CN112961200A - 一种从蔗糖-6-乙酯的dmf溶液中脱除醋酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从蔗糖‑6‑乙酯的DMF溶液中脱除醋酸的方法，先将含有DMF、醋酸、水和蔗糖‑6‑乙酯溶液送入脱水塔进行脱水。塔釜出料进入汽提塔，通入DMF蒸汽使气液在塔内逆流接触，汽提塔塔釜得到含有DMF的蔗糖‑6‑乙酯溶液，塔顶得到DMF和醋酸的混合物，使用变压精馏系统进行分离。低压塔塔顶得到脱除醋酸的DMF，一部分DMF经过加热汽化作为汽提塔的汽源。低压塔塔釜物料进入高压塔，高压塔塔顶气相作为脱水塔再沸器热源，实现热集成，冷凝后得到醋酸。低压塔塔顶DMF溶液中醋酸含量可以降到200ppm以下。该流程简单，不加入第三种介质，不产生固废，节能环保，可实现连续化操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种从蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中脱除醋酸的方法，特别是三氯蔗糖生产过程中涉及的蔗糖-6-乙酯DMF溶液中醋酸的脱除。
背景技术
三氯蔗糖的工业合成一般是以蔗糖为原料，经酯交换获得蔗糖-6-乙酯，蔗糖-6-乙酯经过Vilsmeier试剂氯化生成中间体三氯蔗糖-6-乙酸酯，三氯蔗糖-6-乙酸酯脱乙酰基获得三氯蔗糖。其中蔗糖-6-乙酯是生产三氯蔗糖过程中重要的中间产物，在其生产中会形成水、醋酸、二甲基甲酰胺(DMF)和蔗糖-6-乙酯溶液。该混合液体需要脱除醋酸和水分，以DMF和蔗糖-6-乙酯溶液进入后续工段加工，最终生成三氯蔗糖。由于DMF、醋酸、水都属于强极性溶剂，醋酸和水具有强缔合作用，而DMF和醋酸形成最高共沸物，很难用普通的精馏方法将醋酸脱除。而且蔗糖-6-乙酯水溶液具有热敏性，高温下容易变质，温度超过80℃时变质速度直线上升，这更增加了醋酸的脱除难度。
目前报道的蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中醋酸的脱除方法主要有酸碱中和，催化反应，萃取分离等方法。现有方法大多数需要额外添加反应物，且部分会生成固体产物，一方面增加了整个脱除流程的复杂程度，一方面增加了反应物的原料消耗成本。
中国专利CN201710040321.8公开了一种三氯蔗糖生产中DMF和醋酸或甲酸分离的工艺方法，该工艺方法是将甲醇与含醋酸或甲酸的DMF混合液以及固体酸性催化剂一起加入预反应器，预反应后进入反应精馏塔，反应精馏塔中填入固体酸性催化剂，未反应的醋酸或甲酸与甲醇在反应精馏塔内进一步反应，反应精馏塔顶得到甲醇、水和醋酸甲酯或甲酸甲酯的混合物，送至三氯蔗糖生产中现有的甲酯和甲醇分离装置，塔底的DMF和水混合物进入DMF脱水塔，塔底回收得到高纯度的DMF。此过程涉及化学反应，需要加入甲醇与固体酸性催化剂。
中国专利200980109870.X公开了一种采用萃取的方法脱除蔗糖-6-乙酯中醋酸的方法，萃取剂为胺和高级烷烃醇的混合物，萃取剂经水洗碱洗循环使用，该过程需要加入萃取剂，同时也会产生少量固体醋酸钠。
中国专利CN107459540A公开了一种采用加碱中和至pH为6-8的酸碱反应的办法来脱除醋酸，该过程会生成醋酸钠固体副产物，加大了处理难度。
因此，综合现有技术方法，存在加入第三种介质带来的原料消耗成本及相应分离过程复杂化，以及产生的反应固体产物难处理等问题，需发明一种不加入第三种介质，不产生固废，节能环保的新方法来实现蔗糖-6-乙酯DMF溶液中醋酸的脱除，使生产过程实现简单，高效，环保的目标。
发明内容
本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种从蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中脱除醋酸的方法。该方法流程简单，不加入第三种介质，不产生固废，节能环保，易于实现工业化应用，对工业生产有重要意义。
本发明的技术方案如下：
一种从蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中脱除醋酸的方法，将含有水、醋酸、二甲基甲酰胺和蔗糖-6-乙酯溶液的原料先在负压下脱除水分，后经过负压汽提得到DMF和醋酸的混合物，再通过变压精馏工序分离，最后得到脱除醋酸的DMF溶液。
