[发明专利]连续侧线精馏和萃取精馏集成分离硝基乙烷和2-硝基丙烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工分离方法，特别是涉及一种连续侧线精馏和萃取精馏集成分离硝基乙烷和2-硝基丙烷的方法。

背景技术

低碳硝基烷烃是重要的溶剂及中间体，硝基甲烷主要用作溶剂和汽油添加剂；硝基乙烷用于有机合成，用作硝化纤维素及其他树脂、蜡、脂肪、染料等的溶剂；硝基丙烷包括1-硝基丙烷和2-硝基丙烷，2-硝基丙烷用作乙烯及环氧树脂涂料的特殊溶剂、火箭燃料、汽油的添加剂等；1-硝基丙烷主要用作溶剂和中间体，喷气发动机燃料，喷雾剂等。

硝基甲烷的生产方法主要有气相硝化法和亚硝酸盐置换法；硝基乙烷有低碳烷烃、氯乙烷和硫酸二乙酯硝化法；1-硝基丙烷采用丙烷和丙烯硝化法；2-硝基丙烷多用硝酸直接氧化法和氧化氮硝化法。硝基乙烷在国内大量用于合成农药，目前国内只有小规模生产，产量为约为20t/月，产品的含量达99%，由于其生产难度较大，危险性较高，一部分生产厂家已经陆续停产，硝基乙烷在国内未形成规模生产，基本依赖进口。

目前，硝基乙烷与2-硝基丙烷混合物分离一般采用多次蒸馏法得到单一馏分，由于低碳硝基烷烃组分之间沸点差小，组分性质见表1所示，尤其是硝基乙烷与2-硝基丙烷间沸点相差最小，采用蒸馏法进行分离，不仅操作过程复杂、难控制、产品纯度低，同时中间馏分过多，收率只能达53%。

表1 低碳硝基烷烃的性质

发明内容

针对现有技术上的不足，本发明的目的是提供一种连续侧线精馏和萃取精馏集成分离硝基乙烷和2-硝基丙烷的方法，以解决低碳硝基烷烃混合物，特别是硝基乙烷和2-硝基丙烷分离上存在的困难，简化工艺过程，提高分离效率，得到含量99.4%以上的高纯度硝基乙烷。

本发明工艺的主要特点有：一是采用连续侧线精馏的方法预处理硝基甲烷、硝基乙烷、2-硝基丙烷及1-硝基丙烷的混合物，得到硝基乙烷、2-硝基丙烷及1-硝基丙烷馏分，传统工艺需要两个精馏塔才能完成此任务，然后采用萃取方法分离硝基乙烷和2-硝基丙烷；本发明方法仅需要一个侧线精馏塔可以得到多个沸程的馏分。二是采用萃取精馏的方法得到高纯度硝基乙烷馏分，该过程选择环丁砜为萃取溶剂，分离效率明显提高；三是采用萃取溶剂回收塔，回收溶剂循环使用。该方法简单易行，分离效率高，生产过程中大大降低能耗，节约生产成本，工业化生产的潜力巨大。

完成上述发明任务的方案是：一种连续侧线精馏和萃取精馏集成分离硝基乙烷和2-硝基丙烷的方法，步骤如下：

（1）含硝基乙烷（通常约80%～85%左右）的原料混合硝基烷烃①加入连续侧线精馏塔精馏分离，塔顶、侧线和塔底同时得到沸程为105.0℃～106.5℃的塔顶馏分②、沸程为116.2℃～117.7℃的侧线馏分③和沸程为123.4℃～125.7℃的塔底馏分④，其中侧线馏分③中硝基乙烷的含量为95.0%以上。

经过连续侧线精馏塔预处理后，硝基乙烷含量可富集到95.0%以上，馏分②、④主要是少量的硝基乙烷和其它硝基烷烃的混合物。

（2）步骤（1）所得到的侧线馏分③进入萃取精馏塔萃取精馏分离，萃取精馏塔塔顶得到含量为99.4%以上的硝基乙烷馏分⑤，塔底为含有大量萃取溶剂和2-硝基丙烷的馏分⑥。

（3）步骤（2）所得到的馏分⑥经溶剂溶剂回收塔精馏处理，溶剂回收塔塔顶为含2-硝基丙烷馏分⑦，塔釜为萃取溶剂，再流入萃取精馏塔循环使用。

所述第（1）步骤中，塔顶温度在105.0℃～106.5℃，塔釜温度在123.4℃～125.7℃，回流比6～7。

所述第（2）步骤中，萃取溶剂选用环丁砜萃取剂，该萃取剂与萃取精馏塔原料进料量的质量比为1：0.8～1.2，最优选质量比为1：1。

所述第（2）步骤中，控制塔顶温度在112.7～113.5℃，塔釜温度在127.6～129.8℃，回流比在3～4。

所述第（3）步骤中，控制塔顶温度在119.5～120.6℃，塔釜温度在201.1～202.7℃，回流比在2～3。

更具体和更优化地说，本发明的操作步骤是：