單塔萃取精餾回收四氫呋喃-甲醇-水中四氫呋喃的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了單塔萃取精餾回收四氫呋喃?甲醇?水中四氫呋喃的方法，針對四氫呋喃?甲醇?水三元混合物中存在兩組共沸物(即四氫呋喃?甲醇和四氫呋喃?水)難以分離的現(xiàn)狀，以2?甲基?2?丁烯為萃取劑，利用其與甲醇和水形成最低共沸物的特點，實現(xiàn)了從三元混合物中回收高純度四氫呋喃的目標。采用單塔萃取精餾操作，與傳統(tǒng)分離方法相比，大幅降低了能耗，節(jié)省了設備費用。萃取劑2?甲基?2?丁烯不與水相溶，實現(xiàn)了高純度回收，可回用至萃取精餾塔，節(jié)省了原料成本。
【專利說明】
單塔萃取精餾回收四氫呋喃-甲醇-水中四氫呋喃的方法【
技術領域
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[0001]本發(fā)明屬于化工分離純化領域，具體涉及單塔萃取精餾回收四氫呋喃-甲醇-水中四氫呋喃的方法?！尽颈尘凹夹g】】
[0002]四氫呋喃是一種重要的有機合成原料且是性能優(yōu)良的溶劑，特別適用于溶解PVC、 聚偏氯乙烯和丁苯胺，廣泛用作表面涂料、防腐涂料、印刷油墨、磁帶和薄膜涂料的溶劑，并用作反應溶劑，用于電鍍鋁液時可任意控制鋁層厚度。甲醇，沸點為64.5°C，主要用作涂料、 油墨、染料、醋酸纖維素等的溶劑，還可作為農(nóng)藥、醫(yī)藥、塑料的原料。
[0003]在制藥行業(yè)留體藥物生產(chǎn)過程中，四氫呋喃-甲醇-水常以混合物的形式出現(xiàn)。四氫呋喃和甲醇會形成共沸物，常壓下其共沸點為58.96°C，其中四氫呋喃的質(zhì)量分數(shù)為 50.65%、甲醇質(zhì)量分數(shù)為49.35%。而四氫呋喃與水同樣形成共沸物，常壓下共沸點為 62.59°C，其中四氫呋喃質(zhì)量分數(shù)為78.71 %、水質(zhì)量分數(shù)為21.29%。該三元混合物中存在兩組共沸物，采用普通的精餾方法根本無法實現(xiàn)有效分離。
[0004]文獻(甲醇-四氫呋喃-水體系分離新方法的研究.煙臺大學學報，2001年第14卷第 3期)研究了一種利用水和氟化鉀分離該三元體系的方法，該方法利用兩個塔實現(xiàn)分離，工藝較為復雜，且目前尚未實現(xiàn)工業(yè)化。
[0005]專利(CN1660828A)涉及從制藥廢液中回收四氫呋喃的方法，制藥廢液主要含有四氫呋喃、乙醇、水三種組分，其工藝先進行初步精餾，后進行萃取精餾，最后還需要與固體氫氧化鉀攪拌后靜置才能得到較純的四氫呋喃，工藝過程復雜，且由其實施案例可見，該工藝目前處于實驗室研究階段，并未實現(xiàn)工業(yè)化。
[0006]專利(CN102911139A)涉及一種含四氫呋喃-甲醇體系的溶劑回收分離方法，以乙二醇為萃取劑，利用萃取精餾塔和萃取劑回收塔雙塔分離工藝分離四氫呋喃和甲醇共沸物，工藝相對復雜，未涉及到四氫呋喃-甲醇-水三元物系的分離。
[0007]專利(CN104447636A)涉及利用分壁塔萃取精餾分離乙醇-四氫呋喃的方法及裝置，該方法以1，4_ 丁二醇為萃取劑，利用單塔實現(xiàn)了乙醇-四氫呋喃這一組共沸物的分離， 但是沒有涉及三元組分的分離，此外，分壁塔操作較為復雜。
[0008]專利(CN104098431A)涉及甲醇、二氯甲烷和水的萃取精餾工藝方法，采用雙塔實現(xiàn)甲醇和二氯甲烷的分離，工藝復雜，能耗較高。
