一種混合萃取劑分離異丙醇-甲酸丙酯共沸物的間歇精餾工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混合萃取劑分離異丙醇-甲酸丙酯共沸物的間歇精餾工藝，屬于異丙醇-甲酸丙酯共沸物萃取精餾技術(shù)。該工藝的特點(diǎn)在于萃取劑為加入了離子液體的混合物，且操作方式為減壓間歇操作，具有操作簡(jiǎn)單、萃取劑可回收、能耗低的優(yōu)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]異丙醇(isopropanol)，又名二甲基甲醇、2-丙醇，行業(yè)中也作IPA，分子式為C3H8O,化學(xué)性質(zhì)與乙醇、丙醇相似，但是有仲醇的特性，能夠溶解生物堿、橡膠、蟲膠、山達(dá)月旨、松香、乳香、合成樹脂等多種有機(jī)物。此外，它還是精制潤(rùn)滑油的優(yōu)良脫蠟劑、棉籽油的萃取劑、防凍劑、脫水機(jī)、防霧劑，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、化妝品、有機(jī)合成方面有著廣泛的應(yīng)用。甲酸丙酯(propyl methanoate)，分子式為C4H8O2,常用作有機(jī)溶劑，并用于制造香料、熏蒸殺蟲劑和殺菌劑，也用于調(diào)配菠蘿蜜、櫻桃、蘋果、檸檬等果香型食用香精以及朗姆酒、白蘭地等酒用香精，在食品藥品行業(yè)具有廣泛的應(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物質(zhì)，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(jì)、簡(jiǎn)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(jì)初精餾開始工業(yè)化運(yùn)用開始，已經(jīng)有100多年的時(shí)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(jìn)行結(jié)合，創(chuàng)新出新的精餾工藝。當(dāng)經(jīng)歷過上世紀(jì)80年代能源危機(jī)，尤其在2008年之后，隨著石油價(jià)格不斷攀升，人們開始意識(shí)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(shì)。
[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(shì)，也成為各個(gè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，展示了廣闊的應(yīng)用潛力和市場(chǎng)前景。近幾年關(guān)于離子液體的論文和專利成級(jí)數(shù)遞增，而美國(guó)、歐洲、日本更是將離子液體列入國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃，許多跨國(guó)集團(tuán)公司如:德國(guó)BASF、德國(guó)Merck、美國(guó)Shell、比利時(shí)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(guó)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(guó)際社會(huì)廣泛關(guān)注。
[0005]尚子液體之所以能夠成為研究熱點(diǎn)，與其自身優(yōu)良的特性分不開:與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑和電解質(zhì)相比，離子液體具有一系列突出優(yōu)點(diǎn):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(jì)可調(diào)節(jié)其對(duì)無機(jī)物、水、有機(jī)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(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。
[0007]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。
[0008]申請(qǐng)?zhí)枮?01410619746.0 —種甲醇-甲酸丙酯共沸物萃取精餾分離的新工藝、申請(qǐng)?zhí)枮?01510013539.5 一種混合溶劑連續(xù)萃取精餾分離乙醇-甲苯共沸物的方法，均采用N-甲基吡咯烷酮與離子液體組成的混合溶劑作萃取劑，而申請(qǐng)?zhí)枮?01410619744.1 一種連續(xù)萃取精餾分離異丁醇和異丁酸乙酯共沸物的方法，混合萃取劑采用的離子液體為咪唑乙酸鹽類。與以上發(fā)明專利相比，本發(fā)明專利在共沸體系、混合萃取劑的組合上具有明顯的創(chuàng)新性。
