一種萃取精餾分離乙醇-水共沸混合物的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種萃取精餾分離乙醇-水共沸混合物的方法。該方法采用乙二醇的氯化1-乙基-3-甲基咪唑溶液作為萃取劑，在常壓下進(jìn)行間歇萃取精餾操作，操作過程依次是：萃取精餾塔引入萃取劑、進(jìn)行全回流操作、產(chǎn)出乙醇產(chǎn)品、產(chǎn)出乙醇-水過渡段餾分和產(chǎn)出水以及乙二醇-水過渡段餾分，停車后的加熱釜內(nèi)殘液作為萃取劑循環(huán)使用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，采用乙二醇的離子液體溶液為萃取劑為萃取劑分離乙醇-水共沸混合物，分離得到的乙醇產(chǎn)品純度高，采用單塔操作，操作過程靈活易于控制，設(shè)備投資少。
【專利說明】—種萃取精餾分離乙醇-水共沸混合物的方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種萃取精餾分離乙醇-水共沸混合物的方法，特別是涉及一種以離子液體混合溶劑為萃取劑的萃取精餾分離乙醇-水共沸混合物的方法，屬于乙醇-水共沸混合物的分離技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]萃取精餾是分離共沸混合物的一種常用方法，一般采用分子液體作為萃取劑。除了分子液體，近年來人們開始采用離子液體作為萃取精餾的萃取劑。離子液體是指熔點(diǎn)低于100°c的由有機(jī)陽離子和無機(jī)陰離子或者有機(jī)陰離子組成的一類化合物。對于許多共沸體系，離子液體萃取劑具有比分子液體萃取劑更好的分離效果，但是離子液體價(jià)格高，且很多高效的離子液體萃取劑熔點(diǎn)較高，在常溫下為固體，因此單獨(dú)作為萃取劑時(shí)，使用很不方便。如果將離子液體和分子液體混合形成混合溶劑作為萃取劑，將會克服其各自缺點(diǎn)。乙醇是一種重要的化工原料和有機(jī)溶劑，易于和水形成難分離的共沸混合物。在很多化工過程中涉及到乙醇-水共沸混合物的分離，因此開發(fā)乙醇-水共沸混合物的綠色高效分離技術(shù)具有重要意義。有關(guān)分離乙醇-水共沸混合物的文章和專利較多，尚未見公開發(fā)表的以分子液體和離子液體混合溶劑作萃取劑的乙醇-水共沸體系的萃取精餾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在提供一種萃取精餾分離乙醇-水共沸混合物的方法。該方法采用的設(shè)備投資少，操作條件易于控制，得到的乙醇純度高。
[0004]本發(fā)明是通過以 下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的。一種萃取精餾分離乙醇-水共沸混合物的方法，該方法采用萃取精餾裝置實(shí)施間歇精餾操作，所述的萃取精餾裝置包括萃取精餾塔，萃取精餾塔塔底連接加熱釜，萃取精餾塔塔頂連接冷凝器，冷凝器之后連接接收罐，萃取精餾塔塔身連接萃取劑貯罐，其特征在于包括以下過程:采用質(zhì)量含量為10-80%的氯化1-乙基-3-甲基咪唑[emim] [cl]的乙二醇溶液為萃取劑，萃取精餾塔以下列條件進(jìn)行操作:在常壓下，待加熱釜產(chǎn)生的上升蒸汽上升到萃取精餾塔的萃取劑加入口時(shí)，按進(jìn)入萃取精餾塔的萃取劑與萃取精餾塔頂液體回流量的體積比為(0.5-5):1，將溫度為25-80°C的萃取劑由萃取劑貯罐引入萃取劑精餾塔；當(dāng)萃取精餾塔頂溫度為78.5-80°C,以回流比(1-5):1由萃取精餾塔塔頂采出含乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)99%以上的乙醇產(chǎn)品；當(dāng)萃取精餾塔頂溫度低于78.2°C時(shí)，停止加入萃取劑，以回流比(1-5):1由萃取精餾塔塔頂采出乙醇-水過渡段餾分；當(dāng)萃取精餾塔塔頂溫度達(dá)到100°C時(shí)，以回流比(1-4):1脫水；當(dāng)萃取精餾塔塔頂溫度超過105°C時(shí)，以回流比(1-6):1由萃取精餾塔塔頂采出乙二醇-水過渡段餾分；當(dāng)萃取精餾塔塔頂餾出物中水含量小于0.1%時(shí)，停車?yán)鋮s，釜?dú)堃豪幂斠罕么蛉胼腿┵A罐作為萃取劑循環(huán)使用。