基于混合溶劑作為萃取劑的叔丁醇-丙酸甲酯共沸物精餾分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于混合溶劑作為萃取劑的叔丁醇-丙酸甲酯共沸物精餾分離方法，屬于特殊精餾技術(shù)范疇，該工藝的特點在于萃取劑為加入了離子液體的混合物，萃取劑可回收利用，能耗低，產(chǎn)品質(zhì)量更高。
【背景技術(shù)】
[0002]叔丁醇(tert-butanol):又名2_甲基_3丙醇、三甲基甲醇，分子式為C4HiqO,常用作正丁醇的代替品，主要作為涂料和溶劑使用。同時叔丁醇也可作為內(nèi)燃機燃料的添加劑和抗爆劑，以及有機合成的原料(主要用于叔丁基化合物的烷基化原料)，用途廣泛。丙酸甲酯(methyl prop1nate):分子式為C4H8O,常用作有機合成的原料，也常常作為溶劑使用，能夠溶解蓖麻油、亞麻仁油、松香、甘油三松香酸酯等，同時還可以作為香料和調(diào)味品溶劑。在石油化工行業(yè)和食品行業(yè)有著極為廣泛的應(yīng)用。但是由于兩者存在共沸，常規(guī)的方法無法得到高純的兩種產(chǎn)品，從而極大的限制了兩者的應(yīng)用，因此開發(fā)兩者分離的技術(shù)十分必要。本發(fā)明旨在為兩者分離提供一種經(jīng)濟、簡便、分離效率高的工藝方法。
[0003]精餾是石油化工行業(yè)最常用、最基本的分離方法，從上世紀初精餾開始工業(yè)化運用開始，已經(jīng)有100多年的時間，精餾技術(shù)也不斷得以發(fā)展，周邊各種技術(shù)也不斷的與精餾進行結(jié)合，創(chuàng)新出新的精餾工藝。當(dāng)經(jīng)歷過上世紀80年代能源危機，尤其在2008年之后，隨著石油價格不斷攀升，人們開始意識到提高能源利用率、降低能耗才是未來工業(yè)的出路，精餾技術(shù)亦是如此。本發(fā)明采用是減壓萃取精餾，在能耗、投資成本、環(huán)境壓力方面有較大優(yōu)勢。
[0004]離子液體作為一種環(huán)境友好型溶劑，最近幾年有替代傳統(tǒng)溶劑的趨勢，也成為各個領(lǐng)域的研究熱點，展示了廣闊的應(yīng)用潛力和市場前景。近幾年關(guān)于離子液體的論文和專利成級數(shù)遞增，而美國、歐洲、日本更是將離子液體列入國家戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃，許多跨國集團公司如:德國BASF、德國Merck、美國Shell、比利時Bakert、日本三菱等致力于離子液體應(yīng)用技術(shù)研發(fā)，其中德國BASF制備燒氧基苯基膦的BASIL (biphasic acid scavengingutilising 1nic liquids)脫酸技術(shù)極大地提高了效率，引起國際社會廣泛關(guān)注。
[0005]尚子液體之所以能夠成為研究熱點，與其自身優(yōu)良的特性分不開:與傳統(tǒng)的有機溶劑和電解質(zhì)相比，離子液體具有一系列突出優(yōu)點:①幾乎沒有蒸氣壓、不揮發(fā)、無色、無味；②有較大的穩(wěn)定溫度范圍，較好的化學(xué)穩(wěn)定性及較寬的電化學(xué)穩(wěn)定電位窗口 ；③通過陰陽離子的設(shè)計可調(diào)節(jié)其對無機物、水、有機物及聚合物的溶解性，并且其酸度可調(diào)至超酸。
[0006]雖然離子液體具有眾多的優(yōu)點，但是由于目前市場價格昂貴，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，且同時兼具兩者的優(yōu)點，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。
