CN116283554B - 一种工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种工业化分离提纯反式2‑丁烯酸的方法，包括：将2‑丁烯酸反应粗产品通入脱轻塔中，塔顶脱除轻组分，塔釜获得混合物料A；将混合物料A通入脱顺式巴豆酸塔中，塔顶脱除混合物料B，塔釜获得混合物料C；将混合物料C通入产品塔中，塔釜脱除混合物料D，塔顶获得反式2‑丁烯酸。本申请的优点在于，本申请提供的工业化分离提纯反式2‑丁烯酸的方法采用连续化分离提纯的方式，能够实现对反式2‑丁烯酸的工业连续分离提纯；同时，本申请提供的工业化分离提纯反式2‑丁烯酸的方法工序较短且成本较低。
Description
技术领域
本申请涉及化工生产技术领域，尤其是涉及一种工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法。
背景技术
现有技术中，通常采用包含2-丁烯醛的混合料液在通入氧气的环境下，控制反应的温度和压力进行氧化反应的方式生产反式2-丁烯酸。但是，现有技术中，生产得到的反式2-丁烯酸中，仍旧存在包括顺式2-丁烯酸在内的其他杂质。因此，需要对生产得到的反式2-丁烯酸进行分离提纯。
在对反式2-丁烯酸进行分离提纯的操作时，通常采用结晶过滤的方式进行。然而，采用结晶过滤的分离提纯方式，效率较低，且消耗冷量较大；同时，在结晶分离的过程中，必然会导致反式2-丁烯酸中的含水量较高。因此，结晶过滤后的反式2-丁烯酸还需要进行干燥、脱色等操作，以此才能保证分离提纯后的反式2-丁烯酸的质量。故，采用此种方式对反式2-丁烯酸进行分离提纯工艺流程长，设备投资大，且不能够适用于工业大规模生产。另外，结晶过滤的分离提纯方式通常以间歇操作为主，增加了工业生产操作的成本。
因此，急需一种工序较短、成本较低且能够适应工业连续分离提纯反式2-丁烯酸的方法，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
为了解决上述至少一种技术问题，开发一种工序较短、成本较低且能够适应工业连续分离提纯反式2-丁烯酸的方法，本申请提供一种工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法。
本申请提供的一种工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法，包括如下步骤：
S1、将2-丁烯酸反应粗产品通入脱轻塔中，控制塔顶气相压力为-90~-95kPaG、温度为14~25℃，控制塔釜液相温度为110~118℃，塔顶脱除轻组分，塔釜获得混合物料A；
S2、将步骤S1中获得的混合物料A通入脱顺式巴豆酸塔中，控制塔顶气相压力为-90~-99kPaG、温度为53~82.5℃，控制塔釜液相温度为113~132℃，塔顶脱除混合物料B，塔釜获得混合物料C；
S3、将步骤S2中获得的混合物料C通入产品塔中，控制塔顶气相压力为-90~-99kPaG、温度为91~123.5℃，控制塔釜液相温度为113~132℃，塔釜脱除混合物料D，塔顶获得反式2-丁烯酸产品。
通过采用上述技术方案，首先，本申请提供的工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法采用连续化分离提纯的方式，为工业化大规模分离提纯反式2-丁烯酸提供了保障，且能够降低工业化生产高纯度的反式2-丁烯酸的操作成本；其次，基于轻组分在高温条件下易缩合的特性，本申请提供的工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法在分离提纯的第一步即对2-丁烯酸反应粗产品中的轻组分进行了脱除，以此能够提高反式2-丁烯酸的纯度；最后，采用本申请提供的工艺流程对反式2-丁烯酸进行分离提纯，避免了还需要对反式2-丁烯酸进行干燥、脱色的工艺，提高了反式2-丁烯酸的质量，且缩短了分离提纯的工序，减少了干燥设备的投用，能够实现分离提纯工序较短、成本较低的要求。
可选的，所述步骤S1中，所述2-丁烯酸反应粗产品包括如下质量分数的组分：反式2-丁烯酸15~20wt%，有机溶剂70~72wt%，2-丁烯醛5~10wt%，顺式2-丁烯酸0.1~1wt%，乙酸1~3wt%，余量为高沸物。