一种从蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中脱除醋酸的设备，包括T101脱水塔、T102汽提塔、T103低压塔、T104高压塔、E101脱水塔冷凝器、E102脱水塔再沸器、E103低压塔冷凝器、E104高压塔再沸器、E105低压塔再沸器和E106汽化器；脱水塔T101塔顶气相口连接E101脱水塔冷凝器；塔釜液相口连接E102脱水塔再沸器，同时塔釜液相通过管路连接T102汽提塔塔顶进料口；汽提塔T102塔顶气相口连接T103低压塔进料口，汽提塔塔底设有出料口；低压塔T103塔顶气相口连接E103低压塔冷凝器，低压塔冷凝器冷凝液出口连接T103塔顶回流口，同时通过管路连接汽化器E106，E106汽化器出口连接T102汽提塔气相进口；塔釜液相口连接塔釜再沸器，E105低压塔再沸器出口连接低压塔，塔釜出口管路连接T104高压塔进料口；高压塔T104塔顶气相口连接脱水塔T101的塔釜再沸器，冷凝液出口连接塔顶回流口，同时通过管路采出。塔釜液相口连接E104高压塔再沸器，同时通过管路连接T103低压塔进口。
一种从蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中脱除醋酸的流程，包括如下步骤：
(1)将含有DMF、醋酸和水的蔗糖-6-乙酯溶液送入脱水塔T101进行精馏，脱水塔塔釜得到含有醋酸、DMF的蔗糖-6-乙酯溶液，塔顶采出水；
(2)T101塔釜出料进入汽提塔T102塔顶，汽提塔底部通入DMF蒸汽，气液在塔内逆流接触，汽提塔T102塔釜得到含有DMF的蔗糖-6-乙酯溶液，T102塔塔顶为DMF和醋酸的混合物；
(3)T102塔顶混合物进入由低压塔T103和高压塔T104塔组成的变压精馏系统；在变压精馏系统的低压塔T103的塔顶采出DMF溶液，低压塔釜得到的DMF和醋酸的最高共沸物，此共沸物进入高压塔T104，高压塔塔顶采出得到醋酸，塔釜为醋酸和DMF的最高共沸物返回低压塔。
所述的一种从蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中脱除醋酸的方法，脱水塔T101的操作压力为：-0.099-0.0Mpa；操作温度为：60～100℃。
所述的一种从蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中脱除醋酸的方法，汽提塔T102的操作压力为：-0.099-0.0Mpa；操作温度为：50～90℃。
所述的一种从蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中脱除醋酸的方法，低压塔T103的操作压力为：-0.099-0.0Mpa；操作温度为：50～165℃。
所述的一种从蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中脱除醋酸的方法，高压塔T104的操作压力为：-0.099-0.1Mpa；操作温度为：40～180℃。
所述的一种从蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中脱除醋酸的方法，低压塔塔顶得到的DMF部分经汽化器E101汽化后进入汽提塔塔釜，作为汽提塔的汽源。
所述的高压塔塔顶气相与脱水塔塔釜液相进行换热，作为脱水塔再沸器热源，实现系统余热的有效回收。
本发明采用脱水塔，汽提塔，低压塔和高压塔相结合的装置系统，可使蔗糖-6-乙酯溶液中醋酸含量可以降到200ppm以下。。
本发明流程简单，与现有流程相比，不加入第三种介质，不产生固废，且引入变压精馏系统与热集成，节能环保。可实现连续化操作，易于工业化应用，降低设备投资及生产成本。
附图说明
图1为一种从蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中脱除醋酸的方法的工艺流程图。
图中，T101脱水塔；T102汽提塔；T103低压塔；T104高压塔；E101脱水塔冷凝器；E102脱水塔再沸器；E103低压塔冷凝器；E104高压塔再沸器；E105低压塔再沸器；E106汽化器。
具体实施方式
以下结合具体实施方法，结合图1对本发明做进一步说明：
