專利名稱：一種分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法及其專用裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有機物制備技術領域，具體涉及一種采用加鹽萃取精餾方法來分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法及其專用裝置。
背景技術：
硼酸三甲酯于1846年首次合成。從上個世紀60年代左右開始，國外對其合成方法進行了大量的研究，主要有三氯化硼與甲醇反應法、硼酸與甲醇直接反應法、硼酐與醇直接反應法以及硼砂與醇的反應法等。在以上方法中，由于硼酸比較便宜，且硼酸與甲醇酯化反應的產(chǎn)物較易分離。因此，硼酸與甲醇直接反應法是工業(yè)生產(chǎn)的主要方法。為了提高硼酸的轉(zhuǎn)化率，工業(yè)生產(chǎn)中采用間歇反應精餾技術，由于硼酸三甲酯和甲醇會形成二元均相混合物。因此，不能直接得到硼酸三甲酯，故還需對硼酸三甲酯和甲醇混合物進行分離，才能得到硼酸三甲酯。 硼酸三甲酯和甲醇混合物的分離方法主要有萃取、鹽析、萃取精餾、恒沸精餾、反應分離、結(jié)晶、膜分離、變壓精餾等工藝。目前，工業(yè)生產(chǎn)中主要采用濃硫酸萃取工藝。該分離技術存在以下缺點1)由于硫酸用量大；2)酯相中的硫酸濃度較高。在硼酸三甲酯的精制過程中，部分硼酸三甲酯會分解，導致硼酸三甲酯的總收率會降低；3)硫酸不能回收。因此，硫酸萃取工藝不符合當今綠色化工的發(fā)展趨勢?！胞}效應”包括鹽析效應和鹽溶效應。鹽析效應是指鹽的加入提高了某組分相對于其它組分的相對揮發(fā)度而使該組分容易被蒸出。因此，“加鹽精餾”特別適合恒沸或近沸混合物的分離，但其缺點是鹽循環(huán)困難。某些萃取劑也可改變恒沸或近沸混合物中兩組份的相對揮發(fā)度，故“萃取精餾”也是分離恒沸或近沸混合物的有效方法之一。但“萃取精餾”的缺點是持液量大、塔板負荷大、能耗高。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法，通過采用加鹽萃取精餾技術來有效分離混合物，使其滿足制備硼酸三甲酯的應用。本發(fā)明的另一目的是提供一種上述分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法的專用裝置。技術方案為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案如下
一種分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法，所述的方法為加鹽萃取精餾法，具體包括以下步驟
(1)從萃取精餾塔的上部進入含鹽溶劑，從萃取精餾塔的中部進入硼酸三甲酯和甲醇混合物，進行加鹽萃取精餾，塔頂采出純硼酸三甲酯，塔釜得到甲醇、鹽、溶劑的混合物；
(2)甲醇、鹽、溶劑的混合物從中部進入溶劑回收塔，回收塔頂餾出液為甲醇，塔釜得到含鹽溶劑，含鹽溶劑重復進入萃取精餾塔使用。所述萃取精餾塔的理論塔板數(shù)為15 40，溶劑比為O. 5^3,回流比為O. 2 4，控制塔頂溫度68. 5 69. (TC。溶劑回收塔的理論塔板數(shù)為1(Γ30，回流比為O. 3飛，控制塔頂溫度64. 5飛5. (TC。所述的含鹽溶劑是質(zhì)量百分比為3 20%的氯化鋰乙二醇溶液。所述的含鹽溶劑的質(zhì)量百分數(shù)為8 15%。分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方 法的專用裝置，包括萃取精餾塔和溶劑回收塔；在所述萃取精餾塔的上部設有含鹽溶劑入口，在所述萃取精餾塔的中部設有硼酸三甲酯和甲醇混合物入口，在所述萃取精餾塔頂設有純硼酸三甲酯出口，在所述萃取精餾塔釜設有甲醇、鹽、溶劑的混合物出口 ；在所述溶劑回收塔中部設有甲醇、鹽、溶劑的混合物入口，在所述溶劑回收塔頂設有甲醇出口，在所述溶劑回收塔釜設有含鹽溶劑出口；所述的甲醇、鹽、溶劑的混合物出口與甲醇、鹽、溶劑的混合物入口相通；所述含鹽溶劑入口與含鹽溶劑出口相通。