通过采用上述技术方案，本申请提供的工艺流程对上述特定组分的2-丁烯酸反应粗产品具有更佳的分离提纯效果。
可选的，所述步骤S1中，所述轻组分包括有机溶剂和2-丁烯醛，所述混合物料A包括反式2-丁烯酸、顺式2-丁烯酸、乙酸以及高沸物。
进一步可选的，所述有机溶剂包括甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯以及乙酸丙酯中的至少一种。
可选的，还包括对所述步骤S1中，脱轻塔塔顶脱除的所述轻组分进行脱溶剂处理。
通过采用上述技术方案，本申请提供的工艺流程还包括对脱轻塔塔顶脱除的轻组分进行进一步处理，以此能够实现对2-丁烯酸反应粗产品中的杂质的回收利用。
可选的，将所述轻组分通入脱溶剂塔中，控制塔顶气相压力为0.05~0.15MpaG、温度为75.5~104.5℃，控制塔釜液相温度为106.5~138.5℃，塔顶获得混合物料E，塔釜获得混合物料F。
进一步可选的，所述混合物料E包括有机溶剂，所述混合物料F包括2-丁烯醛。
通过采用上述技术方案，将轻组分进行脱溶剂处理得到的有机溶剂和2-丁烯醛能够被回收至生产反式2-丁烯酸的工艺中进行重新利用，降低了反式2-丁烯酸生产原料的损失。
可选的，所述步骤S2中，所述混合物料B包括顺式2-丁烯酸和乙酸，所述混合物料C包括反式2-丁烯酸和高沸物。
可选的，所述步骤S3中，所述混合物料D包括高沸物。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1. 本申请提供的工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法采用连续化分离提纯的方式，为工业化大规模分离提纯反式2-丁烯酸提供了保障，且能够降低工业化生产高纯度的反式2-丁烯酸的操作成本。
2. 本申请提供的工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法基于轻组分在高温条件下易缩合的特性，在分离提纯的第一步即对2-丁烯酸反应粗产品中的轻组分进行了脱除，以此能够提高反式2-丁烯酸的纯度。
3. 本申请提供的工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法避免了对反式2-丁烯酸进行干燥、脱色的工艺，提高了分离提纯得到的反式2-丁烯酸的质量，且缩短了分离提纯的工序，减少了干燥设备的投用，能够实现分离提纯工序较短、成本较低的要求。
附图说明
图1是本申请提供的第一种工业化分离提纯反式2-丁烯酸的工艺流程图；
图2是本申请提供的第二种工业化分离提纯反式2-丁烯酸的工艺流程图。
附图标记说明：1、脱轻塔；2、脱顺式巴豆酸塔；3、产品塔；4、脱溶剂塔。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请设计了一种工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法，包括如下步骤：
S1、将2-丁烯酸反应粗产品通入脱轻塔中，控制塔顶气相压力为-90~-95kPaG、温度为14~25℃，控制塔釜液相温度为110~118℃，塔顶脱除轻组分，塔釜获得混合物料A；
S2、将步骤S1中获得的混合物料A通入脱顺式巴豆酸塔中，控制塔顶气相压力为-90~-99kPaG、温度为53~82.5℃，控制塔釜液相温度为113~132℃，塔顶脱除混合物料B，塔釜获得混合物料C；
S3、将步骤S2中获得的混合物料C通入产品塔中，控制塔顶气相压力为-90~-99kPaG、温度为91~123.5℃，控制塔釜液相温度为113~132℃，塔釜脱除混合物料D，塔顶获得反式2-丁烯酸产品。
目前，分离提纯反式2-丁烯酸的方法主要为结晶过滤。但是，采用结晶过滤的分离提纯方式会导致反式2-丁烯酸的含水量较高，故需要采用多次重结晶才能够将反式2-丁烯酸中的含水量控制在较低水平，同时，还需要采用干燥设备对反式2-丁烯酸进行处理以进一步降低含水量。由此，采用结晶过滤的分离提纯方式工序较长且效率较低，难以匹配工业大规模生产提纯的需求。
因此，申请人从能够被适用于工业化生产的分离提纯方式入手，对反式2-丁烯酸的分离提纯方法提出了进一步改进，设计了一种连续化分离提纯的工艺。申请人在对上述连续化分离提纯的工艺进行设计时，就简化分离提纯的步骤，依据混合物料中各组分的相对挥发度不同，对混合物料进行分离提纯。同时，也避免了还需要对反式2-丁烯酸进行干燥、脱色的工艺，从而实现了对反式2-丁烯酸分离提纯的工序较短、成本较低的要求。
