一种丁醇‑甲酸丁酯共沸混合物萃取精馏方法技术

一种丁醇‑甲酸丁酯共沸混合物萃取精馏方法，本发明专利技术所述的丁醇与甲酸丁酯共沸物萃取精馏方法包括减压连续性的操作方式或减压间歇性操作方式，通过选用多种萃取剂，得到高纯度的丁醇与甲酸丁酯产品，且萃取剂能够回收利用。本发明专利技术的最大特征在于萃取除了选用传统溶剂，还采用了传统溶剂与离子液体组成的混合萃取剂，在能耗、环境压力、产品纯度方面优势巨大，特别适合大规模的工业化应用，尤其是针对丁醇‑甲酸丁酯共沸体系的分离，填补了目前的技术空白。

Extractive distillation method for butyl alcohol butyl formate azeotropic mixture

A n - butyl formate azeotropic mixture extraction distillation method, butanol and butyl formate the azeotrope distillation extraction method including the pressure continuity mode of operation or intermittent decompression operation, through the use of a variety of extractant and obtain high purity butanol and butyl formate products, and the extractant can be recycled. The biggest characteristic of the invention is that in addition to the selection of traditional solvent extraction, using mixed extractant traditional solvent and ionic liquid composition, a huge advantage in energy consumption, environmental pressure and purity of product, especially suitable for large-scale industrial application, especially for the separation of butanol butyl formate azeotropic system, fill the technology gaps in the current.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术所提供的分离方法针对的是丁醇-甲酸丁酯共沸体系，分别采用乙二醇、乙二醇与离子液体组成的混合溶剂作为萃取剂，属于丁醇-甲酸丁酯共沸体系的萃取精馏方法。
技术介绍
本专利技术中涉及到的原料为丁醇与甲酸丁酯，两者都是化工行业中常见的物质。丁醇（C4H10O），又名酪醇、丙原醇，是多种涂料的溶剂和制增塑剂邻苯二甲酸二丁酯（见邻苯二甲酸酯）的原料，也用于制造丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、乙二醇丁醚以及作为有机合成中间体和生物化学药的萃取剂，还用于制造表面活性剂。甲酸丁酯（C5H10O2），用作漆用溶剂，制造胶片时的溶剂，还用于人造革、香料制造、有机合成、化学试剂等。丁醇与甲酸丁酯不仅在石油化工领域有着重要的应用，而且在其他行业里面也有相当广泛的使用。但是两种物质却存在共沸现象，使得分离这两者的难度大大增加。对于有机溶剂的回收，工业上广泛采用的是蒸馏或精馏的处理方式，但对于共沸体系来说，国内采用较多的是共沸精馏方法。但是共沸精馏有其自身的局限性：在能耗方面，成本较其他方法更高，在设备投资上，也往往较其他方法更大，且产品纯度难以保证。