碳酸二甲酯—甲醇共沸混合物连续萃取精馏分离方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种碳酸二甲酯一甲醇共沸混合物的连续萃取精馏分离方法，属于碳酸二甲酯一甲醇共沸混合物的分离技术。
【背景技术】
[0002]碳酸二甲酯(Dimethyl carbonate，简称DMC)是近十年来国内外化工界广泛关注的一种新型绿色化工产品，由于其分子中含有甲基、甲氧基、羰基和羰基甲氧基，具有很好的化学反应活性，可以在诸多领域替代光气、硫酸二甲酯、氯甲烷及氯甲酸甲酯等剧毒或致癌物进行羰基化、甲基化及酯交换等反应生成多种精细化学品，因此被誉为21世纪有机合成的“新基石”。其需求量在国际上也以每年20%的速度递增。而甲醇是一种有机溶剂，在合成方面具有重要的作用，但由于碳酸二甲酯一甲醇会形成共沸混合物，因此对于该共沸体系的分离研究是非常有必要的。
[0003]根据本专利申请的特点检索了相关专利数据，发现一种分离碳酸二甲酯和甲醇共沸物的方法(申请号:CN200710121912.4)、一种碳酸二甲酯和甲醇的浓缩分离装置(申请号:CN201020549621.2)和一种分离甲醇和碳酸二甲酯共沸混合物的方法(申请号:CN200810145291.8)分别采用了膜分离技术与精馏操作相耦合的方式来分离共沸的甲醇与碳酸二甲酯。但是专利200710121912.4需要的操作条件苛刻，尤其是操作压力较大(0.1?0.6Mpa)，会增加膜分离装置投资成本。并且其直接饱和蒸汽进料的方式，也将增加管路间对保温性能的严苛性要求。同时发明专利200710121912.4和实用新型专利CN201020549621.2都采用真空侧冷凝收集透过液的方式，也会增加冷凝设备的制冷功耗，能耗较大。美国、日本等专利也对于此共沸体系做了研究，但是并未发现有重大的突破。而本专利是利用传统的萃取精馏装置和合适的萃取剂来分离此共沸混合物，具有操作简单，塔效率高等特点。比较适合工业上利用大型装置生产。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种碳酸二甲酯一甲醇共沸混合物的连续萃取精馏分离方法。该方法分离出的碳酸二甲酯、甲醇的纯度高且萃取剂能够循环使用。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的。包括萃取精馏塔、溶剂回收塔、塔顶冷凝器、塔底再沸器、栗及产品罐组成的连续萃取精馏装置，连续萃取精馏分离碳酸二甲酯一甲醇共沸混合物。其特征包括以下过程:
以N，N—二甲基酰胺(DMF)、N—甲酰吗啉或二者以任意比例组成的混合物为萃取剂，萃取精馏塔和溶剂回收塔在以下条件下进行操作，在常压或减压进入萃取精馏塔的萃取剂与进料比例为0.5:1-10:1，原料从萃取精馏塔的下部进入，萃取剂从萃取精馏塔的上部进入，进料的温度为20-50°C，萃取剂的温度为30-60°C ;当塔顶温度为60_80°C时，塔顶馏出物为甲醇，回流比为3:1-10:1，馏出物进入产品罐V-0101，塔底温度为80-120°C时，将碳酸二甲酯一萃取剂馏出物进入溶剂回收塔，进料温度为20-60°C，从塔的中部进料，当溶剂回收塔塔顶温度为85-95°C时，控制回流比为3:1-10:1，由塔顶采出碳酸二甲酯，进入产品罐V-0102 ;当塔底的温度为140-160 °C时塔底采出纯度较高的萃取剂，再沸比为5:1-10:1，馏出的萃取剂用栗进入萃取精馏塔循环使用。从而能进行连续萃取精馏分离。
[0006]具体流程(见附图):将碳酸二甲酯一甲醇混合物加入到加热釜中，开启加热釜的热源和冷凝水，待萃取精馏塔顶有回流并且塔顶温度稳定后，萃取剂从塔的上部进入萃取精馏塔，当塔顶产品的纯度达到要求时，塔顶采出的甲醇进入产品罐，塔底馏出的碳酸二甲酯一萃取剂进入溶剂回收塔的中部，当溶剂回收塔的塔釜内液位达到二分之一时，开启溶剂回收塔的加热釜的热源和冷凝水。当溶剂回收塔的塔顶温度稳定后，塔顶馏出的碳酸二甲酯产品进入产品罐，塔底馏出的萃取剂与新鲜的萃取剂进入萃取精馏塔的上部，原料一直不断的进入萃取精馏塔。从而达到连续精馏分离的最佳运行状态。