一种从蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中脱除醋酸的方法，包括T101脱水塔、T102汽提塔、T103低压塔、T104高压塔、E101脱水塔冷凝器、E102脱水塔再沸器、E103低压塔冷凝器、E104高压塔再沸器、E105低压塔再沸器、E106汽化器。脱水塔T101塔顶气相连接E101脱水塔冷凝器，冷凝后回流，部分采出作为废水。塔釜液相连接E102脱水塔再沸器，由再沸器进行汽化返回精馏塔，部分塔釜液进入T102汽提塔塔顶进料口。汽提塔T102塔顶为醋酸和DMF混合气，气相通往T103低压塔，汽提塔塔底为蔗糖-6-乙酯的DMF溶液。低压塔T103塔顶气相连接E103低压塔冷凝器，冷凝后回流，部分采出为脱除醋酸的DMF溶剂，且醋酸含量可以降到200ppm以下。部分通往汽化器E106，经E106汽化器汽化后通入T102汽提塔。塔釜液相连接塔釜再沸器，由E105低压塔再沸器进行汽化返回精馏塔，部分塔釜液进入T104高压塔进料口。高压塔T104塔顶气相口连接脱水塔T101的塔釜再沸器实现热集成，冷凝后回流，部分采出为分离得到的醋酸。塔釜液相口连接E104高压塔再沸器，部分塔釜液进入T103低压塔进行循环。
本发明流程简单，与现有流程相比，不加入第三种介质，不产生固废，且引入变压精馏系统与热集成，节能环保，可实现连续化操作，易于工业化应用，降低设备投资及生产成本。
实施例1
(1)将含有DMF、醋酸和水的蔗糖-6-乙酯溶液送入脱水塔T101进行精馏，总进料量按1000kg/hr。脱水塔T101的操作压力为-0.095Mpa，操作温度为78℃。塔顶部分冷凝液采出作为废水。塔釜液相连接塔釜再沸器进行汽化，部分塔釜液送入T102汽提塔。
(2)T101塔釜出料进入汽提塔T102塔顶，汽提塔底部通入DMF的蒸汽，气液在塔内逆流接触，汽提塔T102的操作压力为-0.095Mpa，操作温度为56℃。汽提塔T102塔釜得到含有DMF的蔗糖-6-乙酯溶液，T102塔塔顶采出DMF和醋酸的混合物，送至T103低压塔。。
(3)T102塔顶混合物进入由低压塔T103和高压塔T104塔组成的变压精馏系统。低压塔T103的操作压力为-0.098Mpa，操作温度为71℃。低压塔T103的塔顶为DMF，得到的液相DMF部分经汽化器E101汽化后返回汽提塔塔底。低压塔釜得到的DMF和醋酸的最高共沸物，此共沸物进入高压塔T104，高压塔T104的操作压力为-0.02Mpa，操作温度为154℃。高压塔塔顶气相作为脱水塔再沸器热源，热集成回收此部分热量，得到的凝液部分采出得到醋酸。
经过处理后蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中的醋酸含量可以降到160ppm。
实施例2
(1)将含有DMF、醋酸和水的蔗糖-6-乙酯溶液送入脱水塔T101进行精馏，总进料量按1000kg/hr。脱水塔T101的操作压力为-0.099Mpa，操作温度为60℃。塔顶部分冷凝液采出作为废水。塔釜液相连接塔釜再沸器进行汽化，部分塔釜液送入T102汽提塔。
(2)T101塔釜出料进入汽提塔T102塔顶，汽提塔底部通入DMF的蒸汽，气液在塔内逆流接触，汽提塔T102的操作压力为0Mpa，操作温度为90℃。汽提塔T102塔釜得到含有DMF的蔗糖-6-乙酯溶液，T102塔塔顶采出DMF和醋酸的混合物，送至T103低压塔。。
(3)T102塔顶混合物进入由低压塔T103和高压塔T104塔组成的变压精馏系统。低压塔T103的操作压力为-0.05Mpa，操作温度为85℃。低压塔T103的塔顶为DMF，得到的液相DMF部分经汽化器E101汽化后返回汽提塔塔底。低压塔釜得到的DMF和醋酸的最高共沸物，此共沸物进入高压塔T104，高压塔T104的操作压力为0.01Mpa，操作温度为152℃。高压塔塔顶气相作为脱水塔再沸器热源，热集成回收此部分热量，得到的凝液部分采出得到醋酸。
经过处理后蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中的醋酸含量可以降到170ppm。
实施例3
(1)将含有DMF、醋酸和水的蔗糖-6-乙酯溶液送入脱水塔T101进行精馏，总进料量按1000kg/hr。脱水塔T101的操作压力为-0.09Mpa，操作温度为80℃。塔顶部分冷凝液采出作为废水。塔釜液相连接塔釜再沸器进行汽化，部分塔釜液送入T102汽提塔。
