一种基于氯化胆碱/尿素低共融溶剂的苯—丙醇共沸物连续萃取精馏工艺的制作方法
【专利说明】
续萃取精馏工艺
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于氯化胆碱/尿素低共融溶剂的苯一丙醇共沸物连续萃取精馏工艺，其特征在于氯化胆碱/尿素低共融溶剂在该分离工艺中的应用。
【背景技术】
[0002]苯(C6H6)是一种石油化工基本原料，苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。苯经取代反应、加成反应、氧化反应等生成的一系列化合物可以作为制取塑料、橡胶、纤维、染料、去污剂、杀虫剂等的原料。大约10%的苯用于制造苯系中间体的基本原料。丙醇的化学结构式为:CH3CH2CH2OH，工业上应用广泛。在生产过程中产生的苯一丙醇混合物，由于苯和丙醇形成共沸物(苯的摩尔分数为80.1%)而难以分离，如不回收，不仅会污染环境，而且增加生产成本，因此开发苯一丙醇共沸混合物的分离方法有重要的意义。有关萃取精馏方面的文章和专利很多，尚未见公开发表的苯一丙醇共沸体系萃取连续精馏分离方面的资料。
[0003]在工业生产中，有众多的分离方法，但最常用的还是通过精馏使产品达到理想的纯度和要求，因为精馏不仅设备简单、易操作，而且相比于膜分离等新型分离方法，在成本投入上也具有很大的优势。常用的精馏方式包括:萃取精馏、共沸精馏、加盐精馏和变压精馏。萃取精馏由于其自身能耗低、污染小、溶剂可循环使用、节约成本等优点，从而成为分离相对挥发度小于I的物系理想的方法。本发明采用连续萃取精馏的方法，对苯一丙醇共沸体系进行分离。目前还没有相关的专利或文献对两者进行分离的报道。
[0004]低共融溶剂是一种新型的离子液体，由铵盐(R1R2R3R4Nl)与配位剂组成，其中配位剂可为尿素、羧酸、乙二醇等物质。低共融溶剂具有与传统离子液体相似的物理化学性质，且具有合成简单和环境友好等特性，并已广泛应用在电化学、催化、有机合成、溶解、萃取以及材料化学领域。相比于传统的离子液体，低共融溶剂具有更加良好的特性:几乎无蒸汽压、低熔点、不可燃、良好的热稳定性、电化学稳定性、良好的电导性质，而且使用成本较传统离子液体更低，具有极大的应用前景。本发明中采用的低共融溶剂为氯化胆碱/尿素，目前尚未有其应用在苯一丙醇共沸体系的专利或文献报道。
【发明内容】
[0005]本发明通过采用连续萃取精馏的方法对苯一丙醇的共沸物进行分离，萃取剂选用乙二醇与氯化胆碱/尿素低共融溶剂，与传统分离方法相比，在能耗、产品纯度、环境压力和运行成本方面都具有优势。
[0006]连续萃取精馏工艺所需设备基本由萃取精馏塔和溶剂回收塔组成。萃取精馏塔主要用作苯与丙醇一萃取剂体系分离，其分离效果不仅需要合理的工艺流程和塔结构，而且对萃取剂的用量、进料位置、采出控制等诸多因素都有要求。针对苯一丙醇的共沸体系，本发明采用乙二醇与氯化胆碱/尿素做萃取剂，通过优化完成的操作，最终达到对两者的分离。
[0007]本发明通过以下的技术方案得以实现。
[0008]一种基于氯化胆碱/尿素低共融溶剂的苯一丙醇共沸物连续萃取精馏工艺，其特征在于萃取剂采用乙二醇与氯化胆碱/尿素组成的混合液，并且萃取剂从萃取精馏塔的塔顶进入，苯一丙醇的共沸物从塔体的中下部进入。
[0009]根据进入塔内物质的分析，该工艺在萃取塔的塔顶得到苯，在溶剂回收塔的塔顶得到丙醇，塔底得到混合萃取剂，萃取剂回流，重新进入萃取塔，进行补充。
[0010]由于萃取剂乙二醇与氯化胆碱/尿素组成的混合萃取剂的沸点较高，可以采用减压精馏来降低能耗。
[0011]连续萃取精馏操作过程如下:萃取精馏塔操作条件为常压，回流比控制为1~7:1，塔顶的温度控制在79.5-81°C，塔釜温度控制在187~189°C。在此条件下塔顶可以得到纯度高于99 %的苯。萃取精馏塔的塔釜液为含有萃取剂、丙醇和极少量的苯的混合物。将萃取精馏塔的塔釜液引入溶剂回收塔，使萃取剂与丙醇分离。溶剂回收塔的操作条件为常压，回流比控制在4~8:1。塔顶温度控制在96~98°C，塔底控制在195~197°C。塔顶采出丙醇，塔釜的萃取剂返回萃取精馏塔，作为溶剂的补充。
[0012]本发明的方法适用于处理苯和丙醇组成的共沸混合物或者接近恒沸组成的混合物。