在化工行业常用的分离方法中，精馏以其自身的优势成为众多企业的选择，但是精馏就意味着需要能耗，因此能耗成本也成为企业需要重点考虑的问题。结合国家“十三五”规划和目前相关产业政策，节能、减排成为化工企业未来几年的重中之重。本专利技术中采用萃取精馏工艺，与传统共沸精馏相比，在能耗问题上有明显改进，而且产品纯度更高。本专利技术中采用的萃取剂，不再是单纯的有机溶剂，而是选择有机溶剂与离子液体组成的混合萃取剂，能够明显降低萃取剂的损耗。离子液体是指由有机阳离子和阴离子构成的在室温下呈液态的盐类化合物，具有蒸汽压低、熔点低、液程宽、易操作、可溶性好和稳定高等优点。虽然离子液体具有众多的优点，但是由于目前市场价格昂贵，且萃取剂的用量较大，导致生产成本非常高，因此使用率较低。研究人员发现，离子液体可以与配位剂组成新的离子液体，能够有效降低工业化应用的成本，且同时兼具两者的优点，常用的配位剂有乙二醇、甘油等，本专利技术选用的配位剂为乙二醇，与离子液体组成混合溶剂。基于离子液体的优点，精馏工艺中可使用传统有机溶剂与离子液体的混合液作为萃取剂，能够有效的降低传统溶剂的损失（离子液体不挥发、损失率极低，且循环使用），降低生产成本，同时可以提高产品质量。现有的共沸体系分离手段基本分为两类：共沸精馏和萃取精馏。萃取精馏在产品纯度、能耗方面较共沸精馏具有优势。而目前在萃取剂的选择上，基本上采用传统溶剂作为萃取剂或者说直接采用离子液体萃取剂，CN103193590A一种连续萃取分离混合醇-水的方法、CN102627556A一种萃取精馏分离甲酸乙酯-乙醇-水的工艺均采用乙二醇作萃取剂；CN103193590A离子液体萃取精馏分离醋酸-水的方法采用离子液体作为萃取剂。前者在萃取效率上要低，而后者则在投资成本上要大很多。总而言之，如何降低萃取剂损耗和生产成本、提高产品纯度是目前精馏工艺亟需解决的问题。目前，关于丁醇-甲酸丁酯共沸体系的分离，并没有相关的文献或者报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有工艺中存在的不足，并针对丁醇-甲酸丁酯共沸体系，提出一种分离效果好、产品纯度高、能耗低，且萃取剂易回收、易于工业化的分离方法。通过T-x-y相图，可以看到丁醇-甲酸丁酯存在共沸现象（附图1中可以看到丁醇-甲酸丁酯存在共沸点）。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种丁醇-甲酸丁酯共沸混合物萃取精馏方法，该方法采用连续性操作或间歇性操作。本专利技术所描述的萃取剂分别为乙二醇、乙二醇与离子液体（40wt%~50wt%）形成混合萃取剂，能够有效提高产品纯度和萃取效率，降低生产成本。专利技术采用的离子液体分别为N-乙基吡啶磷酸二甲酯盐（[epy][DMP]）、N-甲基吡啶磷酸二甲酯盐（[mpy][DMP]）、N-丁基吡啶磷酸二甲酯盐（[bpy][DMP]）。本专利技术所述的一种丁醇-甲酸丁酯共沸混合物萃取精馏方法连续性操作步骤如下：1）丁醇与甲酸丁酯混合物由T101中下部通过进料系统连续加入，萃取剂从塔上部加入，进料温度皆为常温，T101操作压力为0.3atm（绝压）；2）T101塔顶能够得到产品纯度99.9%以上甲酸丁酯产品，塔底为丁醇和萃取剂；3）T101塔底物流进入T102的中部，在T102塔顶得到纯度99.9%以上的丁醇产品，塔底剩余萃取剂与微量的丁醇和甲酸丁酯，T102操作压力为0.1atm（绝压）；4）T102塔底物流并入萃取剂进料管道，作为萃取剂补充。基于上述的一种丁醇-甲酸丁酯共沸混合物萃取精馏方法连续性操作，该连续性操作主要技术参数为：1）T101技术参数：理论塔板数=35~55；回流比=3.5:1~5:1，操作压力=0.3atm；萃取剂分别为乙二醇、乙二醇与离子液体组成的混合萃取剂（其中离子液体为含量在40wt%~50wt%）；萃取剂与原料的进料比=0.8~1.8:1，进料温度=30℃~40℃，压力=0.11MPa，原料为丁醇（17.9wt%）与甲酸丁酯（82.1wt%）的近共沸组成，进料温度=30℃~40℃，压力=0.11MPa；塔釜温度=118℃~120℃，塔顶温度=68℃~71℃。