CN115057756A - 一种渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷-异丙醇-水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷‑异丙醇‑水的方法以及适用于该方法的装置。该方法在传统萃取精馏工艺的基础上，利用乙二醇作为萃取剂的渗透汽化技术，环己烷‑异丙醇‑水三元共沸物从中下部进入萃取精馏塔，乙二醇作为萃取剂从上部进入萃取精馏塔，经萃取分离后，萃取精馏塔塔顶得到高纯度的环己烷，塔底的采出物料进入下一级萃取精馏塔进行分离，塔顶萃取剂二次进料，在精馏塔顶部得到高纯度的异丙醇，塔底的采出物料进入下一级渗透汽化膜进行分离，在渗透侧得到高纯度的水，渗余侧采出的萃取剂物流循环使用。该方法具有能耗低，工艺简单，分离后环己烷、异丙醇和水的纯度高等优点，所采用的渗透汽化辅助萃取精馏工艺与传统萃取精馏工艺相比具有明显的优势。
Description
【技术领域】
本发明属于化工分离纯化领域，具体涉及一种渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷-异丙醇-水的方法，进一步说，是涉及一种以乙二醇作为萃取剂采用渗透汽化和萃取精馏相结合的工艺分离环己烷-异丙醇-水的方法。
【背景技术】
环己烷为无色有刺激性气味的液体，不溶于水，溶于多数有机溶剂，通常用作橡胶、油漆、清漆的溶剂，以及粘合剂的稀释剂。因为它的毒性很低，通常用于脱脂、脱漆和提取精油。异丙醇为无色液体，用作照相化学药品、香精、分析试剂，以及用于有机合成、制药，作为有机原料和溶剂有着广泛的用途。异丙醇可与水自由混合，对亲脂性物质的溶解度比乙醇强。在石油工业中，它常被用作棉籽油的萃取剂，也可用于动物源性组织膜的脱脂。异丙醇与环己烷的混合溶剂具有同时浸出醇和烷烃溶剂的优点，已被广泛用作菜籽油脱皮和低温压榨工艺中的浸出溶剂。
环己烷、异丙醇和水容易形成三元共沸物和两两共沸物，常压下三元共沸物共沸温度为337.45K，摩尔共沸物组成为74％的环己烷、18.5％的IPA和7.5％的水。由于混合物中存在共沸物，采用普通的精馏方法无法实现有效分离。
中国专利(CN104774130B)公开了一种用萃取精馏分离环己烷和异丙醇混合物的方法，该方法以二甲基亚砜和N,N-二甲基乙酰胺的混合物为萃取剂，具有能耗低，回收率高，工艺简单、安全、环保、无污染的优点，可实现清洁生产。
中国专利(CN102617262B)公开了一种环己烷-环己烯-苯分离的节能工艺方法，该方法将传统的四塔、两次萃取精馏工艺变为一次萃取精馏，在完成环己烷/苯萃取精馏分离的同时完成环己烯与环己烷、环己烯与苯的分离过程，大大降低了分离过程所需的能耗。本发明克服了已有技术的缺点，具有显著的实用性和极其显著的节能效果。
现有的分离处理共沸物的技术存在能耗大、环境污染严重等问题，分离处理环己烷-异丙醇-水三元共沸物的工艺存在技术局限。
本发明采用以混合萃取剂热集成萃取精馏分离环己烷-异丙醇-水的方法，利用溶解度和沸点的差异，实现分离后的环己烷、异戊醇和水纯度高达99.9％以上；利用节能工艺，降低了分离成本，该方法能耗低且工艺简单。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷-异丙醇-水的工艺。
本发明的另一个目的是提供使用所述工艺渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷-异丙醇-水的方法。
本发明的另一个目的是提供渗透汽化萃取精馏工艺分离烷醇水共沸体系的用途。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的。
一种渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷-异丙醇-水的方法，其特征在于实现该方法的装置主要包括以下部分：萃取精馏塔(T1)、萃取精馏塔(T2)、膜设备(V)、冷凝器(C1)、冷凝器(C2)、冷凝器(C3)、冷凝器(C4)、冷凝器(C5)、再沸器(H1)、再沸器(H2)、泵(P1)、泵(P2)；萃取精馏塔(T1)底部与再沸器(H1)、泵(P1)相连接入萃取精馏塔(T2)；萃取精馏塔(T2)底部与再沸器(H2)、泵(P2)和冷凝器 (C3)相连进入膜设备(V)；膜设备(V)渗透侧与冷凝器(C4)相连，渗余侧与冷凝器(C5)相连进入循环管路；
