CN115850091A - 一种共沸精馏分离乙腈、三乙胺和水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化工生产技术领域,特别涉及一种共沸精馏分离乙腈、三乙胺和水的方法,将含乙腈、三乙胺和水的废液送入共沸塔T1,通过NaA分子筛膜脱水后得到合格的乙腈产品;送入共沸塔T2继续分离,采用正己烷为共沸剂,经过共沸精馏后,通过分相器分层后,含正己烷的油相返回共沸塔T2作为共沸剂和回流液继续使用,水相则通过NaA分子筛膜脱水得到纯度99%以上的乙腈产品,共沸塔T2的塔底得到合格的三乙胺产品。本发明通过利用自身能形成乙腈‑三乙胺‑水最低共沸物的特点,实现乙腈和物料的初步分离,针对乙腈和水二元组分的特点,采用膜脱水工艺,流程简单、分离能耗低。
Description
技术领域
本发明属于化工生产技术领域,特别涉及一种共沸精馏分离乙腈、三乙胺和水的方法。
背景技术
乙腈又名甲基腈, 是最简单的饱和脂肪族腈。乙腈具有优良的溶剂性能,能溶解多种无机、有机及气体化合物,是一种用途广泛的有机化工原料,常广泛用于制药、合成纤维、石油化工等领域,其中乙腈的碳氮三键之间易发生典型的腈类加成反应,因此除作为溶剂外,乙腈还用于生产多种含氮化合物,石油化学工业中乙腈也常用作烯烃和链烷烃中提取丁二烯和异戊二烯的萃取剂以及合成多种医药和农药的中间体。乙腈在医药行业中的应用占到了其消费量的2/3以上, 并且近年来乙腈的需求量呈逐渐增加的态势。在乙腈下游产品的开发方面, 随着聚乙腈和乙胺类化合物的开发成功,乙腈的用量也在快速增长。
三乙胺属于乙基胺,是一种无色至淡黄色的透明液体,具有强烈的氨臭,在空气中微发烟,微溶于水,能溶于乙醇、乙醚,其水溶液呈碱性,是一种重要的精细化工中间体。三乙胺常用作表面活性剂、防腐剂、杀菌剂、离子交换树脂、染料、香料、药物、高能燃料和液体火箭推进剂,在石油化工、医药化工领域有着广泛的应用。
乙腈与三乙胺在精细化工和医药行业常用作溶剂,工业生产过程中常产生含大量乙腈、三乙胺和水的混合液,如果将这些混合液直接排放会引起严重的环境污染问题,并造成资源的浪费,从节约资源、变废为宝的角度,建立一套乙腈、三乙胺和水的分离提纯系统尤为重要。乙腈沸点为82 ℃,三乙胺沸点为89 ℃,水的沸点为100 ℃,在常压下乙腈、三乙胺和水三者之间形成乙腈-水、三乙胺-水、乙腈-三乙胺二元共沸物和乙腈-三乙胺-水三元共沸,采用普通的精馏方法难以将它们分离开来。专利CN103601653A公布了一种间歇萃取精馏分离乙腈-水共沸混合物的方法,该方法采用了乙二醇溶液作为萃取剂,从而得到纯度为99%的乙腈产品。但该法在萃取过程中引入了新的物质,萃取剂的分离回用过程能耗大。专利CN106349107A公布了一种以正己烷为共沸剂,共沸精馏分离三乙胺和乙腈混合物的方法。专利CN202110706991公开了一种针对含有乙腈、三乙胺和水的混合液的分离方法,其采用环己烷为共沸剂,并辅以液液萃取和萃取精馏过程,流程复杂、能耗高。
因此,发明一种共沸精馏分离乙腈、三乙胺和水的方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种共沸精馏分离乙腈、三乙胺和水的方法,采用共沸精馏和膜渗透相结合的方式,借助正己烷作为共沸剂,将含乙腈、三乙胺和水的废液通过共沸精馏有效分离开来,解决了乙腈-三乙胺-水三元共沸体系难分离的问题,工艺简单,分离能耗低,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种共沸精馏分离乙腈、三乙胺和水的方法,包括以下步骤。
