基于氯化膽堿深共融溶劑的苯-丙醇共沸物精餾分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用氯化膽堿深共融溶劑作為萃取劑的苯一丙醇共沸混合物間歇萃取精餾分離方法，屬于苯一丙醇共沸混合物的分離技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]萃取精餾是一種特殊精餾分離技術(shù)，適用共沸體系的分離，具有產(chǎn)品純度高，使用萃取劑可回收循環(huán)使用等顯著優(yōu)點。通過往精餾塔的上部連續(xù)加入萃取劑以改變原組分間的相對揮發(fā)度來達到分離目的。間歇萃取精餾融合了間歇精餾和萃取精餾的優(yōu)點，操作靈活，通過一個塔可以分離多個組分，設(shè)備投資小，適用于小批量高附加值的共沸化合物分離。丙醇的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:ch3ch2ch2oh，工業(yè)上應(yīng)用廣泛。在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的苯一丙醇混合物，由于苯和丙醇形成共沸物(苯的摩爾分?jǐn)?shù)為80.1%)而難以分離，如不回收，不僅會污染環(huán)境，而且增加生產(chǎn)成本，因此開發(fā)苯一丙醇共沸混合物的分離方法有重要的意義。有關(guān)萃取精餾方面的文章和專利很多，尚未見公開發(fā)表的苯一丙醇共沸體系萃取精餾分離方面的資料。
[0003]深共融溶劑(deep eutectic solvents, DES)，又稱低共融溶劑，它是由兩種或三種物質(zhì)通過分子間氫鍵相互締合熔融(主要選取季銨鹽或季鱗鹽為氫鍵接受體，有機酸、醇等為氫鍵給予體)而形成的穩(wěn)定溶劑，其熔點低于原料熔點，深共融溶劑最先由Abbott小組在2003年報道，用兩種固態(tài)原料氯化膽堿(ChCl)和尿素(Urea)成功合成出室溫條件下為液態(tài)的低共熔混合物，即DES。DES的物理化學(xué)性質(zhì)(密度、黏度、折射率、電導(dǎo)率、表面張力、化學(xué)惰性等)與離子液體很相似，與傳統(tǒng)有機溶劑相比，具有不易揮發(fā)、不易燃、易儲存、無毒等諸多優(yōu)點。相比離子液體，DES有許多優(yōu)點，如:(I)價格低；(2)在水中穩(wěn)定；
[3]制備簡單容易，將混合物在40?120°C均勻攪拌，直到形成均一透明的溶液即可；(4)其中大部分可生物降解、生物相容和無毒。尚未見DES用于苯-丙醇共沸物分離的文獻報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種苯一丙醇共沸混合物的間歇萃取精餾分離方法。該方法提出用氯化膽堿-乙二醇深共融溶劑作為萃取劑，流程簡單，能耗低，分離出的苯、丙醇產(chǎn)品純度高。
[0005]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實現(xiàn)的。采用包括萃取精餾塔，加熱釜，冷凝器，高位儲槽，接收罐和產(chǎn)品罐構(gòu)成的萃取精餾裝置，間歇萃取精餾分離苯一丙醇共沸混合物，其特征在于包括以下過程:
氯化膽堿和乙二醇按摩爾比1:2比例后放入三頸瓶中，通入氮氣保護并加熱到80°C攪拌2hr即可形成均勻無色的液體，即為氯化膽堿-乙二醇深共融溶劑。采用的間歇萃取精餾裝置中精餾塔總板數(shù)為25-30塊，萃取劑從上部第5塊板處加入；萃取劑為氯化膽堿和乙二醇深共融溶劑，其組成摩爾比為1:2 ;萃取精餾塔以下列條件操作，向塔釜內(nèi)加入待處理苯-丙醇混合物，從上部第5塊塔板處加入萃取劑，萃取劑的進料溫度為50-60°C ;當(dāng)萃取精餾塔頂溫度為79.5-81°C，以回流比1:1 一 6:1由塔頂采出苯含量合格的苯產(chǎn)品；當(dāng)萃取精餾塔頂溫度為81-96°C，以回流比3:1 - 10:1由塔頂采出苯一丙醇過渡段I，并停止加入萃取劑；當(dāng)萃取精餾塔頂溫度為96-98?，以回流比2:1 — 6:1由塔頂采出丙醇；當(dāng)萃取精餾塔頂溫度超過98°C，以回流比1:1 一 2:1由塔頂采出丙醇一萃取劑過渡段II ;當(dāng)加熱釜的萃取劑組成達到要求時，停車?yán)鋮s，將萃取劑泵入高位儲槽，加熱釜裝入新一批苯一丙醇混合物以及過渡段I和過渡段II，進行下批間歇萃取精餾分離。
