专利名称：多级错流液液萃取分离醋酸甲酯和甲醇水溶液的方法
技术领域：
本发明涉及一种醋酸甲酯和甲醇水溶液的萃取分离工艺，特别是涉及一种多级错 流液液萃取分离醋酸甲酯和甲醇水溶液的方法。
背景技术：
醋酸甲酯是重要的化工原料和溶剂，广泛用作硝化纤维、醋酸纤维、樟脑、油脂、 腊、树胶、各种天然树脂的溶剂，在化工产品生产过程中，主要作为醋酐、香料、药物及燃料 的原料，与氨或二甲胺反应制得乙酰胺和二甲基酰胺产品，与醇进行酯交换生产一系列醋 酸酯，作为高档的溶剂和香料。目前，我国生产醋酸甲酯大中型企业达二十多家，年产品约 290000吨，随着助剂、药物及制药工业的发展，醋酸甲酯仍满足不了市场需求。2008年中国 仍从外国进口大量的醋酸甲酯。根据市场情况分析，2010 2015年醋酸甲酯系列产品仍有 较好的市场。醋酸甲酯可由酯化法、甲醇羟化法及酸酐与甲醇反应方法制得，在聚乙烯醇(PVC) 工业生产过程中产生的废液里也含有大量的醋酸甲醋。无论酯化反应，还是聚乙烯醇副产 物，生成的醋酸甲酯产物均为醋酸甲酯、甲醇、水混合溶液。上述混合溶液中，醋酸甲酯、甲 醇、水形成二元、三元共沸物，组成之间采用精馏方法难以分离。传统上工业生产中采用加 水共沸精馏形成含醋酸甲酯96. 5% (wt%)的水共沸物，然后采用干燥剂、或与水生成结晶的 碱和盐类化合物脱水，可得99. 5%以上的醋酸甲酯，该过程工艺较复杂，碱和盐循环利用过 程能耗高，废水排放较大。因此，开发有效的分离工艺，不仅有利于醋酸甲酯纯度的提高，更 有利于降低能耗以及醋酸甲酯产品的进一步开发应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种多级错流液液萃取分离醋酸甲酯和甲醇水溶液的方法， 克服醋酸甲酯产品分离所存在的上述困难，以便有效分离醋酸甲酯和甲醇水溶液混合物， 一次使得醋酸甲酯纯度达到99. 7%以上，收率达97. 0%以上；不仅有利于产品纯度提高，同 时萃取溶剂循环使用，更有利于降低物耗能耗。完成上述发明的技术方案是
一种多级错流液液萃取分离醋酸甲酯和甲醇水溶液的方法，包括以下步骤原料为醋 酸甲酯和甲醇水溶液，以多元醇和水的混合溶剂为萃取剂，对醋酸甲酯和甲醇水溶液进行 多级错流液液萃取；萃余相得到醋酸甲酯，萃取相经精馏处理后，萃取剂循环使用。所述原料醋酸甲酯和甲醇水溶液，可以是醋酸甲酯和甲醇、水任意比例的混合溶 液；工业上醋酸甲酯和甲醇水溶液通常包含80 90%醋酸甲酯、10 20%甲醇和0 3% 水，其来源包括但不限于酯化法、甲醇羟化法及酸酐与甲醇反应方法制得的醋酸甲酯粗产 物，也包括聚乙烯醇副产醋酸甲酯。本发明方法萃取剂采用多元醇和水的混合溶剂，所述的多元醇为乙二醇、丙二醇、 丁二醇或丙三醇；优选乙二醇和水的混合溶剂为萃取剂。萃取剂的选择为本发明的关键选择一种溶剂(S)难溶于醋酸甲酯，易溶于甲醇，通过多级错流液液萃取，萃余相可得到高 纯度的醋酸甲酯；萃取相经精馏塔精馏处理后，溶剂(S)循环使用。比较各类溶剂，从分层 现象看，醋酸甲酯体系在多元醇和水的混合溶剂中分层现象最好，进一步研究醋酸甲酯和 甲醇水溶液体系在各种多元醇和水的混合溶剂中的分配情况，结果表明在乙二醇和水的混 合溶剂中的分离效果最佳。综合各因素，确定乙二醇和水的混合溶剂为萃取剂最为合适。