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Technisches Gebiet
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Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen der Mischung, umfassend Ethylenglycol und 1,2-Butandiol, insbesondere ein Verfahren zum Trennen und Reinigen von Ethylenglycol von dem Flüssigphasen-Produkt, erhalten durch die Hydrierung von Oxalat.
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Hintergrund der Erfindung
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Ethylenglycol ist ein wichtiges organisches chemisches Grundmaterial und wird hauptsächlich zum Copolymerisieren mit Terephthalsäure zur Erzeugung von Polyethylenglycolterephthalat (PET) verwendet. Zusätzlich kann Ethylenglycol ebenfalls zur Erzeugung eines Antigefriermittels, Schmiermittels, Plastifizierers, nichtionischen Tensides und eines explosiven Materials, etc. verwendet werden und hat eine Vielfältigkeit von Verwendungen. China ist ein großer Verbraucher von Ethylenglycol. In den letzten Jahren hat sich mit den Konstruktionen und Arbeiten einer Anzahl von großen PET-Vorrichtungen das Bedürfnis für Ethylenglycol deutlich erhöht. Gegenwärtig kann die inländische Produktion von Ethylenglycol die Bedürfnisse nicht erfüllen. 2010 war das Importvolumen von China für Ethylenglycol 6,644 Millionen Tonnen, und es wird geschätzt, dass 2011 das Importvolumen von China für Ethylenglycol 7 Millionen Tonnen übersteigt. Daher hat die Ethylenglycol-Industrie für China eine große Entwicklungsmöglichkeit.
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Es gibt verschiedene Verfahrensarten unter Verwendung von Kohle als Ausgangsmaterial zur Erzeugung von Ethylenglycol, und eine Route mit den besten industriellen Aussichten ist die Herstellung von Oxalat durch Synthesegaskupplung und anschließende Produktion von Ethylenglycol durch Hydrierung von Oxalat. Das durch Hydrierung von Oxalat zur Erzeugung von Ethylenglycol erhaltene Produkt umfasst zusätzlich zu den Substanzen mit niedrigeren Siedepunkten wie Methanol, Glycolsäureester, etc. eine kleine Menge von Substanzen wie 1,2-Propylenglycol und 1,2-Butandiol, die Siedepunkte in der Nähe von Ethylenglycol aufweisen und leicht mit Ethylenglycol azeotrop gemacht werden können und durch konventionelle Rektifizierung schwierig zu trennen sind, worin 1,2-Butandiol einen Siedepunkt aufweist, der am engsten an dem von Ethylenglycol liegt, und somit ist es äußerst schwierig, 1,2-Butandiol von Ethylenglycol zu trennen. Daher liegt der Schlüssel des Problems darin, wie 1,2-Butandiol von Ethylenglycol zu trennen und zu entfernen ist.
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Die Route, Mais als Ausgangsmaterial zur Erzeugung von Ethylenglycol, 1,2-Propylenglycol und 1,2-Butandiol durch Biotransformation zu erzeugen, erregt in den verschiedenen Ländern ebenfalls Aufmerksamkeit. Für den Erhalt von verschiedenen chemischen Alkoholprodukten mit hohen Reinheiten, einschließlich Ethylenglycol und 1,2-Butandiol, ist es noch nötig, das technische Problem zu lösen, dass die konventionelle Rektifizierung viele theoretische Platten und eine große Investition erfordert, weil der Unterschied der Siedepunkte von Ethylenglycol und 1,2-Butandiol zu klein ist.
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Es gibt wenige Berichte bezüglich der Trennung von Ethylenglycol und 1,2-Butandiol sowohl im Inland als auch im Ausland.
CN101928201 offenbart die Reinigung von Synthesegas durch die technische Lösung der Verseifungsreaktion, Methanolentfernung, Hydrierungsreaktion, 3-Säulen-Rektifizierung und Absorptionsbehandlung, zur Erzeugung von rohem Ethylenglycol-Produkt. Die technische Lösung, die in diesem Patent angegeben ist, trennt nicht 1,2-Butandiol von Ethylenglycol vollständig, weil 1,2-Butandiol azeotrop mit Ethylenglycol während des Verfahrens zur Trennung und der Reinigung der 3-Säulen-Rektifizierung vorliegt. Darüber hinaus verursacht es auch einen Produktverlust von Ethylenglycol und reduziert die Produktausbeute.
US-Patent 4,966,658 offenbart die Verwendung von Ethylbenzol, 3-Heptanon und Diisobutylketon, etc. als azeotrope Mittel zum Trennen von Ethylenglycol und 1,2-Butandiol oder 1,3-Butandiol durch azeotrope Rektifizierung, und die Zahl der theoretischen Platten bei der Rektifiziersäule ist 30. Das azeotrope Mittel, das in diesem Patent angegeben ist, erfordert jedoch während der Verwendung ein sehr hohe Vakuum (beispielsweise 8 kPa) oder eine sehr lange Verweilzeit (z. B. 5–12 h) bei einem niedrigen Vakuum, für den Erhalt von Ethylenglycol mit höherer Reinheit. Der Gehalt von Ethylenglycol im Azeotrop am oberen Ende der Säule ist verhältnismäßig geringer, nicht mehr als 15%, und das resultierende Endprodukt von Ethylenglycol enthält noch etwa 100 ppm 1,2-Butandiol und eine kleine Menge an azeotropen Mitteln wie Ethylbenzol, 3-Heptanon und Diisobutylketon, etc. Weil diese azeotropen Mittel eine höhere Absorption im optischen Ultraviolettbereich haben, ist das UV-Transmissionsvermögen des Produktes Ethylenglycol nicht hoch genug, um den Standard des Produktes mit ausgezeichnetem Grad zu erfüllen, und somit ist dieses Produkt für die industrielle Produktion nicht geeignet.