[0007]基于離子液體的優(yōu)點，精餾工藝中可使用傳統(tǒng)有機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，同時可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。
[0008]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。萃取精餾關(guān)鍵在于萃取劑的選擇。對于醇-酯共沸體系，較為常用的萃取劑為乙二醇，目前乙二醇價格在4000~7000元/噸，而新型的離子液體萃取劑價格則十分高昂。例如甲基咪唑類磷酸鹽離子液體，目前作為其原料的甲基咪唑市場價格在30000~45000元/噸，而四氟磷酸鈉價格在20000~30000元/噸，六氟磷酸鈉價格更高達180000元/噸。較傳統(tǒng)溶劑，雖然離子液體作為萃取劑有眾多優(yōu)點，但是高昂的投資成本讓其工業(yè)化應(yīng)用十分困難。CN103193590A —種連續(xù)萃取分離混合醇-水的方法、CN102627556A 一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，而且以上發(fā)明均采用常壓精餾工藝，能耗成本較大?？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題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決目前萃取精餾工藝存在的問題，本發(fā)明萃取劑采用配位劑(乙二醇)與離子液體形成混合萃取劑，能夠有效提高產(chǎn)品純度和萃取效率，降低生產(chǎn)成本及能耗。發(fā)明采用的離子液體為1-乙基-3-甲基咪卩坐磷酸二乙酯鹽([emim] [dep])、1-丁基-3-甲基咪挫磷酸二丁酯鹽([bmim] [dbp])，同屬于烷基咪唑磷酸鹽類的離子液體。目前尚未發(fā)現(xiàn)關(guān)于叔丁醇-丙酸甲酯共沸體系分離的專利、文獻報道或發(fā)表，更未見離子液體在該共沸體系應(yīng)用的工藝出現(xiàn)，因此本發(fā)明彌補目前技術(shù)上的空缺。本發(fā)明最大的優(yōu)點在于萃取劑選擇上的創(chuàng)新，優(yōu)化了分離工藝，降低了分離能耗，以及得到高質(zhì)量的叔丁醇、丙酸甲醇產(chǎn)品，具有極高的推廣價值。
[0010]該工藝技術(shù)方案如下:
1)叔丁醇-丙酸甲酯混合物由萃取精餾塔中下部連續(xù)加入，乙二醇-離子液體組成混合萃取劑從塔上部加入，該塔操作壓力為0.3atm ;
2)萃取精餾塔塔頂能夠得到產(chǎn)品純度99.5%以上丙酸甲酯產(chǎn)品，塔底剩余為叔丁醇和萃取劑；
3)萃取精餾塔塔底物流進入萃取劑回收塔中部，塔頂?shù)玫郊兌?9.5以上的叔丁醇產(chǎn)品，塔底剩余萃取劑與微量的叔丁醇和丙酸甲酯，該塔操作壓力為0.3atm ;
4 )萃取劑回收塔塔底物流并入萃取劑進料管，作為萃取劑補充。
[0011]萃取精餾塔技術(shù)參數(shù):該塔理論塔板數(shù)為30~70 ;回流比為2~7，操作壓力為0.3atm ;萃取劑為乙二醇(80~90wt%)與離子液體(10~20wt%)，萃取劑與原料的進料為2.5-7:1,進料溫度為30~40°C，壓力為0.11，原料為叔丁醇(40wt%)與丙酸甲酯(60wt%)的近共沸組成，進料溫度為30~40°C，壓力為0.1lMPa ;塔釜控制溫度為96°C，塔頂溫度控制在460C。萃取進料位置為3~10塊塔板，原料進料位置32~42塊塔板。
[0012]萃取劑回收塔技術(shù)參數(shù):理論塔板數(shù)20~40 ;回流比1~4，操作壓力為0.3atm ;塔釜溫度控制在150°C，塔頂溫度穩(wěn)定在55°C，進料位置為18~30塊塔板。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明裝置及流程示意圖。
