专利名称：丙酸甲酯—甲醇—水共沸体系的液液萃取分离方法
技术领域：
本发明涉及一种丙酸甲酯一甲醇一水共沸体系的液液萃取分离方法。
背景技术：
丙酸甲酯是一种高品位的食品、化妆品的溶剂和防腐剂；广泛用作食物、饲料的防腐添加剂，以替代目前使用的苯甲酸钠等，还可用作硝酸纤维、硝基喷漆、涂料、清漆等的溶剂。丙酸甲酯作为有机合成工业的基本原料，可通过酯交换法人工合成丙酸乙酯、丙酸苄酯、丙酸异戊酯、丙酸苯甲酸酯等高级无毒的人工赋香剂，用于制酒工业和香精工业的生产。目前，丙酸甲酯的合成主要以浓硫酸作为催化剂，由丙酸和甲醇直接反应制得，反应后产物中含有游离的酸、醇和水等杂质，丙酸甲酯易与甲醇、水形成二元共沸物，因此，采用普 通精馏法难以得到高纯度的丙酸甲酯，且能耗较高。传统工业中丙酸甲酯的精制通常采用碳酸氢钠或者碳酸钠饱和溶液洗漆，再用碳酸钠或硫酸钠干燥后精懼；或者用饱和氯化钠水溶液洗涤，再用无水碳酸钠干燥后在五氧化二磷存在下蒸馏，该过程工艺复杂，设备易腐蚀，碱和盐循环过程能耗高，大量“三废”排放，易形成一系列环境问题。因此，开发有效的分离工艺，不仅有利于丙酸甲酯纯度提高，更有利于节能减排及丙酸甲酯下游产品的开发应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种克服传统工业中丙酸甲酯产品分离提纯所存在的困难，有效分离丙酸甲酯一甲醇一水共沸体系，提高丙酸甲酯纯度的丙酸甲酯一甲醇一水共沸体系的液液萃取分离方法。本发明的技术解决方案是一种丙酸甲酯一甲醇一水共沸体系的液液萃取分离方法，其特征是包括下列步骤以多元醇和水的复合溶剂作为萃取溶剂，原料与萃取溶剂的质量比为I :0. 5 5，对丙酸甲酯和甲醇水溶液的丙酸甲酯一甲醇一水共沸体系进行液液萃取，分层分离后，萃余液含较高纯度的丙酸甲酯，萃取液经减压蒸馏处理后，将塔釜得到的多元醇与水按比例混合配制成新鲜萃取溶剂循环使用。多元醇和水的复合溶剂中多元醇和水的质量比为I :0. I I。所述液液萃取为多级错流萃取工艺,每一级萃取操作时，常温下将原料与萃取溶剂加入到萃取器中，搅拌10 60分钟，搅拌轴转速为150 400转/分钟，静止30 60分钟后分层，进行下一级处理。所述液液萃取是将原料丙酸甲酯和甲醇水溶液送入多级逆流萃取塔中，萃取剂多元醇和萃取剂水分别由塔上部和塔中上部侧面进入多级逆流萃取塔中，在多级逆流萃取塔中原料与流入多级逆流萃取塔的两股萃取剂多元醇和水逆向接触，连续逆流萃取。所述原料丙酸甲酯和甲醇水溶液，可以是丙酸甲酯和甲醇、水任意比例的混合溶液。工业水丙酸甲酯和甲醇水溶液通常包含75% 90%丙酸甲酯、10% 20%甲醇和0 15%水，其来源比较广泛。本发明所述萃取溶剂采用多元醇和水的复合溶剂，这里所说的“多元醇”，即本发明的关键技术选择一种溶剂难溶于丙酸甲酯，易溶于甲醇和水。从分层现象看，卤代烃、卤代芳烃、酯类、醚类易溶于丙酸甲酯和甲醇，微溶或难溶于水，不具备上述条件；有机酸、乙二醇、胺类及砜类都无分层现象，也不符合萃取条件，最终发现只有多元醇呈分层现象。由于多元醇的粘度较大，操作起来不便，又进一步研究丙酸甲酯一甲醇一水共沸体系在各种多元醇和水复合溶剂中的分配情况，结果表明在甘油一水的复合溶剂中的分离效果最佳。综合各因素，选择甘油一水的复合溶剂为最佳萃取溶剂。所述多元醇和水的复合溶剂，多元醇和水的质量比为I :0. I 1，优选I :0. 5 1， 最佳比例为I :0. 5。本发明以多元醇和水的复合溶剂为萃取溶剂，原料经多级错流萃取或多级逆流萃取后，可得到纯度在99. 5%以上的丙酸甲酯，收率达95%。萃取液经减压蒸馏处理后，将塔釜 得到的多元醇与水按比例混合配制成新鲜萃取溶剂可循环使用。本发明的分离方法得到的丙酸甲酯产品纯度高，萃取过程在常温下进行，能耗较低，而且不对环境造成污染。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图I是多级错流萃取工艺流程图。图2是多级逆流萃取工艺流程图。