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Inhalt der Erfindung
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Das technische Problem, das durch diese Erfindung gelöst werden soll, liegt in der Bereitstellung eines neuen Verfahrens zum Trennen von Ethylenglycol und 1,2-Butandiol von der Mischung, umfassend Ethylenglycol und 1,2-Butandiol, in Erwiderung auf das Problem des Standes der Technik beim Trennen von Ethylenglycol und 1,2-Butandiol: Das Problem der großen Investition und des hohen Energieverbrauches, verursacht durch konventionelle Rektifizierung, die ein sehr hohes Rückflussverhältnis und eine große Anzahl an theoretischen Platten ebenso wie harte Trennbedingungen oder nicht zufriedenstellende Trennwirkungen, verursacht durch konventionelle azeotrope Mittel, wenn die azeotrope Rektifizierung verwendet wird, erfordern. Dieses neue Verfahren hat die Vorteile von geringen Kosten und niedrigem Energieverbrauch ebenso wie eine hohe Reinheit und einen hohen UV-Transmissionswert des resultierenden Ethylenglycol-Produktes.
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Zur Lösung des genannten technischen Problems ist die technische Lösung, die durch diese Erfindung verwendet werden kann, wie folgt: Verfahren zur Trennung der Mischung, umfassend Ethylenglycol und 1,2-Butandiol, umfassend die Destillation der Mischung mit dem azeotropen Mittel mit der folgenden strukturellen Formel
worin R
1 H-Atom oder Alkyl mit 1–4 Kohlenstoffatomen, bevorzugt H-Atom oder Alkyl mit 1–2 Kohlenstoffatomen ist; R
2 H-Atom oder Alkyl mit 1–4 Kohlenstoffatomen, bevorzugt H-Atom oder Alkyl mit 1–2 Kohlenstoffatomen ist; R
3 H-Atom oder Alkyl mit 1–8 Kohlenstoffatomen, bevorzugt H-Atom oder Alkyl mit 1–5 Kohlenstoffatomen ist; R
4 H-Atom oder Alkyl mit 1–8 Kohlenstoffatomen, bevorzugt H-Atom oder Alkyl mit 1–5 Kohlenstoffatomen ist,
unter Erhalt des Materialflusses, umfassend Ethylenglycol und das azeotrope Mittel, wobei verursacht wird, wobei der Materialfluss ruhig gehalten wird zum Delaminieren, zum Trennen der Mischung, die mit Ethylenglycol angereichert ist, und weiteres Destillieren der Mischung, unter Erhalt von Ethylenglycol. Bevorzugt wird die oben genannte Destillation unter Verwendung des azeotropen Mittels durchgeführt durch Verwendung einer Trennsäule und bevorzugt ist die Zahl der theoretischen Platten der Trennsäule 8–30, der Arbeitsdruck ist 30–101,3 kPa, bezogen auf den absoluten Druck, das Rückflussverhältnis R = 0,8–5, und das Molverhältnis des azeotropen Mittels zu Ethylenglycol im Ausgangsmaterial ist 0,1–10:1. Bevorzugt ist der Gehalt, bezogen auf Gewichtsprozentsatz, der leichten Komponenten wie Methanol, Ethanol und Glycolsäureester in der Ausgangsmaterialmischung, umfassend Ethylenglycol und 1,2-Butandiol, weniger als 1%.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung betrifft diese Erfindung ein Verfahren zum Trennen von Ethylenglycol und 1,2-Butandiol von der Mischung, umfassend Ethylenglycol und 1,2-Butandiol, umfassend die folgenden Schritte:
- a) wahlweise gelangt Materialfluss 1 der Mischung, umfassend Ethylenglycol und 1,2-Butandiol, in den unteren-mittleren Teil der ersten Trennsäule C1, der Materialfluss 2, hauptsächlich umfassend leichte Komponenten, wird von der oberen Seite der Säule abdestilliert, und der Materialfluss 3, der hauptsächlich Ethylenglycol und 1,2-Butandiol umfasst, wird vom Boden der Säule abgelassen;
- b) wahlweise gelangt Materialfluss 3 in den unteren-mittleren Teil der zweiten Trennsäule C2, der Materialfluss 4, hauptsächlich umfassend leichte Komponenten, wird von dem oberen Teil der Säule abdestilliert und der Materialfluss 5, hauptsächlich umfassend Ethylenglycol und 1,2-Butandiol, wird vom Boden der Säule abgelassen;
- c) der Materialfluss 5 gelangt in den unteren-mittleren Teil der dritten Trennsäule C3, der Materialfluss 6, umfassend das azeotrope Mittel, wird von der oberen Seite der dritten Trennsäule C3 zugegeben, Materialfluss 7 des Azeotropes, gebildet hauptsächlich durch das azeotrope Mittel und Ethylenglycol, wird von der oberen Seite der Säule abdestilliert und Materialfluss 8, der hauptsächlich 1,2-Butandiol enthält, wird am Boden der Säule erhalten;
- d) nach dem Kondensieren gelangt Materialfluss 7 in den Phasentrenner D1 und wird in den oberen Materialfluss 9, angereichert mit azeotropem Mittel, und unteren Materialfluss 10, angereichert mit Ethylenglycol, getrennt und Materialfluss 9 gelangt wahlweise wieder zur oberen Seite der dritten Trennsäule C3 zurück, zum Fortsetzen der Teilnahme an der Azeotropie;
- e) Materialfluss 10 gelangt in den oberen-mittleren Teil der vierten Trennsäule C4, Materialfluss 11, umfassend azeotropes Mittel, wird von der oberen Seite der Säule abdestilliert und das Ethylenglycol-Produkt mit einer Reinheit von mehr als 99,9% wird am Boden der Säule erhalten.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der oben genannten technischen Lösung ist die erste Trennsäule C1 die erste Säule zur Entfernung von leichten Komponenten, die hauptsächlich Methanol im Ausgangsmaterial entfernt und 10–30 theoretische Platten enthält; der Arbeitsdruck ist atmosphärischer Druck; und das Rückflussverhältnis R = 0,1–5. Die zweite Trennsäule C2 ist die zweite Säule zur Entfernung von leichten Komponenten, die hauptsächlich Esterverbindungen in dem Ausgangsmaterial entfernt und 20–50 theoretische Platten hat; der Arbeitsdruck ist 40–101 kPa auf der Basis des absoluten Drucks; und das Rückflussverhältnis R = 0,3–6.
