一種分離異丙醇-水混合物的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種分離異丙醇-水混合物的方法，采用任意比例的異丙醇-水混合物為原料，以離子液體或離子液體與有機溶劑組成的復合溶劑為萃取劑，原料經(jīng)過萃取精餾階段和萃取劑回收階段后，異丙醇和水先后采出，萃取劑經(jīng)過回收階段采出后循環(huán)使用。本發(fā)明具有能耗小，對環(huán)境無污染；產(chǎn)品純度高，易于工業(yè)化，設備費用小，經(jīng)濟效益好等優(yōu)點。
【專利說明】—種分離異丙醇-水混合物的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于異丙醇-水混合物的分離【技術領域】，特別是涉及一種分離異丙醇-水混合物的方法。
【背景技術】
[0002]異丙醇作為一種優(yōu)良的有機溶劑被廣泛應用于抗生素類藥物的生產(chǎn)，因此產(chǎn)生了大量含異丙醇的工業(yè)廢水需回收處理。由于異丙醇與水共沸(共沸點80.3°C，其中異丙醇質(zhì)量分數(shù)87.4%)，普通精餾難以得到高純度異丙醇，應采用特殊精餾。目前，工業(yè)上常采用萃取精餾從異丙醇廢水中回收異丙醇。
[0003]顧正桂等(CN1560008A)以甘油為萃取劑分離異丙醇-水物系，得到純度大于99.5%的異丙醇，最佳操作條件是:溶劑比2.5，回流比4-5。中國專利CN102531836A公開了一種以乙二醇(或丙二醇)和醋酸鹽為復合溶劑萃取精餾分離異丙醇-水的方法，該方法在溶劑比為2-5:1，回流比為0.2-2時得到純度大于99.5%的異丙醇。中國專利CN1249294A公開了一種加鹽萃取共沸精餾聯(lián)合過程精制異丙醇的方法，該方法首先將低純度異丙醇-水濃縮至72%-82%，以C6脂肪烴為萃取劑，無機鹽的水溶液為鹽析劑，按萃取劑:鹽析劑:醇水溶液體積比2-3:0.8-1.5:1混合，萃取得到富含異丙醇的有機相，有機相進入普通精餾塔，在回流比1.5-2.5時得到純度大于99.5%的異丙醇。
[0004]上述三種方法均存 在萃取劑用量大，回流比大，能耗高的缺點；方法二和方法三在萃取劑中引入無機鹽，對生產(chǎn)設備有腐蝕性；方法三對原料純度要求高，低純度原料需預先提濃，增加了生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述技術中的不足，提供一種產(chǎn)品純度高，收率高，能耗低，無腐蝕，生產(chǎn)成本低，萃取劑易回收無污染的分離異丙醇-水的方法。新方法以離子液體或離子液體與有機溶劑組成的復合溶劑為萃取劑分離異丙醇-水物系，并提供了應用于新方法的生產(chǎn)裝置。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:
[0007]—種分離異丙醇-水混合物的方法，所述方法采用連續(xù)性操作或間歇性操作:所述連續(xù)性操作包括精餾塔和回收塔，是以任意比例的異丙醇-水混合物為原料，以離子液體或離子液體與有機溶劑組成的復合溶劑為萃取劑，原料由第13-46塊理論塔板、萃取劑由2-25塊理論板分別進入到裝有25-50塊理論塔板數(shù)的所述精餾塔內(nèi)，異丙醇由所述精餾塔塔頂采出，將萃取劑-水混合液由所述精餾塔塔釜采出后經(jīng)由回收塔進料口進入回收塔，水由所述回收塔塔頂采出，萃取劑由所述回收塔塔釜采出后循環(huán)使用；
[0008]所述間歇性操作包括精餾塔，分為萃取精餾階段和萃取劑回收階段，所述萃取精餾階段是以任意比例的異丙醇-水混合物為原料，以離子液體或離子液體與有機溶劑組成的復合溶劑為萃取劑，原料由第13-46塊理論塔板、萃取劑由2-25塊理論板分別進入到裝有25-50塊理論塔板數(shù)的所述精餾塔內(nèi)或者直接將原料加入精餾塔的塔釜內(nèi)，萃取劑由2-25塊理論板進入到裝有25-50塊理論塔板數(shù)的所述精餾塔內(nèi)，異丙醇由所述精餾塔塔頂采出后，將萃取劑-水混合液留在精餾塔塔釜并在精餾塔內(nèi)進行萃取劑回收階段的操作，水由所述精餾塔塔頂采出，萃取劑由所述精餾塔塔釜采出并收集后循環(huán)使用。