[0009]本發(fā)明采用單塔實現(xiàn)了四氫呋喃-甲醇-水混合物中四氫呋喃的高純度回收，以2-甲基-2-丁烯為萃取劑，利用該萃取劑與水和甲醇形成三元最低共沸物的特性，實現(xiàn)分離后的四氫呋喃純度高達99.5%以上;利用萃取劑不溶于水的特性，使其能夠?qū)崿F(xiàn)回收再利用， 降低了分離成本;僅利用單塔就從含有兩組共沸組成的三元混合物中分離出高純度組分， 相比于傳統(tǒng)的雙塔甚至多塔工藝，能耗低且工藝簡單。【
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0010][要解決的技術問題]
[0011]本發(fā)明的目的是提供單塔萃取精餾回收四氫呋喃-甲醇-水中四氫呋喃的方法。
[0012][技術方案]
[0013]本發(fā)明針對三元混合物，尤其是存在兩組共沸組成的四氫呋喃-甲醇-水混合物， 現(xiàn)有技術分離能耗高、工藝復雜的現(xiàn)狀，提供單塔萃取精餾回收四氫呋喃-甲醇-水中四氫呋喃的方法。以2-甲基-2-丁烯為萃取劑，利用該萃取劑與水和甲醇形成三元最低共沸物的特性，將三元混合物中絕大部分的甲醇和水以共沸物的形式先分離，則剩余組分為高純度的四氫呋喃，實現(xiàn)其純度高達99.5%以上。利用萃取劑不溶于水的特性，通過分相原理使其能夠?qū)崿F(xiàn)回收再利用，降低了分離成本;整個工藝采用單塔操作，相比于傳統(tǒng)的雙塔甚至多塔工藝，大幅降低能耗且工藝簡單易行。
[0014]本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的:單塔萃取精餾回收四氫呋喃-甲醇-水中四氫呋喃的方法，實現(xiàn)該方法的裝置包括:萃取精餾塔C1、冷凝器H1、再沸器H2、混合罐U1、回流罐U2、分相器U3、四氫呋喃產(chǎn)品罐U4、進料栗P1、進料栗P2、進料栗P3、進料栗P4、進料栗P5、 進料栗P6、閥門V1、閥門V2;進料栗P1與混合罐U1補充液進口相連接，混合罐U1液體出口經(jīng)進料栗P5與萃取精餾塔C1萃取劑進口連接，進料栗P6與萃取精餾塔C1進料口連接，萃取精餾塔C1塔頂部汽相出口經(jīng)過冷凝器H1與回流罐U2連接，塔底部循環(huán)液出口與再沸器H2液相入口連接，再沸器H2汽相出口連接回萃取精餾塔C1，塔底部液相采出口與四氫呋喃產(chǎn)品罐 U4連接，回流罐U2回流口連接回萃取精餾塔C1，采出口經(jīng)進料栗P4、閥門V2與分相器U3連接，分相器U3有機相出口經(jīng)過進料栗P2連接到混合罐U1，進料栗P3分別與閥門V1、分相器U3 進水口連接。
[0015]單塔萃取精餾回收四氫咲喃-甲醇-水中四氫咲喃的方法，包括以下步驟:
[0016](1)萃取劑經(jīng)進料栗P1輸送至混合罐U1收集，又經(jīng)進料栗P5輸送至萃取精餾塔C1 中；
[0017](2)四氫呋喃-甲醇-水混合液經(jīng)進料栗P6輸送至萃取精餾塔C1，部分塔底液相進入再沸器H2,再沸后進入萃取精餾塔C1，部分塔底液相作為四氫呋喃產(chǎn)品采出并輸送至四氫呋喃產(chǎn)品罐U4;
[0018](3)萃取精餾塔C1頂部蒸汽經(jīng)冷凝器H1冷凝、回流罐U2收集后，部分冷凝液回流至萃取精餾塔C1，部分冷凝液則經(jīng)進料栗P4和閥門V2輸送至分相器U3;
[0019](4)通過進料栗P3、閥門VI向分相器U3中加水，分相器U3中出現(xiàn)明顯分層，上層為有機相，即萃取劑，經(jīng)加料栗P2被輸送至混合罐U3，下層為水相，由罐底排出；