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Die dritte Trennsäule C3 ist eine Rektifiziersäule für azeotropes Mittel und hat 8–30 theoretische Platten; der Arbeitsdruck ist 30–101,3 kPa auf der Basis des absoluten Drucks; und das Rückflussverhältnis R = 0,8–5; das Molverhältnis des azeotropen Mittels zu Ethylenglycol im Ausgangsmaterial ist 0,1–10:1, und das azeotrope Mittel und Ethylenglycol sind nicht mischbar. Die vierte Trennsäule C4 ist eine Raffiniersäule für Ethylenglycol und hat 60–120 theoretische Platten; der Arbeitsdruck ist 10–101 kPa auf der Basis des absoluten Drucks; und das Rückflussverhältnis R = 3–60. Nach dem Raffinieren ist die Reinheit von Ethylenglycol nicht weniger als 99,9% und die Wiedergewinnungsrate von Ethylenglycol ist nicht weniger als 90% als Gewichtsprozentsatz.
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Wie Alkohol und Aldehyd kann ein Keton einer Kondensationsreaktion durch Wirkung eines Protonensäure-Katalysators zur Bildung von Acetal- und Ketalverbindungen unterworfen werden. Die Verbindungen werden üblicherweise als Parfümmaterialien verwendet und können ebenfalls als spezielle Reaktionslösungsmittel eingesetzt werden. Das azeotrope Mittel, das durch diese Erfindung zur Verfügung gestellt wird, gehört zu Acetal- und Ketalverbindungen und kann durch bekannte Aldol- und Hydroxylketo-Kondensationsverfahren synthetisiert werden. Beispielsweise wird auf folgende Schritte verwiesen: Reaktionsmittel I reagiert mit Reaktionsmittel II für 0,1–10 h durch die Wirkung eines Protonensäure-Katalysators III bei der Reaktionstemperatur von 80–250°C und unter dem Reaktionsdruck von 30–100 kPa auf der Basis des absoluten Drucks, unter Erhalt des azeotropen Mittels, worin das Molverhältnis des Reaktionsmittels I zum Reaktionsmittel II 1–20:1 ist, die Konzentration des Katalysators III 0,01–10% ist, bezogen auf den Molprozentsatz der Reaktionsmischung, und die strukturelle Formel des Reaktionsmittels I ist wie folgt:
worin R
1' H-Atom oder Alkyl mit 1–4 Kohlenstoffatomen, bevorzugt H-Atom oder Alkyl mit 1–2 Kohlenstoffatomen ist, R
2' H-Atom oder Alkyl mit 1–4 Kohlenstoffatomen, bevorzugt H-Atom oder Alkyl mit 1–2 Kohlenstoffatomen ist und die strukturelle Formel des Reaktionsmittels II ist wie folgt:
worin R
3' H-Atom oder Alkyl mit 1–8 Kohlenstoffatomen, bevorzugt H-Atom oder Alkyl mit 1–5 Kohlenstoffatomen ist, R
4' H-Atom oder Alkyl mit 1–8 Kohlenstoffatomen, bevorzugt H-Atom oder Alkyl mit 1–5 Kohlenstoffatomen ist. Das Molekül des Reaktionsmittels I umfasst bevorzugt 2–6 Kohlenstoffatome und das Molekül des Reaktionsmittels II umfasst bevorzugt 2–11 Kohlenstoffatome. Der Katalysator III ist bevorzugt ausgewählt aus zumindest einer Verbindung von konzentrierter Schwefelsäure, konzentrierter Salpetersäure, p-Toluolsulfonsäure, Phosphowolframsäure und saurem katalytischem Harz. Der bevorzugte Konzentrationsbereich des Katalysators III ist 0,05–5%, bezogen auf den Molprozentsatz der Reaktionsmischung.
