CN112851550B

CN112851550B - 一种连续萃取分离乙腈水共沸物的方法及其设备

Info

Publication number: CN112851550B
Application number: CN202110075687.5A
Authority: CN
Inventors: 王永昌; 刘顺领; 仝亚飞; 李亚飞
Original assignee: Shandong Yisheng Industrial Co ltd
Current assignee: Shandong Yisheng Industrial Co ltd
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2023-02-21
Anticipated expiration: 2041-01-20
Also published as: CN112851550A

Abstract

本发明涉及一种连续萃取分离乙腈水共沸物的方法及其设备，属于精细化工的技术领域。包括以下步骤：将乙腈‑水共沸液(乙腈：水＝85:15)以流速A连续注入一级萃取器中，使用萃取剂Ⅱ进行一次萃取；一次萃取后的乙腈水混合液进入二级萃取器中，使用萃取剂Ⅰ进行二次萃取；经两次萃取后可以获得含水量＜0.5％的乙腈。所述萃取剂Ⅰ为水溶性多元醇。本发明通过调整萃取剂与乙腈水共沸物的流量比例，可以随意调整所得乙腈的含水量。并且萃取方法简单，采用两级萃取的方式可有效地将乙腈中的水分去除掉。本发明使用多元醇为萃取剂，具有沸点高，损失小，无毒、安全的优势。通过本发明的萃取分离方法，可对乙腈‑水共沸物进行高效率的分离。

Description

一种连续萃取分离乙腈水共沸物的方法及其设备

技术领域

本发明属于精细化工的技术领域，具体涉及一种连续萃取分离乙腈水共沸物的方法及其设备。

背景技术

乙腈是精细化工生产过程中重要的溶剂，在生产过程中，不可避免地使乙腈与水及其它杂质混在一起，产生乙腈废水。在实际生产过程中，经常需要将乙腈从乙腈废水中分离出来重新使用，由于乙腈一水物系是一个完全互溶的二元共沸物系，因此不能采用常规精馏方法进行分离。

目前，乙腈-水混合物的分离工艺主要有变压精馏、盐效萃取与精馏联合工艺、萃取精馏及渗透蒸发等，将乙腈-水混合物进行分离的常规方法有两种：

1.变压精馏法：第一步将乙腈-水混合物粗蒸得到乙腈含量85％的共沸物；第二步采用一个加压精馏塔，另一个减压精馏塔，通过不同的压力变化来改变乙腈-水的共沸组成，最终得到低含水量的乙腈；

2.恒沸精馏法：第一步将乙腈-水混合物粗蒸得到乙腈含量85％的共沸物；第二步通过往塔顶加入恒沸剂以改变组分间相对挥发度来达到分离目的，得到高含量的乙腈。

这两种方法均使用粗蒸及精馏两个步骤，使用特殊的精馏方法进行分离处理，存在处理方法复杂、设备成本高以及分离效率低等问题。

专利CN101492391B提出的二氯甲烷萃取+精馏方法，对于处理水中含乙腈低的废水是合适的，但当水中乙腈含量高，或者还含有其他易溶于二氯甲烷的有机物时，由于乙腈与水可互溶，需要多次萃取，其他有机物也被萃取，则不适用。

发明内容

针对现有技术中分离乙腈-水共沸物的方法复杂、设备成本高以及分离效率低等问题，本发明提供一种连续萃取分离乙腈水共沸物的方法及其设备，以解决上述技术问题。本发明通过使用多元醇为萃取剂，利用了多元醇沸点高、具有良好的水溶性和脂溶性的特性，通过调整多元醇与乙腈水共沸物的萃取比例，可以随意调整所得乙腈的含水量。

本发明的技术方案为：

一种连续萃取分离乙腈-水共沸物的方法，包括以下步骤：将乙腈-水共沸液(乙腈：水＝85:15)以流速A连续注入一级萃取器中，使用萃取剂Ⅱ进行一次萃取；一次萃取后的乙腈水混合液进入二级萃取器中，使用萃取剂Ⅰ进行二次萃取；经两次萃取后可以获得含水量＜0.5％的乙腈。

所述萃取剂Ⅰ为多元醇，以流速B连续注入二级萃取器与一次萃取后的乙腈水混合液进行萃取；萃取结束后，萃取剂Ⅰ中含有少量乙腈和水，成为萃取剂Ⅱ，然后萃取剂Ⅱ进入一级萃取器中与乙腈-水共沸物进行萃取。

优选的，所述多元醇为水溶性多元醇，具体为甘油、二甘醇、一缩二丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇中的一种。