步骤A:将含乙腈、三乙胺和水的废液送入共沸塔T1,经过共沸精馏后,共沸塔T1的塔顶得到乙腈-三乙胺-水三元均相共沸物,共沸塔T1的塔底得到乙腈和水的混合物,共沸塔T1的塔底混合物通过NaA分子筛膜脱水后得到合格的乙腈产品;
步骤B:乙腈-三乙胺-水三元共沸物送入共沸塔T2继续分离,采用正己烷为共沸剂,经过共沸精馏后,共沸塔T2的塔顶得到乙腈-水-正己烷的三元非均相共沸物,共沸塔T2的塔顶物料通过分相器分层后,含正己烷的油相返回共沸塔T2作为共沸剂和回流液继续使用,水相则通过NaA分子筛膜脱水得到纯度99 %以上的乙腈产品,共沸塔T2的塔底得到合格的三乙胺产品。
进一步的,所述步骤A中共沸塔T1的理论板数为20-40块,共沸塔T1为板式分离塔或填料分离塔,所述共沸塔T1塔顶物料包含水、乙腈和三乙胺,塔底物料包含水和乙腈。
进一步的,所述步骤A中共沸塔T1的操作回流比R=3-6,顶温72-76 ℃,釜温76-79℃,操作压力为101.325 kPa。
进一步的,所述步骤B中共沸塔T2的理论板数为30-45块,共沸塔T2为板式分离塔或填料分离塔,共沸塔T2的塔顶物料包含水、乙腈和正己烷,塔底物料为目标产品三乙胺。
进一步的,所述步骤B中共沸塔T2共沸剂为正己烷,进料液与共沸剂质量比6.9 :1。
进一步的,所述步骤B中共沸塔T2的操作回流比R=1-4,顶温53 -56 ℃,釜温80-83℃,操作压力为101.325 kPa。
进一步的,所述共沸塔T1从上到下的2/5-3/5处设有进料口,共沸塔T2从上到下的1/2-2/3处设有进料口。
进一步的,所述含乙腈、三乙胺和水的废液包括以下组分及质量百分含量:水12-18 %,乙腈67-72 %、三乙胺13-18 %。
本发明的技术效果和优点:
1、本发明通过利用自身能形成乙腈-三乙胺-水最低共沸物的特点,实现乙腈和物料的初步分离,针对乙腈和水二元组分的特点,采用膜脱水工艺,流程简单、分离能耗低。
2、本发明通过以正己烷为共沸剂,利用正己烷与乙腈和水形成具有最低共沸点的三元混合物的特点,实现三乙胺与乙腈-三乙胺-水混合物的分离,得到三乙胺产品。
3、本发明通过利用正己烷与乙腈和水能形成非均相共沸物的特点,采用分层器分离,实现正己烷的循环使用。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书和附图中所指出的结构来实现和获得。
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一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,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示出了本发明实施例的共沸精馏分离乙腈、三乙胺和水的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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、完整地说明,显然,所描述的实施例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,都属于本发明保护的范围。
实施例1