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Das in dieser Erfindung verwendete azeotrope Mittel hat die Eigenschaft, dass es in der Lage ist, ein heterogenes Azeotrop mit der niedrigsten azeotropen Temperatur mit Ethylenglycol zu bilden, und es kann signifikant die relative Flüchtigkeit von Ethylenglycol und 1,2-Butandiol erhöhen, zum starken Vermindern der Anzahl der theoretischen Platten und des Rückflussverhältnisses der Rektifiziersäule, unter Erzielung der Wirkungen, dass die Investition reduziert und der Energieverbrauch vermindert wird. Weil das azeotrope Mittel und Ethylenglycol nicht vollständig vermischbar sind, kann das azeotrope Mittel nach der Bildung des Azeotrops mit Ethylenglycol leicht von Ethylenglycol durch einen einfachen Trennvorgang getrennt und recycelt werden. Weil Ethylenglycol eine sehr niedrige Löslichkeit im azeotropen Mittel hat, reduziert diese Erfindung den Verlust von Ethylenglycol und hat eine höhere Arbeitseffizienz. Das Verfahren dieser Erfindung kann verwendet werden zum Trennen des Materialflusses, umfassend Ethylenglycol und 1,2-Butandiol, einschließlich Trennen und Reinigen von Ethylenglycol von dem Flüssigphasen-Produkt, erhalten durch Hydrierung von Oxalat, ebenso wie Trennung und Reinigung von Ethylenglycol und 1,2-Butandiol vom Produktionsverfahren von Ethylenglycol, wobei Mais als Ausgangsmaterial verwendet wird. Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat Ethylenglycol nach dem Raffinieren eine Reinheit, ausgedrückt als Gewichtsprozentsatz, von nicht weniger als 99,9% und eine Wiedergewinnungsrate von nicht weniger als 90%. Es ist ersichtlich, dass das Verfahren dieser Erfindung bessere technische Wirkungen erzielt.
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Beschreibung der Figuren
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1 ist dieses Fließschema des Verfahrens dieser Erfindung.
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In 1 ist C1 die erste Trennsäule (die erste Säule zur Entfernung von leichten Komponenten); C2 ist die zweite Trennsäule (die zweite Säule zur Entfernung von leichten Komponenten); C3 ist die dritte Trennsäule (azeotrope Rektifiziersäule); C4 ist die vierte Trennsäule (Rektifiziersäule); D1 ist der Phasenseparator. Materialfluss 1 ist der Materialfluss, umfassend Ethylenglycol und 1,2-Butandiol; Materialfluss 2 bedeutet die leichten Komponenten mit niedrigeren Siedepunkten im Materialfluss 1; Materialfluss 3 ist ein Materialfluss, umfassend Ethylenglycol und 1,2-Butandiol, nachdem die leichten Komponenten mit niedrigeren Siedepunkten vom Materialfluss 1 entfernt sind; Materialfluss 4 bedeutet die leichten Komponenten mit höheren Siedepunkten im Materialfluss 1; Materialfluss 5 ist der Materialfluss, der hauptsächlich Ethylenglycol und 1,2-Butandiol enthält, nachdem die leichten Komponenten mit höheren Siedepunkten vom Materialfluss 3 entfernt sind; Materialfluss 6 ist das frische azeotrope Mittel; Materialfluss 7 ist das Azeotrop, gebildet durch Ethylenglycol und das azeotrope Mittel; Materialfluss 8 ist ein Materialfluss, der nicht an der Azeotropie teilnimmt und 1,2-Butandiol und andere Komponenten im Materialfluss 1 enthält; Materialfluss 9 ist der obere Materialfluss des Phasenseparators, angereichert mit azeotropem Mittel; Materialfluss 10 ist der untere Materialfluss des Phasenseparators, angereichert mit Ethylenglycol; Materialfluss 11 bedeutet eine kleine Menge an azeotropem Mittel und anderen Verbindungen im Materialfluss 10; Materialfluss 12 ist das endgültige Ethylenglycol-Produkt nach dem Raffinieren von Materialfluss 10.
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Gemäß dem Verfahrensfluss gemäß 1 werden vom Materialfluss 1, umfassend Ethylenglycol und 1,2-Butandiol, Materialfluss 2, d. h. die leichten Komponenten mit niedrigeren Siedepunkten, durch die erste Trennsäule C1 entfernt, und Materialfluss 4, d. h. die leichten Komponenten mit höheren Siedepunkten, wird durch die zweite Trennsäule C2 entfernt, und dann wird der Materialfluss 5, hauptsächlich umfassend Ethylenglycol und 1,2-Butandiol, erhalten; in der dritten Trennsäule C3 bildet Ethylenglycol im Materialfluss 5 ein Azeotrop 7 mit dem azeotropen Mittel im Materialfluss 6, zugegeben von der oberen Seite der Säule, und das Azeotrop 7 wird von der oberen Seite der dritten Trennsäule C3 destilliert und gelangt in den Phasenseparator D1 nach dem Kondensieren; Materialfluss 8, der hauptsächlich 1,2-Butandiol enthält, wird am Boden der Säule erhalten und kann zum 1,2-Butandiol-Produkt nach weiterem Raffinieren führen; im Phasenseparator D1 fließt der obere Materialfluss 9, angereichert mit azeotropem Mittel, zu der oberen Seite der dritten Trennsäule C3 zurück, zum Fortsetzen an der Teilnahme bei der Azeotropie, und der untere Materialfluss 10, angereichert mit Ethylenglycol, gelangt in die vierte Trennsäule C4 zum weiteren Raffinieren, woraufhin nach Abdestillieren des Materialflusses 11, umfassend das azeotrope Mittel, von der oberen Seite der Säule das Ethylenglycol-Produkt mit einer Reinheit von nicht weniger als 99,9 Gew.-% am Boden der Säule erhalten wird.
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Diese Erfindung wird nachfolgend durch folgende Beispiele erläutert.