[0020]萃取精餾塔C1操作壓力為1?2atm，回流比為0.8?1.5,塔板數(shù)為18?35塊，混合液進料板為12?18塊，萃取劑進料板為12?18塊，塔頂溫度為32.9?53.8°C，塔底溫度為 64.5?89°C。[0021 ]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，其特征在于:所述萃取劑為2-甲基-2-丁烯。 [〇〇22]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，其特征在于:所述萃取劑與四氫呋喃-甲醇-水混合液的進料流量比為2?4:1。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，其特征在于:所述的四氫呋喃-甲醇-水三元混合液中，四氫呋喃質(zhì)量分數(shù)為75%?80%、甲醇質(zhì)量分數(shù)為6%?12%，水質(zhì)量分數(shù)為8%? 19%〇
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，其特征在于:萃取精餾塔Cl塔底回收的四氫呋喃純度高于99.5%，收率高于99.5%。[〇〇25]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，其特征在于:經(jīng)分相器U3分層后，輸送至混合罐 U1的上層有機相萃取劑2-甲基-2-丁烯純度高于99.6 %，可重復利用于萃取精餾塔C1，從分相器U3底部排出的下層水相中水含量高于97 %。
[0026]本發(fā)明的單塔萃取精餾回收四氫呋喃-甲醇-水中四氫呋喃的方法具體描述如下: [〇〇27]常溫下，四氫呋喃-甲醇-水三元混合液經(jīng)進料栗P6輸送至萃取精餾塔C1中，與經(jīng)進料栗P5從混合罐U1輸送出的萃取劑2-甲基-2-丁烯在萃取精餾塔C1內(nèi)充分接觸，進行多級汽液傳質(zhì)，在塔頂以2-甲基-2-丁烯、甲醇、水三元最低共沸物的形式蒸出，經(jīng)冷凝器H1冷凝后，于回流罐U2收集，部分冷凝液回流至萃取精餾塔C1中，部分則經(jīng)進料栗P4、閥門V2進入分相器U3,在萃取精餾塔C1底部，分離出的四氫呋喃液相，部分進入再沸器H2再沸后回到塔中，部分輸送至四氫呋喃產(chǎn)品罐U4收集。在分相器U3中，水經(jīng)進料栗P3、閥門VI進入分相器U3,由于萃取劑2-甲基-2-丁烯與水不溶，因此在分相器U3中會出現(xiàn)明顯的分層，上層有機相為2-甲基-2-丁烯，下層水相為含少量甲醇的水，有機相中2-甲基-2-丁烯含量高于 99.6%，經(jīng)進料栗P2輸送至混合罐U1中，與經(jīng)進料栗P1補充的新鮮萃取劑混合，用于萃取精餾塔C1。[有益效果]
[0028]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，主要有以下有益效果:[〇〇29] (1)采用單塔操作實現(xiàn)了從三元混合物中分離高純度組分，工藝簡單易行；[〇〇3〇] (2)分離后的四氫呋喃純度高于99.5%、收率高于99.5%;
[0031] (3)萃取劑很好地實現(xiàn)了回收再利用，降低了分離成本?！尽靖綀D說明】】[〇〇32]圖1是本發(fā)明的流程示意圖，其中:[〇〇33]?1，？2，？3，？4，？5，？6-進料栗;1]1-混合罐;1]2-回流罐;1]3-分相器;1]4-四氫呋喃產(chǎn)品罐;C1-萃取精餾塔;H1-冷凝器;H2-再沸器;VI，V2-閥門。【【具體實施方式】】[〇〇34] 實施例1:[〇〇35]四氫呋喃-甲醇-水混合液進料流量為1400kg/h，常溫，壓力latm，質(zhì)量組成:四氫呋喃75%，甲醇6 %，水19%。萃取劑與四氫呋喃-甲醇-水混合液的進料流量比為3.5:1。