具体实施例方式实施例I :参照图I所示工艺流程图，原料来自丙酸和甲醇酯化反应产物一丙酸甲酯和甲醇水溶液的丙酸甲酯一甲醇一水共沸体系，其组成及物性数据如表I所示。原料为20kg，萃取剂S(重量比甘油水=1:0. 5)为20kg。在室温条件下，按图I所示工艺流程，原料液(F)送入萃取器与流入的萃取剂S充分搅拌，静置分层分离，萃取相和萃余相在每级萃取器中均达到平衡状态，萃取液经减压蒸馏处理后，将塔釜得到的甘油与水按比例混合配制成新鲜萃取剂S可循环使用。分离后萃取相Ek(k=l，2，3)和萃余相Rk(k=l，2，3)组成如表2所示(不计溶剂量)，由表2可知，经3次错流萃取后，可得到纯度在99. 5%以上的丙酸甲酯，收率达95%。该工艺适合丙酸甲酯和甲醇、水任意比例的混合溶液的萃取分离，原料与萃取溶剂的质量比为I :1。表I原料组成及物性数据
名称质呈含呈(％)熔点(V)沸点(°C)密度(g/cm3)
丙酸 1T1 酯83.92-87.579.80.94
甲醇8.75-97.864.80.79
水7.3301001.00表2多级错流液液萃取分离结果
权利要求
1.一种丙酸甲酯一甲醇一水共沸体系的液液萃取分离方法，其特征是包括下列步骤以多元醇和水的复合溶剂作为萃取溶剂，原料与萃取溶剂的质量比为I :0. 5 5，对丙酸甲酯和甲醇水溶液的丙酸甲酯一甲醇一水共沸体系进行液液萃取，分层分离后，萃余液含较高纯度的丙酸甲酯，萃取液经减压蒸馏处理后，将塔釜得到的多元醇与水按比例混合配制成新鲜萃取溶剂循环使用。
2.根据权利要求I所述的丙酸甲酯一甲醇一水共沸体系的液液萃取分离方法，其特征是多元醇和水的复合溶剂中多元醇和水的质量比为I :0. I I。
3.根据权利要求I或2所述的丙酸甲酯一甲醇一水共沸体系的液液萃取分离方法，其特征是所述液液萃取为多级错流萃取工艺，每一级萃取操作时，常温下将原料与萃取溶剂加入到萃取器中，搅拌10 60分钟，搅拌轴转速为150 400转/分钟，静止30 60分钟后分层，进行下一级处理。
4.根据权利要求I或2所述的丙酸甲酯一甲醇一水共沸体系的液液萃取分离方法，其 特征是所述液液萃取是将原料丙酸甲酯和甲醇水溶液送入多级逆流萃取塔中，萃取剂多元醇和萃取剂水分别由塔上部和塔中上部侧面进入多级逆流萃取塔中，在多级逆流萃取塔中原料与流入多级逆流萃取塔的两股萃取剂多元醇和水逆向接触，连续逆流萃取。
5.根据权利要求I或2所述的丙酸甲酯一甲醇一水共沸体系的液液萃取分离方法，其特征是所述多元醇为甘油。
全文摘要
本发明公开了一种丙酸甲酯—甲醇—水共沸体系的液液萃取分离方法，以多元醇和水的复合溶剂作为萃取溶剂，原料与萃取溶剂的质量比为10.5～5，对丙酸甲酯和甲醇水溶液的丙酸甲酯—甲醇—水共沸体系进行液液萃取，分层分离后，萃余液含较高纯度的丙酸甲酯，萃取液经减压蒸馏处理后，将塔釜得到的多元醇与水按比例混合配制成新鲜萃取溶剂循环使用。本发明以多元醇和水的复合溶剂为萃取溶剂，原料经多级错流萃取或多级逆流萃取后，可得到纯度在99.5%以上的丙酸甲酯，收率达95%。
文档编号C07C67/58GK102731299SQ20121022348
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者曹宇锋, 杨华玲, 樊冬娌, 高崇 申请人:南通大学