專利名稱：一種萃取精餾分離乙二醇二甲醚和水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分離乙二醇二甲醚和水的方法，尤其是特別涉及一種萃取精餾分離乙 二醇二甲醚和水的方法。
背景技術(shù)：
乙二醇二甲醚為無色液體，有乙醚氣味，能溶于水、乙醇、乙醚、氯仿和烴類溶劑。 由于乙二醇二甲醚的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在工廠和實驗室中被廣泛使用，主要用做硝酸纖維素 和多種樹脂的溶劑。
乙二醇二甲醚通常的制備方法是先將乙二醇單甲醚與堿金屬或其氫氧化物反應(yīng)，制成 乙二醇單甲醚醇堿化合物，再與氯甲垸等甲基化試劑反應(yīng)制得。該方法乙二醇單甲醚的封
端率，亦即乙二醇二甲醚的收率一般在40%左右，采用常規(guī)的精餾技術(shù)對上述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn) 行分離。由于乙二醇二甲醚與水共沸，其塔頂物料按共沸物組成出料，為含水量7-10%的 乙二醇二甲醚。乙二醇二甲醚脫水的傳統(tǒng)工藝是采用干燥劑無水氯化鈣脫水，用量約10%， 能使乙二醇二甲醚中的水份降至1%以下，然后再通過精餾脫去前鎦份即得成品。其不足之 處是無水氯化鈣吸水的同時，也吸附一定量的乙二醇二甲醚形成膠狀物，回收比較困難， 棄之則污染環(huán)境。
萃取精餾是化工行業(yè)中近三十年來發(fā)展起來的一種重要的分離方法。萃取精餾過程一 般采用雙塔流程(Sucksmith I. Chemical Engineering,1982,28:91),由萃取精餾塔和溶劑 回收塔組成。本發(fā)明采用萃取精餾工藝分離乙二醇二甲醚和水，可直接得到合格的乙二醇 二甲醚產(chǎn)品，不僅降低了成本，也減少了對環(huán)境的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種萃取精餾分離乙二醇二甲醚和水的方法，克服現(xiàn)有的干燥 劑脫水方法存在的乙二醇二甲醚產(chǎn)品損失和干燥劑回收困難的缺點，可直接得到合格的乙 二醇二甲醚產(chǎn)品，不僅降低了成本，也減少了對環(huán)境的污染。
萃取精餾過程一般采用雙塔流程，由萃取精餾塔和溶劑回收塔組成。 一個能耗低、設(shè) 備生產(chǎn)能力發(fā)揮得好的萃取精餾工藝，不僅要求流程設(shè)計和塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，也要求能 針對特定的被分離體系，選用特定的溶劑或萃取劑組合。本發(fā)明針對乙二醇二甲醚和水的 共沸混合物，采用二元醇或二元醇與鹽的組合物作為萃取劑，用于所述共沸物的萃取精餾分離。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種萃取精餾分離乙二醇二甲醚和水的方法，其特征在于萃取精餾過程采用雙塔流 程，由萃取精餾塔和脫水塔組成，采用二元醇或二元醇與無機(jī)鹽的組合物作為萃取劑進(jìn)行 萃取精餾。本發(fā)明采用二元醇與無機(jī)鹽的混合物作為萃取劑進(jìn)行萃取精餾，能得到符合質(zhì)量要求的乙二醇二甲醚。乙二醇二甲醚和水的混合物在共沸組成下，相對揮發(fā)度a等于1，即氣 相和液相組成相同。加入萃取劑的作用是改變組份的相對揮發(fā)度a，使a大于或等于2，否 則萃取精餾就是不經(jīng)濟(jì)的。相對揮發(fā)度a計算公式a= (YA) / (Y2/X2)X和Y字母的下標(biāo)1表示乙二醇二甲醚，2表示水，X表示液相摩爾分?jǐn)?shù)，Y表示氣相摩爾 分?jǐn)?shù)。在氣液平衡狀態(tài)下，將氣相冷凝，借助于氣相色譜分別測定氣、液兩相的組成，即 可求得相對揮發(fā)度a。在乙二醇二甲醚脫水工藝中，乙二醇二甲醚為輕組分，水為重組分。本發(fā)明采用乙二 醇類作為萃取劑，因為極性的原因萃取劑乙二醇易將水分帶走。并且塔內(nèi)萃取劑的濃度越 大，使相對揮發(fā)度改變的程度也越大，即a越大。把鹽類加入到非電解質(zhì)水溶液中，引起非電解質(zhì)溶液溶解度的變化稱為鹽效應(yīng)。