专利名称：分离醋酸甲酯－甲醇的方法
技术领域：
本发明涉及一种分离醋酸甲酯-甲醇的方法。
背景技术：
甲醇和醋酸甲酯均是重要的化工产品。在聚乙烯醇等的工业生产中常会碰到分离醋酸甲酯-甲醇混合物的问题，由于上述两种化合物能够形成低沸点的共沸物，因此不能通过常规的精馏方法进行分离，工业上常用的方法是萃取精馏(张东浩，醋酸甲酯-甲醇萃取精馏工艺过程的模拟与优化，河北工业大学学位论文，2003)或加盐萃取精馏(赵林秀等，加盐萃取精馏分离醋酸甲酯-甲醇二元恒沸物，石油化工，2005年2月34卷2期)的方法。萃取精馏是通过加入另外一种高沸点物质(一般称作萃取精馏溶剂)或同时加入一种盐，利用其与待分离的各组分之间的相互作用力不同而改变轻重关键组分间的相对挥发度来实现分离，典型的萃取精馏分离工艺流程如附图1所示。
醋酸甲酯与甲醇的分离通常采用以水作萃取剂的萃取精馏来实现，但以水为萃取剂的萃取精馏工艺存在产品纯度不高，在甲醇浓度高时萃取剂用量大，能耗高的缺点。另外，萃取精馏需要回收溶剂或盐，生产过程中溶剂或盐有消耗，因此不但能耗高而且物耗也较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种分离醋酸甲酯-甲醇的方法。该方法具有能耗和物耗低，产品纯度高的优点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下一种分离醋酸甲酯-甲醇的方法，包括以下步骤a)含醋酸甲酯-甲醇的共沸物进入第一分离塔中部，塔釜得纯的甲醇，塔顶得到醋酸甲酯-甲醇的共沸物进入第二分离塔的中部；b)第二分离塔通过分离，塔釜得纯的醋酸甲酯；塔顶得到醋酸甲酯-甲醇的共沸物循环回第一分离塔；其中第一分离塔在常压或负压下操作；第二分离塔在加压下操作。
在上述技术方案中，第一分离塔的操作压力优选方案为50～101KPa，第二分离塔的操作压力优选方案为300～1000KPa，更优选方案为500～900KPa。进入第一分离塔的醋酸甲酯-甲醇混合物中甲醇的重量百分比浓度优选方案为50～98％，更优选方案为60～98％。第一分离塔的优选方案为理论塔板数为25～45块，进料位置在塔的中下部，回流比为1～10；更优选方案为理论塔板数为30～40块，回流比为1～5。第二分离塔的优选方案为理论塔板数为25～45块，进料位置在塔的中下部，回流比为1～10；更优选方案为理论塔板数为30～40块，回流比为1～5。
上述技术方案中，甲醇和醋酸甲酯作为产品由第一分离塔和第二分离塔的塔釜得到。第一分离塔塔顶出料进入第二分离塔的中部，第二分离塔的塔顶出料回到第一分离塔的适当位置进料。
在本发明中，利用压力影响共沸组成的热力学原理分析发现，在不同压力下，醋酸甲酯和甲醇形成的二元共沸物的组成有明显不同。在1个大气压下，醋酸甲酯和甲醇共沸物以重量百分比计醋酸甲酯为67.05％，甲醇为32.95％；在5个大气压下，醋酸甲酯和甲醇共沸物以重量百分比计醋酸甲酯为53％，甲醇为47％；在10个大气压下，醋酸甲酯和甲醇共沸物以重量百分比计醋酸甲酯为46.6％，甲醇为53.4％。这就说明，通过改变精馏塔的操作压力，可以使分离过程跨越共沸点的限制，实现醋酸甲酯和甲醇的完全分离。
附图1是传统的分离醋酸甲酯-甲醇混合物的萃取精馏方法；附图2是本发明的分离醋酸甲酯-甲醇混合物的方法典型流程示例；附图3是本发明的分离醋酸甲酯-甲醇混合物的方法另一示例流程。
在附图1中，1代表醋酸甲酯和甲醇的混合物，2代表萃取精馏溶剂水，3代表甲醇的水溶液，4代表醋酸甲酯产品，5代表循环萃取精馏溶剂水，6代表甲醇产品。
在附图2中，1代表醋酸甲酯和甲醇的混合物，2代表甲醇产品，3代表醋酸甲酯产品，4代表第一分离塔塔项操作压力下的醋酸甲酯和甲醇的共沸物，5代表第二分离塔塔顶操作压力下的醋酸甲酯和甲醇的共沸物。
在附图3中，1代表醋酸甲酯和甲醇的混合物，2代表进料1与循环流股5的混合物料，3代表甲醇产品，4代表醋酸甲酯产品，5代表第二分离塔塔顶操作压力下的醋酸甲酯和甲醇的共沸物，6代表第一分离塔塔顶操作压力下的醋酸甲酯和甲醇的共沸物。
