CN114409615B - 一种含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂的分离方法 - Google Patents
一种含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂的分离方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种含2‑甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂的分离方法，以去离子水为萃取剂与待分离的混合溶剂进入萃取精馏塔，塔顶气相冷凝后进入萃取精馏塔分层器分相，油相为2‑甲基四氢呋喃粗品送至共沸精馏塔进行2‑甲基四氢呋喃提纯，萃取精馏塔塔釜得到甲醇粗品送至甲醇精制塔进行甲醇提纯，从塔顶得到甲醇产品。共沸精馏塔塔顶气相冷凝后进入共沸精馏塔分层器分相，油相作为回流返回共沸精馏塔，塔釜得到2‑甲基四氢呋喃产品；本发明通过萃取精馏塔、共沸精馏塔和分相操作的结合，实现了含2‑甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂的分离，具有回收纯度高和能耗低等优点，同时以溶剂中已有的去离子水为萃取剂，避免第三组分的引入影响回收溶剂的使用。
Description
技术领域
本发明涉及化工溶剂分离领域，尤其涉及一种含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂的分离方法。
背景技术
丙硫菌唑是一种新型广谱***硫酮类杀菌剂，主要用于防治谷类、麦类和豆类等作物的病害，其具有生物、生态毒性良好，毒性低，无致畸、致突变型，对胚胎无毒性，对人体和环境安全等优点，得到广泛的应用。
2-氯-a-(1-氯环丙基)-a-(氯甲基)-苯乙醇(简称TM-5)作为合成丙硫菌唑的重要中间体之一，其分子式：C12H13Cl3O，分子量：279.59，CAS：134818-67-0。TM-5是以邻氯氯苄和金属镁为原料，先通过格氏反应制备格氏液，然后再与2-氯-1-(1-氯环丙基)-乙酮进行加成反应，最后经滴加盐酸淬灭和精制得到。格氏反应和加成反应过程中需要以大量的2-甲基四氢呋喃为溶剂，同时伴有甲醇等副产物的生成；在淬灭过程中，由于水的引入，最终形成含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水的混合溶剂。因而，需要对上述混合溶剂进行分离，2-甲基四氢呋喃才能够进行循环使用。
对于上述混合溶剂，2-甲基四氢呋喃的分离是一个十分困难的问题。这是由于该体系在常压下存在多组二元共沸，具体为：2-甲基四氢呋喃和甲醇存在二元共沸，共沸温度为62.8℃，共沸组分中2-甲基四氢呋喃含量为43％；同时，2-甲基四氢呋喃和水也存在二元共沸，共沸温度为71℃，共沸组分中2-甲基四氢呋喃含量为89.6％。因此，采用普通精馏难以脱除混合溶剂中的甲醇和水，需要通过特殊精馏等分离技术。特殊精馏中萃取剂或共沸剂的选择尤为重要。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂的分离方法。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂的分离方法，其包括：以下步骤：
步骤S1：采用去离子水作为萃取剂，与含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂分别从萃取精馏塔的上部进料口和下部进料口进入萃取精馏塔内，萃取精馏塔的塔顶气相经萃取精馏塔冷凝器冷凝后进入萃取精馏塔分层器分相，水相作为回流返回萃取精馏塔，油相为2-甲基四氢呋喃粗品，其中的甲醇含量小于2％；萃取精馏塔的塔釜得到2-甲基四氢呋喃含量小于0.1％的甲醇粗品；
步骤S2：2-甲基四氢呋喃粗品从共沸精馏塔的中部进入，进行2-甲基四氢呋喃的提纯，共沸精馏塔的塔顶气相为2-甲基四氢呋喃、水共沸物和2-甲基四氢呋喃、甲醇共沸物，经共沸精馏塔冷凝器冷凝后进入共沸精馏塔分层器分相，油相作为回流返回共沸精馏塔，水相送入萃取精馏塔进行回收，共沸精馏塔的塔釜则得到甲醇和水含量都小于0.1％的2-甲基四氢呋喃产品；
步骤S3：甲醇粗品从甲醇精制塔的中部进入，进行甲醇精制，甲醇精制塔的塔顶得到2-甲基四氢呋喃和水含量都小于0.1％的甲醇产品，甲醇精制塔的塔釜得到甲醇含量小于0.1％的萃取剂冷却后返回萃取精馏塔作为萃取剂循环使用，多余部分排出。
进一步地，所述萃取精馏塔的操作条件为：理论塔板数为24～42，操作压力为100～110kPa，回流比1～4，萃取剂与含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂的体积比为0.5～4.0，塔顶冷凝液温度为45～55℃。
进一步地，所述共沸精馏塔的操作条件为：理论塔板数为12～32，操作压力为100～110kPa，回流比4～10，塔顶冷凝液温度为45～55℃。