[0013]本发明所述的使用基于氯化胆碱/尿素低共融溶剂作为萃取剂萃取精馏分离苯和丙醇的双塔流程如图1所示:Tl的塔板数为20~50。如图所示，萃取剂从Tl的上部进料口(在第3~10理论板)，即管口①加入，则进料口以上组成萃取剂回收段。该塔板向上的部分萃取剂逐步降低为零。苯和丙醇的共沸混合物从Tl中下部加入，即管口②，精馏段的塔板数为15~40。从下往上，气相中苯的浓度逐步提高，液相中丙醇的浓度逐渐提高。提馏段的塔板数在5~20，其作用是从下降液体中提取苯，使塔釜中苯的浓度逐步下降为零。Tl的操作条件为常压，萃取剂与原料液的质量之比为1~4:1，塔顶的温度控制在79.5-81°C，塔釜温度控制在187~189°C，在此条件下，可在塔顶可得到纯度高于99%的苯，塔顶馏出物经冷凝，部分经管道③返回到Tl，采出部分经管道⑤采出，回流比控制在1~7:1。含丙醇的塔釜液由塔底管道④进入T2进行萃取剂与丙醇的分离。
[0014]T2的塔板数为30~60块，操作条件为常压，塔顶温度控制在96_98°C，塔底控制在195~197°C，塔顶馏出物经冷凝，回流比为4~8:1，管道⑦采出的是丙醇，可能含有极少量的丙醇跟乙二醇，塔底剩余的为萃取剂，并经过管道⑧可并回流到Tl塔的管道①，作为萃取剂的补充。
[0015]本发明通过采用乙二醇一氯化胆碱/尿素低共融溶剂做萃取剂，使用双塔连续精馏，对苯和丙醇的共沸混合物进行分离，在两塔塔顶分别得到高纯度的苯和丙醇。在该工艺中，萃取剂选用了低共融溶剂与乙二醇两种溶剂的混合液，综合了成本低、技术新颖、环境压力小、操作难度低众多优势，符合绿色化工的发展理念。
[0016]下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的范围不以【具体实施方式】为限，而是有权利要求的范围加以限定。
【附图说明】
[0017]图1萃取精馏双塔流程示意图。
【具体实施方式】
[0018]实施例1:
一种基于氯化胆碱/尿素低共融溶剂的苯和丙醇共沸物连续萃取精馏工艺，其工艺流程图如图1所示。Tl塔板数为50，以90wt%乙二醇和10wt%氯化胆碱/尿素做为萃取剂，从第3块塔板处加入，流量为300kg/hr。苯和丙醇的混合物从第40块塔板处加入，流量为lOOkg/hr，其中苯的质量分数为80%。常压下操作，塔顶回流比控制为3:1，塔顶温度为79.5-81°C，塔釜温度为187~189°C，塔顶产物经分析，为纯度高于99%的苯，Tl的塔釜物进入Τ2。T2具有50块塔板，回流比为4:1，从第40块塔板进料，操作条件为常压，塔顶温度96-980C，塔釜温度195~197°C。经检测，塔顶最终得到纯度高于99%的丙醇，T2的塔釜物返回Tl循环使用。
[0019]实施例2:
萃取精馏塔双塔流程同实施例1。以85wt%乙二醇和15wt%氯化胆碱/尿素做萃取剂，塔板数为30，从第3块塔板进料，流量为200kg/hr。苯和丙醇的混合物从第22块理论板加入，流量为lOOkg/hr，组成与实施例1相同。Tl在常压下操作，回流比为3:1。此时塔顶温度为79.5-81°C，塔釜温度187~189°C。塔顶产物经气相色谱分析，得到纯度高于99%的苯产品。T2塔板数为60，其他操作条件同实施例1，塔釜物返回Tl循环使用。
【主权项】
1.一种基于氯化胆碱/尿素低共融溶剂的苯一丙醇共沸物连续萃取精馏工艺，其特征在于采用乙二醇和氯化胆碱/尿素的混合液为萃取剂，其中氯化胆碱/尿素的质量分数为5°/『15%，操作方式为连续萃取精馏，萃取精馏塔操作条件为常压，萃取剂与原料液的质量之比为1~4:1，塔板数为20~50，回流比控制为1~7:1，塔顶的温度控制在79.5_81°C，塔釜温度控制在187~189°C，溶剂回收塔塔板数为30~60，操作条件为常压，回流比控制在4~8:1，塔顶温度控制在96~98°C，塔底控制在195~197°C。
【专利摘要】一种基于氯化胆碱/尿素低共融溶剂的苯—丙醇共沸物连续萃取精馏工艺，其特征在于采用乙二醇与氯化胆碱/尿素组成的混合液作为萃取剂，其中氯化胆碱/尿素的质量分数为5%~15%，萃取精馏操作过程如下：萃取精馏塔操作条件为常压，萃取剂与原料液的质量之比为1~4∶1，塔板数为20~50，回流比控制为1~7∶1，塔顶的温度控制在79.5~81℃，塔釜温度控制在187~189℃，溶剂回收塔塔板数为30~60，操作条件为常压，回流比控制在4~8∶1，塔顶温度控制在96~98℃，塔底控制在195~197℃。通过本发明，能够最终得到高纯的苯和丙醇产品，而且具有操作简单、成本低、环境压力小等优点。
【IPC分类】C07C29-84, C07C15-04, C07C7-08, C07C31-10
【公开号】CN104876788
【申请号】CN201510259766
【发明人】姜占坤, 刘顺江, 孙国新, 冯佳亮
【申请人】济南大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月21日