專利名稱：非均相共沸精餾分離叔丁醇和水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非均相共沸精餾分離叔丁醇和水方法，屬于叔丁醇和水分離技術(shù)。
背景技術(shù)：
叔丁醇(TBA)，又名三甲基甲醇，常溫下為無色結(jié)晶或透明液體，有樟腦氣味，沸點(diǎn)82.5℃，具吸濕性。叔丁醇可溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，如醇、酯、醚、脂肪烴、芳香烴類。這些性質(zhì)使叔丁醇成為有用溶劑和添加劑，可以用做清蠟劑、變性酒精的加溶劑，用于穩(wěn)定氯烴類。叔丁醇分子上的羥基很容易被取代生成叔丁基鹵化物或過氧化物，使叔丁醇成為重要的烷基化劑，尤其用于芳香烴和酚類，可生產(chǎn)多種精細(xì)化學(xué)品，如醫(yī)藥、農(nóng)藥和各種助劑。叔丁醇能與水按任意比例混溶并形成恒沸混合物(水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.76％)，用普通的精餾方法無法得到高純度叔丁醇。
目前分離叔丁醇——水的主要方法有共沸精餾，萃取精餾，吸附蒸餾，鹽析法和滲透蒸發(fā)法，大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)的是共沸精餾和萃取精餾。US4239926首先研究了叔丁醇的精制方法，在異丁烷氧化制取叔丁醇的過程中，叔丁醇產(chǎn)品含有丙酮，水以及其它高沸點(diǎn)雜質(zhì)。他提出用水和二甲苯結(jié)合作為萃取劑來除掉水。US5084142則對大量物質(zhì)進(jìn)行了相對揮發(fā)度的測量，篩選了一些適宜用于分離該叔丁醇—水的夾帶劑。研究表明，對于共沸精餾適宜的夾帶劑是乙烯基正丁基醚和丙二醇二甲醚，對于萃取精餾適宜的萃取劑為1，3-丁二醇和三甘醇。CN1621399采用醇或醇與鹽或強(qiáng)堿的混合物作為萃取劑進(jìn)行萃取精餾，得到跨越恒沸組成的叔丁醇，為后續(xù)叔丁醇的進(jìn)一步提純奠定基礎(chǔ)，使得到不含二聚物等雜質(zhì)的無水叔丁醇成為可能。工業(yè)上對于含水量接近共沸組成的叔丁醇通常采用與苯組成的三元共沸混合物進(jìn)行共沸精餾脫水，但是苯的毒性比較大，長期在苯蒸汽濃度較大的環(huán)境中工作會對人的身體健康造成危害，各國現(xiàn)在已經(jīng)避免使用苯，而著力于尋找新的替代品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種非均相共沸精餾分離叔丁醇和水的方法，該方法共沸劑的消耗量少，節(jié)約了能耗。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的一種非均相共沸精餾分離叔丁醇和水的方法，該方法采用由精餾塔、冷凝器、分相器和產(chǎn)品儲罐構(gòu)成的精餾裝置，實(shí)現(xiàn)非均相共沸精餾分離叔丁醇和水，其特征在于包括以下過程常壓下將叔丁醇與水組成的恒沸物或接近恒沸組成的叔丁醇與水組成混合物，按恒沸物或混合物與共沸劑環(huán)己烷的質(zhì)量比為0.3～1.5，一同加入理論板數(shù)為30～50精餾塔的塔釜中，在塔釜溫度為60-80℃進(jìn)行全回流操作0.5-2小時，當(dāng)全回流過程結(jié)束后，塔頂分相器中富集的水要及時從分相器底部采出，當(dāng)塔頂溫度在64～83℃，塔釜溫度在70～87℃，以回流比為1～5，從塔頂采出的叔丁醇-水-環(huán)己烷三元共沸物收集在分相器中，靜置分層，其中分相器上層的環(huán)己烷和叔丁醇有機(jī)相采出到另一個儲罐中，在下一批共沸精餾過程中繼續(xù)使用。再以回流比1-4，在塔頂溫度62-82℃下由塔頂采出環(huán)己烷-水及少量環(huán)己烷-叔丁醇的混合物后，在塔釜82-88℃，塔頂溫度82-83℃下從塔頂?shù)玫郊兌葹?8.2wt％的叔丁醇產(chǎn)品。
本發(fā)明的方法適用于叔丁醇與水組成的恒沸物或接近恒沸組成的混合物。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用環(huán)己烷替代苯，增強(qiáng)了操作過程的安全性，而且環(huán)己烷與苯的價格與性能接近，無須進(jìn)行設(shè)備改造。采用了新式的冷凝器，在全回流過程中就可以采出部分水，使參加回流的水減少，減少了共沸劑的用量，增加了叔丁醇的一次收率，提高了經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本發(fā)明裝置示意圖。