附图1所示的传统的分离醋酸甲酯-甲醇混合物的萃取精馏方法也需要两个分离塔，其中醋酸甲酯-甲醇混合物1进入第一分离塔11的中部，一种高沸点的萃取精馏溶剂2进入第一分离塔11的上部，塔顶得醋酸甲酯产品4，塔釜得萃取精馏溶剂和甲醇的混合物3，物流3进入第二分离塔12中部，通过精馏在第二分离塔12顶部得甲醇产品6，塔釜得萃取精馏溶剂5循环回第一分离塔11的上部使用。
本发明用于分离甲醇浓度高的醋酸甲酯-甲醇混合物的分离，主要由两个分离塔及其附属设备构成，两个分离塔分别在不同的压力下操作，典型的工艺流程之一如附图2所示。
在附图2所示的本发明的工艺流程中，醋酸甲酯和甲醇的混合物1由塔21的下部进入塔内进行精馏分离。混合物1中甲醇的质量浓度为50％～98％，优选的浓度范围为60％～98％。塔21在减压或常压下操作，优选的操作压力是50KPa～101KPa，塔釜出料得到纯的甲醇2，塔顶出料是醋酸甲酯与甲醇的共沸混合物4，该共沸混合物进入塔22进一步分离。塔21有25～45块理论板，优选的理论板数为30～40块。物料1的进料位置在塔的中部，优选的进料位置在塔的中下部。操作回流比为1～10，优选的操作回流比为1～5。塔22在常压或加压下操作，优选的操作压力是300KPa～1000KPa，更优选的操作压力为500KPa～900KPa。塔22底部出料为纯的醋酸甲酯3，塔顶为塔22操作压力下的醋酸甲酯与甲醇的共沸混合物5，混合物5返回塔1进行分离。塔22有25～45块理论板，优选的理论板数为30～40块。物料1的进料位置在塔的中部，优选的进料位置在塔的中下部。操作回流比为1～10，优选的操作回流比为1～5。当塔22顶部共沸混合物的组成与塔21的进料组成相同或相近时，混合物5也可以与塔21的进料1混合后一同进塔1进行分离，其流程如附图3所示。
在附图3中，第二分离塔32顶部的共沸混合物5与第一分离塔31的进料1组成相近或相同，因此可以与进料1混合后一起进入第一分离塔31进行分离。
本发明的显著优点是在不使用分离剂的情况下，可以使醋酸甲酯与甲醇的混合物得到几乎完全分离，能耗低，醋酸甲酯和甲醇的纯度高，不消耗其他溶剂，取得了较好的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
具体实施例方式
实施例1醋酸甲酯与甲醇的混合物含甲醇70重量％，采用本发明的精馏新工艺进行分离。第一分离塔有理论板35块，上述混合物自第一分离塔的第25块板处以100千克/小时的速度进料(自上而下)，常压操作，塔顶控制回流比为1.5，塔釜出料60.1千克/小时；第二分离塔为一不锈钢塔，有35块理论板，塔1顶部出料自塔2第27块板处进料，塔2顶部压力800KPa，控制回流比1.8～2.0，塔釜出料39.9千克/小时。操作结果为第一分离塔底部得甲醇，纯度为99.2％，第二分离塔底部得醋酸甲酯，纯度为99.1％；第一分离塔顶部冷凝器热负荷为-28.52KW，再沸器热负荷为29.57KW；第二分离塔顶部冷凝器热负荷为-15.54KW，再沸器热负荷为18.80KW；两塔总能耗为冷凝器-44.06KW，再沸器48.37KW。
比较例1实施例1中的混合物用萃取精馏进行分离，萃取精馏塔有20块理论塔板，溶剂水的进料位置为第2块板，待分离的混合物1自第8块板进料，两股进料的质量比为1，塔顶回流比为0.15；溶剂回收塔有25块理论塔板，萃取精馏塔的塔釜出料自该塔的第19板进料，回流比为2，两塔均常压操作。操作结果为塔1顶部得醋酸甲酯纯度为95.2％，塔2顶部得甲醇纯度为99.08％。萃取精馏塔冷凝器热负荷-6.03KW，再沸器热负荷13.86KW；溶剂回收塔冷凝器热负荷-48.89KW，再沸器热负荷51.57KW；总能耗为冷凝器-54.92KW，再沸器65.43KW。
比较例2混合物组成甲醇含量50重量％，进料量为100千克/小时。采用萃取精馏对混合物进行分离。萃取精馏塔有20塔板，溶剂由第2块板进料，混合物由第8块板进料。溶剂回收塔有25块塔板，富溶剂由第19块板进料。萃取精馏塔以重量计的溶剂比为1，以重量计的回流比0.15；溶剂回收塔以重量计的回流比为2。萃取精馏塔的能耗为冷凝器-9.87KW，再沸器16.81KW；溶剂回收塔冷凝器能耗为-44.96KW，再沸器能耗为47.34KW。两塔总能耗为冷凝器-54.83KW，再沸器64.15KW。
