添加DMC，使电池具有高电流密度和良好的抗氧化还原性能，延长电池使用寿命，近年来随着新能源产业的快速发展，对电池级DMC的需求也日益增加。

目前分离二元共沸混合物甲醇和DMC常用的方法有：共沸精馏、变压精馏、萃取精馏、膜分离以及低温结晶。如专利CN200610169592.5、CN200710064633、CN200710121912和CN201310034796等公开了利用膜分离技术来分离甲醇和DMC的混合液，然而所获得的物质纯度不高，还需要借助传统的精馏来进一步提纯。专利CN109422647A、CN107915640A、CN107915642A和CN109422648A公开了一系列萃取精馏的方法，但基本上都是基于普通的两塔或三塔精馏来提纯，这势必会造成塔设备多，投资大，能耗高。

一些文献报道了通过加压-减压等共沸多塔精馏方式分离DMC和甲醇的共沸物，减压需要抽真空系统，加压会增加塔设备的制造成本，投资高，且存在操作复杂的问题。

综上，现有的分离技术存在效率低、投资高、能耗大的问题，随着我国煤制乙二醇产能扩大，现有的甲醇和DMC共沸物分离技术亟需改进和创新，从而降低分离成本，提升企业的竞争力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的分离技术投资成本高、效率低、能耗大的问题，本发明提供一种甲醇和碳酸二甲酯共沸物连续分离方法。

为解决上述问题，本发明采用如下方式进行：一种甲醇和碳酸二甲酯共沸物连续分离方法，以分隔壁式精馏塔为分离装置，将萃取剂、甲醇和DMC的混合液分别从分隔壁式精馏塔的上半部和中部进料，同时在压力为0.3～0.8 MPa的条件下进行萃取精馏。

上述技术方案中，所述的分离装置为分隔壁式精馏塔。

上述技术方案中，所述的甲醇和碳酸二甲酯的混合物从萃取精馏段的中部进入，萃取剂从萃取精馏段的上半部进入，萃取精馏段的塔顶采出高纯度甲醇，精馏分离段的塔顶采出纯DMC，塔釜得到萃取剂进行循环使用。

上述技术方案中，所述的DMC和甲醇的混合物中DMC的质量分数为20~75%。

上述技术方案中，所述的萃取剂与共沸混合液的重量比为0.5~1.1。

上述技术方案中，所述的萃取剂为乙二醇或苯或乙二醇和苯的混合物。二醇和苯的混合物中，乙二醇质量分数占比1~99%。

上述技术方案中，所述的分隔壁式精馏塔回流比为1~3，塔顶温度为60~150℃，塔底温度为140~260℃，萃取精馏段塔板数为20~50，精馏分离段塔板数为10~25。

本发明方法具有能耗低、设备投资小、分离效果好和占地面积少的优点。

附图说明

图1为本发明分隔壁式精馏塔内部结构示意图。

图中，1为萃取精馏段，2为精馏分离段，3为公共提馏段。

具体实施方式

分隔壁式精馏塔由萃取精馏段1、精馏分离段2、公共提馏段3构成，萃取精馏段1、精馏分离段2位于分隔壁式精馏塔塔体的上部并占塔体体积的40~60%，萃取精馏段1与精馏分离段2之间采用塔板隔离，公共提馏段3与萃取精馏段1与精馏分离段2之间采用塔板隔离。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不限制本发明的内容。

实施例1：采用图1所示的分隔壁式精馏塔萃取精馏分离DMC和甲醇。工艺条件为：共沸混合液为甲醇和碳酸二甲酯的混合液。

共沸混合液为300kg/h，共沸混合液中甲醇含量为37 wt. %，碳酸二甲酯含量为63wt.%，操作压力为0.3MPa，萃取剂为乙二醇，萃取剂用量为130kg/h，回流比为1.5，塔顶温度为100℃，塔底温度为200℃，萃取精馏段塔板数为35，精馏分离段塔板数为16。分离结果为：DMC的纯度为99.9%，回收率为99.8%，甲醇的纯度为99.7%，回收率为99.8%。

实施例2：采用如图1所示的分隔壁式精馏塔萃取精馏分离DMC和甲醇。工艺条件为：共沸混合液为300 kg/h，其中甲醇含量为37 wt. %，碳酸二甲酯含量为63 wt.%，操作压力为0.3MPa，萃取剂为乙二醇，萃取剂用量为130kg/h，回流比为2.5，塔顶温度为110℃，塔底温度为240℃，萃取精馏段塔板数为35，精馏分离段塔板数为16。分离结果为：DMC的纯度为99.8%，回收率为99.9%，甲醇的纯度为99.6%，回收率为99.8%。

