[发明专利]一种分离丙酮、甲醇、丁酮和叔丁醇体系的方法和装置

说明书

本发明公开了一种涉及双液相侧线萃取精馏原理分离丙酮、甲醇、丁酮和叔丁醇体系的方法和装置，其步骤为：原料与氯苯加入侧线萃取精馏塔T1，塔顶为甲醇，液相侧线采出物流进入精馏塔T2，塔顶为丙酮，塔底物流与氯苯进入侧线萃取精馏塔T3，塔顶为叔丁醇，液相侧线采出物流进萃取剂回收塔T4，塔顶为丁酮，塔底回收和补充的全部氯苯冷却后分别进入侧线萃取精馏塔T1和T3。适用于该方法的装置包括：侧线萃取精馏塔T1和T3，精馏塔T2，萃取剂回收塔T4，冷凝器C1、C2、C3、C4，冷却器C5，回流罐D1、D2、D3和D4，再沸器R1、R2、R3和R4及配套阀门管路，安装连接如附图所示。本发明解决了四元多共沸混合物的分离难题，具有低能耗、低成本、低污染的优点。

技术领域

本发明属于化工行业的分离纯化领域，具体涉及一种双液相侧线热耦合萃取精馏过程的分离方法和装置，适用于丙酮、甲醇、丁酮和叔丁醇多元多共沸体系。

背景技术

异丁烷与丙烯共氧化制备环氧丙烷及下游工艺中会产生大量丙酮、甲醇、丁酮和叔丁醇的混合物，它们都是常用的有机萃取剂和基本化工原料。丙酮用于生产环氧树脂，聚碳酸酯，有机玻璃，医药，农药等，也用作稀释剂，清洗剂，萃取剂，还是制造醋酐、双丙酮醇、氯仿、碘仿、环氧树脂、聚异戊二烯橡胶、甲基丙烯酸甲酯等的重要原料。甲醇主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多种有机产品，可用作涂料、清漆、虫胶、油墨、胶黏剂、染料、生物碱、醋酸纤维素、硝酸纤维素、乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛等的萃取剂。丁酮主要用作醋酸纤维素、丙烯酸树脂、醇酸树脂、涂料、油墨等的萃取剂，染料的粘结剂，润滑油脱蜡剂，硫化促进剂等，也用作测定镉、铜和汞的试剂、色谱分析标准物质和半导体光刻用萃取剂。叔丁醇主要用作有机萃取剂和化工原料，也是制备药物、香料的原料，以及用作测定分子量的萃取剂及色谱分析试剂。为了减少环境污染和节约资源，必须对该四组分混合物进行分离和提纯。然而，该体系能形成多个均相最低共沸物，即甲醇/丙酮、甲醇/丁酮、丁酮/叔丁醇，普通精馏难以实现有效分离。

专利CN202010039225.3公开了一种异丁烷共氧化制备环氧丙烷工艺中叔丁醇的循环使用方法，该发明专利通过将异丁烷共氧化制备环氧丙烷工艺中的联产物(即副产物)叔丁醇直接氢解为异丁烷回收利用，从而实现叔丁醇的循环利用，避免大量联产物叔丁醇的下游市场应用不匹配而成为环氧丙烷产量提升的瓶颈，同时减小原料消耗，降低生产成本。但是该发明专利无法实现废液中其他组分的回收利用。

针对上述体系中的二元共沸物，专利CN201410368125.X公开了一种变压精馏分离甲醇-丙酮共沸物的节能工艺，专利CN201310271236.4公开了一种用于甲醇-丁酮共沸混合物的间歇萃取精馏分离方法，但这些工艺和方法未能有效实现多元混合物的完全分离。

因此，基于丙酮、甲醇、丁酮和叔丁醇四元体系的热力学特性，开发一种节能、高效、清洁、经济的分离方法和装置具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明公开了一种分离丙酮、甲醇、丁酮和叔丁醇体系的方法和装置。本发明采用双液相侧线热耦合萃取精馏的分离方法，可以实现完全分离且获得高纯度产品；同时，本发明设计的新型精馏装置既能保证丙酮、甲醇、丁酮和叔丁醇产品的高回收率，又能有效降低冷热公用工程的消耗以及设备成本，减少了CO2等环境排放物。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明针对四元共沸混合物丙酮-甲醇-丁酮-叔丁醇的分离能耗高，操作复杂的现状，提供了双液相侧线热耦合萃取精馏分离丙酮-甲醇-丁酮-叔丁醇混合物的节能工艺。具体实施步骤如下：

(1)原料丙酮-甲醇-丁酮-叔丁醇混合物通过管路1进入侧线萃取精馏塔T1，第一股循环萃取剂氯苯通过管路2进入侧线萃取精馏塔T1，侧线萃取精馏塔T1塔顶通过管路3回收高纯度的甲醇产品，塔底通过管路4回收高纯度的萃取剂，剩余的丙酮-丁酮-叔丁醇混合物及一部分萃取剂通过液相侧线管路5进入精馏塔T2；