进一步地，所述萃取精馏塔的底部连接有萃取精馏塔再沸器。
进一步地，所述共沸精馏塔的底部连接有共沸精馏塔再沸器。
进一步地，所述甲醇精制塔的底部连接有甲醇精制塔再沸器。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：(1)采用萃取精馏、共沸精馏和分相组合的分离工艺，实现了混合溶剂中2-甲基四氢呋喃与甲醇、水的分离，解决了该体系中存在多组二元共沸的分离难题。
(2)本发明方法采用体系中已有的水作为萃取剂，有效避免了第三组分的引入影响回收溶剂循环使用的问题。
(3)采用本发明方法回收的2-甲基四氢呋喃纯度大于99.8％，甲醇和水含量都小于0.1％。
(4)采用本发明方法回收的甲醇纯度大于99.8％，2-甲基四氢呋喃和水含量都小于0.1％。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本发明一个实施例的一种含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂的分离方法，如图1所示，其包括：以下步骤：
步骤S1：采用去离子水作为萃取剂，与含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂分别从萃取精馏塔T1的上部进料口和下部进料口进入萃取精馏塔T1内，萃取精馏塔T1的塔顶气相经萃取精馏塔冷凝器E2冷凝后进入萃取精馏塔分层器SP1分相，水相作为回流返回萃取精馏塔T1，油相为2-甲基四氢呋喃粗品，其中的甲醇含量小于2％；萃取精馏塔T1的塔釜得到2-甲基四氢呋喃含量小于0.1％的甲醇粗品；
步骤S2：2-甲基四氢呋喃粗品从共沸精馏塔T2的中部进入，进行2-甲基四氢呋喃的提纯，共沸精馏塔T2的塔顶气相为2-甲基四氢呋喃、水共沸物和2-甲基四氢呋喃、甲醇共沸物，经共沸精馏塔冷凝器E4冷凝后进入共沸精馏塔分层器SP2分相，油相作为回流返回共沸精馏塔T2，水相送入萃取精馏塔T1进行回收，共沸精馏塔T2的塔釜则得到甲醇和水含量都小于0.1％的2-甲基四氢呋喃产品；
步骤S3：甲醇粗品从甲醇精制塔T3的中部进入，进行甲醇精制，甲醇精制塔T3的塔顶得到2-甲基四氢呋喃和水含量都小于0.1％的甲醇产品，甲醇精制塔T3的塔釜得到甲醇含量小于0.1％的萃取剂冷却后返回萃取精馏塔T1作为萃取剂循环使用，多余部分排出。
甲醇精制塔T3的塔顶连接有甲醇精制塔冷凝器E6，用于将塔顶上升的气体冷凝成液体并过冷至所需温度。
共沸精馏塔冷凝器E4用于将塔顶上升的气体冷凝成液体并过冷至所需温度(如45℃)，这部分液体进入共沸精馏塔分层器SP2进行分相，油相作为回流返回共沸精馏塔T2，水相送入萃取精馏塔T1进行回收，共沸精馏塔T2的塔釜则得到甲醇和水含量都小于0.1％的2-甲基四氢呋喃产品。
进一步地，所述萃取精馏塔T1的底部连接有萃取精馏塔再沸器E1，萃取精馏塔再沸器E1将萃取精馏塔T1塔釜的液体物料汽化，为萃取精馏塔T1提供上升气体，以便在塔内进行气液接触，实现分离的效果；所述共沸精馏塔T2的底部连接有共沸精馏塔再沸器E3，共沸精馏塔再沸器E3将共沸精馏塔T2塔釜的液体物料汽化，为共沸精馏塔T2提供上升气体，以便在塔内进行气液接触，实现分离的效果；所述甲醇精制塔T3的底部连接有甲醇精制塔再沸器E5，甲醇精制塔再沸器E5将甲醇精制塔T3塔釜的液体物料汽化，为甲醇精制塔T3提供上升气体，以便在塔内进行气液接触，实现分离的效果。
本实施例中，所述萃取精馏塔T1的操作条件为：理论塔板数为24～42，操作压力为100～110kPa，回流比1～4，萃取剂与含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂的体积比为0.5～4.0，塔顶冷凝液温度为45～55℃。
本实施例中，所述共沸精馏塔T2的操作条件为：理论塔板数为12～32，操作压力为100～110kPa，回流比4～10，塔顶冷凝液温度为45～55℃。
以下为本实施例的两个具体例子。
实施例1：
萃取精馏塔T1的材质为SUS304，塔内装填752Y规格板波纹填料，塔径为400mm，理论塔板数为32，萃取剂从第6块理论塔板进料，待分离的混合溶剂从第24块理论塔板进料；共沸精馏塔T2的材质为SUS304，塔内装填752Y规格板波纹填料，塔径为300mm，理论塔板数为20，从第8块理论塔板进料。甲醇精制塔T3的材质为SUS304，塔内装填752Y规格板波纹填料，塔径为400mm，理论塔板数为30，从第20块理论塔板进料。
待分离的混合溶剂从萃取精馏塔T1的下进料口进入，进料流量为500kg/h，进料组成：甲醇10％、2-甲基四氢呋喃15％和水75％。萃取剂水从萃取精馏塔T1的上进料口进入，进料流量为1000kg/h，萃取精馏塔T1的操作条件为：操作压力101kPa，回流比2.0，塔顶温度71℃，塔釜温度98.3℃，塔顶冷凝液温度50℃。共沸精馏塔T2的操作条件为：操作压力101kPa，回流比5.6，塔顶温度66.2℃，塔釜温度80.7℃，塔顶冷凝液温度45℃。甲醇精制塔T3的操作条件为：操作压力101kPa，回流比10，塔顶温度64.5℃，塔釜温度100.7℃。