鹽效 應(yīng)引起汽液平衡組成的變化， 一般是增大有機(jī)物質(zhì)的相對揮發(fā)度a。這是因為不同組分對鹽 的溶解度不同，所以各組分蒸汽壓下降的程度就有差別。對乙二醇二甲醚與水的二元物系， 水的蒸汽壓下降大而乙二醇二甲醚的蒸汽壓下降小。所以乙二醇二甲醚對水的相對揮發(fā)度 提高了，或者說加鹽是強化了萃取精餾的效果。所述的二元醇A為乙二醇、丙二醇或丁二醇，或是其混合物。所述的無機(jī)鹽B為醋酸鉀、氯化鈉或硫酸鈉，或是其混合物。所述的無機(jī)鹽在萃取劑中的質(zhì)量百分比為0 20%。所述的萃取劑體積流量與原料液體積流量之比為1.0 3.0: 1。萃取精餾過程采用雙塔流程，由萃取精餾塔和脫水塔(或稱溶劑回收塔)組成。所述 的萃取精餾塔的操作條件為常壓，回流比為1.0 2.0: 1。塔頂溫度控制在83.5 85°C， 塔釜溫度控制在95 14(TC，在此條件下塔頂可得到水份含量為0."/o以下的乙二醇二甲醚。 萃取精餾塔的塔釜液為含萃取劑、水和極少量乙二醇二甲醚的混合物。將萃取精餾塔的塔釜液引入脫水塔，脫除其中的水分和極少量的乙二醇二甲醚。脫水塔的操作條件為常壓或減壓，回流比0.5 5.0: 1。塔頂溫度控制在45 10(TC，塔釜溫度 控制在100 196°C。塔釜萃取劑返回萃取精餾塔循環(huán)使用。本發(fā)明的方法適用于處理乙二醇二甲醚與水組成的共沸混合物或接近恒沸組成的混合 物，即含水量為7 10yowt的乙二醇二甲醚。本發(fā)明所述的萃取精餾方法分離乙二醇二甲醚和水的雙塔流程如圖1所示萃取精餾塔(3)的理論塔板數(shù)為30或30以上。如圖所示，萃取劑從萃取精餾塔(3) 上部進(jìn)料口 (通常在第4塊理論板)，即管口 (1)加入，則進(jìn)料口以上組成萃取劑回收段。 該塔板往上萃取劑的摩爾分?jǐn)?shù)迅速降至零。乙二醇二甲醚與水的混合物以泡點溫度從萃取 精餾塔(3)中部進(jìn)料口，即管口 (2)加入，則萃取精餾塔(3)兩進(jìn)料口間為精餾段，精 餾段至少具有18個理論板。該段內(nèi)萃取劑的摩爾分?jǐn)?shù)近似恒定，從上往下，氣相中乙二醇 二甲醚的摩爾分?jǐn)?shù)逐漸降低，液相中水的摩爾分?jǐn)?shù)逐慚升高。從管口 (2)往下至塔釜為提 鎦段，提鎦段至少具有8個理論板，作用是從下降液體中提取乙二醇二甲醚，使塔釜中乙 二醇二甲醚的摩爾分?jǐn)?shù)下降到接近為零。萃取精餾塔(3)的操作條件為常壓，萃取劑體積 流量與原料液體積流量之比為1.0 3.0: 1，塔釜溫度控制在95 14(TC，塔頂溫度控制在 83.5 85°C，在此條件下塔頂可得到水份含量為0.1。/。以下的乙二醇二甲醚。塔頂餾出物經(jīng) 冷凝器(5)冷凝，部分經(jīng)管道(7)返回到萃取精餾塔(3)，回流比控制在1.0 2.0: 1。 乙二醇二甲醚成品由管道(8)放出。含水的塔釜液由塔底管道(9)送入脫水塔(11)進(jìn) 行萃取劑脫水處理并循環(huán)使用。脫水塔(11)的理論塔板數(shù)在20或20以上。脫水塔的操作條件為常壓或減壓，塔釜 溫度控制在100 196'C，塔頂溫度控制在45 100。C，塔頂餾出物經(jīng)冷凝，回流比0.5 5.0: 1，由管道(16)放出的主要是水，可能含有極少量的乙二醇二甲醚。脫水塔(11) 塔底由管道(17)放出的是經(jīng)過脫水處理的萃取劑，可經(jīng)由萃取精餾塔(3)的管口 (1) 返回循環(huán)使用。本發(fā)明的方法利用萃取精餾工藝分離乙二醇二甲醚和水，可直接得到含水量為0.1%以 下的乙二醇二甲醚產(chǎn)品，工藝簡單，不僅降低了成本，也減少了對環(huán)境的污染，可用于工 業(yè)生產(chǎn)中。下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的范圍并不以具體實施方式
為限， 而是由權(quán)利要求的范圍加以限定。


圖1萃取精餾雙塔流程示意圖具體實施方式