[0009]所述的離子液體為陽離子為咪唑離子的非AlCl3型離子液體中的一種或兩種以上的混合物。
[0010]優(yōu)選地，所述的離子液體是1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽，1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽，1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽一種或兩種以上的混合物。
[0011]優(yōu)選地，所述的有機溶劑為低碳數(shù)醇類或N，N- 二甲基甲酰胺或N，N- 二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮類高沸點且水溶性較好的溶劑。
[0012]更優(yōu)選地，所述的有機溶劑為乙二醇或丙三醇。
[0013]所述連續(xù)性操作流程中所述精餾塔操作壓力為50-101.3kPa，回流比為0.2-3.0,萃取劑的加入量與原料的質(zhì)量比為(0.1-4.0):1，所述回收塔操作壓力為55-101.3kPa ；
[0014]所述間歇性操作流程中萃取精餾階段的所述精餾塔操作壓力為50-101.3kPa，回流比為0.2-3.0，萃取劑的加入量與原料的質(zhì)量比為(0.1-4.0):1，萃取回收階段的所述精餾塔操作壓力為55-101.3kPa。
[0015]優(yōu)選地，所述連續(xù)性操作流程中所述精餾塔操作壓力為101.3kPa，回流比為0.2-1.0，萃取劑的加入量與原料的質(zhì)量比為(0.1-1):1，所述回收塔操作壓力為55_95kPa ；
[0016]所述間歇性操作流程中萃取精餾階段的所述精餾塔操作壓力為101.3kPa，回流比為0.2-1.0，萃取劑的加入量與原料的質(zhì)量比為(0.1-1):1，萃取回收階段的所述精餾塔操作壓力為55-95kPa。
[0017]本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于分離異丙醇-水混合物的方法的精餾裝置，所述連續(xù)性操作的精餾裝置包括裝有25-50塊理論塔板數(shù)的精餾塔和回收塔，所述精餾塔的塔釜的出料口與所述回收塔的進料口相連通，所述回收塔底部的出料口與所述精餾塔的萃取劑進料口相連通，所述精餾塔的原料進料口、萃取劑進料口分別設于所述精餾塔的第13-46塊理論塔板處和第2-25塊理論塔板處；所述回收塔的進料口設于所述回收塔中下部;
[0018]所述間歇性操作的精餾裝置包括裝有25-50塊理論塔板數(shù)的精餾塔，所述精餾塔的原料進料口、萃取劑進料口分別設于所述精餾塔的第13-46塊理論塔板處和第2-25塊理論塔板處。
[0019]本發(fā)明具有的有益效果是:
[0020]本發(fā)明以離子液體或離子液體與有機溶劑組成的復合溶劑為萃取劑，能顯著增加異丙醇-水的相對揮發(fā)度實現(xiàn)物系的高效分離。與中國專利CN1560008A、CN102531836A、CN1249294A相比，本發(fā)明的方法在較小的萃取劑用量和回流比(本發(fā)明中較佳溶劑比≤1，精餾塔較佳回流比< I)下即可得到純度大于99.9%的異丙醇產(chǎn)品，節(jié)能效果非常顯著。與中國專利CN102531836A、CN1249294A相比，本發(fā)明的方法以離子液體和低碳數(shù)醇類為萃取劑，對生產(chǎn)設備無腐蝕，使用安全性高。與中國專利CN1249294A相比，本發(fā)明的方法對原料純度無要求，可處理任意組成的異丙醇-水物系，節(jié)約了因原料提濃造成的生產(chǎn)成本和能耗。使用本發(fā)明的方法得到的異丙醇純度大于99.9%，收率大于99.0%，均高于前述三種工藝方案。