待分离的含乙腈、三乙胺和水的废液包含以下组分及质量百分含量:水15.0 %,乙腈69.7 %和三乙胺15.3 %。将原料液从进料口加入共沸塔T1中,共沸塔T1理论板数20块,第10块塔板进料,T1塔操作回流比为6,塔顶温度为75.2 ℃,塔釜温度76.3 ℃,当塔顶出现稳定回流后,采出乙腈-三乙胺-水共沸物,其质量组成为水10.6 %,乙腈5.8 %和三乙胺83.6%,塔釜采出水和乙腈的混合物,其质量组成为水16 %和乙腈84 %,其中塔釜物料通过NaA分子筛膜脱水后得到99 %以上的乙腈产品,塔顶物料通过中部进料口进入共沸塔T2。共沸塔T2理论板数35块,进料位置为第17块塔板,进料质量比(共沸剂:原料液)=6.9 :1。共沸塔T2操作回流比为1,塔顶温度55.4 ℃,塔釜温度68.6 ℃,经过共沸精馏后,T2塔塔釜得到99.9%以上的三乙胺产品,塔顶采出乙腈、水和正己烷的混合物,混合物质量组成为水8.2 %、乙腈4.5 %、正己烷87.3 %,其中塔顶混合物经过分相器后油相循环回T2塔作为共沸剂继续使用,水相则通过NaA分子筛膜脱水得到99 %以上的乙腈。99 %乙腈可通过后续精馏塔分离得到纯度99.9 %以上的乙腈产品。
实施例2
待分离的含乙腈、三乙胺和水的废液包含以下组分及质量百分含量:水15.0 %,乙腈69.7 %和三乙胺15.3 %。将原料液从进料口加入共沸塔T1中,共沸塔T1理论板数30块,第15块塔板进料,T1塔操作回流比为5,塔顶温度为75.2 ℃,塔釜温度76.3 ℃,当塔顶出现稳定回流后,采出乙腈-三乙胺-水共沸物,其质量组成为水10.6 %,乙腈5.8 %和三乙胺83.6%,塔釜采出水和乙腈的混合物,其质量组成为水16 %和乙腈84 %,其中塔釜物料通过NaA分子筛膜脱水后得到99 %以上的乙腈产品,塔顶物料通过中部进料口进入共沸塔T2。共沸塔T2理论板数30块,进料位置为第15块塔板,以正己烷作为共沸剂,进料质量比(共沸剂:原料液)=6.9 :1。共沸塔T2操作回流比为2,塔顶温度55.4 ℃,塔釜温度68.6 ℃,经过共沸精馏后,T2塔塔釜得到99.9 %以上的三乙胺产品,塔顶采出乙腈、水和正己烷的混合物,混合物质量组成为水8.2 %、乙腈4.5 %、正己烷87.3 %,其中塔顶混合物经过分相器后油相循环回T2塔作为共沸剂继续使用,水相则通过NaA分子筛膜脱水得到99 %以上的乙腈。99 %乙腈可通过后续精馏塔分离得到纯度99.9 %以上的高纯乙腈。
实施例3
待分离的含乙腈、三乙胺和水的废液包含以下组分及质量百分含量:水15.0 %,乙腈69.7 %和三乙胺15.3 %。将原料液从进料口加入共沸塔T1中,共沸塔T1理论板数35块,第17块塔板进料,T1塔操作回流比为4,塔顶温度为75.2 ℃,塔釜温度76.3 ℃,当塔顶出现稳定回流后,采出乙腈-三乙胺-水共沸物,其质量组成为水10.6 %,乙腈5.8 %和三乙胺83.6%,塔釜采出水和乙腈的混合物,其质量组成为水16 %和乙腈84 %,其中塔釜物料通过NaA分子筛膜脱水后得到99 %以上的乙腈产品,塔顶物料通过中部进料口进入共沸塔T2。共沸塔T2理论板数40块,进料位置为第20块塔板,以正己烷作为共沸剂,进料质量比(共沸剂:原料液)=6.9 :1。共沸塔T2操作回流比为3,塔顶温度55.4 ℃,塔釜温度68.6 ℃,经过共沸精馏后,T2塔塔釜得到99.9 %以上的三乙胺产品,塔顶采出乙腈、水和正己烷的混合物,混合物质量组成为水8.2 %、乙腈4.5 %、正己烷87.3 %,其中塔顶混合物经过分相器后油相循环回T2塔作为共沸剂继续使用,水相则通过NaA分子筛膜脱水得到99 %以上的乙腈。99 %乙腈可通过后续精馏塔分离得到纯度99.9 %以上的高纯乙腈。
实施例4