[0014]流股說明:S0LVENT—萃取劑進塔流股；FEED—原料進塔流股；①一丙酸甲酯采出流股；②一萃取劑、叔丁醇混合流股；③一叔丁醇采出流股—萃取劑采出、回流流股。
[0015]主要設(shè)備說明:T1 一萃取精餾塔；T2—萃取劑回收塔；Ε1、Ε4—冷凝器；Ε2、Ε5—捕集器；Ε3、Ε6—再沸器。
【具體實施方式】
[0016]實施例一
基于混合溶劑作為萃取劑的叔丁醇-丙酸甲酯共沸物精餾分離方法。萃取劑選用乙二醇和1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯鹽([emim] [cbp])，用量為3000kg/h ;原料處理量為1000kg/h，原料組成為叔丁醇(40wt%)與丙酸甲酯(60wt%)的近共沸組成。萃取精餾塔塔板數(shù)為60，萃取劑進料位置在第5塊塔板，原料進料位置在45塊塔板。回流比設(shè)定為4，塔頂采出速度為598kg/h，得到的丙酸甲酯純度為99.7%。萃取劑回收塔塔板數(shù)為30，流股②進料位置為第20塊塔板，回流比為1.5，塔頂采出速度為400kg/h，得到的叔丁醇純度為99.5%。塔底萃取劑回流，作為溶劑的補充。
[0017]實施例二
萃取劑選用乙二醇和1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯鹽([bmim] [dbp])，用量為4000kg/hr，其他條件如實施例一。得到的丙酸甲酯跟叔丁醇產(chǎn)品純度均在99.5%以上。
【主權(quán)項】
1.基于混合溶劑作為萃取劑的叔丁醇-丙酸甲酯共沸物精餾分離方法，其特征在于以下技術(shù)參數(shù): O萃取精餾塔理論塔板數(shù)為30~70 ;回流比為2~7，操作壓力為0.3atm ;萃取劑為乙二醇(80~90wt%)與離子液體(10~20wt%);萃取劑與原料的進料為2.5~7:1，進料溫度為30~40°C，壓力為0.llMPa，原料為叔丁醇(40wt%)與丙酸甲酯(60wt%)的近共沸組成，進料溫度為30~40°C，壓力為0.1IMPa ;塔釜控制溫度為96°C，塔頂溫度控制在46°C，萃取進料位置為3~10塊塔板，原料進料位置32~42塊塔板； 2)萃取劑回收塔技術(shù)參數(shù):理論塔板數(shù)20~40;回流比1~4，操作壓力為0.3atm ;塔釜溫度控制在150°C，塔頂溫度穩(wěn)定在55°C，進料位置為18~30塊塔板； 3)本發(fā)明采用的離子液體為1-乙基-3-甲基咪卩坐磷酸二乙酯鹽([emim][dep])、1- 丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯鹽([bmim] [dbp])0
【專利摘要】基于混合溶劑作為萃取劑的叔丁醇-丙酸甲酯精餾分離方法，本發(fā)明所述的叔丁醇-丙酸甲酯萃取精餾工藝萃取精餾塔、萃取劑回收塔雙塔構(gòu)成，為連續(xù)減壓操作；萃取劑從萃取精餾塔上端塔板加入、原料從萃取精餾塔下端塔板處加入；萃取精餾塔塔底流股連續(xù)進入萃取劑回收塔，進料位置為塔中；萃取劑回收塔塔底萃取劑作為萃取精餾塔溶劑的補充。本發(fā)明的最大特征在于萃取選用傳統(tǒng)溶劑與離子液體組成的混合萃取劑，在能耗、環(huán)境壓力、產(chǎn)品純度方面優(yōu)勢巨大，特別適合大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。
【IPC分類】C07C69/24, C07C29/84, C07C67/58, C07C31/12
【公開號】CN105152926
【申請?zhí)枴緾N201510418640
【發(fā)明人】姜占坤, 劉順江, 孫國新, 張啟龍
【申請人】濟南大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月17日