[0006]具體流程(見附圖):苯一丙醇混合物加入加熱釜3中，開啟加熱釜的熱源和冷凝器4的冷源，待萃取精餾塔頂回流并且塔頂溫度穩(wěn)定后，萃取劑從高位儲罐I被引入萃取精餾塔2上部，全回流一段時間，當(dāng)苯含量達到要求時出料，進入接收罐4，當(dāng)萃取精餾塔頂餾出物中苯含量低于產(chǎn)品要求時，塔頂采出的物料進入過渡段I接收罐6 (當(dāng)萃取精餾塔頂餾出物中苯含量小于共沸組成時，停止加入萃取劑)，當(dāng)萃取精餾塔頂餾出物中丙醇含量達到產(chǎn)品要求時，采出的物料進入接收罐7，當(dāng)萃取精餾塔頂餾出物中丙醇含量低于產(chǎn)品要求時，采出的物料進入過渡段II接收罐8，當(dāng)加熱釜萃取劑的組成達到要求時，停車。加熱釜為高純萃取劑，打入高位儲槽I循環(huán)使用。過渡段I和II的物料再下一批精餾時投入到加熱釜3中。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點在于使用新型萃取劑破壞苯一丙醇共沸體系，分離出高純苯、丙醇產(chǎn)品，采用單塔操作，操作靈活，設(shè)備費用投入少，萃取劑循環(huán)利用，無廢棄物污染。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明裝置及流程示意圖。圖中:1一高位儲槽，2 —萃取精餾塔，3 —加熱釜，4 一冷凝器，5 —苯產(chǎn)品接收罐，6 —過渡段I接收罐，7 —丙醇產(chǎn)品接收罐，8 —過渡段II接收罐。
【具體實施方式】
[0009]實施例1:采用間歇萃取精餾裝置，在加熱釜投入500 L苯一丙醇共沸混合物(其中苯80%，丙醇20%，均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，萃取劑為氯化膽堿和乙二醇深共融溶劑，其組成摩爾比為1: 2，開啟加熱釜熱源和冷凝器冷源，待萃取精餾塔頂回流一段時間后，塔頂溫度穩(wěn)定，加入萃取劑，萃取劑進料位置在臨近塔頂處，控制萃取劑加入速度500 L/h，全回流操作，當(dāng)萃取精餾塔頂溫度為79.5-81°C時，餾出物中苯含量多99%開始出料，回流比為3:1，出料速度為200 L/h?當(dāng)萃取精餾塔頂溫度為81-96°C，采出苯一丙醇過渡段，并停止加入萃取劑，回流比為4:1，當(dāng)萃取精餾塔頂溫度為96-98?，塔頂餾出物中丙醇含量多99%時，接收丙醇，回流比為4:1，當(dāng)萃取精餾塔頂溫度超過98°C，回流比2:1，采出丙醇一萃取劑過渡段II，當(dāng)萃取精餾塔頂餾出物中萃取劑含量多99%時，停車，釜內(nèi)為萃取劑。
【主權(quán)項】
1.基于氯化膽堿深共融溶劑的苯一丙醇共沸物精餾分離方法，其特征在于:采用氯化膽堿-乙二醇深共融溶劑作為萃取劑；間歇萃取精餾裝置中精餾塔總板數(shù)為25-30塊，萃取劑從上部第5塊板處加入；萃取劑為氯化膽堿和乙二醇低共融溶劑，其組成摩爾比為1:2 ;使用間歇萃取精餾操作，得到高純度的苯、丙醇產(chǎn)品，采用單塔操作，萃取劑循環(huán)利用，無廢棄物污染。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于氯化膽堿深共融溶劑的苯－丙醇共沸物精餾分離方法，屬于苯－丙醇共沸混合物的分離技術(shù)。萃取劑為氯化膽堿和乙二醇低共融溶劑，其組成摩爾比為1:2，萃取精餾塔操作條件，萃取劑和該塔頂餾出物的質(zhì)量比為1：1－3：1，控制萃取精餾塔頂不同溫度和不同回流比，由萃取精餾塔頂分別采出苯、苯－丙醇過渡段I、丙醇和丙醇－萃取劑過渡段II；當(dāng)塔釜的萃取劑組成達到要求時，將萃取劑泵入高位儲槽循環(huán)利用。本發(fā)明的優(yōu)點在于使用新型萃取劑破壞苯－丙醇共沸體系，分離出高純苯、丙醇產(chǎn)品，采用單塔操作，操作靈活，設(shè)備費用投入少，萃取劑循環(huán)利用，無廢棄物污染。
【IPC分類】C07C7/08, C07C31/10, C07C29/84, C07C15/04
【公開號】CN104926605
【申請?zhí)枴緾N201510260340
【發(fā)明人】姜占坤, 劉順江, 孫國新
【申請人】濟南大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月21日