采用上述装置进行一种渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷-异丙醇-水的方法，包括以下步骤：
(1)环己烷、异丙醇和水混合物从萃取精馏塔(T1)的中下部进入，经萃取精馏分离后，塔顶经冷凝器(C1)冷凝后得到高纯度的环己烷，异丙醇和水的混合物从萃取精馏塔(T1)塔底经再沸器(H1)和泵(P1)后进入萃取精馏塔(T2)；
(2)经萃取精馏塔(T2)萃取精馏后，塔顶经冷凝器(C2)冷凝后得到高纯度的异丙醇，底部物流经再沸器(H2)、泵(P2)和冷凝器(C3)后进入膜设备(V)；
(3)膜设备(V)渗透汽化后，渗透侧与冷凝器(C4)相连，渗余侧与冷凝器 (C5)相连进入循环管路；
所述膜设备采用渗透汽化技术。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：萃取精馏塔(T1)操作压力为1atm，塔板数为30～45块，萃取精馏塔(T1)温度为80～115℃，萃取精馏塔(T2)的操作压力为1atm，塔板数为25～35块，萃取精馏塔(T2)温度为80～190℃。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：萃取精馏塔(T2)塔底物流经再沸器(H2)、泵(P2)和冷凝器(C3)后进入膜设备(V)。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：膜设备(V)渗透汽化后，渗透侧与冷凝器(C4)相连，渗余侧与冷凝器(C5)相连进入循环管路。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：所述的环己烷、异丙醇和水三元混合液中，环己烷质量分数为70％～75％、异丙醇质量分数为10％～20％，异戊醇质量分数为5％～20％。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：萃取精馏塔(T1)塔顶回收的环己烷纯度高于99.97％，萃取精馏塔(T2)塔顶回收的异丙醇纯度高于99.92％，膜设备(V)渗透侧回收的水纯度高于99.91％。
[有益效果]
本发明与现有技术相比，主要有以下有益效果：
(1)采用该方法分离环己烷、异丙醇和水三元混合物，得到了高纯度的环己烷、异丙醇和水，实现了从三元共沸混合物中得到高纯度组分，解决了环己烷、异丙醇和水难以分离的难题。
(2)该方法具有工艺简单，投资设备少，分离后环己烷、异丙醇和水的纯度高等优点。
(3)该方法中采用的萃取精馏塔(T2)塔底物流经再沸器(H2)、泵(P2)和冷凝器(C3)后进入膜设备(V)，渗透侧与冷凝器(C4)相连，渗余侧与冷凝器(C5) 相连进入循环管路的方法，大大降低了能耗损失、节约成本。
【附图说明】
图1是本发明渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷-异丙醇-水的工艺流程图。
图中，T1、T2-萃取精馏塔；C1、C2、C3、C4、C5-冷凝器；H1、H2-再沸器； V-膜设备；P1、P2-泵；数字代表各管路。
【具体实施方式】
实施例1：
进料流量为100kmol/h，进料中含环己烷74％、异丙醇18.5％、水7.5％(摩尔分数)，萃取精馏塔(T1)理论板数为19块，萃取精馏塔(T2)理论板数为28块，膜设备(V)的膜面积为246.5m2，环己烷、异丙醇和水混合物从萃取精馏塔(T1)的中下部进入，循环物流从萃取精馏塔(T1)的顶部进入，萃取精馏塔(T1)的操作压力为1atm，萃取精馏塔(T2)的操作压力为1atm，分离后环己烷的纯度为99.97％，异丙醇的纯度为99.92％，水的纯度为99.91％。
实施例2：
