一种共沸精馏与萃取偶合技术分离乙二醇和1,2-丁二醇混合物的新方法
【专利摘要】本发明采用连续共沸精馏与萃取偶合分离技术分离乙二醇和1,2-丁二醇的共沸混合物。通过用ASPEN建模模拟选择了共沸剂和萃取剂，初步确定了精馏和萃取条件。多元醇混合液和共沸剂进入精馏塔中，塔顶得到乙二醇和共沸剂的共沸液，塔釜得到高浓度的1,2-丁二醇。萃取剂不溶于共沸剂却可以与乙二醇互溶，将萃取剂加入到塔顶共沸液中进行萃取，就能够回收共沸剂。乙二醇与萃取剂的混合物通过常压或减压精馏即可得到乙二醇产品，并回收萃取剂进行循环利用。
【专利说明】—种共沸精馏与萃取偶合技术分离乙二醇和1, 2- 丁二醇混合物的新方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及了一种采用共沸精馏技术与萃取技术相结合的方法对乙二醇和1，2- 丁二醇进行分离，它属于化学工程的分离工程领域，适用于多元醇混合液的分离。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，资源危机日益严重，能源的循环利用已经成为科研的重点。生物发酵处理液中含有很多的醇类，将其逐一的分离并推广到工业化生产意义重大。由于近年石油价格攀升，提出了玉米“替代”石油战略。用玉米代替石油做原料生产化工醇成本低，又是用可再生资源制造化工产品，因此正日益引起各国政府的关注。我国是一个农业大国，生物资源丰富，特别是玉米及其秸杆，产量位居世界首位，通过生物发酵工程能够将其综合利用，实现资源的可持续发展前景广阔。用玉米生产工业醇有四大优势:第一，发展玉米产业可以促进“三农”问题的解决。第二，玉米化工醇是石油替代产业，可以缓解我国能源特别是石油供应紧张。第三，用玉米提炼化工醇比较效益最高。第四，玉米还是可再生资源，它在化工醇及其下游产品中是可以充分利用的产品，并能实现循环经济的目标。
[0003]本原料混合醇是在玉米深加工生产木糖和木糖醇时产生的，含有乙二醇、1，2- 丁二醇等，其中乙二醇含量最高。但乙二醇和1，2-丁二醇二者沸点很近，很难用常规方法将其分离。乙二醇用于生产聚酯树脂、醇酸树脂、增塑剂、防冻剂，也用于化妆品和炸药；用作分析试剂、色谱分析试剂及电容介质。也可用于生产其分合成树脂、溶剂、润滑剂、表面活性剂、软化剂、增湿剂、炸药等。所以分离出其中的乙二醇具有重要的经济价值和现实意义。目前国内对于乙二醇的需求量极大，而且大部分靠进口，研究出一条分离提纯乙二醇的路线并实现工业化，前景广阔。`
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种共沸精馏与萃取偶合技术分离乙二醇和1，2- 丁二醇混合物的新方法。
[0005]本发明是通过以下方案实现的:采用共沸精馏，选用合适的共沸剂来对乙二醇和1，2- 丁二醇进行初步分离。对共沸精馏，可以选择富含共沸剂回流或者共沸剂与原组分以一定组成共同组成回流，所以，回流比和组成很大程度上影响着塔内气液相分布和塔顶、塔底浓度变化。通过对共沸精馏回流比的调节，可获得理想的分离效果。
[0006]本发明选取了适宜的共沸剂，通过ASPENPLUS初步确定了实验物系的共沸物组成、共沸点和分离序列。共沸精馏塔按以下条件操作，在常压或减压下，精馏过程共沸剂和混合物进入塔中，操作回流比为3-30，由精馏塔的塔顶采出乙二醇和共沸剂，塔底采出1，2-丁二醇。因为共沸剂与乙二醇互溶形成了均相溶液，所以还需进一步分离共沸液。加入另一种萃取剂可以将二者分开。萃取剂不溶于共沸剂却可以与乙二醇互溶，使用萃取剂可以实现共沸物的分离，得到乙二醇产品并回收循环使用共沸剂和萃取剂。该操作简单，并且能够达到分离要求。
[0007]具体流程(见附图1，2，3):乙二醇一 1，2-丁二醇一共沸剂混合物进入塔中，塔顶共沸物经冷凝器冷凝后，部分回流部分采出，回流比为3-30，塔底最终得到合格的1，2_ 丁二醇产品。塔顶采出液为共沸混合物，通过加入萃取剂使溶液分层，上层为共沸剂，下层为乙二醇与萃取剂溶液，或使用萃取塔进行分离，萃取相为乙二醇与萃取剂混合物，萃余相主要为共沸剂，共沸剂回收后可以继续使用。分离后的乙二醇与萃取剂的混合物在精馏塔中进行常压或减压操作能够实现乙二醇与萃取剂的有效分离，可以得到乙二醇产品，并可以使萃取剂循环使用，该方法分离效果好，产品纯度可以达到技术指标的要求。
[0008]本发明的优点在于采用共沸剂与乙二醇形成共沸物，共沸物与1，2- 丁二醇的相对挥发度和沸点相差较大，从而分离出高纯度1，2- 丁二醇产品，继续经过萃取和精馏操作即可得到乙二醇产品并回收共沸剂和萃取剂。本发明具有通用性强，装置操作稳定性强，处理量大等优点。