在上述条件下，共沸精馏塔T2塔釜回收的2-甲基四氢呋喃产品流量为75kg/h，纯度99.9％，甲醇含量80ppm，水含量50ppm，达到循环使用质量指标。甲醇精制塔T3塔顶回收的甲醇产品流量50kg/h，纯度99.9％，2-甲基四氢呋喃含量82ppm，水含量135ppm。
实施例2：
萃取精馏塔T1的材质为SUS304，塔内装填752Y规格板波纹填料，塔径为400mm，理论塔板数为32，萃取剂从第6块理论塔板进料，待分离的混合溶剂从第24块理论塔板进料。共沸精馏塔T2的材质为SUS304，塔内装填752Y规格板波纹填料，塔径为300mm，理论塔板数为20，从第8块理论塔板进料。甲醇精制塔T3的材质为SUS304，塔内装填752Y规格板波纹填料，塔径为400mm，理论塔板数为30，从第20块理论塔板进料。
待分离的混合溶剂从萃取精馏塔T1的下进料口进入，进料流量为600kg/h，进料组成：甲醇10％、2-甲基四氢呋喃20％、水70％。萃取剂水从萃取精馏塔T1的上进料口进入，进料流量为1600kg/h，萃取精馏塔T1的操作条件为：操作压力101kPa，回流比2.5，塔顶温度68.5℃，塔釜温度98.9℃，塔顶冷凝液温度50℃。共沸精馏塔T2的操作条件为：操作压力101kPa，回流比5.0，塔顶温度68.4℃，塔釜温度80.7℃，塔顶冷凝液温度45℃。甲醇精制塔T3的操作条件为：操作压力101kPa，回流比10，塔顶温度64.5℃，塔釜温度100.7℃。
在上述条件下，共沸精馏塔T2塔釜回收的2-甲基四氢呋喃产品流量为120kg/h，纯度99.9％，甲醇含量100ppm，水含量78ppm，达到循环使用质量指标。甲醇精制塔T3塔顶回收的甲醇产品流量50kg/h，纯度99.9％，2-甲基四氢呋喃含量66ppm，水含量122ppm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂的分离方法，其特征在于，其包括：以下步骤：
步骤S1：采用去离子水作为萃取剂，与含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂分别从萃取精馏塔(T1)的上部进料口和下部进料口进入萃取精馏塔(T1)内，萃取精馏塔(T1)的塔顶气相经萃取精馏塔冷凝器(E2)冷凝后进入萃取精馏塔分层器(SP1)分相，水相作为回流返回萃取精馏塔(T1)，油相为2-甲基四氢呋喃粗品，其中的甲醇含量小于2％；萃取精馏塔(T1)的塔釜得到2-甲基四氢呋喃含量小于0.1％的甲醇粗品；
步骤S2：2-甲基四氢呋喃粗品从共沸精馏塔(T2)的中部进入，进行2-甲基四氢呋喃的提纯，共沸精馏塔(T2)的塔顶气相为2-甲基四氢呋喃、水共沸物和2-甲基四氢呋喃、甲醇共沸物，经共沸精馏塔冷凝器(E4)冷凝后进入共沸精馏塔分层器(SP2)分相，油相作为回流返回共沸精馏塔(T2)，水相送入萃取精馏塔(T1)进行回收，共沸精馏塔(T2)的塔釜则得到甲醇和水含量都小于0.1％的2-甲基四氢呋喃产品；
步骤S3：甲醇粗品从甲醇精制塔(T3)的中部进入，进行甲醇精制，甲醇精制塔(T3)的塔顶得到2-甲基四氢呋喃和水含量都小于0.1％的甲醇产品，甲醇精制塔(T3)的塔釜得到甲醇含量小于0.1％的萃取剂冷却后返回萃取精馏塔(T1)作为萃取剂循环使用，多余部分排出；
所述萃取精馏塔(T1)的操作条件为：理论塔板数为24～42，操作压力为100～110kPa，回流比1～4，萃取剂与含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂的体积比为0.5～4.0，塔顶冷凝液温度为45～55℃。
2.如权利要求1所述的一种含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂的分离方法，其特征在于：所述共沸精馏塔(T2)的操作条件为：理论塔板数为12～32，操作压力为100～110kPa，回流比4～10，塔顶冷凝液温度为45～55℃。
3.如权利要求1所述的一种含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂的分离方法，其特征在于：所述萃取精馏塔(T1)的底部连接有萃取精馏塔再沸器(E1)。
4.如权利要求1所述的一种含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂的分离方法，其特征在于：所述共沸精馏塔(T2)的底部连接有共沸精馏塔再沸器(E3)。
5.如权利要求1所述的一种含2-甲基四氢呋喃、甲醇和水混合溶剂的分离方法，其特征在于：所述甲醇精制塔(T3)的底部连接有甲醇精制塔再沸器(E5)。
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