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Beispiele
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Beispiel 1
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Der Prozessfluss, der in 1 gezeigt ist, wurde verwendet. Der Materialfluss 1 war das Flüssigphasen-Produkt, erhalten durch Hydrierung von Oxalat und hatte die folgenden Komponenten, ausgedrückt als Gewichtsprozentsatz: Methanol 85,65%, Ethanol 0,20%, Methylglycolat 0,15%, Dimethyloxalat 0,45%, 1,2-Propylenglycol 0,21%, 1,2-Butandiol 0,40% Ethylenglycol 12,20%, Diethylenglycol und andere leichte und schwere Komponenten 0,84%.
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Die erste Trennsäule C1 war die erste Säule zur Entfernung der leichten Komponenten und hatte 20 theoretische Platten, Materialfluss 1 wurde von der 15. theoretischen Platte eingeführt, der Arbeitsdruck war atmosphärischer Druck, das Rückflussverhältnis war 0,5, die Temperatur an der oberen Seite der Säule war 64,2°C, die Temperatur am Boden der Säule war 92,7°C und die Gewichtsprozentsätze der Komponenten Ethylenglycol und 1,2-Butandiol im Materialfluss 3 am Boden der Säule nach Entfernung von 97% Methanol durch die erste Säule C1 zur Entfernung der leichten Komponenten waren 73,2%, 0,61%.
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Die zweite Trennsäule C2 war die zweite Säule zur Entfernung der leichten Komponenten und hatte 50 theoretische Platten, Materialfluss 3 wurde von der 35. theoretischen Platte eingeführt, der Arbeitsdruck war atmosphärischer Druck, das Rückflussverhältnis war 1,5, die Temperatur an der oberen Seite der Säule war 69,3°C, die Temperatur am Boden der Säule war 196,7°C und die Gewichtsprozentsätze der Komponenten Ethylenglycol und 1,2-Butandiol im Materialfluss 5 am Boden der Säule nach Entfernung der Esterverbindungen mit niedrigen Siedepunkten wie Methylglycolat durch die zweite Säule zur Entfernung von leichten Komponenten waren 94,54%, 0,79%.
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Die dritte Trennsäule C3 war eine Rektifiziersäule für azeotrope Mittel und hatte 20 theoretische Platten, der Materialfluss 5 wurde von der 15. theoretischen Platte eingeführt, Materialfluss 6, umfassend frisches azeotropes Mittel AZ1 (worin die Substituenten R1, R2, R3 und R4-H, -H, -CH3 beziehungsweise -(CH2)4CH3 waren) wurde von der oberen Seite der Säule eingeführt, das Molverhältnis des azeotropen Mittels AZ1 zu Ethylenglycol im Materialfluss 5 war 1,5:1, der Arbeitsdruck war atmosphärischer Druck, das Rückflussverhältnis war 2, die Temperatur an der oberen Seite der Säule war 166,7°C, die Temperatur am Boden der Säule war 200,5°C, das Azeotrop 7, gebildet durch Ethylenglycol und azeotropes Mittel, wurde von der oberen Seite der Säule abdestilliert und gelangte in den Phasenseparator D1 nach Kondensation. Nach Trennung der Phase war der obere Teil von D1 Materialfluss 9, angereichert mit azeotropem Mittel, der zur oberen Seite der azeotropen Rektifiziersäule zurückkehrte, zum Fortsetzen an der Teilnahme an der Azeotropie, und der untere Teil von D1 war Materialfluss 10, angereichert mit Ethylenglycol, nämliches rohes Ethylenglycol-Produkt, das kein 1,2-Butandiol enthielt, und der Gewichtsprozentsatz von Ethylenglycol war 89,95%.
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Die vierte Trennsäule C4 war eine Raffiniersäule für Ethylenglycol und hatte 100 theoretische Platten, Materialfluss 10 wurde von der 30. theoretischen Platte eingeführt, der Arbeitsdruck war 30 kPa, bezogen auf den absoluten Druck, das Rückflussverhältnis war 50, die Temperatur an der oberen Seite der Säule war 137,5°C, die Temperatur am Boden der Säule war 171,8°C, und nach Raffinieren hatte das Ethylenglycol eine Reinheit von 99,91% und eine gesamte Wiedergewinnungsrate von 99,10%, ausgedrückt als Gewichtsprozentsatz.
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Beispiel 2
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Der Materialfluss, wie in 1 gezeigt, wurde verwendet. Materialfluss 1 war die Lösung, umfassend Ethylenglycol und 1,2-Butandiol, und hatte die folgenden Komponenten als Gewichtsprozentsatz: Methanol 29,46%, Dimethyloxalat 3,15%, 1,2-Propylenglycol 1,18%, 1,2-Butandiol 0,33%, Ethylenglycol 65,09% und andere leichte und schwere Komponenten 0,79%.
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Die erste Trennsäule C1 hatte 10 theoretische Platten, Materialfluss 1 wurde von der 8. theoretischen Platte eingeführt, der Arbeitsdruck war atmosphärischer Druck, das Rückflussverhältnis war 0,3, die Temperatur am oberen Teil der Säule war 64,2°C, die Temperatur am unteren Teil der Säule war 192,5°C, und die Gewichtsprozentsätze der Komponenten Ethylenglycol und 1,2-Butandiol im Materialfluss 3 nach Entfernung von 95% Methanol durch die erste Säule C1 zur Entfernung der leichten Komponenten waren 92,33%, 0,47%.