以下为本申请的具体实施例1~9，实施例1~9分别提供了一种工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法，上述工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法所采用的工艺流程参见图1。
实施例1
对2-丁烯酸反应粗产品中的反式2-丁烯酸进行分离提纯；其中，2-丁烯酸反应粗产品包括如下质量分数的组分：反式2-丁烯酸20wt%，乙酸乙酯72wt%，2-丁烯醛5wt%，顺式2-丁烯酸0.1wt%，乙酸1wt%，高沸物1.9wt%；分离提纯包括如下步骤：
将上述2-丁烯酸反应粗产品按照2000kg/h的进料流量通入脱轻塔1中，控制塔顶气相压力为-90kPaG、温度为25℃，控制塔釜液相温度为117.6℃，塔顶脱除轻组分，塔釜获得混合物料A；其中，轻组分的物质组成包括乙酸乙酯和2-丁烯醛，混合物料A的物质组成包括反式2-丁烯酸、顺式2-丁烯酸、乙酸以及高沸物；
将获得的混合物料A通入脱顺式巴豆酸塔2中，控制塔顶气相压力为-90kPaG、温度为82.2℃，控制塔釜液相温度为131.9℃，塔顶脱除混合物料B，塔釜获得混合物料C；其中，混合物料B的物质组成包括顺式2-丁烯酸和乙酸，混合物料C的物质组分包括反式2-丁烯酸和高沸物；
将获得的混合物料C通入产品塔3中，控制塔顶气相压力为-90kPaG、温度为123.4℃，控制塔釜液相温度为131.9℃，塔釜脱除混合物料D，塔顶获得反式2-丁烯酸产品；其中，混合物料D的物质组成包括高沸物。
对塔顶获得的反式2-丁烯酸产品进行冷却切片，得质量为388.4kg/h，精馏收率为97.1wt%。
实施例2
以实施例1为基础，本实施例与实施例1的区别如下：
将2-丁烯酸反应粗产品通入脱轻塔1中，控制塔顶气相压力为-93kPaG、温度为19.5℃，控制塔釜液相温度为113℃，塔顶脱除轻组分，塔釜获得混合物料A；
将获得的混合物料A通入脱顺式巴豆酸塔2中，控制塔顶气相压力为-95kPaG、温度为70℃，控制塔釜液相温度为123℃，塔顶脱除混合物料B，塔釜获得混合物料C；
将获得的混合物料C通入产品塔3中，控制塔顶气相压力为-95kPaG、温度为110℃，控制塔釜液相温度为123℃，塔釜脱除混合物料D，塔顶获得反式2-丁烯酸产品。
对塔顶获得的反式2-丁烯酸产品进行冷却切片，得质量为392.4kg/h，精馏收率为98.1wt%。
实施例3
以实施例1为基础，本实施例与实施例1的区别如下：
将2-丁烯酸反应粗产品通入脱轻塔1中，控制塔顶气相压力为-95kPaG、温度为14.4℃，控制塔釜液相温度为110.3℃，塔顶脱除轻组分，塔釜获得混合物料A；
将获得的混合物料A通入脱顺式巴豆酸塔2中，控制塔顶气相压力为-99kPaG、温度为53.1℃，控制塔釜液相温度为113.1℃，塔顶脱除混合物料B，塔釜获得混合物料C；
将获得的混合物料C通入产品塔3中，控制塔顶气相压力为-99kPaG、温度为91.1℃，控制塔釜液相温度为113.1℃，塔釜脱除混合物料D，塔顶获得反式2-丁烯酸产品。
对塔顶获得的反式2-丁烯酸产品进行冷却切片，得质量为393.4kg/h，精馏收率为98.4wt%。
实施例4
以实施例1为基础，本实施例与实施例1的区别如下：
将2-丁烯酸反应粗产品按照2000kg/h的进料流量通入脱轻塔1中；其中，2-丁烯酸反应粗产品中包括如下质量分数的组分：反式2-丁烯酸15wt%，甲酸乙酯29wt%，乙酸甲酯42wt%，2-丁烯醛6wt%，顺式2-丁烯酸1wt%，乙酸3wt%，高沸物4wt%；轻组分的物质组成包括甲酸乙酯、乙酸甲酯以及2-丁烯醛；其余步骤、条件以及参数均与实施例1中的一致。
对塔顶获得的反式2-丁烯酸产品进行冷却切片，得质量为290.4kg/h，精馏收率为96.8wt%。
实施例5
以实施例1为基础，本实施例与实施例1的区别如下：
将2-丁烯酸反应粗产品按照2000kg/h的进料流量通入脱轻塔1中；其中，2-丁烯酸反应粗产品中包括如下质量分数的组分：反式2-丁烯酸18wt%，甲酸乙酯29wt%，乙酸甲酯24wt%，乙酸丙酯17wt%，2-丁烯醛5wt%，顺式2-丁烯酸0.7wt%，乙酸1.1wt%，高沸物5.2wt%；轻组分的物质组成包括甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯以及2-丁烯醛；其余步骤、条件以及参数均与实施例1中的一致。