所述萃取精餾塔的理論塔板數(shù)為15 40，溶劑比為O. 5^3,回流比為O. 2 4，控制塔頂溫度68. 5 69. (TC。所述溶劑回收塔的理論塔板數(shù)為1(Γ30，回流比為0.3飛，控制塔頂溫度64. 5 65. O0C0有益效果與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法及其專用裝置具有如下優(yōu)點1)加鹽萃取劑比萃取劑的效果好，因此可以彌補萃取精餾效果差的缺點；2)加鹽萃取溶劑是液體，具有回收循環(huán)方便，工業(yè)上易于實現(xiàn)的優(yōu)點，克服了加鹽精餾工藝中固體鹽循環(huán)困難的缺點。3)由于萃取劑加鹽后，硼酸三甲酯和甲醇的相對揮發(fā)度增加的比單純應用溶劑要大，大大改善了分離效果，從而使得加鹽萃取精餾塔的理論板數(shù)、溶劑比和回流比降低，因此，具有設備投資低和能耗低的優(yōu)點，具有很好的實用性，可用于硼酸三甲酯分離提純的工業(yè)應用。


圖I是采用加鹽萃取精餾方法分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的工藝流程示意圖，圖中，I為硼酸和甲醇混合物，2為硼酸三甲酯，3為甲醇，4為加鹽萃取精餾塔，5為溶劑回收塔，6為鹽、甲醇、溶劑混合物，7為循環(huán)含鹽溶劑，8為新鮮含鹽溶劑。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。采用加鹽萃取精餾方法分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的工藝流程，如圖I所示，含鹽溶劑7、硼酸三甲酯和甲醇混合物I分別從加鹽萃取精餾塔4的上部、中部進入，塔頂餾出液為硼酸三甲酯2，塔釜得到甲醇、鹽、溶劑的混合物6，甲醇、鹽、溶劑的混合物6進入溶劑回收塔5，塔頂餾出液為甲醇3，塔釜得到含鹽溶劑7。實施例I
萃取精餾塔的理論塔板數(shù)為15 (塔板數(shù)從上往下數(shù))，選用含有氯化鋰的乙二醇(氯化鋰的質(zhì)量分數(shù)15%)為加鹽溶劑，從第3塊理論塔板加入，流量為20g/min，硼酸三甲酯和甲醇混合物從第9塊理論塔板加入，硼酸三甲酯的質(zhì)量分數(shù)為75%，甲醇的質(zhì)量分數(shù)為25%，流量為10g/min。萃取精餾塔塔頂回流比為0.2，塔頂溫度控制在68.5飛9. (TC，分析塔頂產(chǎn)物，硼酸三甲酯的質(zhì)量分數(shù)為99. 6%，甲醇的質(zhì)量分數(shù)為O. 4%。萃取精餾塔塔釜出料為甲醇、鹽、溶劑混合物進入溶劑回收塔，溶劑回收塔具有10塊理論塔板，進料位置為第5塊理論塔板，塔頂回流比為6，塔頂溫度控制在64. 5飛5. (TC，操作穩(wěn)定后，分析塔頂餾出液，甲醇的質(zhì)量分數(shù)為99. 9%，乙二醇的質(zhì)量百分數(shù)為O. 1%，塔釜得到含甲醇質(zhì)量分數(shù)為O. 02%的加鹽乙二醇溶液。實施例2