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Die zweite Trennsäule C2 hatte 30 theoretische Platten, Materialfluss 3 wurde von der 20. theoretischen Platte eingeführt, der Arbeitsdruck war atmosphärischer Druck, das Rückflussverhältnis war 5, die Temperatur an der oberen Seite der Säule war 97,8°C, die Temperatur am unteren Ende der Säule war 196,6°C und die Gewichtsprozentsätze der Komponenten Ethylenglycol und 1,2-Butandiol im Materialfluss 5 nach Entfernung der Esterverbindungen mit niedrigen Siedepunkten wie Methylenglycolat durch die zweite Säule zur Entfernung der leichten Komponenten waren 96,59%, 0,51%.
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Die dritte Trennsäule C3 war eine azeotrope Rektifiziersäule und hatte 20 theoretische Platten, Materialfluss 5 wurde von der 15. theoretischen Platte eingeführt, Materialfluss 6, umfassend frisches azeotropes Mittel AZ2 (worin die Substituenten R1, R2, R3 und R4-CH3, -CH3, -CH2CH(CH3)2 beziehungsweise -CH2CH(CH3)2 waren), wurde von der oberen Seite der Säule eingeführt, das Molverhältnis von azeotropem Mittel AZ1 zu Ethylenglycol im Materialfluss 5 war 0,5:1, der Arbeitsdruck war 50 kPa, bezogen auf den absoluten Druck, das Rückflussverhältnis war 3, die Temperatur an der oberen Seite der Säule war 156°C, die Temperatur am Boden der Säule war 185°C, das Azeotrop 7, gebildet durch Ethylenglycol und azeotropes Mittel, wurde von der oberen Seite der Säule abdestilliert und gelangte in den Phasenseparator D1 nach Kondensation, der untere Materialfluss 10 (nämlich rohes Ethylenglycol-Produkt) nach Trennung der Phase enthielt kein 1,2-Butandiol und der Gewichtsprozentsatz von Ethylenglycol war 89,65%.
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Die vierte Trennsäule C4 war eine Raffiniersäule für Ethylenglycol und hatte 120 theoretische Platten, Materialfluss 10 wurde von der 50. theoretischen Platte eingeführt, der Arbeitsdruck war 30 kPa bezogen auf den Absolutdruck, das Rückflussverhältnis war 40, die Temperatur an der oberen Seite der Säule war 136,8°C, die Temperatur am Boden der Säule war 171,8°C und nach Raffinieren hatte das Ethylenglycol eine Reinheit von 99,95% und eine Gesamtwiedergewinnungsrate von 93,15%, ausgedrückt als Gewichtsprozentsatz.
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Beispiel 3
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Der Materialfluss, wie in 1 gezeigt, wurde verwendet. Materialfluss 1 war die Lösung, umfassend Ethylenglycol und 1,2-Butandiol, und hatte die folgenden Komponenten als Gewichtsprozentsatz: Methanol 67,75%, Ethanol 0,10%, Dimethyloxalat 0,5%, 1,2-Propylenglycol 0,16%, 1,2-Butandiol 0,45%, Ethylenglycol 30,10% und andere leichte und schwere Komponenten 0,94%.
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Die erste Trennsäule C1 hatte 15 theoretische Platten, Materialfluss 1 wurde von der 10. theoretischen Platte eingeführt, der Arbeitsdruck war atmosphärischer Druck, das Rückflussverhältnis war 0,5, die Temperatur am oberen Teil der Säule war 64,2°C, die Temperatur am unteren Teil der Säule war 95,8°C, und die Gewichtsprozentsätze der Komponenten Ethylenglycol und 1,2-Butandiol im Materialfluss 3 nach Entfernung von 93% Methanol durch die erste Säule C1 zur Entfernung der leichten Komponenten waren 81,76%, 1,23%.
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Die zweite Trennsäule C2 hatte 40 theoretische Platten, Materialfluss 3 wurde von der 30. theoretischen Platte eingeführt, der Arbeitsdruck war 60 kPa, bezogen auf den absoluten Druck, das Rückflussverhältnis war 3, die Temperatur an der oberen Seite der Säule war 54,2°C, die Temperatur am unteren Ende der Säule war 185,1°C und die Gewichtsprozentsätze der Komponenten Ethylenglycol und 1,2-Butandiol im Materialfluss 5 nach Entfernung der Esterverbindungen mit niedrigen Siedepunkten wie Methylenglycolat durch die zweite Säule zur Entfernung der leichten Komponenten waren 97,74%, 1,47%.
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Die dritte Trennsäule C3 war eine azeotrope Rektifiziersäule und hatte 15 theoretische Platten, Materialfluss 5 wurde von der 10. theoretischen Platte eingeführt, Materialfluss 6, umfassend frisches azeotropes Mittel AZ3 (worin die Substituenten R1, R2, R3 und R4-H, -H, -CH2CH3 beziehungsweise -(CH2)2CH3 waren), wurde von der oberen Seite der Säule eingeführt, das Molverhältnis von azeotropem Mittel AZ1 zu Ethylenglycol im Materialfluss 5 war 3:1, der Arbeitsdruck war 30 kPa, bezogen auf den absoluten Druck, das Rückflussverhältnis war 3, die Temperatur an der oberen Seite der Säule war 136°C, die Temperatur am Boden der Säule war 162°C, das Azeotrop 7, gebildet durch Ethylenglycol und azeotropes Mittel, wurde von der oberen Seite der Säule abdestilliert und gelangte in den Phasenseparator D1 nach Kondensation, der untere Materialfluss 10 (nämlich rohes Ethylenglycol-Produkt) nach Trennung der Phase enthielt kein 1,2-Butandiol und der Gewichtsprozentsatz von Ethylenglycol war 88,33%.
