CN207760252U - 一种甲酚混合异构体分离提纯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种甲酚混合异构体分离提纯装置。所述装置包括顺序式模拟移动床、抽出液精馏塔、抽余液精馏塔、降膜结晶器、熔融结晶反应器。利用顺序式模拟移动床吸附分离工艺，配合精馏方法制取对甲酚产品。利用吸附分离工艺得富集的间甲酚溶液，配合精馏和熔融结晶方法制取间甲酚产品。本装置将吸附分离工艺和结晶工艺结合，具有连续、高效、无污染、产品纯度高等特点，工业应用前景广阔。

Description

一种甲酚混合异构体分离提纯装置

技术领域

本实用新型涉及一种甲酚混合异构体分离提纯工艺装置，具体包括吸附分离单元、精馏分离单元和冷却结晶分离单元。

背景技术

甲酚应用广泛，其中对甲酚可用于农药、香料、橡胶、染料、塑料、食品等各个领域，随着精细化工的发展，对纯度高于99.5％的高纯对甲酚需求增速更明显。间甲酚既能应用于抗氧剂、维生素E、香料等的制造，同时也是合成橡胶、塑料抗氧剂、感光材料、染料、化妆品和医药中间体等原料，随着维生素及香料行业的发展，99.5％的高纯间甲酚需求明显増加口。

间甲酚、对甲酚基本的物化性质如下表所示：

参数项目	间甲酚	对甲酚
			熔点/℃	10.90	34.69
沸点/℃	202.80	201.90

甲酚异构体中间甲酚和对甲酚在沸点上很接近，难以用常规的精馏方法分离提纯。由于间甲酚和对甲酚熔点差别较大，可以通过熔融结晶方法制备甲酚单体，但是熔融结晶操作复杂，对工艺要求较高。其他分离方法有共沸蒸馏法、离解萃取法、高压结晶分离法、熔融结晶法、分子筛吸附分离法、类螯合物分离法、烷基化法等。其中共沸精馏法能耗太大；离解萃取法使用的有机溶剂对环境造成污染；高压结晶分离法对设备要求较高；烷基化分离法需要催化剂，设备复杂投资较高。吸附分离法属过程能耗低、产品纯度高的方法，熔融结晶属对环境无污染、能耗低的方法。因此一种吸附分离和熔融结晶结合的设备以达到制备高纯度对甲酚和间甲酚单体的目的，具有重大的意义。

CN 204543638 U公开了一种用于间甲酚和对甲酚液相吸附分离的设备，其通过单一吸附分离技术手段同时获得对甲酚、间甲酚。但是在实际的吸附分离过程中，抽余液含有少量的对甲酚。通过单一吸附分离技术手段获得高纯对甲酚和间甲酚，难以实现。

顺序式模拟移动床具有处理量大、解吸剂消耗低、所需吸附剂少等优点。熔融结晶不需要额外溶剂，对环境无污染。因此一种设备将顺序式模拟移动床和熔融结晶工艺组合，具有节能、环保、投资低等特点，应用前景广阔。