实施例3：采用如图1所示的分隔壁式精馏塔萃取精馏分离DMC和甲醇。工艺条件为：共沸混合液为300 kg/h，其中甲醇含量为37 wt. %，碳酸二甲酯含量为63 wt.%，操作压力为0.3MPa，萃取剂为乙二醇，萃取剂用量为130 kg/h，回流比为1.5，塔顶温度为120℃，塔底温度为200℃，萃取精馏段塔板数为35，精馏分离段塔板数为16。分离结果为：DMC的纯度为99.9%，回收率为99.9%，甲醇的纯度为99.7%，回收率为99.8%。

实施例4：采用如图1所示的分隔壁式精馏塔萃取精馏分离DMC和甲醇。工艺条件为：共沸混合液为300 kg/h，其中甲醇含量为37 wt. %，碳酸二甲酯含量为63 wt.%，操作压力为0.5MPa，萃取剂为乙二醇，萃取剂用量为130 kg/h，回流比为1.5，塔顶温度为120℃，塔底温度为200℃，萃取精馏段塔板数为40，精馏分离段塔板数为16。分离结果为：DMC的纯度为99.9%，回收率为99.8%，甲醇的纯度为99.7%，回收率为99.8%。

实施例5：采用如图1所示的分隔壁式精馏塔萃取精馏分离DMC和甲醇。工艺条件为：共沸混合液为300 kg/h，其中甲醇含量为37 wt. %，碳酸二甲酯含量为63 wt.%，操作压力为0.5MPa，萃取剂为乙二醇，萃取剂用量为130 kg/h，回流比为1.5，塔顶温度为130℃，塔底温度为210℃，萃取精馏段塔板数为40，精馏分离段塔板数为20。分离结果为：DMC的纯度为99.9%，回收率为99.9%，甲醇的纯度为99.7%，回收率为99.8%。

实施例6：采用如图1所示的分隔壁式精馏塔萃取精馏分离DMC和甲醇。工艺条件为：共沸混合液为300 kg/h，其中甲醇含量为37 wt. %，碳酸二甲酯含量为63 wt.%，操作压力为0.5MPa，萃取剂为苯，萃取剂用量为130 kg/h，回流比为1.5，塔顶温度为130℃，塔底温度为210℃，萃取精馏段塔板数为40，精馏分离段塔板数为20。分离结果为：DMC的纯度为99.7%，回收率为99.8%，甲醇的纯度为99.8%，回收率为99.9%。

实施例7：采用如图1所示的分隔壁式精馏塔萃取精馏分离DMC和甲醇。工艺条件为：共沸混合液为400 kg/h，其中甲醇含量为37 wt. %，碳酸二甲酯含量为63 wt.%，操作压力为0.5MPa，萃取剂为苯，萃取剂用量为230 kg/h，回流比为1.5，塔顶温度为60℃，塔底温度为250℃，萃取精馏段塔板数为30，精馏分离段塔板数为20。分离结果为：DMC的纯度为99.95%，回收率为99.9%，甲醇的纯度为99.9%，回收率为99.9%。

实施例8：采用如图1所示的分隔壁式精馏塔萃取精馏分离DMC和甲醇。工艺条件为：共沸混合液为250 kg/h，其中甲醇含量为50 wt. %，碳酸二甲酯含量为50 wt.%，操作压力为0.3MPa，萃取剂为苯，萃取剂用量为150 kg/h，回流比为1.5，塔顶温度为60℃，塔底温度为250℃，萃取精馏段塔板数为30，精馏分离段塔板数为20。分离结果为：DMC的纯度为99.9%，回收率为99.9%，甲醇的纯度为99.7%，回收率为99.8%。

实施例9：采用如图1所示的分隔壁式精馏塔萃取精馏分离DMC和甲醇。工艺条件为：共沸混合液为250 kg/h，其中甲醇含量为50 wt. %，碳酸二甲酯含量为50 wt.%，操作压力为0.5MPa，萃取剂为乙二醇，萃取剂用量为150 kg/h，回流比为2.0，塔顶温度为80℃，塔底温度为230℃，萃取精馏段塔板数为40，精馏分离段塔板数为20。分离结果为：DMC的纯度为99.97%，回收率为99.9%，甲醇的纯度为99.95%，回收率为99.9%。

比较例1：专利CN109422647 A，CN107915640 A等以离子液体作为萃取剂且分离装置是普通两塔精馏分离DMC和甲醇的共沸物。相较于该专利，本发明用的萃取剂价格更低、塔设备少，成本低。