优选的，所述乙腈-水共沸物与萃取剂Ⅰ的体积比为1:0.5～5.0。

优选的，所述流速A：流速B＝1:0.9～2。

优选的，所述一次萃取后的乙腈水混合液中，水含量≤5.0％。

优选的，所述一次萃取后的萃取剂Ⅱ进入降膜脱水塔进行再生处理；处理后的萃取剂返回至二次萃取器中继续使用。

优选的，所述再生处理的参数为：控制降膜脱水塔的真空度为-0.08～-0.095MPa，降膜脱水塔塔底出料温度30～70℃、塔底萃取剂水分含量≤0.5％。

一种连续萃取分离乙腈水共沸物的设备，包括一级萃取器、二级萃取器、降膜蒸发器和储罐；所述储罐包括原料储罐、萃取剂储罐和成品储罐；所述一级萃取器设有一级萃取器入口A、一级萃取器入口B、一级萃取器出口A和一级萃取器出口B；所述二级萃取器设有二级萃取器入口A、二级萃取器入口B、二级萃取器出口A和二级萃取器出口B；所述降膜蒸发器设有降膜蒸发器入口、降膜蒸发器出口A和降膜蒸发器出口B；所述一级萃取器入口A与原料储罐通过管道相连，管道上设有计量泵A；所述一级萃取器入口B与二级萃取器出口A通过管道相连；所述一级萃取器出口A与二级萃取器入口B通过管道相连；所述一级萃取器出口B与降膜蒸发器入口通过管道相连；所述降膜蒸发器出口A与萃取剂储罐相连；所述二级萃取器入口A与萃取剂储罐通过管道相连，管道上设有计量泵B；所述二级萃取器出口B与成品罐通过管道相连；所述降膜蒸发器出口B与接收罐通过管道相连。

所述接收罐中接收从降膜蒸发器中回收分离的乙腈-水混合液。此时的混合液中水含量极高，不能直接用于萃取，可以与其他批次的乙腈-水混合液混合后，先进行精馏处理，在获得乙腈-水共沸物后再进行萃取处理。这样可以保证乙腈的充分回收。萃取剂的回收可以减少萃取剂的使用量。

本发明的有益效果为：

本发明通过调整萃取剂与乙腈水共沸物的流量比例，可以随意调整所得乙腈的含水量。并且萃取方法简单，采用两级萃取的方式可有效地将乙腈中的水分去除掉，并且可通过降膜再生萃取的方式将萃取剂有效地回收，再次利用。此外，本发明使用多元醇为萃取剂，具有沸点高，损失小，无毒、安全的优势。通过本发明的萃取分离方法，可对乙腈-水共沸物进行高效率的分离，乙腈的综合回收率在95％以上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明实施2的设备结构示意图。

图中，

1-一级萃取器，11-一级萃取器入口A，12-一级萃取器入口B，13-一级萃取器出口A，14-一级萃取器出口B；

2-二级萃取器，21-二级萃取器入口A，22-二级萃取器入口B，23-二级萃取器出口A，24-二级萃取器出口B；

3-降膜蒸发器，31-降膜蒸发器入口，32-降膜蒸发器出口A，33-降膜蒸发器出口B；

4-原料储罐，5-萃取剂储罐，6-成品储罐，7-接收罐，8-计量泵A，9-计量泵B。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种连续萃取分离乙腈水共沸物的设备，包括一级萃取器1、二级萃取器2、降膜蒸发器3和储罐；所述储罐包括原料储罐4、萃取剂储罐5和成品储罐6；所述一级萃取器1设有一级萃取器入口A11、一级萃取器入口B12、一级萃取器出口A13和一级萃取器出口B14；所述二级萃取器2设有二级萃取器入口A 21、二级萃取器入口B 22、二级萃取器出口A 23和二级萃取器出口B 24；所述降膜蒸发器3设有降膜蒸发器入口31、降膜蒸发器出口A 32和降膜蒸发器出口B 33；所述一级萃取器入口A 11与原料储罐通过管道相连，管道上设有计量泵A8；所述一级萃取器入口B 12与二级萃取器出口A 23通过管道相连；所述一级萃取器出口A13与二级萃取器入口B 22通过管道相连；所述一级萃取器出口B 14与降膜蒸发器入口31通过管道相连；所述降膜蒸发器出口A 32与萃取剂储罐5相连；所述二级萃取器入口A 21与萃取剂储罐通过管道相连，管道上设有计量泵B 9；所述二级萃取器出口B 24与成品罐通过管道相连；所述降膜蒸发器出口B 33与接收罐7通过管道相连。

实施例2

一种连续萃取分离乙腈-水共沸物的方法，具体如下：

向5000mL试剂瓶中加入3000g乙腈水共沸物；另一5000mL试剂中加入4300g无水甘油；用两台已校正过流量的蠕动泵将两种物料按实施例1的连接方式与两台串联的萃取器相连，萃取器两出口各接一个5000mL接收瓶。设定乙腈水共沸物蠕动泵流量为50mL/min，无水甘油蠕动泵流量设为45mL/min，先启动无水甘油泵，待甘油接收瓶有液体流出后，启动乙腈水共沸物泵，调节其流量为50mL/min不变，连续萃取分离开始运行。

当乙腈水共沸物试剂瓶中的物料全部进入萃取反应合成器后，乙腈水共沸物泵停止，待乙腈接收瓶无液体流出时甘油蠕动泵停止，连续萃取分离结束。甘油接收瓶里物料进行负压脱水和乙腈再生处理。