实用新型内容

本实用新型提供一种甲酚混合异构体分离提纯工艺装置，具体包括吸附分离单元、精馏分离单元和冷却结晶分离单元。所要解决的技术问题是对现有分离甲酚异构体技术进行改进，使得产品纯度更高，生产工艺更加节能环保，生产成本更低。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种甲酚混合异构体分离提纯装置，包括顺序式模拟移动床、所述顺序式模拟移动床分别连接抽出液精馏塔、抽余液精馏塔；降膜结晶器连接熔融结晶器；降膜结晶器和熔融结晶器中残晶出口连接原料罐进口；所述顺序式模拟移动床至少包含4根色谱分离柱，每根色谱分离柱包括解吸剂进料口、原料进料口、抽出液出料口a1、抽余液出料口b1和抽余液出料口c1，每一个进口或出口均由自控开关阀控制，连接色谱分离柱的线路中至少有一个循环泵使得系统料液循环；所述解吸剂罐通过解吸剂泵向顺序式模拟移动床系统注入解吸剂，在不进解吸剂的情况下解吸剂经管线回流到解吸剂罐；所述原料罐通过原料泵向顺序式模拟移动床系统注入原料，在不进原料的情况下原料经管线回流到原料罐；所述抽出液出料口a1、抽余液出料口b1和抽余液出料口c1分别与抽出液收集罐、抽余液b组分收集罐和抽余液c组分收集罐相连；所述抽出液精馏塔包括抽出液进料口、轻组分出口和重组分出口；所述抽余液精馏塔包括抽余液进料口、轻组分出口和重组分出口；所述降膜结晶器通过循环泵将冷却介质循环对系统进行降温，熔融物料通过循环泵在结晶器中循环，反应结束后精制的间甲酚从出口流出，残晶从残晶出口放出；所述熔融结晶器在注入精制间甲酚后，冷却循环泵将冷却介质循环使得料液凝固，然后升温介质循环泵将升温介质循环对凝固物料进行发汗，间甲酚产品通过出口流出，残晶从残晶出口放出；得到的残晶作为原料继续参与吸附分离。

本实用新型所述顺序式模拟移动床运行特征在于：吸附分离过程中每个色谱柱按照顺序完成S1～S3共3个工艺步骤：

a)首先进行S1步骤，即物料在顺序式模拟移动床色谱分离中闭合自循环，无物料进出体系。

b)然后进行S2步骤，即在解吸剂口进解吸剂，在抽余液出料口c1出一部分抽余液；其它色谱柱保持无进出物料状态。

c)最后进行S3步骤，即在解吸剂口进解吸剂，在抽出液出料口a1出抽出液，进料口进原料，在抽余液出料口b1出抽余液；其它色谱柱保持无进出物料状态。

本实用新型的有以下效果：

(1)主要含有对甲酚和间甲酚的料液进入顺序式模拟移动床进行吸附分离反应，通常是抽出液得对甲酚，抽余液间甲酚中含有少量对甲酚，特别的抽余液中间甲酚纯度不足以满足市场对间甲酚纯度要求，所以需要对间甲酚进行精制提纯操作，所以本实用新型将吸附分离工艺和熔融结晶工艺结合起来可以制备高纯度对甲酚和间甲酚产品；

(2)本实用新型吸附分离采用顺序式模拟移动床进行对甲酚和间甲酚进行分离提纯，顺序式模拟移动床作与其它类似模拟移动床工艺相比，相同的吸附剂量下，其具有所需色谱柱数量少、原料处理量大、解吸剂消耗低等优点。

本实用新型采用的顺序式模拟移动床至少4根色谱分离柱，一般不超过12根色谱分离柱，优选6～8根色谱分离柱，本实用新型采用6根色谱柱，在色谱柱数量上可以进一步增加或者减少。

(3)抽出液精馏塔精馏所得解吸剂可重复利用，所得对甲酚产品纯度较高可直接作为产品；抽余液精馏塔精馏所得解吸剂可重复利用，所得富集间甲酚料液需后处理才能作为产品出售；

(4)熔融结晶操作条件一般低温低压，操作简单，对设备无更多要求，更避免了溶剂介入导致的成本升高、环境污染等缺点。

至少采用一个降膜结晶器对间甲酚产品进行精制，以提高间甲酚纯度，本实用新型采用一个降膜结晶器，也可拓展至多个降膜结晶器；至少采用一个熔融结晶器对精制后的间甲酚进行提纯，使得间甲酚产品纯度达到99％以上，本实用新型采用一个，也可拓展至多个熔融结晶器。