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Die vierte Trennsäule C4 war eine Raffiniersäule für Ethylenglycol und hatte 100 theoretische Platten, Materialfluss 10 wurde von der 50. theoretischen Platte eingeführt, der Arbeitsdruck war 20 kPa bezogen auf den Absolutdruck, das Rückflussverhältnis war 50, die Temperatur an der oberen Seite der Säule war 122,0°C, die Temperatur am Boden der Säule war 164,5°C und nach Raffinieren hatte das Ethylenglycol eine Reinheit von 99,92% und eine Gesamtwiedergewinnungsrate von 95,36%, ausgedrückt als Gewichtsprozentsatz.
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Beispiel 4
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Der Materialfluss, wie in 1 gezeigt, wurde verwendet. Materialfluss 1 war die Lösung, umfassend Ethylenglycol und 1,2-Butandiol, und hatte die folgenden Komponenten als Gewichtsprozentsatz: Methanol 52,75%, Ethanol 0,05%, Dimethyloxalat 0,65%, 1,2-Propylenglycol 0,53%, 1,2-Butandiol 0,45%, Ethylenglycol 45,03% und andere leichte und schwere Komponenten 0,59%.
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Die erste Trennsäule C1 hatte 15 theoretische Platten, Materialfluss 1 wurde von der 10. theoretischen Platte eingeführt, der Arbeitsdruck war atmosphärischer Druck, das Rückflussverhältnis war 0,3, die Temperatur am oberen Teil der Säule war 64,2°C, die Temperatur am unteren Teil der Säule war 167,8°C, und die Gewichtsprozentsätze der Komponenten Ethylenglycol und 1,2-Butandiol im Materialfluss 3 nach Entfernung von 96% Methanol durch die erste Säule C1 zur Entfernung der leichten Komponenten waren 93,75%, 0,94%.
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Die zweite Trennsäule C2 hatte 40 theoretische Platten, Materialfluss 3 wurde von der 30. theoretischen Platte eingeführt, der Arbeitsdruck war 80 kPa, bezogen auf den absoluten Druck, das Rückflussverhältnis war 5, die Temperatur an der oberen Seite der Säule war 85,2°C, die Temperatur am unteren Ende der Säule war 191,3°C und die Gewichtsprozentsätze der Komponenten Ethylenglycol und 1,2-Butandiol im Materialfluss 5 nach Entfernung der Esterverbindungen mit niedrigen Siedepunkten wie Methylenglycolat durch die zweite Säule zur Entfernung der leichten Komponenten waren 97,90%, 0,96%.
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Die dritte Trennsäule C3 war eine azeotrope Rektifiziersäule und hatte 30 theoretische Platten, Materialfluss 5 wurde von der 20. theoretischen Platte eingeführt, Materialfluss 6, umfassend frisches azeotropes Mittel AZ4 (worin die Substituenten R1, R2, R3 und R4-CH2CH3, -CH2CH3, -H beziehungsweise -CH3 waren), wurde von der oberen Seite der Säule eingeführt, das Molverhältnis von azeotropem Mittel AZ1 zu Ethylenglycol im Materialfluss 5 war 2:1, der Arbeitsdruck war atmosphärischer Druck, das Rückflussverhältnis war 2, die Temperatur an der oberen Seite der Säule war 161°C, die Temperatur am Boden der Säule war 198°C, das Azeotrop 7, gebildet durch Ethylenglycol und azeotropes Mittel, wurde von der oberen Seite der Säule abdestilliert und gelangte in den Phasenseparator D1 nach Kondensation, der untere Materialfluss 10 (nämlich rohes Ethylenglycol-Produkt) nach Trennung der Phase enthielt kein 1,2-Butandiol und der Gewichtsprozentsatz von Ethylenglycol war 85,16%.
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Die vierte Trennsäule C4 war eine Raffiniersäule für Ethylenglycol und hatte 80 theoretische Platten, Materialfluss 10 wurde von der 50. theoretischen Platte eingeführt, der Arbeitsdruck war 15 kPa bezogen auf den Absolutdruck, das Rückflussverhältnis war 60, die Temperatur an der oberen Seite der Säule war 112,8°C, die Temperatur am Boden der Säule war 160,0°C und nach Raffinieren hatte das Ethylenglycol eine Reinheit von 99,92% und eine Gesamtwiedergewinnungsrate von 92,81%, ausgedrückt als Gewichtsprozentsatz.