萃取进料位置为3~9块塔板，原料进料位置28~45块塔板；2）T102技术参数：理论塔板数=40~60；回流比=0.5:1~1.5:1，操作压力=0.1atm；塔釜温度=130℃~139℃，塔顶温度=62℃~68℃，进料位置为23~36块塔板。本专利技术所述的一种丁醇-甲酸丁酯共沸混合物萃取精馏方法间歇性操作步骤如下：1）丁醇与甲酸丁酯混合物由原料泵P2一次性打入精馏塔塔釜E1，开启加热；2）当塔顶出现冷凝液，全回流操作，并将萃取剂通过泵P1连续加入塔内，并继续全回流操作；3）当塔顶温度达到60℃，检测，塔顶甲酸丁酯含量大于99%，以回流比（3~5）:1采出甲酸丁酯产品至V3（随着塔顶温度的升高，回流比相应提高至5:1）；4）当塔顶温度超过70℃，并检测到甲酸丁酯含量开始降低，关闭采出，进行全回流操作0.5h，之后开始以回流比（2~5）:1采出甲酸丁酯-丁醇过渡段至V2（随着塔顶温度的升高，回流比相应提高至5:1）；5）当塔顶温度达到82℃，检测，塔顶丁醇含量大于99%，以回流比（2~4）:1采出丁醇产品至V5（随着塔顶温度的升高，回流比相应提高至4:1）；6）当塔顶温度超过90℃，并检测到丁醇含量开始降低，停止加入萃取剂并关闭采出，全回流0.2h，之后开始以（0.5~1.3）:1采出丁醇-乙二醇过渡段至V4；7）当塔顶温度超过120℃，停止加热，塔釜萃取剂冷却后，放出至V1备用。基于上述一种丁醇-甲酸丁酯共沸混合物萃取精馏方法间歇性操作步骤，该操作步骤主要主要技术参数为1）萃取精馏塔理论塔板数=35~65；操作压力为0.3atm；2）萃取剂与原料的进料比=(1.5~4):1。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丁醇‑甲酸丁酯共沸混合物萃取精馏方法，其特征在于：该方法分为连续性操作或间歇性操作，其中连续性操作包含萃取精馏塔（T101）和溶剂回收塔（T102），原料丁醇与甲酸丁酯的混合物在T101中下部加入，萃取剂从T101上部加入，甲酸丁酯在T101塔顶采出，萃取剂与丁醇混合物由T101塔底采出后进入T102中部，丁醇从T102塔顶采出，塔底萃取剂采出后循环利用；间歇性操作包括丁醇与甲酸丁酯混合物原料一次性打入精馏塔塔釜E1，萃取剂通过塔上部连续加入，首先塔顶采出的为甲酸丁酯，之后根据温度不同，依次采出甲酸丁酯‑丁醇过渡馏分、丁醇、丁醇‑萃取剂过渡馏分，塔釜采出萃取剂回收利用。

【技术特征摘要】
1.一种丁醇-甲酸丁酯共沸混合物萃取精馏方法，其特征在于：该方法分为连续性操作或间歇性操作，其中连续性操作包含萃取精馏塔（T101）和溶剂回收塔（T102），原料丁醇与甲酸丁酯的混合物在T101中下部加入，萃取剂从T101上部加入，甲酸丁酯在T101塔顶采出，萃取剂与丁醇混合物由T101塔底采出后进入T102中部，丁醇从T102塔顶采出，塔底萃取剂采出后循环利用；间歇性操作包括丁醇与甲酸丁酯混合物原料一次性打入精馏塔塔釜E1，萃取剂通过塔上部连续加入，首先塔顶采出的为甲酸丁酯，之后根据温度不同，依次采出甲酸丁酯-丁醇过渡馏分、丁醇、丁醇-萃取剂过渡馏分，塔釜采出萃取剂回收利用。
2.按权利要求1所说的方法，其特征在于：连续性或间歇行操作萃取剂为乙二醇或乙二醇与离子液体组成的混合萃取剂。
3.按权利要求2所说的方法，其特征在于：混合萃取剂中离子液体分别为N-甲基吡啶磷酸二甲酯盐、N-乙基吡啶磷酸二甲酯盐、N-丁基吡啶磷酸二甲酯盐。
4.按...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜占坤，刘顺江，孙国新，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37