實施例1萃取精餾分離乙二醇二甲醚和水的方法，其工藝流程如圖1所示。萃取精餾塔3具有 30塊理論塔板。以乙二醇作為萃取劑，從第4塊理論板處(塔板數(shù)從上往下，管口1加 入，流量為4ml/min。乙二醇二甲醚和水的混合物預(yù)先加熱至泡點溫度，從第22塊理論板 處(管口^L加入，流量為4ml/min，其中乙二醇二甲醚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.3%。萃取精餾塔 3在常壓下操作，塔頂回流比2.0: 1，塔頂溫度83.5 84.5'C，塔釜溫度95 100°C。塔 頂產(chǎn)物經(jīng)氣相色譜分析，得到水含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.09%的乙二醇二甲醚產(chǎn)品。萃取精餾塔3的塔釜物進(jìn)入脫水塔11，脫水塔11具有20塊理論塔板，脫水塔11操 作條件為真空度^0.09MPa，回流比0.5 5.0: 1，塔頂溫度45 55。C，塔釜溫度100 14(TC。脫水塔11的塔釜物返回萃取精餾塔3循環(huán)使用。實施例2萃取精餾塔及萃取精餾分離流程同實施例1。以丙二醇作為萃取劑，從第4塊理論板加 入(塔板數(shù)從上往下)，流量為10ml/min。乙二醇二甲醚和水的混合物預(yù)先加熱至泡點溫度， 從第22塊理論板加入，流量為4ml/min,其中乙二醇二甲醚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88.3%。萃取精 餾塔3在常壓下操作，回流比為1.5: 1。此時塔頂溫度84 85。C，塔釜溫度95 10(TC。 塔頂產(chǎn)物經(jīng)氣相色譜分析，得到水含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.07%的乙二醇二甲醚產(chǎn)品。脫水塔11的脫水操作條件同實施例1，塔釜物返回萃取精餾塔3循環(huán)使用。實施例3萃取精餾塔及萃取精餾分離流程同實施例1。以乙二醇和丙二醇的混合物(質(zhì)量比為1: 1)作為萃取劑。從第4塊理論板加入(塔板數(shù)從上往下)，流量為10ml/min。乙二醇二甲 醚和水的混合物預(yù)先加熱至泡點溫度，從第22塊理論板加入，流量為4ml/min，其中乙二 醇二甲醚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88.3%。萃取精餾塔3在常壓下操作，控制回流比為1.5: 1。此時 塔頂溫度83.5 84.5'C，塔釜溫度95 10(TC。塔頂產(chǎn)物經(jīng)氣相色譜分析，得到水含量質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為0.08%的乙二醇二甲醚產(chǎn)品。脫水塔11的脫水操作條件同實施例1，塔釜物返回萃取精餾塔3循環(huán)使用。實施例4萃取精餾塔及萃取精餾分離流程同實施例1。以乙二醇和醋酸鉀的混合物作為萃取劑， 醋酸鉀在萃取劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%。萃取劑從第4塊理論板加入(塔板數(shù)從上往下)，流 量為6ml/min。乙二醇二甲醚和水的混合物預(yù)先加熱至泡點溫度，從第22塊理論板加入， 流量為4ml/min，其中乙二醇二甲醚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88.3%。萃取精餾塔3在常壓下操作， 控制回流比為1: 1。此時塔頂溫度83.5 84.5'C，塔釜溫度95 10(TC。塔頂產(chǎn)物經(jīng)氣相 色譜分析，得到水含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%的乙二醇二甲醚產(chǎn)品。脫水塔11的脫水操作條件同實施例1，塔釜物返回萃取精餾塔3循環(huán)使用。實施例5萃取精餾塔及萃取精餾分離流程同實施例1。采用A組分與B組分的混合物作為萃取精餾的萃取劑，其中A組分為乙二醇、丙二醇和丁二醇的混合物(質(zhì)量比為1: 1: 1); B 組分為醋酸鉀和硫酸鈉的混合物(質(zhì)量比為1: 1); 8組分在萃取劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。