[0021]此外，本發(fā)明的方法以綠色溶劑離子液體和低碳數(shù)醇類為萃取劑，無腐蝕，無污染，無損耗，易回收，可循環(huán)使用；本發(fā)明提供的生產(chǎn)裝置簡單，易于操作，處理量大，能耗低，經(jīng)濟效益好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明中用于分離異丙醇-水混合物的連續(xù)性操作精餾裝置。
[0023]圖中，Tl-精餾塔；T2-回收塔；F1_精餾塔原料進料口 ；F2_精餾塔萃取劑進料口 ；Pl-精餾塔的塔頂出料口 ；P2-回收塔的塔頂出料口 ；S1-精餾塔塔釜出料口 ；S2-回收塔的塔釜出料口 ；1，2-塔釜再沸器；3，4-塔頂冷凝器。
[0024]圖2是本發(fā)明中用于分離異丙醇-水混合物的間歇性操作精餾裝置。
[0025]圖中，Tl-精餾塔；F1_精餾塔原料進料口 ；P1-精餾塔的塔頂出料口 ；S1_精餾塔塔釜出料口 ； 1-塔釜再沸器；3-塔頂冷凝器。
[0026]使用時，可以按照圖1所示，采用連續(xù)性操作，將異丙醇-水原料從裝有25-50塊理論塔板數(shù)的精餾塔Tl的第13-46塊理論塔板處的原料進料口 Fl進入到精餾塔Tl內(nèi)；萃取劑從精餾塔的第2-25塊理論塔板處的萃取劑進料口 F2進入到精餾塔Tl內(nèi)，經(jīng)過萃取精餾后，異丙醇從精餾塔Tl的塔頂出料口 Pl采出；萃取劑-水混合液由精餾塔塔釜的出料口SI采出后，進入回收塔T2內(nèi)，分離后，水從回收塔T2的塔頂出料口 P2采出；萃取劑從回收塔塔釜的出料口 S2采出后繼續(xù)通過精餾塔的萃取劑進料口 F2加入到精餾塔內(nèi)，循環(huán)使用。
[0027]還可以按照圖2所示，采用間歇性操作，包括萃取精餾階段和萃取劑回收階段，萃取精餾階段可以采用兩種進料方式，一種是將異丙醇-水原料從裝有25-50塊理論塔板數(shù)的精餾塔Tl的第13-46塊理論塔板處的原料進料口 Fl進入到精餾塔Tl內(nèi)；萃取劑從精餾塔的第5-6塊理論塔板處的萃取劑進料口 F2進入到精餾塔Tl內(nèi)，另一種是直接將異丙醇-水原料加入到精餾塔塔釜內(nèi)，而萃取劑從精餾塔的第2-25塊理論塔板處的萃取劑進料口 F2進入到精餾塔Tl內(nèi)。經(jīng)過萃取精餾后，異丙醇從精餾塔Tl的塔頂出料口 Pl采出，萃取劑-水混合液留在精餾塔塔釜內(nèi)，在精餾塔內(nèi)進入萃取劑回收階段，即萃取精餾階段完成后，用精餾塔代替回收塔進行萃取劑的回收，將萃取精餾階段所得到的萃取劑-水混合液經(jīng)過回收后，水從精餾塔Tl的塔頂出料口 Pl采出，萃取劑由精餾塔塔釜的出料口 SI采出收集后，循環(huán)使用。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不限定本發(fā)明的保護范圍。
[0029]實施例1
[0030]按附圖1所示工藝流程，精餾塔50塊理論板，原料(異丙醇5%、水95%，質(zhì)量分數(shù)，以下同)以lOOOkg/hr的流量從第46塊理論板進料，萃取劑為1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽與丙三醇體積比1.5:1組成的復合萃取劑，從第5塊理論板進料，操作壓力為50kPa，溶劑比4.0,回流比1，回收塔操作壓力95kPa。精餾塔塔頂采出量993.7kg/hr，組成:異丙醇99.93%，水0.07%，異丙醇收率99.3%。回收塔塔底采出萃取劑，含水量0.13%，返回精餾塔循環(huán)使用。
[0031]實施例2
[0032]按附圖1所示工藝流程，精餾塔25塊理論板，原料(異丙醇25%、水75%)以IOOOkg/hr的流量從第24塊理論板進料，萃取劑為1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽，從第2塊理論板進料，操作壓力為101.3kPa，溶劑比1，回流比3.0,回收塔操作壓力80kPa。精餾塔塔頂采出量248.lkg/hr，組成:異丙醇99.95%，水0.05%，異丙醇收率99.2%?；厥账撞沙鲚腿?，含水量0.11%，返回精餾塔循環(huán)使用。
[0033]實施例3