萃取精餾塔的理論塔板數(shù)為40 (塔板數(shù)從上往下數(shù))，選用含有氯化鋰的乙二醇(氯化鋰的質(zhì)量分數(shù)8%)為加鹽溶劑，從第6塊理論板加入，流量為5g/min，硼酸三甲酯和甲醇混合物從第24塊理論塔板加入，硼酸三甲酯的質(zhì)量分數(shù)為75%，甲醇的質(zhì)量分數(shù)為25%，流量為10g/min。萃取精餾塔塔頂回流比為4，塔頂溫度控制在68. 5飛9. (TC，分析塔頂產(chǎn)物，硼酸三甲酯的質(zhì)量分數(shù)為99. 5%，甲醇的質(zhì)量分數(shù)為O. 5%。萃取精餾塔塔釜出料為甲醇、鹽、溶劑混合物進入溶劑回收塔，溶劑回收塔具有30塊理論塔板，進料位置為第15塊理論塔板，塔頂回流比為O. 3，塔頂溫度控制在64. 5飛5. (TC，操作穩(wěn)定后，分析塔頂餾出液，甲醇 的質(zhì)量分數(shù)為99. 8%，乙二醇的質(zhì)量百分數(shù)為O. 2%，塔釜得到含甲醇質(zhì)量分數(shù)為O. 03%的加鹽乙二醇溶液。實施例3
萃取精餾塔的理論塔板數(shù)為25 (塔板數(shù)從上往下數(shù))，選用含有氯化鋰的乙二醇(氯化鋰的質(zhì)量分數(shù)12%)為加鹽溶劑，從第4塊理論板加入，流量為10g/min，硼酸三甲酯和甲醇混合物從第15塊理論塔板加入，硼酸三甲酯的質(zhì)量分數(shù)為75%，甲醇的質(zhì)量分數(shù)為25%，流量為10g/min。萃取精餾塔塔頂回流比為2，塔頂溫度控制在68. 5飛9. (TC，分析塔頂產(chǎn)物，硼酸三甲酯的質(zhì)量分數(shù)為99. 8%，甲醇的質(zhì)量分數(shù)為O. 2%。萃取精餾塔塔釜出料為甲醇、鹽、溶劑混合物進入溶劑回收塔，溶劑回收塔具有20塊理論塔板，進料位置為第10塊理論塔板，塔頂回流比為3，塔頂溫度控制在64. 5飛5. (TC，操作穩(wěn)定后，分析塔頂餾出液，甲醇的質(zhì)量分數(shù)為99. 9%，乙二醇的質(zhì)量百分數(shù)為O. 1%，塔釜得到含甲醇質(zhì)量分數(shù)為O. 01%的加鹽乙二醇溶液。比較例I
萃取精餾塔的理論塔板數(shù)為60 (塔板數(shù)從上往下數(shù))，選用乙二醇為溶劑，從第10塊理論板加入，流量為40g/min，硼酸三甲酯和甲醇混合物從第40塊理論塔板加入，硼酸三甲酯的質(zhì)量分數(shù)為75%，甲醇的質(zhì)量分數(shù)為25%，流量為10g/min。萃取精餾塔塔頂回流比為10，塔頂溫度控制在68. 5飛9. (TC，分析塔頂產(chǎn)物，硼酸三甲酯的質(zhì)量分數(shù)為99. 6%，甲醇的質(zhì)量分數(shù)為O. 4%。萃取精餾塔塔釜出料為甲醇、溶劑混合物進入溶劑回收塔，溶劑回收塔具有20塊理論塔板，進料位置為第10塊理論塔板，塔頂回流比為3，塔頂溫度控制在64. 5飛5. (TC，操作穩(wěn)定后，分析塔頂餾出液，甲醇的質(zhì)量分數(shù)為99. 8%，乙二醇的質(zhì)量百分數(shù)為O. 2%，塔釜得到含甲醇質(zhì)量分數(shù)為O. 02%的乙二醇溶液。同過對實施例3和比較例I的比較可以看出本發(fā)明的分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法及其專用裝置具有如下優(yōu)點1)加鹽萃取劑比萃取劑的效果好，因此可以彌補萃取精餾效果差的缺點；2)加鹽萃取溶劑是液體，具有回收循環(huán)方便，工業(yè)上易于實現(xiàn)的優(yōu)點，克服了加鹽精餾工藝中固體鹽循環(huán)困難的缺點。3)由于萃取劑加鹽后，硼酸三甲酯和甲醇的相對揮發(fā)度增加得比單純應用溶劑要大，大大改善了分離效果，從而使得加鹽萃取精餾塔的溶劑比、理論板數(shù)和回流比大大降低，因此，具有設備投資低和能耗 低的優(yōu)點。本發(fā)明通過采用加鹽萃取精餾的方案，達到了提高分離效率的目的，取得了較好的技術效果。
權(quán)利要求
