CN112403015A - 萃取精馏分离丙酮-正庚烷混合物的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种萃取精馏分离丙酮‑正庚烷混合物的装置及方法，属于萃取精馏分离技术领域。其技术方案为：包括萃取精馏塔，萃取精馏塔的塔底连接有再沸器，塔顶连接有第一冷凝器，第一冷凝器的出口与萃取精馏塔的回流入口之间连接有回流罐。本发明具有不用引入共沸剂、产品纯度高、操作简单的优点。

Description

萃取精馏分离丙酮-正庚烷混合物的装置及方法
技术领域
本发明涉及萃取精馏分离技术领域，具体涉及一种萃取精馏分离丙酮-正庚烷混合物的装置及方法。
背景技术
丙酮和正庚烷化工常见的溶剂及有机原料，具有很好的溶解性。丙酮应用于***、塑料、橡胶、纤维、制革、油脂、喷漆等行业中，也可作为合成烯酮、醋酐、碘仿、聚异戊二烯橡胶、甲基丙烯酸甲酯、氯仿、环氧树脂等物质的重要原料。正庚烷可用作测定辛烷值的标准物，合成乙酸乙酯，在化工原料、工业溶剂、麻醉剂和能源等方面有重要价值。在有机以及制药废水中含有丙酮和正庚烷混合溶液，为了减少环境污染，降低生产成本，选择合适的方法分离丙酮和正庚烷混合溶液显得尤为重要。
然而，丙酮和正庚烷混合物可以在55.82℃下形成二元共沸物，其中组成含丙酮0.8802（质量分数），普通精馏的方法难以分离丙酮和正庚烷混合物。针对这种二元共沸物常见的方法是萃取精馏，其关键技术是萃取剂以及分离方法的选择。常用的传统的萃取剂为乙二醇、DMF、DMSO、丁酸丁酯以及丙酸丁酯等，这类萃取剂的沸点较高从而导致了精馏塔再沸器热负荷过高加大了运行成本，违背了工业上节能减排的新理念。此外这类萃取剂对应的分离序列往往是常规萃取精馏，常规萃取精馏的缺点同样是精馏塔热负荷过高、能耗高加大了运行成本和设备成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种萃取精馏分离丙酮-正庚烷混合物的装置及方法，具有不用引入共沸剂、产品纯度高、操作简单、能耗低、运行成本低可进行工业化生产的优点。
第一方面，本发明提供了一种萃取精馏分离丙酮-正庚烷混合物的装置，包括萃取精馏塔，萃取精馏塔的塔底连接有再沸器，塔顶连接有第一冷凝器，第一冷凝器的出口与萃取精馏塔的回流入口之间连接有回流罐。
优选地，所述萃取精馏塔中部的萃取剂采出口与上部的萃取剂入口之间连接有第二冷凝器。
第二方面，本发明提供了一种利用上述装置萃取精馏分离丙酮-正庚烷混合物的方法，包括以下步骤：
（1）丙酮-正庚烷混合物从萃取精馏塔中下部的混合物入口进入，萃取剂由萃取精馏塔上部的萃取剂入口进入，萃取精馏塔塔顶的物流经第一冷凝器冷凝、回流罐储存后，一部分作为丙酮产品采出，另一部分回流至萃取精馏塔；
（2）萃取精馏塔塔底的物流为正庚烷产品；
（3）萃取剂由萃取精馏塔中部的萃取剂采出口采出，经第二冷凝器冷凝后与补充的萃取剂合流由萃取剂入口进入萃取精馏塔循环使用。
优选地，所述萃取剂为1-氯丁烷。
优选地，所述萃取精馏塔的压力为0.6-2.2atm，回流比为28-35，在此回流比下，分离出的丙酮和正庚烷产品纯度更高。
优选地，所述萃取精馏塔的塔顶温度为46-58℃，塔底温度为90-120℃。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明采用的萃取剂1-氯丁烷沸点介于丙酮和正庚烷之间，沸点相对较低，采用1-氯丁烷为中间沸点萃取剂进行丙酮-正庚烷混合物的萃取精馏操作，在到达分离效果的同时减小了精馏塔再沸器的热负荷。同时采用侧线萃取精馏的分离序列，萃取剂在萃取精馏塔中通过侧线采出循环至萃取精馏塔内，萃取精馏与溶剂回收在一个塔内完成，节省了一个溶剂回收塔，在减少热负荷的同时降低了精馏塔的设备费用，在节能减排的基础上实现了单塔萃取精馏分离二元共沸物的目的。并且萃取剂直接回收利用，降低成本的同时也减少了对环境的污染。采用本发明的装置和方法分离得到的丙酮和正庚烷产品的纯度均大于0.995，萃取精馏塔中部采出的1-氯丁烷的纯度大于0.999，具有不用引入共沸剂、产品纯度高、操作简单的优点。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
图中，1-萃取精馏塔、2-再沸器、3-第一冷凝器、4-回流罐、5-第二冷凝器。
具体实施方式
如图1所示，本实施例提供了一种萃取精馏分离丙酮-正庚烷混合物的装置，包括萃取精馏塔1，萃取精馏塔1的塔底连接有再沸器2，塔顶连接有第一冷凝器3，第一冷凝器3的出口与萃取精馏塔1的回流入口之间连接有回流罐4。所述萃取精馏塔1中部的萃取剂采出口与上部的萃取剂入口之间连接有第二冷凝器5。其中，萃取精馏塔1的压力为0.6-2.2atm，回流比为28-35；萃取精馏塔1的塔顶温度为46-58℃，塔底温度为90-120℃。