[0009]本发明方法并不受上述具体装置的限制，根据本专利进行工艺流程的调整或变换、按处理量进行放大、按照本专利要求进行小试、中试和工业化生产均属于侵犯专利权的行为。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为共沸精馏单元工艺流程图，图2为萃取单元工艺流程图，图3为乙二醇精馏单元工艺流程图，图4为 操作回流比与产品纯度趋势图。
【具体实施方式】
[0011]实例一
设计、制造、安装共沸精馏塔并进行间歇操作，原料为乙二醇一 1，2-丁二醇一共沸剂的混合物(其中含乙二醇:1，2- 丁二醇:共沸剂质量比为2:1:7.46)，操作压力设置为80kpa，回流比为10。塔顶温度稳定在170°C左右，塔釜温度由180°C变化到189°C。塔顶得到乙二醇和共沸剂的共沸液，共沸物含量为99.8%。间歇精馏操作得到了很好的分离效果，证明了实验用精馏塔能够得到共沸物。
[0012]实例二
采用上例设备及操作条件进行连续精馏操作，从精馏塔中部常温进料。塔顶仍能得到共沸物，稳定采出后，调节回流比，此条件下继续精馏使塔釜得到高浓度的I，2 —丁二醇，经1，2- 丁二醇精馏塔分离后产品颜色合格、纯度达到98%以上。
[0013]实例三
收集上述两例的塔顶共沸物，用萃取剂进行萃取，形成非均相溶液，上层为共沸剂，下层为乙二醇与萃取剂的混合溶液；或用萃取塔分离得到萃余相为共沸剂，最终得到共沸剂的浓度为99.24%，萃取相去萃取剂精馏塔分离。萃取相为乙二醇与萃取剂的混合溶液，经萃取剂精馏塔分离得到萃取剂可以回收利用，得到的乙二醇粗品经乙二醇精馏塔得到纯净的乙二醇产品，乙二醇纯度在98%以上。
【权利要求】
1.一种共沸精馏与萃取偶合技术分离乙二醇和1，2-丁二醇混合物的方法，步骤如下:多元醇混合液进入精馏塔中，塔顶采出乙二醇和共沸剂的均相共沸液，塔底采出1，2_ 丁二醇产品。
2.研究证实:共沸精馏塔板数为30-120块，操作压力常压或减压，塔顶温度控制在14(Tl80°C，塔釜温度保持在17(T200°C，操作回流比为3_30的共沸精馏条件下，能够得到良好的共沸精馏分离效果，使塔顶采出共沸物的纯度达到99.5%以上。
3.共沸精馏塔塔顶得到的共沸剂与乙二醇互溶形成了均相溶液，加入另一种萃取剂可以将二者分开。
4.萃取剂不溶于共沸剂却可以与乙二醇互溶，将萃取剂加入到共沸液中，使塔顶共沸物分层(或使用萃取塔实现分离目的)，萃余相为共沸剂，可以循环使用。
5.乙二醇与萃取剂形成的萃取相溶液通过常压或减压精馏可以有效实现分离并得到乙二醇产品，萃取剂可以循环使用。
6.按照权利要求书I所述，均相共沸精馏分离乙二醇和1，2-丁二醇混合物的方法的特征在于所使用的共沸剂是苯系芳烃化合物、多碳烷烃化合物、醚类化合物、酮类化合物中的一种或几种。
7.按照权利要求书I所述，均相共沸精馏分离乙二醇和1，2-丁二醇混合物的方法，特征在于共沸精馏塔板数为30-120块，操作压力常压或减压，塔顶温度控制在14(T18(TC，塔釜温度保持在17(T200°C，操作回流比为3-30。
8.按照权利要求书2所述，共沸精馏塔塔顶得到的共沸剂与乙二醇互溶形成了均相溶液，使用萃取方法可以实现共沸剂与乙二醇的分离。
9.按照权利要求书2所述，萃取剂不溶于共沸剂却可以与乙二醇互溶，将萃取剂加入到共沸液中，使塔顶共沸物分层，萃余相为共沸剂，共沸剂可以循环使用。
10.或使用萃取塔实现共沸剂与乙二醇的分离，萃余相为共沸剂，共沸剂可以循环使用。
11.按照权利要求书2所述，所使用的萃取剂是甲苯、乙苯、二甲苯、二乙苯、甲醇、乙醇、丁醇、水、甲乙醚、二甲醚、石油醚和酮类化合物中的一种。
12.按照权利要求书3所述，乙二醇与萃取剂形成的萃取相溶液通过精馏可以有效实现分离并得到乙二醇产品，萃取剂可以循环使用。
13.精懼操作为常压或减压操作。
14.按照权利要求1、2、3所述的一种共沸精馏与萃取偶合技术分离乙二醇和1，2-丁二醇混合物的方法，其特征在于利用该方法能够进行小试、中试和工业化生产。
【文档编号】C07C29/86GK103772148SQ201310283698
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年7月8日 优先权日:2013年7月8日
【发明者】戴传波, 潘高峰, 刘艳杰, 李强, 依春福, 齐文君 申请人:吉林化工学院