待分离的含乙腈、三乙胺和水的废液包含以下组分及质量百分含量:水15.0 %,乙腈69.7 %和三乙胺15.3 %。将原料液从进料口加入共沸塔T1中,共沸塔T1理论板数40块,第20块塔板进料,T1塔操作回流比为3,塔顶温度为75.2 ℃,塔釜温度76.3 ℃,当塔顶出现稳定回流后,采出乙腈-三乙胺-水共沸物,其质量组成为水10.6 %,乙腈5.8 %和三乙胺83.6%,塔釜采出水和乙腈的混合物,其质量组成为水16 %和乙腈84 %,其中塔釜物料通过NaA分子筛膜脱水后得到99 %以上的乙腈产品,塔顶物料通过中部进料口进入共沸塔T2。共沸塔T2理论板数40块,进料位置为第20块塔板,以正己烷作为共沸剂,进料质量比(共沸剂:原料液)=6.9 :1。共沸塔T2操作回流比为4,塔顶温度55.4 ℃,塔釜温度68.6 ℃,经过共沸精馏后,T2塔塔釜得到99.9 %以上的三乙胺产品,塔顶采出乙腈、水和正己烷的混合物,混合物质量组成为水8.2 %、乙腈4.5 %、正己烷87.3 %,其中塔顶混合物经过分相器后油相循环回T2塔作为共沸剂继续使用,水相则通过NaA分子筛膜脱水得到99 %以上的乙腈。99 %乙腈可通过后续精馏塔分离得到纯度99.9 %以上的高纯乙腈。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种共沸精馏分离乙腈、三乙胺和水的方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤A:将含乙腈、三乙胺和水的废液送入共沸塔T1,经过共沸精馏后,共沸塔T1的塔顶得到乙腈-三乙胺-水三元均相共沸物,共沸塔T1的塔底得到乙腈和水的混合物,共沸塔T1的塔底混合物通过NaA分子筛膜脱水后得到合格的乙腈产品;
步骤B:乙腈-三乙胺-水三元共沸物送入共沸塔T2继续分离,采用正己烷为共沸剂,经过共沸精馏后,共沸塔T2的塔顶得到乙腈-水-正己烷的三元非均相共沸物,共沸塔T2的塔顶物料通过分相器分层后,含正己烷的油相返回共沸塔T2作为共沸剂和回流液继续使用,水相则通过NaA分子筛膜脱水得到纯度99 %以上的乙腈产品,共沸塔T2的塔底得到合格的三乙胺产品。
2.根据权利要求1所述的共沸精馏分离乙腈、三乙胺和水的方法,其特征在于:所述步骤A中共沸塔T1的理论板数为20-40块,共沸塔T1为板式分离塔或填料分离塔,所述共沸塔T1塔顶物料包含水、乙腈和三乙胺,塔底物料包含水和乙腈。
3.根据权利要求1所述的共沸精馏分离乙腈、三乙胺和水的方法,其特征在于:所述步骤A中共沸塔T1的操作回流比R=3-6,顶温72-76 ℃,釜温76-79 ℃,操作压力为101.325kPa。
4.根据权利要求1所述的共沸精馏分离乙腈、三乙胺和水的方法,其特征在于:所述步骤B中共沸塔T2的理论板数为30-45块,共沸塔T2为板式分离塔或填料分离塔,共沸塔T2的塔顶物料包含水、乙腈和正己烷,塔底物料为目标产品三乙胺。
5.根据权利要求1所述的共沸精馏分离乙腈、三乙胺和水的方法,其特征在于:所述步骤B中共沸塔T2共沸剂为正己烷,进料液与共沸剂质量比6.9 : 1。
6.根据权利要求1所述的共沸精馏分离乙腈、三乙胺和水的方法,其特征在于:所述步骤B中共沸塔T2的操作回流比R=1-4,顶温53 -56 ℃,釜温80-83 ℃,操作压力为101.325kPa。
7.根据权利要求1所述的共沸精馏分离乙腈、三乙胺和水的方法,其特征在于:所述共沸塔T1从上到下的2/5-3/5处设有进料口,共沸塔T2从上到下的1/2-2/3处设有进料口。
8.根据权利要求1所述的共沸精馏分离乙腈、三乙胺和水的方法,其特征在于:所述含乙腈、三乙胺和水的废液包括以下组分及质量百分含量:水12-18 %,乙腈67-72 %、三乙胺13-18 %。
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