CN106831340B - 一种高纯度三氟乙醇的制备方法 - Google Patents

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Abstract

针对共沸精馏法制备三氟乙醇过程中引入共沸剂杂质和产品纯度低的问题，本发明公开了一种高纯度三氟乙醇的制备方法，包括以下步骤:(1)三氟乙醇和水的混合物进入第一填料精馏塔进行分离，塔顶馏分为三氟乙醇含量较高的三氟乙醇/水的共沸物，塔釜馏分为水；(2)第一填料精馏塔的塔顶馏分进入第二填料精馏塔进行分离,塔顶馏分为三氟乙醇含量较低的三氟乙醇/水的共沸物，循环至第一填料精馏塔，塔釜馏分为三氟乙醇。本发明适用于分离三氟乙基乙酸酯和甲醇酯交换法或1‑氯‑2,2，2‑三氟乙烷水解法制备三氟乙醇的生产过程中得到的三氟乙醇粗品。

Description

一种高纯度三氟乙醇的制备方法
技术领域
本发明属于化工分离技术领域，具体涉及一种高纯度三氟乙醇的制备方法。
背景技术
三氟乙醇是一种高附加值、发展前景良好的基础含氟有机中间体，在医药、农药、染料、能源、聚合物改性等领域有着广泛的应用。在三氟乙基乙酸酯和甲醇酯交换法或1-氯-2,2，2-二氟乙烷水解法制备三氟乙醇的生产过程中，产物中有水生成。水(沸点为100℃)和三氟乙醇(沸点为74℃)沸点接近，两者形成最低共沸物，常规精馏难以将两者分离。文献(徐卫国,徐宇威，三氟乙醇的合成，浙江化工，2001：32-33)中报道了以三氟醋酸酯为原料生产三氟乙醇的过程中，产品三氟乙醇与生成的水形成的共沸物，分离困难(21-23行)。工业上一般采取共沸精馏分离最低共沸物，如通过加入甲苯，形成甲苯与水的共沸物除去大部分水，再精馏得到三氟乙醇。但是实施共沸精馏的过程中，存在以下问题：(1)共沸剂的加入使产品含有共沸剂，影响三氟乙醇在医药和农药方面的应用；(2)另外，共沸精馏产品纯度只有98.8％，纯度较低；(3)共沸剂毒性大，影响人体健康，并且易燃易爆，这些都对操作人员的安全和健康构成威胁；(4)共沸精馏过程中产生的废水中甲苯含量0.8％，污染大。上述问题的存在，严重得阻碍了三氟乙醇的工业化。
发明内容
针对背景技术存在的缺陷或不足，本发明提供一种不用引入共沸剂并且产品纯度高的三氟乙醇制备方法。
本发明提供一种高纯度三氟乙醇的制备方法，包括以下步骤:
(1)三氟乙醇和水的混合物进入第一填料精馏塔进行分离，操作压力5kPa～50kPa,塔顶温度3℃～51℃,塔釜温度33℃～81℃，回流比0.5～10,塔顶馏分为三氟乙醇含量较高的三氟乙醇/水的共沸物，塔釜馏分为水；
(2)第一填料精馏塔的塔顶馏分进入第二填料精馏塔进行分离，操作压力50kPa～150kPa,塔顶温度51℃～81℃,塔釜温度55℃～85℃，回流比0.5～10,塔顶馏分为三氟乙醇含量较低的三氟乙醇/水的共沸物，循环至第一填料精馏塔，塔釜馏分为三氟乙醇。
本发明所述的三氟乙醇和水的混合物是三氟乙基乙酸酯和甲醇酯交换法或1-氯-2,2，2-三氟乙烷水解法制备三氟乙醇的生产过程的反应液中脱除低沸点物(甲醇和乙酸乙酯等)得到的三氟乙醇粗品，该三氟乙醇粗品中的三氟乙醇质量百分含量为80％～95％，水质量百分含量为5％～20％。
为了改善填料的表面性能，增强分离效率。本发明所述的填料精馏塔塔中填料为Ф3*3的θ环不锈钢填料，使用前使用0.1％的硝酸水溶液对填料表面进行处理。
本发明的优点如下：
(1)采用本发明，产品中不含共沸剂，不会对三氟乙醇在医药和清洗剂方面的应用造成影响。
(2)采用本发明，产品纯度高于共沸精馏，可高达99.99％。
(3)采用本发明，不使用有毒易燃易爆的有机溶剂，不会对操作人员的安全和健康构成威胁。
(4)采用本发明，废水中有机物含量不超过0.2％，污染小。
附图说明
图1为三氟乙醇和水混合物的分离工艺流程图
图1中的标号意义如下:
1:第一填料精馏塔；2:第二填料精馏塔；3:三氟乙醇和水的混合物；4:第一填料精馏塔塔顶馏出物；5:第一填料精馏塔塔釜馏出物；6:第二填料精馏塔塔顶馏出物；7:第二填料精馏塔塔釜馏出物。
具体实施方式
参见图1，按照本发明的技术方案，以下的实施例中三氟乙醇和水的混合物5kg/hr从第一填料精馏塔中部进料，塔径为Ф25mm，内装Ф3*3的θ环不锈钢填料，填料层高度为0.5m，第一填料精馏塔塔顶为水含量较低的三氟乙醇/水的共沸物，进入第二填料精馏塔，塔釜为水。第一填料精馏塔塔顶馏出物从第二填料精馏塔中部进料，该塔为填料塔，塔径为Ф25mm，内装Ф3*3的θ环不锈钢填料，填料层高度为0.5m，第二填料精馏塔塔顶为水含量较高的三氟乙醇/水的共沸物，返回至第一填料精馏塔，塔釜为三氟乙醇产品。上述θ环不锈钢填料使用前使用0.1％的硝酸水溶液对填料表面进行处理。
下面结合实施例对本发明进一步论述，但不限制本发明范围。
实施例1
三氟乙醇质量分数80％的水溶液进入第一填料精馏塔进行分离，塔顶馏分为三氟乙醇含量较高的三氟乙醇/水的共沸物，塔釜馏分为水，第一填料精馏塔的塔顶馏分进入第二填料精馏塔进行分离，塔顶馏分为三氟乙醇含量较低的三氟乙醇/水的共沸物，循环至第一填料精馏塔，塔釜馏分为三氟乙醇。
实施例1中的第一填料精馏塔和第二填料精馏塔的操作参数见表1，物流组成见表2。
表1实施例1中的操作参数
精馏塔 第一填料精馏塔 第二填料精馏塔
操作压力/kPa(A) 5 50
塔顶温度/℃ 3 51
塔釜温度/℃ 33 55
回流比 0.5 0.5
表2实施例1中的物流组成
物料/质量分数 3 5 7
水 20％ 99.91％ 0.01％
三氟乙醇 80％ 0.09％ 99.99％
实施例2
实施例2的操作过程见实施例1，第一填料精馏塔和第二填料精馏塔的操作参数见表3，物流组成见表4。
表3实施例2中的操作参数
精馏塔 第一填料精馏塔 第二填料精馏塔
操作压力/kPa(A) 50 150
塔顶温度/℃ 51 81
塔釜温度/℃ 81 85
回流比 10 10
表4实施例2中的物流组成
物料/质量分数 3 5 7
水 5％ 99.88％ 0.01％
三氟乙醇 95％ 0.12％ 99.99％
实施例3
实施例3的操作过程见实施例1，第一填料精馏塔和第二填料精馏塔的操作参数见表5，物流组成见表6。
表5实施例3中的操作参数
精馏塔 第一填料精馏塔 第二填料精馏塔
操作压力/kPa(A) 30 100
塔顶温度/℃ 27 70
塔釜温度/℃ 57 75
回流比 4.2 5.5
表6实施例3中的物流组成
物料/质量分数 3 5 7
水 10％ 99.85％ 0.01％
三氟乙醇 90％ 0.15％ 99.99％
实施例4
实施例4的操作过程见实施例1，第一填料精馏塔和第二填料精馏塔的操作参数见表7，物流组成见表8。
表7实施例4中的操作参数
Figure BDA0001185128480000041
Figure BDA0001185128480000051
表8实施例4中的物流组成
物料/质量分数 3 5 7
水 12％ 99.8％ 0.01％
三氟乙醇 88％ 0.2％ 99.99％
实施例5
实施例5的操作过程见实施例1，第一填料精馏塔和第二填料精馏塔的操作参数见表9，物流组成见表10。
表9实施例5中的操作参数
精馏塔 第一填料精馏塔 第二填料精馏塔
操作压力/kPa(A) 50 150
塔顶温度/℃ 51 81
塔釜温度/℃ 81 85
回流比 10 10
表10实施例5中的物流组成
物料/质量分数 3 5 7
水 8％ 99.9％ 0.01％
三氟乙醇 92％ 0.1％ 99.99％