其中1為精餾塔塔身，2為保溫層，3為精餾塔塔釜，4為加熱套，5為冷凝器，6為分相器，7為產(chǎn)品儲罐。
具體實(shí)施例方式
實(shí)驗(yàn)采用間歇精餾塔的參數(shù)為有效填料段高度1.5m，塔柱直徑30mm，內(nèi)裝3mm×3mm的高效不銹鋼θ環(huán)填料；塔釜為250ml的三口瓶，分別插接塔體、溫度計(jì)和玻璃塞；回流比用繼電器和電磁鐵控制，在塔頂采樣；塔釜用電加熱套加熱，加熱功率200W，塔身用加熱保溫帶保溫，塔上部用自來水冷凝至室溫；該塔的理論塔板數(shù)為45。打開進(jìn)料口，加入60ml環(huán)己烷和120ml原料(含水12.93wt％)。檢查各處接口是否密封好，向塔頂冷凝器通入冷卻水后，接通加熱電源對再沸器進(jìn)行加熱，在塔釜溫度達(dá)到75℃，保持全回流1.5h，在全回流過程中應(yīng)將分相器中的水采出。當(dāng)塔頂溫度在65-80℃，調(diào)節(jié)回流比控制器，以回流比為3的速度采出環(huán)己烷-水及少量環(huán)己烷-叔丁醇的混合物餾分。在塔頂溫度達(dá)到82℃之前，采出的產(chǎn)品應(yīng)收集在另外一個產(chǎn)品收集器中，靜置分層，其中的環(huán)己烷和叔丁醇有機(jī)相可以在下一批的叔丁醇-水共沸精餾過程中繼續(xù)使用。最終由塔釜得到的叔丁醇產(chǎn)品為無色透明液體，叔丁醇含量為98.2wt％，一次收率為52％。
權(quán)利要求
1.一種非均相共沸精餾分離叔丁醇和水的方法，該方法采用由精餾塔、冷凝器、分相器和產(chǎn)品儲罐構(gòu)成的精餾裝置，實(shí)現(xiàn)非均相共沸精餾分離叔丁醇和水，其特征在于包括以下過程常壓下將叔丁醇與水組成的恒沸物或接近恒沸組成的叔丁醇與水組成混合物，按恒沸物或混合物與共沸劑環(huán)已烷的質(zhì)量比為0.3～1.5，一同加入理論板數(shù)為30～50的精餾塔的塔釜中，在塔釜溫度為60-80℃進(jìn)行全回流操作0.5-2小時，當(dāng)全回流過程結(jié)束后，塔頂分相器中富集的水要及時從分相器底部采出，當(dāng)塔頂溫度在64～83℃，塔釜溫度在70～87℃，以回流比為1～5，從塔頂采出的叔丁醇-水-環(huán)己烷三元共沸物收集在分相器中，靜置分層，其中分相器上層的環(huán)己烷和叔丁醇有機(jī)相采出到另一個儲罐中，在下一批共沸精餾過程中繼續(xù)使用，再以回流比1-4，在塔頂溫度62-82℃下由塔頂采出環(huán)己烷-水及少量環(huán)己烷-叔丁醇的混合物后，在塔釜82-88℃，塔頂溫度82-83℃下從塔頂?shù)玫郊兌葹?8.2wt％的叔丁醇產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非均相共沸精餾分離叔丁醇和水方法。采用包括精餾塔的精餾裝置，非均相共沸精餾分離叔丁醇和水，其過程，常壓下將叔丁醇與水的恒沸物或混合物，按恒沸物或混合物與共沸劑環(huán)已烷的質(zhì)量比為0.3～1.5，加入精餾塔的塔釜中，在塔釜為60－80℃進(jìn)行全回流，全回流結(jié)束后，采出分相器中富集的水，當(dāng)塔頂在64～83℃，塔釜在70～87℃，以回流比為1～5，采出三元共沸物收集在分相器中，分相器上層的環(huán)己烷和叔丁醇有機(jī)相采出備用。再以回流比1－4，在塔頂62－82℃下由塔頂采出環(huán)己烷－水及少量環(huán)己烷－叔丁醇的混合物后，在塔釜82－88℃，塔頂82－83℃下從塔頂?shù)玫郊兌葹?8.2wt％的叔丁醇產(chǎn)品。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，共沸劑的用量少，叔丁醇的一次收率高。
文檔編號C07C31/00GK1760165SQ200510016030
公開日2006年4月19日 申請日期2005年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者許松林, 王惠媛 申請人:天津大學(xué)