所述的多元醇和水的混合溶剂，多元醇和水的质量比例为1 0.广1，优选 1 0. 25 1，最佳比例为1 0.25。本发明方法多级错流液液萃取通常可进行2-5级萃取，优选3级错流萃取。每一 级萃取操作时，常温下将原料醋酸甲酯和甲醇水溶液与萃取剂混合搅拌10 60分钟，搅拌 轴转速150 400转/分钟，静置20 45分钟后分层，可进行下一级处理。每一级萃取中，所述萃取剂与原料的质量比为0. 5^2. 5 :1，优选1. (Tl. 5 :1，本发 明的推荐的最佳比例为1:1。所述的醋酸甲酯和甲醇水溶液经多级错流液液萃取后，萃余相中不计多元醇，醋 酸甲酯质量百分比达到99. 7%以上，收率达97. 0%以上。所述萃余相经精馏处理后，即可得到高纯度醋酸甲酯产品。本发明的多级错流液液萃取分离工艺流程(以3级错流萃取为例)见图1所示，分 离后可得到高纯度醋酸甲酯。本发明优点本发明方法采用图1所示工艺流程和优化的工艺参数，原料为醋酸 甲酯和甲醇水溶液，以多元醇和水混合溶液为萃取剂，经过多级错流液液萃取，萃余相含 99. 7%以上纯度(不计多元醇)的醋酸甲酯，收率达97. 0%以上。萃余相经精馏处理得到高 纯度醋酸甲酯产品，萃取相经精馏处理后，萃取剂循环使用。本发明的分离方法醋酸甲酯产 品纯度高，物耗能耗低，整个工艺过程成本较低，而且不会对环境造成污染。下面结合附图，通过具体实施例对本发明进行详细描述，除非另有说明，本说明书 中的百分比均为质量百分比。本发明的保护范围并不以具体实施方式
为限，而是由权利要 求加以限定。
图1是多级错流液液萃取分离的工艺流程图。
具体实施例方式实施例1
参照图1所示工艺流程，采用3级错流液液萃取分离醋酸甲酯和甲醇水溶液，原料为 20kg醋酸甲酯和甲醇水溶液(含84%醋酸甲酯、14%甲醇和<1%水)，萃取剂S为乙二醇和 水的混合溶剂，其中乙二醇水为1 0.25，每一级萃取剂Sf S3用量分别为20kg。在常温条件下，按图1所示工艺流程，原料F或萃余相Rl、R2依次进入萃取器I、 II和III，与萃取剂乙二醇和水混合溶剂充分搅拌，分层静置分离，萃取相(ΕΓΕ3)和萃余相 (RfR3)在每级萃取器中均达到平衡状态。分离过程中萃取器采用的工艺条件见表1所示
表1萃取器工艺条件
4工艺参数萃取器I萃取器II萃取器III搅拌时间30min30min30min静置时间30min30min30min搅拌器转速300r/min300r/min300r/min操作温度常温常温常温
经上述3级错流液液萃取分离后，ΕΓΕ3和R1 R3组成见表2所示(不计乙二醇量)， 表2结果表明，经过三次错流液液萃取，萃余相R3中(不计乙二醇)醋酸甲酯质量百分比达 到99. 7%以上，收率达97. 8%以上。萃余相R3经精馏处理除去少量多元醇后，可得到高纯 度醋酸甲酯产品。萃取相E1+E2+E3合并后由精馏塔IV精馏处理，精馏塔IV处理后的萃取剂 S循环使用。 表2错流液液萃取分离结果
组成原料F混合溶剂SiElRlE2R2E3R3流量/kg202022. 2017. 8020. 9216. 8820. 4016. 48水，％0. 0200一0.86760. 03580. 91970. 01090. 97360. 0010甲醇，％0. 1400一0.11730. 03120. 06710.01290. 02510.0018醋酸甲酯，％0. 8400一0.01510. 93300. 01320. 97620. 00130. 9972