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，采用分子液體乙二醇的離子液體氯化1-乙基-3-甲基咪唑的溶液作為萃取劑分離乙醇-水共沸混合物，實(shí)現(xiàn)了乙醇和水的高效分離。以該萃取劑分離乙醇-水共沸混合物與以乙二醇為萃取劑分離乙醇-水共沸混合物相比，分離效率高；與以純離子液體氯化1-乙基-3-甲基咪唑分離乙醇-水共沸混合物相比，分離成本低，且解決了純離子液體因熔點(diǎn)較高而易于造成結(jié)晶堵塞管道的問題以及其熔化后粘度較大的問題；分離得到的乙醇產(chǎn)品純度高，采用單塔操作，操作過程靈活易于控制，設(shè)備投資少。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明采用的裝置及流程示意圖。
[0007]圖中:1-萃取劑聞位槽,2_萃取精懼塔,3_加熱爸,4_冷凝器,5-乙醇廣品_，6-乙醇-水過渡餾分接收罐，7-水接收罐，8-乙二醇-水過渡餾分接收罐，9-輸液泵。
【具體實(shí)施方式】
[0008]圖1的具體流程:將乙醇-水共沸混合物加入到加熱釜3中，開啟冷凝器的冷源以及加熱釜中熱源，待萃取精餾塔中上升蒸汽到達(dá)萃取劑加入口時(shí)，開始加入萃取劑，將萃取劑從高位槽I經(jīng)萃取精餾塔2的萃取劑加料口引入萃取精餾塔，全回流15分鐘，當(dāng)塔頂乙醇質(zhì)量分率達(dá)到99%以上時(shí)開始出料，餾出物料進(jìn)入乙醇產(chǎn)品罐5，當(dāng)塔頂餾出的乙醇質(zhì)量分率低于99%時(shí)，停止加入萃取劑，餾出乙醇-水過渡段，進(jìn)入乙醇-水過渡餾分接收罐6，當(dāng)塔頂餾出物中水的質(zhì)量分率大于99%時(shí)，餾出物料進(jìn)入水接收罐7，當(dāng)塔頂餾出物中水的質(zhì)量分率低于97.5%時(shí)，采出水-乙二醇過渡段餾分,進(jìn)入水-乙二醇接收罐8，直至塔頂餾出物中水的質(zhì)量分率小于0.1%，停車。此時(shí)加熱釜中為離子液體和乙二醇的混合物，將其引入高位槽中循環(huán)使用。將兩過渡段中的混合物在下一批蒸餾時(shí)投入到加熱釜中。
[0009]實(shí)施例一
采用萃取精餾塔的直徑為 Φ 40mm，內(nèi)裝6網(wǎng)環(huán)填料，填料層高度為1.15m，萃取劑進(jìn)口在距離塔頂0.15m處。在加熱釜投入297.4g乙醇一水混合物(其中乙醇95%，水5%，均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，試驗(yàn)所選混合萃取劑為氯化1-乙基-3-甲基咪唑([EMM]C1)和乙二醇的混合物(離子液體質(zhì)量分?jǐn)?shù)14%)，開啟加熱釜熱源和冷凝器冷源，則萃取精餾塔開始運(yùn)行，待萃取精餾塔內(nèi)上升蒸汽上升到萃取劑加入口時(shí)，萃取劑由萃取劑進(jìn)口加入萃取精餾塔內(nèi)，控制萃取劑加入速度258ml/h，全回流操作15分鐘，當(dāng)萃取精餾塔頂溫度為78.5-79.5 °C時(shí)，塔頂餾出物中乙醇含量為99.6%時(shí)開始出料，回流比為1:1，出料速度為85ml/h，在此過程共得乙醇合格產(chǎn)品為215g。當(dāng)萃取精餾塔頂溫度低于78.2°C時(shí)停止加入萃取劑，采出乙醇-水過渡餾分，回流比為1:1，當(dāng)塔頂溫度為100°C時(shí)，采出水，當(dāng)塔頂餾出物中水的質(zhì)量分率小于98.5%時(shí)，以回流比3:1采出水-乙二醇過渡餾分，直到塔頂餾出物中水的質(zhì)量分率小于0.1%，停車。停車后，加熱釜中的物料為乙二醇和離子液體混合物，將其引入萃取劑高位槽，作為下一批萃取精餾萃取劑循環(huán)使用。
[0010]實(shí)施例二