[0034]按附圖1所示工藝流程，精餾塔35塊理論板，原料(異丙醇45%、水55%)以1200kg/hr的流量從第30塊理論板進料，萃取劑為1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽，從第5塊理論板進料，操作壓力為85kPa，溶劑比0.8，回流比0.5，回收塔操作壓力75kPa。精餾塔塔頂采出量537.5kg/hr，組成:異丙醇99.96%，水0.04%,異丙醇收率99.5%。回收塔塔底采出萃取劑，含水量0.10%，返回精餾塔循環(huán)使用。
[0035]實施例4
[0036]按附圖1所示工藝流程，精餾塔35塊理論板，原料(異丙醇65%、水35%)以1200kg/hr的流量從第30塊理論板進料，萃取劑為1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽與1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽以體積比1:1組成的復合萃取劑，從第5塊理論板進料，操作壓力為101.3kPa，溶劑比0.5，回流比0.5，回收塔操作壓力60kPa。精餾塔塔頂采出量775.5kg/hr，組成:異丙醇99.98%，水0.02%，異丙醇收率99.4%。回收塔塔底采出萃取劑，含水量0.09%,返回精餾塔循環(huán)使用。
[0037]實施例5
[0038]按附圖1所示工藝流程，精餾塔35塊理論板，原料(異丙醇80%、水20%)以IOOOkg/hr的流量從第30塊理論板進料，萃取劑為1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽，從第5塊理論板進料，操作壓力為90kPa，溶劑比0.2，回流比0.5，回收塔操作壓力55kPa。精餾塔塔頂采出量797.0kg/hr，組成:異丙醇99.97%，水0.03%，異丙醇收率99.6%。回收塔塔底采出萃取劑，含水量0.05%,返回精餾塔循環(huán)使用。
[0039]實施例6
[0040]按附圖1所示工藝流程，精餾塔30塊理論板，原料(異丙醇95%、水5%)以IOOOkg/hr的流量從第25塊理論板進料，萃取劑為1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽與乙二醇體積比1: 1.5組成的復合萃取劑，從第5塊理論板進料，操作壓力為65kPa，溶劑比0.1，回流比0.2，回收塔操作壓力60kPa。精餾塔塔頂采出量945.3kg/hr，組成:異丙醇99.99%，水
0.01%，異丙醇收率99.5%?；厥账撞沙鲚腿?，含水量0.07%，返回精餾塔循環(huán)使用。
[0041]實施例7
[0042]按附圖2所示工藝流程，原料含異丙醇70%、水30%，一次性投料500kg到裝有30塊理論板的精餾塔塔釜內(nèi)，萃取劑為1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽與丙三醇等體積混合組成的復合溶劑，從塔頂進料。萃取精餾階段:萃取劑用量227kg，操作壓力為101.3kPa，回流比0.3，塔頂采出異丙醇348.2kg，純度99.92%，收率99.4%。萃取劑回收階段:精餾塔操作壓力55kPa，無回流，塔頂先采出中間相1.8kg，含異丙醇44.4% ;隨后采出水，塔釜最終得到225.2kg萃取劑，含水量0.04%，可循環(huán)使用。
[0043]以上對本發(fā)明的較佳實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種分離異丙醇-水混合物的方法，其特征在于:所述方法采用連續(xù)性操作或間歇性操作:所述連續(xù)性操作包括精餾塔和回收塔，是以任意比例的異丙醇-水混合物為原料，以離子液體或離子液體與有機溶劑組成的復合溶劑為萃取劑，原料由第13-46塊理論塔板、萃取劑由2-25塊理論板分別進入到裝有25-50塊理論塔板數(shù)的所述精餾塔內(nèi)，異丙醇由所述精餾塔塔頂采出，將萃取劑-水混合液由所述精餾塔塔釜采出后經(jīng)由回收塔進料口進入回收塔，水由所述回收塔塔頂采出，萃取劑由所述回收塔塔釜采出后循環(huán)使用； 