通过调整具体工艺条件，如萃取级、萃取剂组成和用量，该工艺适合醋酸甲酯和甲醇水 任意比例混合溶液的萃取分离。实施例2
与实施例1基本相同，不同之处在于萃取剂Sf S3用量分别为30、20和10kg。实施例3
与实施例1基本相同，不同之处在于萃取剂中多元醇改用丙二醇，并经4级错流萃取。 每一级萃取剂用量20kg，其中丙二醇水为1 0.25。醋酸甲酯和甲醇水溶液经4级错流 液液萃取后，萃余相中不计丙二醇，醋酸甲酯质量百分比达到99. 70%，收率达97. 3%。
权利要求
一种多级错流液液萃取分离醋酸甲酯和甲醇水溶液的方法，包括以下步骤原料为醋酸甲酯和甲醇水溶液，以多元醇和水的混合溶剂为萃取剂，对醋酸甲酯和甲醇水溶液进行多级错流液液萃取；萃余相得到醋酸甲酯；萃取相经精馏处理后，萃取剂循环使用。
2.根据权利要求1所述的分离醋酸甲酯和甲醇水溶液的方法，其特征在于所述的 醋酸甲酯和甲醇水溶液包含80 90%醋酸甲酯、10 20%甲醇和0 3%水。
3.根据权利要求1所述的分离醋酸甲酯和甲醇水溶液的方法，其特征在于所述的 多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇或丙三醇。
4.根据权利要求3所述的分离醋酸甲酯和甲醇水溶液的方法，其特征在于所述的 多元醇为乙二醇。
5.根据权利要求1所述的分离醋酸甲酯和甲醇水溶液的方法，其特征在于所述的 多元醇和水的混合溶剂，多元醇和水的质量比例为1 0.25 1。
6.根据权利要求1所述的分离醋酸甲酯和甲醇水溶液的方法，其特征在于所述的 多级错流液液萃取进行2-5级萃取。
7.根据权利要求1所述的分离醋酸甲酯和甲醇水溶液的方法，其特征在于所述的 多级错流液液萃取的任何一级萃取的工艺条件是，常温下将原料醋酸甲酯和甲醇水溶液与 萃取剂混合搅拌10 60分钟，搅拌轴转速150 400转/分钟，静置20 45分钟后分层。
8.根据权利要求1所述的分离醋酸甲酯和甲醇水溶液的方法，其特征在于任何一 级萃取中，所述萃取剂与原料的质量比为0. 5^2. 5 :1。
9.根据权利要求1所述的分离醋酸甲酯和甲醇水溶液的方法，其特征在于所述的 醋酸甲酯和甲醇水溶液经多级错流液液萃取后，萃余相中不计多元醇，醋酸甲酯质量百分 比达到99. 7%以上。
10.根据权利要求1所述的分离醋酸甲酯和甲醇水溶液的方法，其特征在于所述萃余 相经精馏处理后得到醋酸甲酯产品。全文摘要
一种多级错流液液萃取分离醋酸甲酯和甲醇水溶液的方法，包括以下步骤原料为醋酸甲酯和甲醇水溶液，以多元醇和水的混合溶剂为萃取剂，对醋酸甲酯和甲醇水溶液进行多级错流液液萃取；萃余相经精馏处理后得到醋酸甲酯产品；萃取相经精馏处理后循环使用。本发明的多级错流液液萃取分离方法能有效分离醋酸甲酯和甲醇水溶液混合物，一次使得醋酸甲酯纯度达到99.7%以上，收率达97.0%以上；醋酸甲酯产品纯度高，物耗能耗低，整个工艺过程成本较低，而且不会造成环境污染。
文档编号C07C69/14GK101955427SQ20101026188
公开日2011年1月26日 申请日期2010年8月25日 优先权日2010年8月25日
发明者曹宇锋, 顾正桂 申请人:南京师范大学