一種丁醇-甲酸丁酯共沸混合物萃取精餾方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明所提供的分離方法針對(duì)的是丁醇-甲酸丁酯共沸體系，分別采用乙二醇、乙二醇與離子液體組成的混合溶劑作為萃取劑，屬于丁醇-甲酸丁酯共沸體系的萃取精餾方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明中涉及到的原料為丁醇與甲酸丁酯，兩者都是化工行業(yè)中常見(jiàn)的物質(zhì)。丁醇(C4H1Q0)，又名酪醇、丙原醇，是多種涂料的溶劑和制增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯(見(jiàn)鄰苯二甲酸酯)的原料，也用于制造丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、乙二醇丁醚以及作為有機(jī)合成中間體和生物化學(xué)藥的萃取劑，還用于制造表面活性劑。甲酸丁酯(C5HiqO2)，用作漆用溶劑，制造膠片時(shí)的溶劑，還用于人造革、香料制造、有機(jī)合成、化學(xué)試劑等。
[0003]丁醇與甲酸丁酯不僅在石油化工領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，而且在其他行業(yè)里面也有相當(dāng)廣泛的使用。但是兩種物質(zhì)卻存在共沸現(xiàn)象，使得分離這兩者的難度大大增加。對(duì)于有機(jī)溶劑的回收，工業(yè)上廣泛采用的是蒸餾或精餾的處理方式，但對(duì)于共沸體系來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)采用較多的是共沸精餾方法。但是共沸精餾有其自身的局限性:在能耗方面，成本較其他方法更高，在設(shè)備投資上，也往往較其他方法更大，且產(chǎn)品純度難以保證。
[0004]在化工行業(yè)常用的分離方法中，精餾以其自身的優(yōu)勢(shì)成為眾多企業(yè)的選擇，但是精餾就意味著需要能耗，因此能耗成本也成為企業(yè)需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。結(jié)合國(guó)家“十三五”規(guī)劃和目前相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，節(jié)能、減排成為化工企業(yè)未來(lái)幾年的重中之重。本發(fā)明中采用萃取精餾工藝，與傳統(tǒng)共沸精餾相比，在能耗問(wèn)題上有明顯改進(jìn)，而且產(chǎn)品純度更高。本發(fā)明中采用的萃取劑，不再是單純的有機(jī)溶劑，而是選擇有機(jī)溶劑與離子液體組成的混合萃取劑，能夠明顯降低萃取劑的損耗。
[0005]離子液體是指由有機(jī)陽(yáng)離子和陰離子構(gòu)成的在室溫下呈液態(tài)的鹽類化合物，具有蒸汽壓低、熔點(diǎn)低、液程寬、易操作、可溶性好和穩(wěn)定高等優(yōu)點(diǎn)。雖然離子液體具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，但是由于目前市場(chǎng)價(jià)格昂貴，且萃取劑的用量較大，導(dǎo)致生產(chǎn)成本非常高，因此使用率較低。研究人員發(fā)現(xiàn)，離子液體可以與配位劑組成新的離子液體，能夠有效降低工業(yè)化應(yīng)用的成本，且同時(shí)兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)，常用的配位劑有乙二醇、甘油等，本發(fā)明選用的配位劑為乙二醇，與離子液體組成混合溶劑。
[0006]基于離子液體的優(yōu)點(diǎn)，精餾工藝中可使用傳統(tǒng)有機(jī)溶劑與離子液體的混合液作為萃取劑，能夠有效的降低傳統(tǒng)溶劑的損失(離子液體不揮發(fā)、損失率極低，且循環(huán)使用)，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。
[0007]現(xiàn)有的共沸體系分離手段基本分為兩類:共沸精餾和萃取精餾。萃取精餾在產(chǎn)品純度、能耗方面較共沸精餾具有優(yōu)勢(shì)。而目前在萃取劑的選擇上，基本上采用傳統(tǒng)溶劑作為萃取劑或者說(shuō)直接采用離子液體萃取劑，CN103193590A—種連續(xù)萃取分離混合醇-水的方法、CN102627556A—種萃取精餾分離甲酸乙酯-乙醇-水的工藝均采用乙二醇作萃取劑；CN103193590A離子液體萃取精餾分離醋酸-水的方法采用離子液體作為萃取劑。前者在萃取效率上要低，而后者則在投資成本上要大很多?？偠灾?，如何降低萃取劑損耗和生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品純度是目前精餾工藝亟需解決的問(wèn)題。