对塔顶获得的反式2-丁烯酸产品进行冷却切片，得质量为351.1kg/h，精馏收率为97.5wt%。
实施例6
以实施例1为基础，本实施例与实施例1的区别如下：
将2-丁烯酸反应粗产品按照2000kg/h的进料流量通入脱轻塔1中；其中，2-丁烯酸反应粗产品中包括如下质量分数的组分：反式2-丁烯酸16wt%，甲酸乙酯14wt%，乙酸甲酯19wt%，乙酸乙酯22wt%，乙酸丙酯15wt%，2-丁烯醛10wt%，顺式2-丁烯酸0.9wt%，乙酸2wt%，高沸物1.1wt%；轻组分的物质组成包括甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯以及2-丁烯醛；其余步骤、条件以及参数均与实施例1中的一致。
对塔顶获得的反式2-丁烯酸产品进行冷却切片，得质量为314.8kg/h，精馏收率为98.4wt%。
实施例7
以实施例1为基础，本实施例与实施例1的区别如下：
将2-丁烯酸反应粗产品按照2000kg/h的进料流量通入脱轻塔1中；其中，2-丁烯酸反应粗产品中包括如下质量分数的组分：反式2-丁烯酸15wt%，甲酸乙酯32wt%，乙酸甲酯14wt%，乙酸乙酯26wt%，2-丁烯醛8wt%，顺式2-丁烯酸0.1wt%，乙酸1wt%，高沸物3.9wt%；轻组分的物质组成包括甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯以及2-丁烯醛；其余步骤、条件以及参数均与实施例1中的一致。
对塔顶获得的反式2-丁烯酸产品进行冷却切片，得质量为296.1kg/h，精馏收率为98.7wt%。
实施例8
以实施例1为基础，本实施例与实施例1的区别如下：
将2-丁烯酸反应粗产品按照2000kg/h的进料流量通入脱轻塔1中；其中，2-丁烯酸反应粗产品中包括如下质量分数的组分：反式2-丁烯酸7wt%，甲酸乙酯12wt%，乙酸甲酯13wt%，乙酸乙酯12wt%，乙酸丙酯19wt%，2-丁烯醛21wt%，顺式2-丁烯酸0.05wt%，乙酸6.45wt%，高沸物9.5wt%；轻组分的物质组成包括甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯以及2-丁烯醛；其余步骤、条件以及参数均与实施例1中的一致。
对塔顶获得的反式2-丁烯酸产品进行冷却切片，得质量为133.5kg/h，精馏收率为95.4wt%。
实施例9
以实施例1为基础，本实施例与实施例1的区别如下：
将2-丁烯酸反应粗产品按照2000kg/h的进料流量通入脱轻塔1中；其中，2-丁烯酸反应粗产品中包括如下质量分数的组分：反式2-丁烯酸30wt%，甲酸乙酯12.5wt%，乙酸甲酯21wt%，乙酸乙酯9wt%，乙酸丙酯11wt%，2-丁烯醛3wt%，顺式2-丁烯酸9.25wt%，乙酸0.75wt%，高沸物3.5wt%；轻组分的物质组成包括甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯以及2-丁烯醛；其余步骤、条件以及参数均与实施例1中的一致。
对塔顶获得的反式2-丁烯酸产品进行冷却切片，得质量为571.2kg/h，精馏收率为95.2wt%。
实验检测
对实施例1~9中，塔顶获得的反式2-丁烯酸产品进行纯度检测：采用气相色谱检测反式2-丁烯酸产品的质量纯度；其中，纯度检测所用的气相色谱仪为GC-8860型气相色谱仪，生产厂家为山东鲁南瑞虹化工仪器有限公司；将检测结果记录在表1。
表1 实施例1~9中反式2-丁烯酸产品的质量纯度汇总表
参见表1，结合精馏收率和质量纯度可知，采用本申请提供的工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法的精馏收率均在95wt%以上，且获得的反式2-丁烯酸产品的质量纯度均在99.85wt%以上。由此可知，采用本申请提供的工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法收率高且纯度高。