所述間歇性操作包括精餾塔，分為萃取精餾階段和萃取劑回收階段，所述萃取精餾階段是以任意比例的異丙醇-水混合物為原料，以離子液體或離子液體與有機溶劑組成的復合溶劑為萃取劑，原料由第13-46塊理論塔板、萃取劑由2-25塊理論板分別進入到裝有25-50塊理論塔板數(shù)的所述精餾塔內(nèi)或者直接將原料加入精餾塔的塔釜內(nèi)，萃取劑由2-25塊理論板進入到裝有25-50塊理論塔板數(shù)的所述精餾塔內(nèi)，異丙醇由所述精餾塔塔頂采出后，將萃取劑-水混合液留在精餾塔塔釜并在精餾塔內(nèi)進行萃取劑回收階段的操作，水由所述精餾塔塔頂采出，萃取劑由所述精餾塔塔釜采出并收集后循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的離子液體為陽離子為咪唑離子的非AlCl3型離子液體中的一種或兩種以上的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述的離子液體是1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽，1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽，1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽一種或兩種以上的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的有機溶劑為低碳數(shù)醇類或N，N-二甲基甲酰胺或N，N- 二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮類高沸點且水溶性較好的溶劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:所述的有機溶劑為乙二醇或丙三醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于:所述連續(xù)性操作流程中所述精餾塔操作壓力為50-101.3k Pa，回流比為0.2-3.0，萃取劑的加入量與原料的質(zhì)量比為(0.1-4.0):1，所述回收塔操作壓力為55-101.3kPa ； 所述間歇性操作流程中萃取精餾階段的所述精餾塔操作壓力為50-101.3kPa，回流比為0.2-3.0，萃取劑的加入量與原料的質(zhì)量比為(0.1-4.0):1，萃取回收階段的所述精餾塔操作壓力為55-101.3kPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于:所述連續(xù)性操作流程中所述精餾塔操作壓力為101.3kPa，回流比為0.2-1.0，萃取劑的加入量與原料的質(zhì)量比為(0.1-1):I，所述回收塔操作壓力為55-95kPa ； 所述間歇性操作流程中萃取精餾階段的所述精餾塔操作壓力為101.3kPa，回流比為0.2-1.0，萃取劑的加入量與原料的質(zhì)量比為(0.1-1):1，萃取回收階段的所述精餾塔操作壓力為55-%kPa。
8.一種用于權(quán)利要求1所述方法的精餾裝置，其特征在于:所述連續(xù)性操作的精餾裝置包括裝有25-50塊理論塔板數(shù)的精餾塔和回收塔，所述精餾塔的塔釜的出料口與所述回收塔的進料口相連通，所述回收塔底部的出料口與所述精餾塔的萃取劑進料口相連通，所述精餾塔的原料進料口、萃取劑進料口分別設于所述精餾塔的第13-46塊理論塔板處和第2-25塊理論塔板處；所述回收塔的進料口設于所述回收塔的中下部； 所述間歇性操作的精餾操作包括裝有25-50塊理論塔板數(shù)的精餾塔，所述精餾塔的原料進料口、萃取劑進料口分別設于所述精餾塔的 第13-46塊理論塔板處和第2-25塊理論塔板處。
【文檔編號】C07C31/10GK103467246SQ201310365774
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】張學崗, 張靜, 安喜報, 遲娜 申請人:天津科林泰克科技有限公司