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Beispiel 5
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Die Mischung, umfassend die folgenden Komponenten, ausgedrückt als Gewichtsprozentsatz: Methanol 0,23%, Dimethyloxalat 0,09%, 1,2-Propylenglycol 0,79%, 1,2-Butandiol 3,43%, Ethylenglycol 95,32% und andere leichte und schwere Komponenten 0,14%, wurde als Ausgangsmaterial verwendet und durch die dritte Trennsäule C3 und die vierte Trennsäule C4 wie in 1 gezeigt getrennt. Die dritte Trennsäule C3 war eine azeotrope Rektifiziersäule und hatte 15 theoretische Platten, das Ausgangsmaterial wurde von der 10. theoretischen Platte eingeführt, Materialfluss 6, umfassend frisches azeotropes Mittel AZ1 (worin die Substituenten R1, R2, R3 und R4-H, -H, -CH3 beziehungsweise -(CH2)4CH3 waren), wurde von der oberen Seite der Säule eingeführt, das Molverhältnis des azeotropen Mittels AZ1 zu Ethylenglycol im Ausgangsmaterial war 1,5:1, der Arbeitsdruck war atmosphärischer Druck, das Rückflussverhältnis war 2, die Temperatur an der oberen Seite der Säule war 166,7°C, die Temperatur am Boden der Säule war 200,5°C, Azeotrop 7, gebildet durch Ethylenglycol und azeotropes Mittel, wurde von der oberen Seite der Säule abdestilliert und gelangte in den Phasenseparator D1 nach Kondensation. Nach Trennung der Phase war der obere Teil von D1 der Materialfluss 9, angereichert mit azeotropem Mittel, der zu der oberen Seite der azeotropen Rektifiziersäule zurückkehrte, zum Fortsetzen der Teilnahme an der Azeotropie, der untere Teil von D1 war Materialfluss 10, angereichert mit Ethylenglycol, nämlich rohes Ethylenglycol-Produkt, das kein 1,2-Butandiol enthielt, und der Gewichtsprozentsatz von Ethylenglycol war 88,56%.
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Die vierte Trennsäule C4 war die Ethylenglycol-Raffiniersäule und hatte 100 theoretische Platten, Materialfluss 10 wurde von der 30. theoretischen Platte eingeführt, der Arbeitsdruck war 25 kPa, bezogen auf den absoluten Druck, das Rückflussverhältnis war 60, die Temperatur an der oberen Seite der Säule war 130,3°C, die Temperatur am Boden der Säule war 168,4°C und nach dem Raffinieren hatte das Ethylenglycol eine Reinheit von 99,96% und eine Gesamtwiedergewinnungsrate von 98,30%, ausgedrückt als Gewichtsprozentsatz.
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Vergleichsbeispiel 1
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Das Flüssigphasen-Produkt, erhalten durch Hydrierung von Oxalat bei Beispiel 1, wurde als Ausgangsmaterialfluss 1 verwendet und durch den in 1 gezeigten Verfahrensfluss getrennt, worin die Arbeitsbedingungen der ersten Trennsäule C1 und der zweiten Trennsäule C2 gleich waren wie bei Beispiel 1, kein azeotropes Mittel wurde zu der dritten Trennsäule C3 gegeben, und das Verfahren der konventionellen Rektifizierung wurde zum Trennen verwendet, die anderen Arbeitsbedingungen waren gleich wie bei Beispiel 1, die Temperatur an der oberen Seite der Säule war 197,1°C, und die Temperatur am Boden der Säule war 225,8°C. Die experimentellen Ergebnisse zeigten, dass die Gewichtsprozentsätze der Komponenten Ethylenglycol und 1,2-Butandiol im Destillat an der oberen Seite der dritten Trennsäule C3 89,91% beziehungsweise 3,67% waren, was zeigte, dass Ethylenglycol und 1,2-Butandiol nicht effektiv getrennt waren; das Destillat gelangte weiterhin in die vierte Trennsäule C4 zum Trennen, worin die Anzahl der theoretischen Platten der Trennsäule C4 120, der Arbeitsdruck 25 kPa, bezogen auf den absoluten Druck, das Rückflussverhältnis 130, die Temperatur an der oberen Seite der Säule 140,0°C, die Temperatur am Boden der Säule 168,0°C waren und das Ethylenglycol am Boden der Säule, erhalten nach Raffinieren, eine Reinheit von 99,04% und eine Gesamtwiedergewinnungsrate von 49,56%, ausgedrückt als Gewichtsprozentsatz hatte.
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Vergleichsbeispiel 2
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Das Flüssigphasen-Produkt, erhalten durch Hydrierung von Oxalat bei Beispiel 1, wurde als Ausgangsmaterialfluss 1 verwendet und durch das in 1 gezeigte Verfahren getrennt, wobei die Arbeitsbedingungen der ersten Trennsäule C1 und der zweiten Trennsäule C2 gleich waren wie bei Beispiel 1, Ethylbenzol wurde zur dritten Trennsäule C3 als azeotropes Mittel gegeben und das Molverhältnis von Ethylbenzol zu Ethylenglycol im Materialfluss 5 war 3:1, die anderen Arbeitsbedingungen waren gleich wie bei Beispiel 1, die Temperatur am oberen Teil der Säule war 132,0°C und die Temperatur am Boden der Säule war 198,0°C. Die experimentellen Ergebnisse zeigten: das Azeotrop an der oberen Seite der dritten Trennsäule C3 wurde in den Phasenseparator D1 nach Kondensieren gegeben, die Gewichtsprozentsätze der Komponenten Ethylenglycol und 1,2-Butandiol im unteren Materialfluss nach Trennung der Phase waren 94,35% und 2,64%, was zeigte, dass Ethylenglycol und 1,2-Butandiol nicht effektiv getrennt waren; das Destillat gelangte weiter in die vierte Trennsäule C4 zum Trennen, die Arbeitsbedingungen waren gleich wie bei Vergleichsbeispiel 1, das Ethylenglycol am Boden der Säule, erhalten nach Raffinieren, hatte eine Reinheit von 99,72% als Gewichtsprozentsatz und die UV-Transmissionsvermögen waren 78, 92 beziehungsweise 99, wenn die Wellenlängen 220 mm, 275 mm beziehungsweise 350 mm waren, und nach Mischen der Ethylenglycole, erhalten gemäß den Beispielen 1 und 2, waren die UV-Transmissionsvermögen 86, 95 beziehungsweise 100.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 101928201 [0005]
- US 4966658 [0005]