实施例2比较例2中的甲醋酸甲酯与甲醇的混合物采用变压精馏进行分离，两塔分别在常压和8大气压力下进行操作。其中常压塔有35塔板，由第25板进料；加压塔(8大气压力)有35塔板，进料位置为27块塔板。常压塔以重量计的回流比1.5；加压塔以重量计的回流比2。过程的能耗情况如下常压塔冷凝器能耗为-39.86KW，再沸器能耗为39.18KW；加压塔冷凝器能耗为-30.24KW，再沸器能耗为35.72KW。两塔冷凝器总能耗为-70.1KW，再沸器总能耗为74.9KW。
比较例3混合物组成甲醇含量60重量％，进料量为100千克/小时。萃取精馏塔和溶剂回收塔的设备条件和操作条件同对比例2，则能耗情况如下萃取精馏塔冷凝器能耗为-7.96KW，再沸器能耗为15.32KW。溶剂回收塔冷凝器能耗为-41.69KW，再沸器能耗为44.23KW。两塔总能耗为冷凝器-49.65KW，再沸器59.55KW。
实施例3比较例3中的甲醋酸甲酯与甲醇的混合物采用变压精馏进行分离，两塔分别在常压和8大气压力下进行操作。设备参数和操作参数同实施例2，则能耗情况如下常压塔冷凝器能耗为-31.88KW，再沸器能耗为32.05KW。加压塔冷凝器能耗为-19.34KW，再沸器能耗为23.71；两塔总能耗为冷凝器-51.22KW，再沸器55.76KW。
权利要求
1.一种分离醋酸甲酯-甲醇的方法，包括以下步骤a)含醋酸甲酯-甲醇的共沸物进入第一分离塔中部，塔釜得纯的甲醇，塔顶得到醋酸甲酯-甲醇的共沸物进入第二分离塔的中部；b)第二分离塔通过分离，塔釜得纯的醋酸甲酯；塔顶得到醋酸甲酯-甲醇的共沸物循环回第一分离塔；其中第一分离塔在常压或负压下操作；第二分离塔在加压下操作。
2.根据权利要求1所述的分离醋酸甲酯-甲醇的方法，其特征在于第一分离塔的操作压力为50～101KPa。
3.根据权利要求1所述的分离醋酸甲酯-甲醇的方法，其特征在于第二分离塔的操作压力为300～1000KPa。
4.根据权利要求3所述的分离醋酸甲酯-甲醇的方法，其特征在于第二分离塔的操作压力为500～900KPa。
5.根据权利要求1所述的分离醋酸甲酯-甲醇的方法，其特征在于进入第一分离塔的醋酸甲酯-甲醇混合物中甲醇的重量百分比浓度为50～98％。
6.根据权利要求5所述的分离醋酸甲酯-甲醇的方法，其特征在于进入第一分离塔的醋酸甲酯-甲醇混合物中甲醇的重量百分比浓度为60～98％。
7.根据权利要求1所述的分离醋酸甲酯-甲醇的方法，其特征在于第一分离塔的理论塔板数为25～45块，进料位置在塔的中下部，回流比为1～10。
8.根据权利要求7所述的分离醋酸甲酯-甲醇的方法，其特征在于第一分离塔的理论塔板数为30～40块，回流比为1～5。
9.根据权利要求1所述的分离醋酸甲酯-甲醇的方法，其特征在于第二分离塔的理论塔板数为25～45块，进料位置在塔的中下部，回流比为1～10。
10.根据权利要求9所述的分离醋酸甲酯-甲醇的方法，其特征在于第二分离塔的理论塔板数为30～40块，回流比为1～5。
全文摘要
本发明涉及一种分离醋酸甲酯－甲醇混合物的方法，主要解决现有技术中分离高醇含量的二元混合物时萃取精馏方法能耗高的技术问题。本发明通过采用含醋酸甲酯－甲醇的共沸物进入第一分离塔中部，塔釜得纯的甲醇，塔顶得到醋酸甲酯－甲醇的共沸物进入第二分离塔的中部；第二分离塔塔釜得纯的醋酸甲酯，塔顶得到醋酸甲酯－甲醇的共沸物循环回第一分离塔的技术方案较好地解决了该问题，可用于分离高醇含量的二元混合物的工业生产中。
文档编号C07C67/54GK1962587SQ20051011028
公开日2007年5月16日 申请日期2005年11月11日 优先权日2005年11月11日
发明者肖剑, 钟禄平, 陈秀宏 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院