[0009]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)。萃取精餾關(guān)鍵在于萃取劑的選擇。對(duì)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(jià)格在4000~7000元/噸，而新型的離子液體萃取劑價(jià)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(chǎng)價(jià)格在30000~45000元/噸，而四氟磷酸鈉價(jià)格在20000~30000元/噸，六氟磷酸鈉價(jià)格更高達(dá)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(diǎn)，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】

[0010]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。本發(fā)明采用的離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([Emim] [BF4])、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([Bmim] [PF6])，同屬于烷基咪唑類的離子液體。目前尚未發(fā)現(xiàn)關(guān)于異丙醇-甲酸丙酯共沸體系分離的專利、文獻(xiàn)報(bào)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(bǔ)目前技術(shù)上的空缺。本發(fā)明最大的優(yōu)點(diǎn)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)量的異丙醇、甲酸丙酯產(chǎn)品，具有極高的推廣價(jià)值。
[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種混合萃取劑分離異丙醇-甲酸丙酯共沸物的間歇精餾工藝。該工藝特點(diǎn)是在于萃取劑選用離子液體與常規(guī)溶劑組成的混合物，操作方式為減壓間歇操作。
[0012]—種混合萃取劑分離異丙醇-甲酸丙酯共沸物的間歇精餾工藝，該工藝主要設(shè)備由塔爸、精餾塔、冷凝器、回流裝置、產(chǎn)品罐、過渡餾分罐、進(jìn)料栗、真空裝置等構(gòu)成。
[0013]—種混合萃取劑分離異丙醇-甲酸丙酯共沸物的間歇精餾工藝，本發(fā)明是通過以下過程得以實(shí)現(xiàn)的。
[0014]異丙醇-甲酸丙酯混合物進(jìn)料栗I經(jīng)原料管加入塔釜內(nèi)，乙二醇-離子液體組成混合萃取劑經(jīng)進(jìn)料栗從塔上部不斷加入，萃取劑用量與原料比為2~6:1，該塔操作壓力為0.3atm0混合萃取劑進(jìn)塔后，對(duì)萃取精餾塔進(jìn)行全回流操作。當(dāng)塔頂溫度達(dá)到47~47.5°C，以回流比2~5:1采出含量多99.5%的甲酸丙酯至產(chǎn)品罐I ;當(dāng)萃取精餾塔塔頂采出的甲酸丙酯產(chǎn)品含量< 98%以下，且塔頂溫度高于50°C時(shí)，停止加入萃取劑，并以回流比3~5:1采出甲酸丙酯-異丙醇過渡餾分至過渡罐I ;當(dāng)塔頂溫度達(dá)到53~54°C時(shí)，以回流比1~2:1采出異丙醇至產(chǎn)品罐2，當(dāng)塔頂溫度高于63°C時(shí)，以回流比1:1采出異丙醇-乙二醇過渡餾分至過渡罐2 ;當(dāng)塔頂溫度高于140°C，停車。待系統(tǒng)冷卻后，塔釜放出純度高于99.5%的萃取劑，下批料待用。
[0015]萃取精餾塔技術(shù)參數(shù)如下:該塔理論塔板數(shù)為40~60，萃取劑進(jìn)料位置為第3-5塊板；回流比為1~5，操作壓力為0.3atm ;萃取劑為乙二醇(80~90wt%)與離子液體(10~20wt%)，萃取劑進(jìn)料量與原料進(jìn)料比為2~6:1，進(jìn)料溫度為30~40°C，壓力為0.1lMPa ；原料為異丙醇(36.5wt%)與甲酸丙酯(63.5wt%)的近共沸組成，進(jìn)料溫度為30~40°C，壓力為 0.1 IMPa。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明裝置及流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例一