采用與實(shí)施例一相同的萃取精餾裝置，進(jìn)行如下的操作:在加熱釜投入298.2g乙醇一水混合物(其中乙醇95%，水5%，均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，試驗(yàn)所選混合萃取劑為氯化1-乙基-3-甲基咪唑([EMIM]C1)和乙二醇的混合物(離子液體質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%)，開啟加熱釜熱源和冷凝器冷源，則萃取精餾塔開始運(yùn)行，待萃取精餾塔內(nèi)上升蒸汽上升到萃取劑加入口時(shí)，萃取劑由萃取劑進(jìn)口加入萃取精懼塔內(nèi)，控制萃取劑加入速度230ml/h,全回流操作15分鐘，當(dāng)萃取精餾塔頂溫度為78.5-79.5°C時(shí)，餾分中乙醇含量為99.5%時(shí)開始出料，回流比為1:1，出料速度為85ml/h，在此過程共得乙醇合格產(chǎn)品為226g。當(dāng)萃取精餾塔頂溫度低于78°C時(shí)停止加入萃取劑，采出乙醇-水過渡餾分，回流比為1:1，當(dāng)塔頂溫度為100°C時(shí)，采出水，當(dāng)塔頂餾出物中水的質(zhì)量分率小于97.5%時(shí)，以回流比4:1采出水-乙二醇過渡餾分，直到塔頂餾出物中水的質(zhì)量分率小于0.1%，停車。停車后，加熱釜中的物料為乙二醇和離子液體混合物，將其引入萃取劑高位槽，作為下一批萃取精餾萃取劑循環(huán)使用。
[0011]實(shí)施例三 采用與實(shí)施例一相同的萃取精餾裝置，進(jìn)行如下的操作:在加熱釜投入300.1乙醇一水混合物(其中乙醇95%，水5 %，均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，試驗(yàn)所選混合萃取劑為氯化1-乙基-3-甲基咪唑([EMIM]Cl)和乙二醇的混合物(離子液體質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%)，開啟加熱釜熱源和冷凝器冷源，則萃取精餾塔開始運(yùn)行，待萃取精餾塔內(nèi)上升蒸汽上升到萃取劑加入口時(shí)，萃取劑由萃取劑進(jìn)口加入萃取精懼塔內(nèi)，控制萃取劑加入速度200ml/h,全回流操作15分鐘，當(dāng)萃取精餾塔頂溫度為78.5-79.5°C時(shí)，餾分中乙醇含量為99.5%時(shí)開始出料，回流比為1:1，出料速度為90ml/h，在此過程共得乙醇合格產(chǎn)品為235g。當(dāng)萃取精餾塔頂溫度低于78.2°C時(shí)停止加入萃取劑，采出乙醇-水過渡餾分，回流比為1:1，當(dāng)塔頂溫度為100°C時(shí)，采出水，當(dāng)塔頂餾出物中水的質(zhì)量分率小于97.5%時(shí)，以回流比3:1采出水-乙二醇過渡餾分，直到塔頂餾出物中水的質(zhì)量分率小于0.1%，停車。停車后，加熱釜中的物料為乙二醇和離子液體混合物，將其引入萃取劑高位槽，作為下一批萃取精餾萃取劑循環(huán)使用。
【權(quán)利要求】
1.一種萃取精餾分離乙醇-水共沸混合物的方法，該方法采用萃取精餾裝置實(shí)施間歇精餾操作，所述的萃取精餾裝置包括萃取精餾塔，萃取精餾塔塔底連接加熱釜，萃取精餾塔塔頂連接冷凝器，冷凝器之后連接接收罐，萃取精餾塔塔身連接萃取劑貯罐，其特征在于包括以下過程:采用質(zhì)量含量為10-80%的氯化1-乙基-3-甲基咪唑的乙二醇溶液為萃取劑，萃取精餾塔以下列條件進(jìn)行操作:在常壓下，待加熱釜產(chǎn)生的上升蒸汽上升到萃取精餾塔的萃取劑加入口時(shí)，按進(jìn)入萃取精餾塔的萃取劑與萃取精餾塔頂液體回流量的體積比為(0.5-5):1，將溫度為25-80°C的萃取劑由萃取劑貯罐引入萃取劑精餾塔；當(dāng)萃取精餾塔頂溫度為78.5-80°C,以回流比(1-5):1由萃取精餾塔塔頂采出含乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)99%以上的乙醇產(chǎn)品；當(dāng)萃取精餾塔頂溫度低于78.2°C時(shí)，停止加入萃取劑，以回流比(1-5):1由萃取精餾塔塔頂采出乙醇-水過渡段餾分；當(dāng)萃取精餾塔塔頂溫度達(dá)到100°C時(shí)，以回流比(1-4):1脫水；當(dāng)萃取精餾塔塔頂溫度超過105°C時(shí)，以回流比(1-6):1由萃取精餾塔塔頂采出乙二醇-水過渡段餾分；當(dāng)萃取精餾塔塔頂餾出物中水含量小于0.1%時(shí)，停車?yán)鋮s，釜?dú)堃豪幂斠罕么蛉胼腿?劑貯罐作為萃取劑循環(huán)使用。
【文檔編號】C07C29/84GK103601618SQ201310591239
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】崔現(xiàn)寶, 劉歡, 楊振 申請人:天津大學(xué)