(2)T101塔釜出料进入汽提塔T102塔顶，汽提塔底部通入DMF的蒸汽，气液在塔内逆流接触，汽提塔T102的操作压力为0Mpa，操作温度为90℃。汽提塔T102塔釜得到含有DMF的蔗糖-6-乙酯溶液，T102塔塔顶采出DMF和醋酸的混合物，送至T103低压塔。。
(3)T102塔顶混合物进入由低压塔T103和高压塔T104塔组成的变压精馏系统。低压塔T103的操作压力为-0.099Mpa，操作温度为50℃。低压塔T103的塔顶为DMF，得到的液相DMF部分经汽化器E101汽化后返回汽提塔塔底。低压塔釜得到的DMF和醋酸的最高共沸物，此共沸物进入高压塔T104，高压塔T104的操作压力为0.1Mpa，塔操作温度为180℃。高压塔塔顶气相作为脱水塔再沸器热源，热集成回收此部分热量，得到的凝液部分采出得到醋酸。
经过处理后蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中的醋酸含量可以降到175ppm。
本发明公开和提出的技术方案，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
Claims (9)
1.一种从蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中脱除醋酸的方法，其特征是，将含有水、醋酸、二甲基甲酰胺和蔗糖-6-乙酯溶液的原料先在负压下脱除水分，后经过负压汽提得到DMF和醋酸的混合物，再通过变压精馏工序分离，最后得到脱除醋酸的DMF溶液。
2.一种从蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中脱除醋酸的设备，其特征是，包括T101脱水塔、T102汽提塔、T103低压塔、T104高压塔、E101脱水塔冷凝器、E102脱水塔再沸器、E103低压塔冷凝器、E104高压塔再沸器、E105低压塔再沸器和E106汽化器；脱水塔T101塔顶气相口连接E101脱水塔冷凝器；塔釜液相口连接E102脱水塔再沸器，同时塔釜液相通过管路连接T102汽提塔塔顶进料口；汽提塔T102塔顶气相口连接T103低压塔进料口，汽提塔塔底设有出料口；低压塔T103塔顶气相口连接E103低压塔冷凝器，低压塔冷凝器冷凝液出口连接T103塔顶回流口，同时通过管路连接汽化器E106，E106汽化器出口连接T102汽提塔气相进口；低压塔T103塔釜液相口连接塔釜再沸器，E105低压塔再沸器出口连接低压塔，塔釜出口管路连接T104高压塔进料口；高压塔T104塔顶气相口连接脱水塔T101的塔釜再沸器，冷凝液出口连接塔顶回流口，同时通过管路采出；高压塔T104塔釜液相口连接E104高压塔再沸器，同时通过管路连接T103低压塔进口。
3.一种从蔗糖-6-乙酯的DMF溶液中脱除醋酸的流程，其特征是，包括如下步骤：
(1)将含有DMF、醋酸和水的蔗糖-6-乙酯溶液送入脱水塔T101进行精馏，脱水塔塔釜得到含有醋酸、DMF的蔗糖-6-乙酯溶液，塔顶采出水；
(2)T101塔釜出料进入汽提塔T102塔顶，汽提塔底部通入DMF蒸汽，气液在塔内逆流接触，汽提塔T102塔釜得到含有DMF的蔗糖-6-乙酯溶液，T102塔塔顶为DMF和醋酸的混合物；
(3)T102塔顶混合物进入由低压塔T103和高压塔T104塔组成的变压精馏系统；在变压精馏系统的低压塔T103的塔顶采出DMF溶液，低压塔釜得到的DMF和醋酸的最高共沸物，此共沸物进入高压塔T104，高压塔塔顶采出得到醋酸，塔釜为醋酸和DMF的最高共沸物返回低压塔。
4.如权利要求3所述的流程，其特征是，脱水塔T101的操作压力为：-0.099-0.0Mpa；操作温度为：60～100℃。
5.如权利要求3所述的流程，其特征是，汽提塔T102的操作压力为：-0.099-0.0Mpa；操作温度为：50～90℃。
6.如权利要求3所述的流程，其特征是，低压塔T103的操作压力为：-0.099-0.0Mpa；操作温度为：50～165℃。
7.如权利要求3所述的流程，其特征是，高压塔T104的操作压力为：-0.099-0.1Mpa；操作温度为：40～180℃。
8.如权利要求3所述的流程，其特征是，低压塔塔顶得到的DMF部分经汽化器E101汽化后进入汽提塔塔釜，作为汽提塔的汽源。
9.如权利要求3所述的流程，其特征是，高压塔塔顶气相与脱水塔塔釜液相进行换热，作为脱水塔再沸器热源，实现系统余热的有效回收。
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