萃取精餾塔C1操作壓力為latm，回流比為1，塔板數(shù)為18塊板，混合液進料板為第12塊板，萃取劑進料板為第12塊板，塔頂溫度32.9 °C，塔底溫度64.5 °C。萃取劑為2-甲基-2-丁烯，經(jīng)萃取精餾塔C1分離后，塔底采出的四氫呋喃純度為99.5 %，收率為99.7 %。分相器U3中，經(jīng)過分相，上層采出的有機相萃取劑2-甲基-2-丁烯純度為99.6 %，經(jīng)進料栗P2輸送至混合罐U1， 下層水相中水的純度為97%。[〇〇36] 實施例2:[〇〇37]四氫呋喃-甲醇-水混合液進料流量為1320kg/h，常溫，壓力2atm，質(zhì)量組成:四氫呋喃80%，甲醇12%，水8%。萃取劑與四氫呋喃-甲醇-水混合液的進料流量比為2:1。萃取精餾塔C1操作壓力為2atm，回流比為0.8，塔板數(shù)為35塊板，混合液進料板為第18塊板，萃取劑進料板為第18塊板，塔頂溫度53.8°C，塔底溫度89°C。萃取劑為2-甲基-2-丁烯，經(jīng)萃取精餾塔C1分離后，塔底采出的四氫呋喃純度為99.8%，收率為99.5 %。分相器U3中，經(jīng)過分相， 上層采出的有機相萃取劑2-甲基-2-丁烯純度為99.7%，經(jīng)進料栗P2輸送至混合罐U1，下層水相中水的純度為97.5%。[〇〇38] 實施例3:[〇〇39]四氫呋喃-甲醇-水混合液進料流量為1480kg/h，常溫，壓力1.5atm，質(zhì)量組成:四氫呋喃78 %，甲醇9 %，水13 %。萃取劑與四氫呋喃-甲醇-水混合液的進料流量比為4:1。萃取精餾塔C1操作壓力為1.5atm，回流比為1.5,塔板數(shù)為25塊板，混合液進料板為第16塊板， 萃取劑進料板為第16塊板，塔頂溫度46.1°C，塔底溫度79 °C。萃取劑為2-甲基-2-丁烯，經(jīng)萃取精餾塔C1分離后，塔底采出的四氫呋喃純度為99.7 %，收率為99.6 %。分相器U3中，經(jīng)過分相，上層采出的有機相萃取劑2-甲基-2-丁烯純度為99.8 %，經(jīng)進料栗P2輸送至混合罐 U1，下層水相中水的純度為98.3%。
[0040] 實施例4:[〇〇41]四氫呋喃-甲醇-水混合液進料流量為1290kg/h，常溫，壓力l.Satm，質(zhì)量組成:四氫呋喃79%，甲醇11 %，水10%。萃取劑與四氫呋喃-甲醇-水混合液的進料流量比為2:1。萃取精餾塔C1操作壓力為1.8atm，回流比為1.2,塔板數(shù)為28塊板，混合液進料板為第19塊板， 萃取劑進料板為第19塊板，塔頂溫度52.2 °C，塔底溫度85.3 °C。萃取劑為2-甲基-2-丁烯，經(jīng)萃取精餾塔C1分離后，塔底采出的四氫呋喃純度為99.9 %，收率為99.8 %。分相器U3中，經(jīng)過分相，上層采出的有機相萃取劑2-甲基-2-丁烯純度為99.9 %，經(jīng)進料栗P2輸送至混合罐 U1，下層水相中水的純度為98.1%。[〇〇42] 實施例5:[〇〇43]四氫呋喃-甲醇-水混合液進料流量為1505kg/h，常溫，壓力latm，質(zhì)量組成:四氫呋喃77%，甲醇7%，水16%。萃取劑與四氫呋喃-甲醇-水混合液的進料流量比為4:1。萃取精餾塔C1操作壓力為latm，回流比為1.1，塔板數(shù)為30塊板，混合液進料板為第21塊板，萃取劑進料板為第21塊板，塔頂溫度32.9°C，塔底溫度64.5°C。萃取劑為2-甲基-2-丁烯，經(jīng)萃取精餾塔C1分離后，塔底采出的四氫呋喃純度為99.5 %，收率為99.6 %。分相器U3中，經(jīng)過分相，上層采出的有機相萃取劑2-甲基-2-丁烯純度為99.7 %，經(jīng)進料栗P2輸送至混合罐U1， 下層水相中水的純度為97.3%。