附图说明

图1：甲酚异构体液相吸附-结晶分离提纯的装置流程图。

附图1中，各标号所代表的结构如下：

1、顺序式模拟移动床；1.1、色谱分离柱；色谱分离柱之外的D、F、A、B、C分别为解吸剂罐、原料罐、抽出液收集罐、抽余液收集罐b1、抽余液收集罐c1；D、F、A、B、C分别与色谱分离柱上的解吸剂进料口、原料进料口、抽出液出料口、抽余液出料口b1、抽余液出料口c1连接；1.2、解吸剂泵；1.3、原料泵；1.4、循环泵；

2、抽出液精馏塔；a、抽出液；(a)、抽出液进口；e、轻组分；(e)、轻组分出口；f、重组分；(f)、重组分出口；

3、抽余液精馏塔；bc、抽余液；(bc)、抽余液进口；g、轻组分；(g)、轻组分出口；h、重组分；(h)、重组分出口；

4、降膜结晶器；i、富集的间甲酚料液；(i)、富集的间甲酚料液进口；j、冷却介质；4.1、冷却介质循环泵；k、熔融物料；4.2、熔融物料循环泵；m、精制的间甲酚料液；(m)、精制的间甲酚料液出口；n、残晶；(n)、残晶出口；

5、熔融结晶器；(o)、精制的间甲酚料液进口；p、冷却介质；5.1、冷却介质循环泵；q、升温介质；5.2、升温介质循环泵；r、间甲酚产品；(r)、间甲酚产品出口；s、残晶；(s)、残晶出口。

图2：顺序式模拟移动床S1步骤示意图，色谱分离柱的阴影表示料液在色谱分离柱内流动，色谱分离柱中为空白表示料液不流动；D、F、A、B、C端口无物料进出分离柱。

图3：顺序式模拟移动床S2步骤示意图，色谱分离柱的阴影表示料液在色谱分离柱内流动，色谱分离柱中为空白表示料液不流动；D和C端口有物料进出分离柱，F、A、B端口无物料进出分离柱。

图4：顺序式模拟移动床S3步骤示意图，色谱分离柱的阴影表示料液在色谱分离柱内流动，色谱分离柱中为空白表示料液不流动；D、F、A、B端口无物料进出分离柱，C端口无物料进出分离柱。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1

吸附分离工艺中使用的解吸剂沸点低于甲酚沸点。

如图1所示，一种甲酚混合异构体分离提纯工艺装置，包括顺序式模拟移动床1、所述顺序式模拟移动床1分别连接抽出液精馏塔2、抽余液精馏塔3；降膜结晶器4连接熔融结晶器5；降膜结晶器4和熔融结晶器5中残晶出口连接原料罐F进口。

所述顺序式模拟移动床1，包含6根色谱分离柱1.1，每根色谱分离柱包括解吸剂进料口、原料进料口、抽出液出料口、抽余液出料口b1和抽余液出料口c1，每一个进口或出口均由自控开关阀控制；解吸剂罐D通过解吸剂泵1.2向顺序式模拟移动床系统注入解吸剂，原料罐F通过原料泵1.3向顺序式模拟移动床系统注入原料，在不进解吸剂和原料的情况下，解吸剂和原料经过管线回流到所对应的解吸剂罐和原料罐中；抽出液出料口、抽余液出料口b1和抽余液出料口c1分别与抽出液收集罐A、抽余液收集罐b1B、抽余液收集罐c1C相连；连接色谱分离柱1.1的线路中有一个循环泵1.4使得系统料液循环。

所述抽出液精馏塔2，抽出液a通过进料口(a)进入到抽出液精馏塔2中，精馏后轻组分e从出口(e)流出；重组分f从出口(f)流出，精馏后重组分得对甲酚产品。

所述抽余液精馏塔3，抽余液bc通过进料口(bc)进入到抽余液精馏塔3中，精馏后轻组分g从出口(g)流出；重组分h从出口(h)流出，精馏后重组分得富集间甲酚料液。所述降膜结晶器4，富集的间甲酚料液i通过进料口(i)进入降膜结晶器4中，冷却介质j通过循环泵4.1对结晶器进行降温，熔融物料k通过循环泵4.2在结晶器中循环，反应结束后精制的间甲酚m从出口(m)流出，残晶n从出口(n)放出，残晶作为原料继续参与吸附分离。抽余液精馏塔3中富集的间甲酚料液出口(h)与降膜结晶器4中进料口(i)相连。