[0008]目前，關(guān)于丁醇-甲酸丁酯共沸體系的分離，并沒(méi)有相關(guān)的文獻(xiàn)或者報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有工藝中存在的不足，并針對(duì)丁醇-甲酸丁酯共沸體系，提出一種分離效果好、產(chǎn)品純度高、能耗低，且萃取劑易回收、易于工業(yè)化的分離方法。通過(guò)T-x-y相圖，可以看到丁醇-甲酸丁酯存在共沸現(xiàn)象(附圖1中可以看到丁醇-甲酸丁酯存在共沸點(diǎn))。
[0010]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種丁醇-甲酸丁酯共沸混合物萃取精餾方法，該方法采用連續(xù)性操作或間歇性操作。
[0011]本發(fā)明所描述的萃取劑分別為乙二醇、乙二醇與離子液體(40wt%~50wt%)形成混合萃取劑，能夠有效提高產(chǎn)品純度和萃取效率，降低生產(chǎn)成本。發(fā)明采用的離子液體分別為N-乙基卩比啶磷酸二甲酯鹽([epy] [DMP])、N-甲基卩比啶磷酸二甲酯鹽([mpy] [DMP])、N_丁基P比啶磷酸二甲酯鹽([bpy] [DMP])。
[0012]本發(fā)明所述的一種丁醇-甲酸丁酯共沸混合物萃取精餾方法連續(xù)性操作步驟如下:
1)丁醇與甲酸丁酯混合物由TlOl中下部通過(guò)進(jìn)料系統(tǒng)連續(xù)加入，萃取劑從塔上部加入，進(jìn)料溫度皆為常溫，TlOl操作壓力為0.3atm(絕壓)；
2)T101塔頂能夠得到產(chǎn)品純度99.9%以上甲酸丁酯產(chǎn)品，塔底為丁醇和萃取劑；
3)1'101塔底物流進(jìn)入1'102的中部，在1'102塔頂?shù)玫郊兌?9.9%以上的丁醇產(chǎn)品，塔底剩余萃取劑與微量的丁醇和甲酸丁酯，Τ102操作壓力為0.1atm(絕壓)；
4)Τ102塔底物流并入萃取劑進(jìn)料管道，作為萃取劑補(bǔ)充。
[0013]基于上述的一種丁醇-甲酸丁酯共沸混合物萃取精餾方法連續(xù)性操作，該連續(xù)性操作主要技術(shù)參數(shù)為:
1)Τ101技術(shù)參數(shù):理論塔板數(shù)=35?55；回流比=3.5:1-5:1,操作壓力=0.3atm；萃取劑分別為乙二醇、乙二醇與離子液體組成的混合萃取劑(其中離子液體為含量在40wt%~50wt%);萃取劑與原料的進(jìn)料比=0.8?1.8:1，進(jìn)料溫度=30°040°(3，壓力=0.1110^，原料為丁醇(17.9wt%)與甲酸丁酯(82.lwt%)的近共沸組成，進(jìn)料溫度=30°C~40°C，壓力=0.1IMPa；塔釜溫度=118°C~120°C，塔頂溫度=68°C~71°C。萃取進(jìn)料位置為3~9塊塔板，原料進(jìn)料位置28?45塊塔板；
2)T102技術(shù)參數(shù):理論塔板數(shù)=40?60;回流比=0.5:1?1.5:1，操作壓力=0.1atm;塔釜溫度=130°0139°C，塔頂溫度=62°C~68°C，進(jìn)料位置為23?36塊塔板。
[0014]本發(fā)明所述的一種丁醇-甲酸丁酯共沸混合物萃取精餾方法間歇性操作步驟如下:
1)丁醇與甲酸丁酯混合物由原料栗P2—次性打入精餾塔塔釜El，開(kāi)啟加熱；
2)當(dāng)塔頂出現(xiàn)冷凝液，全回流操作，并將萃取劑通過(guò)栗Pl連續(xù)加入塔內(nèi)，并繼續(xù)全回流操作；
3)當(dāng)塔頂溫度達(dá)到60°C，檢測(cè)，塔頂甲酸丁酯含量大于99%，以回流比(3?5):1采出甲酸丁酯產(chǎn)品至V3(隨著塔頂溫度的升高，回流比相應(yīng)提高至5:1);
4)當(dāng)塔頂溫度超過(guò)70°C，并檢測(cè)到甲酸丁酯含量開(kāi)始降低，關(guān)閉采出，進(jìn)行全回流操作
0.5h，之后開(kāi)始以回流比(2?5):1采出甲酸丁酯-丁醇過(guò)渡段至V2(隨著塔頂溫度的升高，回流比相應(yīng)提高至5:1);
5)當(dāng)塔頂溫度達(dá)到82°C，檢測(cè)，塔頂丁醇含量大于99%，以回流比(2?4):1采出丁醇產(chǎn)品至V5(隨著塔頂溫度的升高，回流比相應(yīng)提高至4:1);
6)當(dāng)塔頂溫度超過(guò)90°C，并檢測(cè)到丁醇含量開(kāi)始降低，停止加入萃取劑并關(guān)閉采出，全回流0.2h，之后開(kāi)始以(0.5?1.3):1采出丁醇-乙二醇過(guò)渡段至V4;
7)當(dāng)塔頂溫度超過(guò)120°C，停止加熱，塔釜萃取劑冷卻后，放出至Vl備用。
[0015]基于上述一種丁醇-甲酸丁酯共沸混合物萃取精餾方法間歇性操作步驟，該操作步驟主要主要技術(shù)參數(shù)為
1)萃取精餾塔理論塔板數(shù)=35?65;操作壓力為0.3atm;
2)萃取劑與原料的進(jìn)料比=(1.5?4):1