进料流量为140kmol/h，进料中含环己烷74％、异丙醇18.5％、水7.5％(摩尔分数)，萃取精馏塔(T1)理论板数为22块，萃取精馏塔(T2)理论板数为30块，膜设备(V)的膜面积为250.2m2，环己烷、异丙醇和水混合物从萃取精馏塔(T1)的中下部进入，循环物流从萃取精馏塔(T1)的顶部进入，萃取精馏塔(T1)的操作压力为1atm，萃取精馏塔(T2)的操作压力为1atm，分离后环己烷的纯度为99.93％，异丙醇的纯度为99.91％，水的纯度为99.9％。
实施例3：
进料流量为140kmol/h，进料中含环己烷80％、异丙醇15％、水5％(摩尔分数)，萃取精馏塔(T1)理论板数为23块，萃取精馏塔(T2)理论板数为32块，膜设备(V) 的膜面积为253.6m2，环己烷、异丙醇和水混合物从萃取精馏塔(T1)的中下部进入，循环物流从萃取精馏塔(T1)的顶部进入，萃取精馏塔(T1)的操作压力为1atm，萃取精馏塔(T2)的操作压力为1atm，分离后环己烷的纯度为99.94％，异丙醇的纯度为99.93％，水的纯度为99.91％。
Claims (6)
1.一种渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷-异丙醇-水的方法，其特征在于实现该方法的装置主要包括以下部分：萃取精馏塔(T1)、萃取精馏塔(T2)、膜设备(V)、冷凝器(C1)、冷凝器(C2)、冷凝器(C3)、冷凝器(C4)、冷凝器(C5)、再沸器(H1)、再沸器(H2)、泵(P1)、泵(P2)；萃取精馏塔(T1)底部与再沸器(H1)、泵(P1)相连接入萃取精馏塔(T2)；萃取精馏塔(T2)底部与再沸器(H2)、泵(P2)和冷凝器(C3)相连进入膜设备(V)；膜设备(V)渗透侧与冷凝器(C4)相连，渗余侧与冷凝器(C5)相连进入循环管路；
采用上述装置进行一种渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷-异丙醇-水的方法，包括以下步骤：
(1)环己烷、异丙醇和水混合物从萃取精馏塔(T1)的中下部进入，经萃取精馏分离后，塔顶经冷凝器(C1)冷凝后得到高纯度的环己烷，异丙醇和水的混合物从萃取精馏塔(T1)塔底经再沸器(H1)和泵(P1)后进入萃取精馏塔(T2)；
(2)经萃取精馏塔(T2)萃取精馏后，塔顶经冷凝器(C2)冷凝后得到高纯度的异丙醇，底部物流经再沸器(H2)、泵(P2)和冷凝器(C3)后进入膜设备(V)；
(3)膜设备(V)渗透汽化后，渗透侧与冷凝器(C4)相连，渗余侧与冷凝器(C5)相连进入循环管路；
所述膜设备采用渗透汽化技术。
2.根据权利要求1所述的一种渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷-异丙醇-水的方法，其特征在于：萃取精馏塔(T1)操作压力为1atm，塔板数为30～45块，萃取精馏塔(T1)温度为80～115℃，萃取精馏塔(T2)的操作压力为1atm，塔板数为25～35块，萃取精馏塔(T2)温度为80～190℃。
3.根据权利要求1所述的一种渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷-异丙醇-水的方法，其特征在于：萃取精馏塔(T2)塔底物流经再沸器(H2)、泵(P2)和冷凝器(C3)后进入膜设备(V)。
4.根据权利要求1所述的一种渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷-异丙醇-水的方法，其特征在于：膜设备(V)渗透汽化后，渗透侧与冷凝器(C4)相连，渗余侧与冷凝器(C5)相连进入循环管路。
5.根据权利要求1所述的一种渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷-异丙醇-水的方法，其特征在于：所述的环己烷、异丙醇和水三元混合液中，环己烷质量分数为70％～75％、异丙醇质量分数为10％～20％，异戊醇质量分数为5％～20％。
6.根据权利要求1所述的一种渗透汽化萃取精馏工艺分离环己烷-异丙醇-水的方法，其特征在于：萃取精馏塔(T1)塔顶回收的环己烷纯度高于99.97％，萃取精馏塔(T2)塔顶回收的异丙醇纯度高于99.92％，膜设备(V)渗透侧回收的水纯度高于99.91％。
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