比较例2：专利CN109053448 A等在混合液中加入有机碱、并通入高压CO₂气体，经搅拌过滤先分离得到DMC，再进一步处理得到甲醇、有机碱和CO₂等的分离方法。与该比较例相比，本发明单位时间处理量大，操作简单，DMC纯度和回收率也更高。

Claims

1.一种甲醇和碳酸二甲酯共沸物连续分离方法，其特征是将萃取剂、甲醇和碳酸二甲酯的混合液分别从回流比为1~3，塔顶温度为60~150℃，塔底温度为140~260℃的分隔壁式精馏塔的上半部和中部进料，在压力为0.3～0.8 MPa的条件下进行萃取精馏；碳酸二甲酯和甲醇的混合液中碳酸二甲酯的质量分数为20~75%；萃取剂与甲醇和碳酸二甲酯的混合液的重量比为0.5～1.1。

2.根据权利要求书1所述的一种甲醇和碳酸二甲酯共沸物连续分离方法，其特征在于所述的分隔壁式精馏塔由萃取精馏段、精馏分离段、公共提馏段构成，萃取精馏段、精馏分离段位于分隔壁式精馏塔塔体的上部，萃取精馏段与精馏分离段之间采用塔板隔离，公共提馏段与萃取精馏段与精馏分离段之间采塔板隔离；萃取精馏段的顶部采出高纯度甲醇，精馏分离段的顶部采出纯碳酸二甲酯。

3.根据权利要求1所述的一种甲醇和碳酸二甲酯共沸物连续分离方法，其特征在于所述的萃取剂为乙二醇或苯或乙二醇和苯的混合物，乙二醇和苯的混合物中乙二醇质量分数占比1~99%。

4.根据权利要求1所述的一种甲醇和碳酸二甲酯共沸物连续分离方法，其特征在于所述的分隔壁式精馏塔萃取精馏段塔板数为20~50，精馏分离段塔板数为10~25。

5.根据权利要求1所述的一种甲醇和碳酸二甲酯共沸物连续分离方法，其特征在于共沸物为300kg/h，其中甲醇含量为37 wt. %，碳酸二甲酯含量为63 wt.%，操作压力为0.3MPa，乙二醇为130kg/h，回流比为1.5，塔顶温度为100℃，塔底温度为200℃，萃取精馏段塔板数为35，精馏分离段塔板数为16；分离结果为：碳酸二甲酯的纯度为99.9%，回收率为99.8%，甲醇的纯度为99.7%，回收率为99.8%。

6.根据权利要求1所述的一种甲醇和碳酸二甲酯共沸物连续分离方法，其特征在于共沸物为300 kg/h，其中甲醇含量为37 wt. %，碳酸二甲酯含量为63 wt.%，操作压力为0.3MPa，乙二醇用量为130kg/h，回流比为2.5，塔顶温度为110℃，塔底温度为240℃，萃取精馏段塔板数为35，精馏分离段塔板数为16；分离结果为：碳酸二甲酯的纯度为99.8%，回收率为99.9%，甲醇的纯度为99.6%，回收率为99.8%。

7.根据权利要求1所述的一种甲醇和碳酸二甲酯共沸物连续分离方法，其特征在于共沸物中甲醇含量为37 wt. %，碳酸二甲酯含量为63 wt.%，操作压力为0.3MPa，乙二醇用量为130 kg/h，回流比为1.5，塔顶温度为120℃，塔底温度为200℃，萃取精馏段塔板数为35，精馏分离段塔板数为16；分离结果为：碳酸二甲酯的纯度为99.9%，回收率为99.9%，甲醇的纯度为99.7%，回收率为99.8%。

8.根据权利要求1所述的一种甲醇和碳酸二甲酯共沸物连续分离方法，其特征在于共沸物为300 kg/h，其中甲醇含量为37 wt. %，碳酸二甲酯含量为63 wt.%，操作压力为0.5MPa，苯用量为130 kg/h，回流比为1.5，塔顶温度为130℃，塔底温度为210℃，萃取精馏段塔板数为40，精馏分离段塔板数为20；分离结果为：碳酸二甲酯的纯度为99.7%，回收率为99.8%，甲醇的纯度为99.8%，回收率为99.9%。

9.根据权利要求1所述的一种甲醇和碳酸二甲酯共沸物连续分离方法，其特征在于共沸物为250 kg/h，其中甲醇含量为50 wt. %，碳酸二甲酯含量为50 wt.%，操作压力为0.3MPa，苯用量为150 kg/h，回流比为1.5，塔顶温度为60℃，塔底温度为250℃，萃取精馏段塔板数为30，精馏分离段塔板数为20；分离结果为：DMC的纯度为99.9%，回收率为99.9%，甲醇的纯度为99.7%，回收率为99.8%。