称量乙腈有机相重量为2242g，分析检测其含量为99.5％，水分0.35％。回收率：87.9％。实施例2为小试实验，因未对萃取后的萃取剂进行再生分离，仅仅是实验多元醇对乙腈-水共沸液的萃取分离效果。最终分离所得的乙腈中水分为0.35％，符合工业用乙腈国家标准(SH/T 1627.1-1996)、行业规范的规定(水分含量≤0.5％，含量≥98.0％)。

实施例3

使用实施例1的设备，对乙腈-水共沸物连续萃取分离，具体如下：

向5000L的原料储罐存放有预先处理的乙腈-水共沸物3000kg，萃取剂储罐中存有4600kg的无水丙三醇。设定计量泵A的流速为50L/min，设定计量泵B的流速为45L/min。先开启计量泵B，待观测降膜蒸发器中有液体流入后，开启计量泵A，开始连续萃取。在萃取过程中，开启降膜蒸发器，对流入的含有乙腈和水的萃取剂进行回收，回收后的萃取剂通过计量泵B重新进入二级萃取器中。分离后的乙腈-水混合液进入接收罐中暂存。

当原料储罐中乙腈-水共沸物全部进入一级萃取器后，关闭计量泵A。待成品储罐不再有液体流入时，关闭计量泵B。连续萃取分离结束。

称量成品储罐中乙腈重量为2250kg，取样检测，其含量为99.6％，水分0.30％，符合工业用乙腈国家标准(SH/T 1627.1-1996)。

将接收罐中的乙腈-水混合液转入精馏塔进行精馏处理，得乙腈-水共沸物316kg，取样检测，其乙腈含量为85.3％，水分14.5％。实施例3总回收率计算为

通过实施例3的回收试验可以看出，本发明采用多元醇作为萃取剂，利用两级萃取的方式能够有效地对乙腈-水共沸物中的水分去除，所回收的乙腈质量符合工业用乙腈国家标准(SH/T 1627.1-1996)的规定。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims

1.一种连续萃取分离乙腈-水共沸物的方法，其特征在于，包括以下步骤：将乙腈-水共沸液以流速A连续注入一级萃取器中，使用萃取剂Ⅱ进行一次萃取；一次萃取后的乙腈水混合液进入二级萃取器中，使用萃取剂Ⅰ进行二次萃取；经两次萃取后可以获得含水量＜0.5%的乙腈；

所述萃取剂Ⅰ为无水甘油，以流速B连续注入二级萃取器与一次萃取后的乙腈水混合液进行萃取；萃取结束后，萃取剂Ⅰ中含有少量乙腈和水，成为萃取剂Ⅱ，然后萃取剂Ⅱ进入一级萃取器中与乙腈-水共沸物进行萃取。

2.如权利要求1所述连续萃取分离乙腈-水共沸物的方法，其特征在于，所述乙腈-水共沸物与萃取剂Ⅰ的体积比为1:0.5~5.0。

3.如权利要求1所述连续萃取分离乙腈-水共沸物的方法，其特征在于，所述流速A：流速B=1:0.9~2。

4.如权利要求1所述连续萃取分离乙腈-水共沸物的方法，其特征在于，所述一次萃取后的乙腈水混合液中，水含量≤5.0%。

5.如权利要求1所述连续萃取分离乙腈-水共沸物的方法，其特征在于，所述一次萃取后的萃取剂Ⅱ进入降膜脱水塔进行再生处理；处理后的萃取剂返回至二次萃取器中继续使用。

6.如权利要求5所述连续萃取分离乙腈-水共沸物的方法，其特征在于，所述再生处理的参数为：控制降膜脱水塔的真空度为-0.08~-0.095MPa，降膜脱水塔塔底出料温度30~70℃、塔底萃取剂水分含量≤0.5%。

7.一种实施如权利要求1所述的方法的设备，其特征在于，包括一级萃取器、二级萃取器、降膜蒸发器和储罐；所述储罐包括原料储罐、萃取剂储罐和成品储罐；所述一级萃取器设有一级萃取器入口A、一级萃取器入口B、一级萃取器出口A和一级萃取器出口B；所述二级萃取器设有二级萃取器入口A、二级萃取器入口B、二级萃取器出口A和二级萃取器出口B；所述降膜蒸发器设有降膜蒸发器入口、降膜蒸发器出口A和降膜蒸发器出口B；所述一级萃取器入口A与原料储罐通过管道相连，管道上设有计量泵A；所述一级萃取器入口B与二级萃取器出口A通过管道相连；所述一级萃取器出口A与二级萃取器入口B通过管道相连；所述一级萃取器出口B与降膜蒸发器入口通过管道相连；所述降膜蒸发器出口A与萃取剂储罐相连；所述二级萃取器入口A与萃取剂储罐通过管道相连，管道上设有计量泵B；所述二级萃取器出口B与成品罐通过管道相连；所述降膜蒸发器出口B与接收罐通过管道相连。