[发明专利]一种丁醇‑环己烷共沸混合物萃取精馏方法

说明书

技术领域

本发明所提供的分离方法针对的是丁醇-环己烷共沸体系，分别采用乙二醇、乙二醇与离子液体组成的混合溶剂作为萃取剂，属于丁醇-环己烷共沸体系的萃取精馏方法。

背景技术

本发明中涉及到的原料为丁醇与环己烷，两者都是化工行业中常见的物质。丁醇（C₄H₁₀O），又名酪醇、丙原醇，是多种涂料的溶剂和制增塑剂邻苯二甲酸二丁酯（见邻苯二甲酸酯）的原料，也用于制造丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、乙二醇丁醚以及作为有机合成中间体和生物化学药的萃取剂，还用于制造表面活性剂。环己烷（C₆H₁₂），主要用作橡胶、涂料、清漆的溶剂，胶粘剂的稀释剂、油脂萃取剂。因环己烷的毒性小，故常代替苯用于脱油脂、脱润滑脂和脱漆。还常用于制造尼龙的单体己二酸、己二胺和己内酰胺，也用作制造环己醇、环己酮的原料。

丁醇与环己烷不仅在石油化工领域有着重要的应用，而且在其他行业里面也有相当广泛的使用。但是两种物质却存在共沸现象，使得分离这两者的难度大大增加。对于有机溶剂的回收，工业上广泛采用的是蒸馏或精馏的处理方式，但对于共沸体系来说，国内采用较多的是共沸精馏方法。但是共沸精馏有其自身的局限性：在能耗方面，成本较其他方法更高，在设备投资上，也往往较其他方法更大，且产品纯度难以保证。

在化工行业常用的分离方法中，精馏以其自身的优势成为众多企业的选择，但是精馏就意味着需要能耗，因此能耗成本也成为企业需要重点考虑的问题。结合国家“十三五”规划和目前相关产业政策，节能、减排成为化工企业未来几年的重中之重。本发明中采用萃取精馏工艺，与传统共沸精馏相比，在能耗问题上有明显改进，而且产品纯度更高。本发明中采用的萃取剂，不再是单纯的有机溶剂，而是选择有机溶剂与离子液体组成的混合萃取剂，能够明显降低萃取剂的损耗。

离子液体是指由有机阳离子和阴离子构成的在室温下呈液态的盐类化合物，具有蒸汽压低、熔点低、液程宽、易操作、可溶性好和稳定高等优点。虽然离子液体具有众多的优点，但是由于目前市场价格昂贵，且萃取剂的用量较大，导致生产成本非常高，因此使用率较低。研究人员发现，离子液体可以与配位剂组成新的离子液体，能够有效降低工业化应用的成本，且同时兼具两者的优点，常用的配位剂有乙二醇、甘油等，本发明选用的配位剂为乙二醇，与离子液体组成混合溶剂。

基于离子液体的优点，精馏工艺中可使用传统有机溶剂与离子液体的混合液作为萃取剂，能够有效的降低传统溶剂的损失（离子液体不挥发、损失率极低，且循环使用），降低生产成本，同时可以提高产品质量。

现有的共沸体系分离手段基本分为两类：共沸精馏和萃取精馏。萃取精馏在产品纯度、能耗方面较共沸精馏具有优势。而目前在萃取剂的选择上，基本上采用传统溶剂作为萃取剂或者说直接采用离子液体萃取剂，CN103193590A一种连续萃取分离混合醇-水的方法、CN102627556A一种萃取精馏分离甲酸乙酯-乙醇-水的工艺均采用乙二醇作萃取剂；CN103193590A离子液体萃取精馏分离醋酸-水的方法采用离子液体作为萃取剂。前者在萃取效率上要低，而后者则在投资成本上要大很多。总而言之，如何降低萃取剂损耗和生产成本、提高产品纯度是目前精馏工艺亟需解决的问题。

目前，关于丁醇-环己烷共沸体系的分离，并没有相关的文献或者报道。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有工艺中存在的不足，并针对丁醇-环己烷共沸体系，提出一种分离效果好、产品纯度高、能耗低，且萃取剂易回收、易于工业化的分离方法。通过T-x-y相图，可以看到丁醇-环己烷存在共沸现象（附图1中可以看到丁醇-环己烷存在共沸点）。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种丁醇-环己烷共沸混合物萃取精馏方法，该方法采用连续性操作或间歇性操作。

本发明所描述的萃取剂分别为乙二醇、乙二醇与离子液体（40wt%~50wt%）形成混合萃取剂，能够有效提高产品纯度和萃取效率，降低生产成本。发明采用的离子液体分别为N-乙基吡啶磷酸二甲酯盐（[epy][DMP]）、N-甲基吡啶磷酸二甲酯盐（[mpy][DMP]）、N-丁基吡啶磷酸二甲酯盐（[bpy][DMP]）。

本发明所述的一种丁醇-环己烷共沸混合物萃取精馏方法连续性操作步骤如下：

1）丁醇与环己烷混合物由T101中下部通过进料系统连续加入，萃取剂从塔上部加入，进料温度皆为常温，T101操作压力为0.3atm（绝压）；