【主權項】
1.單塔萃取精餾回收四氫呋喃-甲醇-水中四氫呋喃的方法，其特征在于實現(xiàn)該方法的 裝置包括:萃取精餾塔C1、冷凝器H1、再沸器H2、混合罐U1、回流罐U2、分相器U3、四氫呋喃產(chǎn) 品罐U4、進料栗P1、進料栗P2、進料栗P3、進料栗P4、進料栗P5、進料栗P6、閥門V1、閥門V2;進 料栗P1與混合罐U1補充液進口相連接，混合罐U1液體出口經(jīng)進料栗P5與萃取精餾塔C1萃取 劑進口連接，進料栗P6與萃取精餾塔C1進料口連接，萃取精餾塔C1塔頂部汽相出口經(jīng)過冷 凝器H1與回流罐U2連接，塔底部循環(huán)液出口與再沸器H2液相入口連接，再沸器H2汽相出口 連接回萃取精餾塔C1，塔底部液相采出口與四氫呋喃產(chǎn)品罐U4連接，回流罐U2回流口連接 回萃取精餾塔C1，采出口經(jīng)進料栗P4、閥門V2與分相器U3連接，分相器U3有機相出口經(jīng)過進 料栗P2連接到混合罐U1，進料栗P3分別與閥門V1、分相器U3進水口連接；單塔萃取精餾回收四氫呋喃_甲醇-水中四氫呋喃的方法，包括以下步驟:(1)萃取劑經(jīng)進料栗P1輸送至混合罐U1收集，又經(jīng)進料栗P5輸送至萃取精餾塔C1中；(2)四氫呋喃-甲醇-水混合液經(jīng)進料栗P6輸送至萃取精餾塔C1，部分塔底液相進入再 沸器H2,再沸后進入萃取精餾塔C1，部分塔底液相作為四氫呋喃產(chǎn)品采出并輸送至四氫呋 喃廣品罐U4;(3)萃取精餾塔C1頂部蒸汽經(jīng)冷凝器H1冷凝、回流罐U2收集后，部分冷凝液回流至萃取 精餾塔C1，部分冷凝液則經(jīng)進料栗P4和閥門V2輸送至分相器U3;(4)通過進料栗P3、閥門VI向分相器U3中加水，分相器U3中出現(xiàn)明顯分層，上層為有機 相，即萃取劑，經(jīng)加料栗P2被輸送至混合罐U3，下層為水相，由罐底排出；萃取精餾塔C1操作壓力為1?2atm，回流比為0.8?1.5,塔板數(shù)為18?35塊，混合液進 料板為12?18塊，萃取劑進料板為12?18塊，塔頂溫度為32.9?53.8 °C，塔底溫度為64.5? 89。。。2.根據(jù)權利要求1所述的單塔萃取精餾回收四氫呋喃_甲醇-水中四氫呋喃的方法，其 特征在于:所述萃取劑為2-甲基-2-丁烯。3.根據(jù)權利要求1所述的單塔萃取精餾回收四氫呋喃_甲醇-水中四氫呋喃的方法，其 特征在于:所述萃取劑與四氫呋喃-甲醇-水混合液的進料流量比為2?4:1。4.根據(jù)權利要求1所述的單塔萃取精餾回收四氫呋喃_甲醇-水中四氫呋喃的方法，其 特征在于:所述的四氫呋喃-甲醇-水三元混合液中，四氫呋喃質(zhì)量分數(shù)為75%?80%、甲醇 質(zhì)量分數(shù)為6%?12%，水質(zhì)量分數(shù)為8%?19%。5.根據(jù)權利要求1所述的單塔萃取精餾回收四氫呋喃_甲醇-水中四氫呋喃的方法，其 特征在于:萃取精餾塔C1塔底回收的四氫呋喃純度高于99.5%，收率高于99.5%。6.根據(jù)權利要求1所述的單塔萃取精餾回收四氫呋喃_甲醇-水中四氫呋喃的方法，其 特征在于:經(jīng)分相器U3分層后，輸送至混合罐U1的上層有機相萃取劑2-甲基-2-丁烯純度高 于99.6%，可重復利用于萃取精餾塔C1，從分相器U3底部排出的下層水相中水含量高于 97%〇
【文檔編號】C07C29/84GK105968073SQ201610538927
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月10日
【發(fā)明人】朱兆友, 李鑫, 馬藝心, 許希彩, 王英龍
【申請人】青島科技大學