萃取劑從第4塊理論板加入(塔板數(shù)從上往下)，流量為6ml/min。乙二醇二甲醚和水的混 合物預(yù)先加熱至泡點溫度，從第22塊理論板加入，流量為4ml/min，其中乙二醇二甲醚的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88.3%。萃取精餾塔3在常壓下操作，控制回流比為1:1。此時塔頂溫度83.5 84.5°C，塔釜溫度95 100°C。塔頂產(chǎn)物經(jīng)氣相色譜分析，得到水含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04% 的乙二醇二甲醚產(chǎn)品。脫水塔11的脫水操作條件同實施例1,塔釜物返回萃取精餾塔3循環(huán)使用。
權(quán)利要求
1、一種萃取精餾分離乙二醇二甲醚和水的方法，其特征在于萃取精餾過程采用雙塔流程，由萃取精餾塔和脫水塔組成，采用二元醇或二元醇與無機(jī)鹽的組合物作為萃取劑進(jìn)行萃取精餾。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離乙二醇二甲醚和水的方法，其特征在于所述的二元醇為乙 二醇、丙二醇或丁二醇，或是其混合物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離乙二醇二甲醚和水的方法，其特征在于所述的無機(jī)鹽為醋 酸鉀、氯化鈉或硫酸鈉，或是其混合物。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離乙二醇二甲醚和水的方法，其特征在于所述的無機(jī)鹽在萃 取劑中的質(zhì)量百分比為0 20%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離乙二醇二甲醚和水的方法，其特征在于所述的萃取劑體積 流量與原料液體積流量之比為1.0 3.0: 1。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離乙二醇二甲醚和水的方法，其特征在于萃取精餾塔在常壓條件下操作，回流比為1.0 2.0: 1，塔頂溫度83.5 85。C，塔釜溫度95 140°C。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離乙二醇二甲醚和水的方法，其特征在于脫水塔在常壓或減壓條件下操作，回流比0.5 5.0: 1，塔頂溫度45 100。C，塔釜溫度100 196°C。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離乙二醇二甲醚和水的方法，其特征在于所述方法用于處理 含水量為7 10%wt的乙二醇二甲醚。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離乙二醇二甲醚和水的方法，其特征在于萃取精餾塔的理論塔板數(shù)>30，脫水塔的理論塔板數(shù)》20。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種萃取精餾分離乙二醇二甲醚和水的方法，萃取精餾過程采用雙塔流程，由萃取精餾塔和脫水塔組成，采用二元醇或二元醇與無機(jī)鹽的組合物作為萃取劑進(jìn)行萃取精餾，其中無機(jī)鹽在萃取劑中的質(zhì)量百分比為0～20％。本發(fā)明提出的萃取精餾方法可得到含水量0.1％以下的乙二醇二甲醚產(chǎn)品，避免了傳統(tǒng)工藝采用無水氯化鈣干燥劑脫水存在的產(chǎn)品損耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，可用于工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號C07C43/00GK101544546SQ200910030900
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者向玨貽, 健 哈, 宋洪強, 張學(xué)君, 張益軍, 朱紅偉, 偉 王, 秦怡生, 秦旭東, 蔣大智, 陳榮福 申請人:江蘇天音化工有限公司;德納(南京)化工有限公司