所述熔融结晶器5，精制的间甲酚料液m通过进口(o)进入到熔融结晶器5中，冷却介质p通过循环泵5.1对结晶器进行降温；循环泵5.2将升温介质q循环，对结晶器进行升温，间甲酚产品r通过出口(r)流出，残晶s通过出口(s)放出，残晶作为原料继续参与吸附分离。

实施例2

吸附分离工艺中使用的解吸剂沸点高于甲酚沸点。

顺序式模拟移动床装置与实施例1相同。

抽出液精馏塔装置与实施例1相同，不同的是精馏后得轻组分对甲酚产品。

抽余液精馏塔装置与实施例1相同，不同的是精馏后得轻组分富集间甲酚料液。

降膜结晶器装置与实施例1相同，不同的是抽余液精馏塔3中富集的间甲酚料液出口(g)与降膜结晶器4中进料口(i)相连。

熔融结晶器装置与实施例1相同。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

图1显示6根色谱分离柱1.1，色谱分离柱数量上可以增加或减少，一般为4～12根色谱分离柱。不同数量的色谱柱对应不同的处理量，可以根据实际生产中的负荷对色谱柱数量进行调整。

图1显示顺序式模拟移动床系统中通过一个循环泵对物料在色谱柱之间循环流动，可以进一步增加循环泵的数量，数量一般不超过色谱分离柱数量。

图1一种甲酚混合异构体分离提纯工艺装置中显示有1个降膜结晶器，降膜结晶器数量可以进一步增加，其数量增多，对间甲酚精制效果越好，对甲酚纯度越高。

图1一种甲酚混合异构体分离提纯工艺装置中显示有1个熔融结晶，熔融结晶器数量可以进一步增加，其数量增多，产品间甲酚纯度越高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种甲酚混合异构体分离提纯装置，包括顺序式模拟移动床、所述顺序式模拟移动床分别连接抽出液精馏塔、抽余液精馏塔；降膜结晶器连接熔融结晶器；降膜结晶器和熔融结晶器中残晶出口连接原料罐进口。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述顺序式模拟移动床至少包含4根色谱分离柱，每根色谱分离柱包括解吸剂进料口、原料进料口、抽出液出料口a1、抽余液出料口b1和抽余液出料口c1，每一个进料口或出料口均由自控开关阀控制；解吸剂罐通过解吸剂泵向顺序式模拟移动床系统注入解吸剂，原料罐通过原料泵向顺序式模拟移动床系统注入原料，在不进解吸剂和原料的情况下，解吸剂和原料经过管线回流到所对应的解吸剂罐和原料罐中；抽出液出料口a1、抽余液出料口b1和抽余液出料口c1分别与抽出液收集罐、抽余液b组分收集罐和抽余液c组分收集罐收集罐相连；色谱分离柱之间连接线路中至少有一个循环泵使得系统料液循环。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：抽出液收集罐出口于抽出液精馏塔入口连接，抽出液精馏塔设有轻组分出口和重组分出口，精馏后得对甲酚产品。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：抽余液b组分收集罐和抽余液c组分收集罐出口与抽余液精馏塔入口连接，抽余液精馏塔设有轻组分出口和重组分出口，精馏后得到富集间甲酚料液。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：装置至少设有一个降膜结晶器，所述降膜结晶器设有富集的间甲酚料液入口，所述降膜结晶器设有精制的间甲酚出口和残晶出口，结晶后得精制的间甲酚。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：装置至少设有一个熔融结晶器，降膜结晶器中精制的间甲酚出口连接熔融结晶器入口中，所述降膜结晶器设有间甲酚产品出口和残晶出口，结晶后得间甲酚产品。