Claims (3)

1.一种三氟乙醇的制备方法，包括以下步骤:(1)三氟乙醇和水的混合物进入第一填料精馏塔进行分离，操作压力5kPa～50kPa,塔顶温度3℃～51℃,塔釜温度33℃～81℃，回流比0.5～10,塔顶馏分为三氟乙醇含量较高的三氟乙醇/水的共沸物，塔釜馏分为水；(2)第一填料精馏塔的塔顶馏分进入第二填料精馏塔进行分离，操作压力50kPa～150kPa，且第二填料精馏塔压力与第一填料精馏塔压差不小于45kPa，塔顶温度51℃～81℃,塔釜温度55℃～85℃，回流比0.5～10,塔顶馏分为三氟乙醇含量较低的三氟乙醇/水的共沸物，循环至第一填料精馏塔，塔釜馏分为三氟乙醇。
2.如权利要求1所述的三氟乙醇的制备方法，其特征在于，所述的三氟乙醇和水的混合物是三氟乙基乙酸酯和甲醇酯交换法或1-氯-2,2，2-三氟乙烷水解法制备三氟乙醇的生产过程的反应液中脱除低沸点的甲醇和乙酸乙酯得到的三氟乙醇粗品，该三氟乙醇粗品中的三氟乙醇质量百分含量为80％～95％，水质量百分含量为5％～20％。
3.如权利要求1所述的三氟乙醇的制备方法，其特征在于，所述的填料精馏塔塔中填料为Ф3*3的θ环不锈钢填料，使用前用0.1％的硝酸水溶液对填料表面进行处理。
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三氟乙醇的合成;徐卫国等;《浙江化工》;2001;第32卷(第4期);32-33 *
乙腈-水共沸体系的变压精馏模拟与优化;侯涛等;《石油化工高等学校学报》;201404;第27卷(第2期);42-45 *

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