利用上述装置萃取精馏分离丙酮-正庚烷混合物的方法，包括以下步骤：
（1）丙酮-正庚烷混合物从萃取精馏塔1中下部的混合物入口进入，中间沸点萃取剂1-氯丁烷由萃取精馏塔1上部的萃取剂入口进入，萃取精馏塔1塔顶的物流经第一冷凝器3冷凝、回流罐4储存后，一部分作为丙酮产品采出，另一部分回流至萃取精馏塔1；
（2）萃取精馏塔1塔底的物流为正庚烷产品；
（3）萃取剂由萃取精馏塔1中部的萃取剂采出口采出，经第二冷凝器5冷凝后与补充的萃取剂合流由萃取剂入口进入萃取精馏塔1循环使用。
实施例1
本实施例的萃取精馏塔具有65块理论塔板，萃取剂1-氯丁烷从第25块板加入，流量为1500kg/h，丙酮和正庚烷的混合物（正庚烷与丙酮的摩尔比0.5：0.5）从第54块板加入，流量为5000kg/h。萃取精馏塔在常压下操作，回流比为25.29，塔顶采出量为2512.56kg/h，在塔顶得到质量分数不小于0.995的丙酮产品。塔顶采出量为2512.54kg/h，在塔底得到质量分数不小于0.995的正庚烷产品。萃取剂1-氯丁烷在第29块板采出，采出量为1476.36kg/h，质量分数为0.999。
实施例2
本实施例的萃取精馏塔具有60块理论塔板，萃取剂1-氯丁烷从第22块板加入，流量为2800kg/h，丙酮和正庚烷的混合物（正庚烷与丙酮的摩尔比0.4：0.6）:从第51块板加入，流量为5000kg/h。萃取精馏塔在常压下操作，回流比为28.18，塔顶采出量为3015.08kg/h，在塔顶得到质量分数不小于0.995的丙酮产品。塔顶采出量为2009.99kg/h，在塔底得到质量分数不小于0.995的正庚烷产品。萃取剂1-氯丁烷在第25块板采出，采出量为2777.71kg/h，质量分数为0.999。
实施例3
本实施例的萃取精馏塔具有63块理论塔板，萃取剂1-氯丁烷从第25块板加入，流量为2500kg/h，丙酮和正庚烷的混合物（正庚烷与丙酮的摩尔比0.3：0.7）从第53块板加入，流量为5000kg/h。萃取精馏塔在常压下操作，回流比为30.21，塔顶采出量为3517.59kg/h，在塔顶得到质量分数不小于0.995的丙酮产品。塔顶采出量为1507.51kg/h，在塔底得到质量分数不小于0.995的正庚烷产品。萃取剂1-氯丁烷在第29块板采出，采出量为2477.38kg/h，质量分数为0.999。
实施例4
本实施例的萃取精馏塔具有68块理论塔板，萃取剂1-氯丁烷从第30块板加入，流量为3500kg/h，丙酮和正庚烷的混合物（正庚烷与丙酮的摩尔比0.1198：0.8802）从第60块板加入，流量为5000kg/h。萃取精馏塔在常压下操作，回流比为30.15，塔顶采出量为3015.08kg/h，在塔顶得到质量分数不小于0.995的丙酮产品。塔顶采出量为2009.99kg/h，在塔底得到质量分数不小于0.995的正庚烷产品。萃取剂1-氯丁烷在第25块板采出，采出量为2777.71kg/h，质量分数为0.999。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.萃取精馏分离丙酮-正庚烷混合物的装置，其特征在于，包括萃取精馏塔（1），萃取精馏塔（1）的塔底连接有再沸器（2），塔顶连接有第一冷凝器（3），第一冷凝器（3）的出口与萃取精馏塔（1）的回流入口之间连接有回流罐（4）。
2.如权利要求1所述的萃取精馏分离丙酮-正庚烷混合物的装置，其特征在于，所述萃取精馏塔（1）中部的萃取剂采出口与上部的萃取剂入口之间连接有第二冷凝器（5）。
3.利用如权利要求2所述的装置萃取精馏分离丙酮-正庚烷混合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）丙酮-正庚烷混合物从萃取精馏塔（1）中下部的混合物入口进入，萃取剂由萃取精馏塔（1）上部的萃取剂入口进入，萃取精馏塔（1）塔顶的物流经第一冷凝器（3）冷凝、回流罐（4）储存后，一部分作为丙酮产品采出，另一部分回流至萃取精馏塔（1）；
萃取精馏塔（1）塔底的物流为正庚烷产品；
（3）萃取剂由萃取精馏塔（1）中部的萃取剂采出口采出，经第二冷凝器（5）冷凝后与补充的萃取剂合流由萃取剂入口进入萃取精馏塔（1）循环使用。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述萃取剂为1-氯丁烷。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述萃取精馏塔（1）的压力为0.6-2.2atm，回流比为28-35。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述萃取精馏塔（1）的塔顶温度为46-58℃，塔底温度为90-120℃。
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