[发明专利]一种脱除少量醋酸或甲酸并精制DMF的方法

说明书

本发明公开了一种三氯蔗糖生产中DMF和醋酸或甲酸分离的工艺方法，该工艺方法是将甲醇与含醋酸或甲酸的DMF混合液以及固体酸性催化剂一起加入预反应器，预反应后进入反应精馏塔，反应精馏塔中填入固体酸性催化剂，未反应的醋酸或甲酸与甲醇在反应精馏塔内进一步反应，反应精馏塔顶得到甲醇、水和醋酸甲酯或甲酸甲酯的混合物，送至三氯蔗糖生产中现有的甲酯和甲醇分离装置，塔底的DMF和水混合物进入DMF脱水塔，塔底回收得到高纯度的DMF。本发明可以解决实际生产中最高共沸物DMF和醋酸或甲酸分离的难题，使醋酸转化为有用的醋酸甲酯或甲酸甲酯，提高了经济效益；回收得到纯度大于99%的DMF，大大降低了生产成本。

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及采用反应精馏的方法分离三氯蔗糖行业中的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和醋酸或甲酸。

背景技术

N,N-二甲基甲酰胺简称DMF，为非质子型的极性溶剂，是许多反应的优良溶剂。在三氯蔗糖生产中会产生大量的DMF和醋酸的混合溶液，而且DMF会水解成为甲酸和二甲胺。由于DMF、醋酸和甲酸都为强极性物质，DMF和醋酸或甲酸之间具有较强的相互作用力，能够形成最高共沸物（DMF和醋酸常压共沸温度156℃，醋酸质量分数27%；DMF和甲酸常压共沸温度153℃，甲酸质量分数8%），很难通过普通的方法实现分离。

目前报道的分离方法主要有液-液萃取和共沸精馏。

专利CN101977664、US20090259034公开了一种从包含叔酰胺溶剂的液体中去除羧酸的方法，具体涉及使用有机胺（如三月桂胺）或者有机胺和高级醇（十二醇）的混合物从含蔗糖-6-乙酸酯的DMF溶液中通过液-液萃取的方法分离醋酸和DMF。专利CN104774224介绍了一种从含羧酸的蔗糖-6-酯溶液中除去羧酸的方法，具体为使用三壬胺、三癸胺、三辛胺、三月桂胺类叔胺通过多级液-液萃取从含蔗糖-6-酯的甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜溶剂中萃取乙酸、苯甲酸、丙酸类羧酸。美国专利US8796446公开了使用有机锡类化合物从含蔗糖-6-乙酸酯的DMF溶液中萃取醋酸，经过多次萃取后DMF溶液内的醋酸能降低到非常少的量，但是萃取醋酸后的有机锡需要经过氢氧化钠中和处理，才能重复利用萃取剂，这样有机锡萃取的醋酸则转成了醋酸盐，增加固体处理的负担。

日本专利JP2002363150A公开了共沸精馏分离醋酸和DMF的方法和设备。该方法利用甲苯作为共沸剂，甲苯与醋酸能形成共沸点更低的共沸物，而不与DMF共沸，实现了醋酸与DMF共沸物的分离，但是该方法同时需要加入水，而且所需的回流比也较大（30），因此从能源和经济角度考虑是不适宜的。

此外，DMF水解产生二甲胺，二甲胺在水溶液中解离生成有机胺根离子和氢氧根离子而呈弱碱性，与固体酸性催化剂上可交换的氢离子进行离子交换，会导致固体酸性催化剂失活。这个工艺主要通过三个方面抑制DMF水解导致催化剂失活，第一，在进入反应精馏之前设置预反应器，预反应器内的固体酸性催化剂活化再生操作简单快捷，但受平衡反应的限制，预反应后仍然还有一部分未反应的醋酸或甲酸，需要在反应精馏塔内进一步转化。第二，将预反应后的混合物料送入反应精馏塔的精馏段，大部分水从反应精馏塔顶采出，降低了水在反应段的量，减少了DMF在反应段的水解，从而抑制固体酸性催化剂因与DMF水解产生的二甲胺作用而失活。第三，增加甲醇在反应精馏塔的进料量，甲醇进料增多可以起到稀释作用，降低水在反应精馏塔内的浓度，同样减少了DMF的水解，抑制了固体酸性催化剂的失活。

现有的三氯蔗糖生产中多采用碱中和处理的方式除去DMF溶液内的醋酸，但是这样必须要增加固体处理装置，而且碱性条件下DMF会发生水解。

因此，对现在的工艺技术及工厂现状进行分析，提出了一种新的回收DMF的工艺方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种三氯蔗糖生产过程中DMF溶剂回收的工艺方法。