同时，参见实施例1~7和实施例8~9的精馏收率和质量纯度可知，本申请提供的工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法针对特定组分的2-丁烯酸反应粗产品的分离提纯效果更佳。
为了提高2-丁烯酸反应粗产品中杂质的回收利用率，本申请还提供了实施例10~12，实施例10~12分别提供了一种工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法，上述工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法所采用的工艺流程参见图2。
实施例10
以实施例1为基础，本实施例还包括对脱轻塔1塔顶脱除的轻组分进行脱溶剂处理，以便对轻组分中的物质组成进行重复回收利用，操作如下：
将脱轻塔1塔顶脱除的轻组分通入脱溶剂塔4中，控制塔顶气相压力为0.1MpaG、温度为96.3℃，控制塔釜液相温度为129.3℃，塔顶获得混合物料E，塔釜获得混合物料F；其中，混合物料E的物质组成包括乙酸乙酯，混合物料F的物质组成包括2-丁烯醛。
实施例11
以实施例10为基础，本实施例与实施例10的区别如下：控制塔顶气相压力为0.05MpaG、温度为75.5℃，控制塔釜液相温度为106.8℃；其余步骤、条件以及参数均与实施例10中的一致。
实施例12
以实施例10为基础，本实施例与实施例10的区别如下：控制塔顶气相压力为0.15MpaG、温度为104.2℃，控制塔釜液相温度为138.1℃；其余步骤、条件以及参数均与实施例10中的一致。
由此可见，实施例10~12中，对脱轻塔1塔顶脱除的轻组分进行脱溶剂处理后，所得到的混合物料E和混合物料F均能够被回收至生产反式2-丁烯酸的工艺中进行重新利用，降低了反式2-丁烯酸的生产原料的损失。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将2-丁烯酸反应粗产品通入脱轻塔中，控制塔顶气相压力为-90～-95kPaG、温度为14～25℃，控制塔釜液相温度为110～118℃，塔顶脱除轻组分，塔釜获得混合物料A；
S2、将步骤S1中获得的混合物料A通入脱顺式巴豆酸塔中，控制塔顶气相压力为-90～-99kPaG、温度为53～82.5℃，控制塔釜液相温度为113～132℃，塔顶脱除混合物料B，塔釜获得混合物料C；
S3、将步骤S2中获得的混合物料C通入产品塔中，控制塔顶气相压力为-90～-99kPaG、温度为91～123.5℃，控制塔釜液相温度为113～132℃，塔釜脱除混合物料D，塔顶获得反式2-丁烯酸产品；
所述步骤S1中，所述2-丁烯酸反应粗产品包括如下质量分数的组分：反式2-丁烯酸15～20wt％，有机溶剂70～72wt％，2-丁烯醛5～10wt％，顺式2-丁烯酸0.1～1wt％，乙酸1～3wt％，余量为高沸物；
所述步骤S1中，所述轻组分包括有机溶剂和2-丁烯醛，所述混合物料A包括反式2-丁烯酸、顺式2-丁烯酸、乙酸以及高沸物；
所述有机溶剂包括甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯以及乙酸丙酯中的至少一种；
所述步骤S2中，所述混合物料B包括顺式2-丁烯酸和乙酸，所述混合物料C包括反式2-丁烯酸和高沸物；
所述步骤S3中，所述混合物料D包括高沸物。
2.根据权利要求1所述的工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法，其特征在于，还包括对所述步骤S1中，脱轻塔塔顶脱除的所述轻组分进行脱溶剂处理。
3.根据权利要求2所述的工业化分离提纯反式2-丁烯酸的方法，其特征在于，将所述轻组分通入脱溶剂塔中，控制塔顶气相压力为0.05～0.15MpaG、温度为75.5～104.5℃，控制塔釜液相温度为106.5～138.5℃，塔顶获得混合物料E，塔釜获得混合物料F；所述混合物料E包括有机溶剂，所述混合物料F包括2-丁烯醛。
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- 2023-05-18 CN CN202310562654.2A patent/CN116283554B/zh active Active
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