一種混合萃取劑分離叔丁醇-丙酸甲酯共沸物的間歇精餾工藝。萃取劑選用乙二醇和1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([Emim] [BF4]) (20wt%);原料處理量為1000kg，原料組成為異丙醇(36.5wt%)與甲酸丙酯(63.5wt%)的近共沸組成，萃取劑用量與原料進(jìn)料比為3~4:1，萃取精餾塔塔板數(shù)為60，萃取劑進(jìn)料位置在第5塊塔板?；亓鞅仍O(shè)定為4，當(dāng)塔頂溫度達(dá)到47~47.5°C，以回流比5:1采出含量彡99.5%的甲酸丙酯至產(chǎn)品罐I ;當(dāng)萃取精餾塔塔頂采出的甲酸丙酯產(chǎn)品含量< 98%以下且塔頂溫度高于50°C時(shí)，停止加入萃取劑，并以回流比5:1采出甲酸丙酯-異丙醇過渡餾分至過渡罐I ;當(dāng)塔頂溫度達(dá)到54~55°C時(shí)，以回流比2:1采出異丙醇至產(chǎn)品罐2，當(dāng)塔頂溫度高于65°C時(shí)，以回流比1:1采出異丙醇-乙二醇過渡餾分至過渡罐2 ;當(dāng)塔頂溫度高于140°C，停車。待系統(tǒng)冷卻后，塔釜放出純度高于99.5%的萃取劑，下批料待用。
[0018]實(shí)施例二
萃取劑選用乙二醇和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([Bmim] [PF6])，其他條件如實(shí)施例一。得到的甲酸丙酯跟異丙醇產(chǎn)品純度均在99.5%以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種混合萃取劑分離異丙醇-甲酸丙酯共沸物的間歇精餾工藝，其特征在于以下操作方法和技術(shù)參數(shù): .1)操作方法:異丙醇-甲酸丙酯混合物進(jìn)料栗I經(jīng)原料管加入塔釜內(nèi)，乙二醇-離子液體組成混合萃取劑經(jīng)進(jìn)料栗從塔上部不斷加入，萃取劑用量與原料比為2~6:1，該塔操作壓力為0.3atm ;混合萃取劑進(jìn)塔后，對(duì)萃取精餾塔進(jìn)行全回流操作；當(dāng)塔頂溫度達(dá)到47-47.5°C,以回流比2~5:1采出含量彡99.5%的甲酸丙酯至產(chǎn)品罐I ;當(dāng)萃取精餾塔塔頂采出的甲酸丙酯產(chǎn)品含量< 98%以下，且塔頂溫度高于50°C時(shí)，停止加入萃取劑，并以回流比3~5:1采出甲酸丙酯-異丙醇過渡餾分至過渡罐I ;當(dāng)塔頂溫度達(dá)到53~54°C時(shí)，以回流比1~2:1采出異丙醇至產(chǎn)品罐2 ;當(dāng)塔頂溫度高于63°C時(shí)，以回流比1:1采出異丙醇-乙二醇過渡餾分至過渡罐2 ;當(dāng)塔頂溫度高于140°C，停車；待系統(tǒng)冷卻后，塔釜放出純度高于99.5%的萃取劑，下批料待用； .2)技術(shù)參數(shù):萃取精餾塔理論塔板數(shù)為40~60，萃取劑進(jìn)料位置為第3~5塊板；回流比為1~5，操作壓力為0.3atm ;萃取劑為乙二醇(80~90wt%)與離子液體(10~20wt%)，萃取劑進(jìn)料量與原料進(jìn)料比為2~6:1，進(jìn)料溫度為30~40°C，壓力為0.1lMPa ;原料為異丙醇(36.5wt%)與甲酸丙酯(63.5wt%)的近共沸組成，進(jìn)料溫度為30~40°C，壓力為0.1lMPa0
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混合萃取劑分離異丙醇-甲酸丙酯共沸物的間歇精餾工藝，其特征在于選用乙二醇與離子液體的混合物作為萃取劑，從萃取精餾塔的上端加入，異丙醇-甲酸丙酯共沸物加入釜內(nèi)，通過調(diào)節(jié)回流比，控制產(chǎn)品的質(zhì)量，依次從塔頂?shù)玫郊姿岜ギa(chǎn)品、甲酸丙酯-異丙醇過渡段、異丙醇產(chǎn)品、異丙醇-乙二醇過渡段。其中甲酸丙酯、異丙醇產(chǎn)品含量均在99.5%以上，且兩個(gè)過渡餾分、塔底萃取劑可回收，待下批次物料一起處理。本發(fā)明采用間歇減壓精餾，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、操作靈活、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，適合中小規(guī)?；a(chǎn)。
【IPC分類】C07C31/10, C07C27/32, C07C69/06, C07C67/54, C07C29/84
【公開號(hào)】CN105152856
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510418606
【發(fā)明人】姜占坤, 劉順江, 孫國(guó)新
【申請(qǐng)人】濟(jì)南大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年7月17日