[0007]本发明的优点在于使用合理有效的萃取剂破坏碳酸二甲酯一甲醇共沸体系，分离出高纯度的碳酸二甲酯、甲醇，采用连续萃取精馏，分离效果好，产率大。
【附图说明】
图1为本发明装置及流程示意图。
[0008]T-0101萃取精馏塔T-0102溶剂回收塔E-0101、E-0103塔顶冷凝器E-0102、E-0104塔底再沸器V-0101、V-0102产品罐P-0101栗。
【具体实施方式】
[0009]实施例1:采用连续精馏装置，在萃取精馏塔的加热釜中投入共沸混合物碳酸二甲酯一甲醇500L (其中甲醇为80%，碳酸二甲酯为20%，均为质量百分数)，试验所选的萃取剂为N，N—二甲基酰胺，开启萃取精馏塔的热源和冷凝器的冷凝水，待萃取精馏塔塔顶温度稳定后，回流一段时间，在萃取精馏塔的上部加入萃取剂N，N—二甲基酰胺，萃取剂与进料的比为2:5，当萃取精馏塔的温度为60-80°C时，将在萃取精馏塔塔顶馏出甲醇产品，回流比为3:1。萃取精馏塔的塔底温度为80-120°C时，将塔底馏出的碳酸二甲酯一萃取剂引入到溶剂回收塔的上部，再沸比为1: 5，此时向萃取精馏塔中连续加入原料和萃取剂，进料速度分别为100L/h、40L/h。溶剂回收塔塔顶有回流且温度保持在90-100°C基本不变时，塔顶采出碳酸二甲酯。采出的回流比为2:1 ;当溶剂回收塔塔底温度为140-160°C时，由塔底馏出纯度较高的萃取剂用栗打入到萃取精馏塔，从达到连续精馏分离的目的。
[0010]实施例2:实验装置和操作方法同实施例1，萃取剂采用N—甲酰吗啉。
[0011]实施例3:实验装置和操作方法同实施例1，萃取剂采用N，N—二甲基酰胺和N—甲酰吗啉的等体积混合物。
【主权项】
1.一种碳酸二甲酯一甲醇共沸混合物的连续萃取精馏分离方法，该方法采用包括萃取精馏塔、溶剂回收塔、塔顶冷凝器、塔底再沸器、栗及产品罐组成的连续萃取精馏装置，连续萃取精馏分离碳酸二甲酯一甲醇共沸混合物。2.如权利要求1所述的一种碳酸二甲酯一甲醇共沸混合物的连续萃取精馏分离方法，其特征在于以N，N—二甲基酰胺、N—甲酰吗啉或二者以任意比例组成的混合物为萃取剂。3.如权利要求2所述的一种碳酸二甲酯一甲醇共沸混合物的连续萃取精馏分离方法，其特征在于包括以下过程:在常压或减压进入萃取精馏塔的萃取剂与进料比例为.0.5:1-10:1，原料从萃取精馏塔的下部进入，萃取剂从萃取精馏塔的上部进入，进料的温度为20-50°C，萃取剂的温度为30-60°C ;当塔顶温度为60_80°C时，塔顶馏出物为甲醇，回流比为3:1 -10:1，馏出物进入产品罐V-O1I，塔底温度为80-120 °C时，将碳酸二甲酯一萃取剂馏出物进入溶剂回收塔，进料温度为20-60°C ;从塔的中部进料，当溶剂回收塔塔顶温度为85-95°C时，控制回流比为3:1-10:1，由塔顶采出碳酸二甲酯，进入产品罐V-0102 ;当塔底的温度为140-160°C时塔底采出纯度较高的萃取剂，再沸比为5:1-10:1，馏出的萃取剂用栗进入萃取精馏塔循环使用，从而进行连续萃取精馏分离。
【专利摘要】本发明公开了一种碳酸二甲酯—甲醇共沸混合物的连续萃取精馏分离方法，属于碳酸二甲酯—甲醇共沸混合物的分离技术。该方法以N,N—二甲基酰胺、N—甲酰吗啉或二者以任意比例组成的混合物为萃取剂。萃取精馏塔、溶剂回收塔的操作条件在常压或减压下，萃取精馏塔塔顶馏出物与萃取剂的比例为0.5:1—10:1，萃取剂与混合物的进料比（质量）为1:10—5:1。该方法使用两个精馏塔来达到萃取剂的循环使用。在萃取精馏塔塔顶得到达到要求的甲醇，塔底馏出液进入溶剂回收塔，在溶剂回收塔的塔顶得到纯度高的碳酸二甲酯，塔底得到纯度高的萃取剂，用泵将萃取剂打入到萃取精馏塔循环使用。本发明的优点在于采取萃取剂破坏碳酸二甲酯—甲醇的共沸体系。分离出纯度高的碳酸二甲酯、甲醇及使萃取剂达到循环使用的目的。连续精馏具有塔效率高，产率大等优点。
【IPC分类】C07C68/08, C07C29/80, C07C69/96, C07C31/04
【公开号】CN105037162
【申请号】CN201510318174
【发明人】孙国新, 马守涛, 彭修静
【申请人】济南大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月11日