1.一種分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法，其特征在于，所述的方法為加鹽萃取精餾法，具體包括以下步驟 (1)從萃取精餾塔的上部進入含鹽溶劑，從萃取精餾塔的中部進入硼酸三甲酯和甲醇混合物，進行加鹽萃取精餾，塔頂采出純硼酸三甲酯，塔釜得到甲醇、鹽、溶劑的混合物； (2)甲醇、鹽、溶劑的混合物從中部進入溶劑回收塔，回收塔頂餾出液為甲醇，塔釜得到含鹽溶劑，含鹽溶劑重復進入萃取精餾塔使用。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法，其特征在于，所述萃取精餾塔的理論塔板數(shù)為15 40，溶劑比為O. 5^3,回流比為O. 2 4，控制塔頂溫度68. 5飛9. (TC。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法，其特征在于，溶劑回收塔的理論塔板數(shù)為10 30，回流比為O. 3 6，控制塔頂溫度64. 5 65. (TC。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法，其特征在于，所述的含鹽溶劑是質(zhì)量百分比為3 20%的氯化鋰乙二醇溶液。
5.根據(jù)權(quán)利I所述的分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法，其特征在于，所述的含鹽溶劑的質(zhì)量百分數(shù)為8 15%。
6.權(quán)利要求I所述的分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法的專用裝置，其特征在于包括萃取精餾塔和溶劑回收塔；在所述萃取精餾塔的上部設有含鹽溶劑入口，在所述萃取精餾塔的中部設有硼酸三甲酯和甲醇混合物入口，在所述萃取精餾塔頂設有純硼酸三甲酯出口，在所述萃取精餾塔釜設有甲醇、鹽、溶劑的混合物出口 ；在所述溶劑回收塔中部設有甲醇、鹽、溶劑的混合物入口，在所述溶劑回收塔頂設有甲醇出口，在所述溶劑回收塔釜設有含鹽溶劑出口 ；所述的甲醇、鹽、溶劑的混合物出口與甲醇、鹽、溶劑的混合物入口相通；所述含鹽溶劑入口與含鹽溶劑出口相通。
7.根據(jù)權(quán)利6所述的分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法的專用裝置，其特征在于，所述萃取精餾塔的理論塔板數(shù)為15 40，溶劑比為O. 5^3,回流比為O. 2 4，控制塔頂溫度.68. 5 69. (TC。
8.根據(jù)權(quán)利6所述的分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法的專用裝置，其特征在于，所述溶劑回收塔的理論塔板數(shù)為1(Γ30，回流比為O. 3飛，控制塔頂溫度64. 5飛5. (TC。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分離硼酸三甲酯和甲醇混合物的方法及其專用裝置，該方法為加鹽萃取精餾法，分別從萃取精餾塔的上部和中部進入含鹽溶劑、硼酸三甲酯和甲醇混合物，進行加鹽萃取精餾，塔頂采出純硼酸三甲酯，塔釜得到甲醇、鹽、溶劑的混合物；甲醇、鹽、溶劑的混合物從中部進入溶劑回收塔，回收塔頂餾出液為甲醇，塔釜得到含鹽溶劑，含鹽溶劑重復進入萃取精餾塔使用。該方法加鹽萃取劑比萃取劑的效果好，具有回收循環(huán)方便，工業(yè)上易于實現(xiàn)的優(yōu)點，克服了加鹽精餾工藝中固體鹽循環(huán)困難的缺點，硼酸三甲酯和甲醇的相對揮發(fā)度增加，大大改善了分離效果，具有設備投資低和能耗低的優(yōu)點，可用于硼酸三甲酯分離提純的工業(yè)應用。
文檔編號C07F5/04GK102816178SQ20121034037
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者錢烽, 錢兵榮 申請人:南通鴻志化工有限公司