专利名称：非均相共沸精馏分离叔丁醇和水的方法
技术领域：
本发明涉及一种非均相共沸精馏分离叔丁醇和水方法，属于叔丁醇和水分离技术。
背景技术：
叔丁醇(TBA)，又名三甲基甲醇，常温下为无色结晶或透明液体，有樟脑气味，沸点82.5℃，具吸湿性。叔丁醇可溶于大多数有机溶剂，如醇、酯、醚、脂肪烃、芳香烃类。这些性质使叔丁醇成为有用溶剂和添加剂，可以用做清蜡剂、变性酒精的加溶剂，用于稳定氯烃类。叔丁醇分子上的羟基很容易被取代生成叔丁基卤化物或过氧化物，使叔丁醇成为重要的烷基化剂，尤其用于芳香烃和酚类，可生产多种精细化学品，如医药、农药和各种助剂。叔丁醇能与水按任意比例混溶并形成恒沸混合物(水的质量分数为11.76％)，用普通的精馏方法无法得到高纯度叔丁醇。
目前分离叔丁醇——水的主要方法有共沸精馏，萃取精馏，吸附蒸馏，盐析法和渗透蒸发法，大规模应用于工业的是共沸精馏和萃取精馏。US4239926首先研究了叔丁醇的精制方法，在异丁烷氧化制取叔丁醇的过程中，叔丁醇产品含有丙酮，水以及其它高沸点杂质。他提出用水和二甲苯结合作为萃取剂来除掉水。US5084142则对大量物质进行了相对挥发度的测量，筛选了一些适宜用于分离该叔丁醇—水的夹带剂。研究表明，对于共沸精馏适宜的夹带剂是乙烯基正丁基醚和丙二醇二甲醚，对于萃取精馏适宜的萃取剂为1，3-丁二醇和三甘醇。CN1621399采用醇或醇与盐或强碱的混合物作为萃取剂进行萃取精馏，得到跨越恒沸组成的叔丁醇，为后续叔丁醇的进一步提纯奠定基础，使得到不含二聚物等杂质的无水叔丁醇成为可能。工业上对于含水量接近共沸组成的叔丁醇通常采用与苯组成的三元共沸混合物进行共沸精馏脱水，但是苯的毒性比较大，长期在苯蒸汽浓度较大的环境中工作会对人的身体健康造成危害，各国现在已经避免使用苯，而着力于寻找新的替代品。
发明内容
本发明的目的是提供一种非均相共沸精馏分离叔丁醇和水的方法，该方法共沸剂的消耗量少，节约了能耗。
本发明是通过以下技术方案加以实现的一种非均相共沸精馏分离叔丁醇和水的方法，该方法采用由精馏塔、冷凝器、分相器和产品储罐构成的精馏装置，实现非均相共沸精馏分离叔丁醇和水，其特征在于包括以下过程常压下将叔丁醇与水组成的恒沸物或接近恒沸组成的叔丁醇与水组成混合物，按恒沸物或混合物与共沸剂环己烷的质量比为0.3～1.5，一同加入理论板数为30～50精馏塔的塔釜中，在塔釜温度为60-80℃进行全回流操作0.5-2小时，当全回流过程结束后，塔顶分相器中富集的水要及时从分相器底部采出，当塔顶温度在64～83℃，塔釜温度在70～87℃，以回流比为1～5，从塔顶采出的叔丁醇-水-环己烷三元共沸物收集在分相器中，静置分层，其中分相器上层的环己烷和叔丁醇有机相采出到另一个储罐中，在下一批共沸精馏过程中继续使用。再以回流比1-4，在塔顶温度62-82℃下由塔顶采出环己烷-水及少量环己烷-叔丁醇的混合物后，在塔釜82-88℃，塔顶温度82-83℃下从塔顶得到纯度为98.2wt％的叔丁醇产品。
本发明的方法适用于叔丁醇与水组成的恒沸物或接近恒沸组成的混合物。
本发明的优点是采用环己烷替代苯，增强了操作过程的安全性，而且环己烷与苯的价格与性能接近，无须进行设备改造。采用了新式的冷凝器，在全回流过程中就可以采出部分水，使参加回流的水减少，减少了共沸剂的用量，增加了叔丁醇的一次收率，提高了经济效益。
图1为本发明装置示意图。
其中1为精馏塔塔身，2为保温层，3为精馏塔塔釜，4为加热套，5为冷凝器，6为分相器，7为产品储罐。
具体实施例方式
实验采用间歇精馏塔的参数为有效填料段高度1.5m，塔柱直径30mm，内装3mm×3mm的高效不锈钢θ环填料；塔釜为250ml的三口瓶，分别插接塔体、温度计和玻璃塞；回流比用继电器和电磁铁控制，在塔顶采样；塔釜用电加热套加热，加热功率200W，塔身用加热保温带保温，塔上部用自来水冷凝至室温；该塔的理论塔板数为45。打开进料口，加入60ml环己烷和120ml原料(含水12.93wt％)。检查各处接口是否密封好，向塔顶冷凝器通入冷却水后，接通加热电源对再沸器进行加热，在塔釜温度达到75℃，保持全回流1.5h，在全回流过程中应将分相器中的水采出。当塔顶温度在65-80℃，调节回流比控制器，以回流比为3的速度采出环己烷-水及少量环己烷-叔丁醇的混合物馏分。在塔顶温度达到82℃之前，采出的产品应收集在另外一个产品收集器中，静置分层，其中的环己烷和叔丁醇有机相可以在下一批的叔丁醇-水共沸精馏过程中继续使用。最终由塔釜得到的叔丁醇产品为无色透明液体，叔丁醇含量为98.2wt％，一次收率为52％。
权利要求
1.一种非均相共沸精馏分离叔丁醇和水的方法，该方法采用由精馏塔、冷凝器、分相器和产品储罐构成的精馏装置，实现非均相共沸精馏分离叔丁醇和水，其特征在于包括以下过程常压下将叔丁醇与水组成的恒沸物或接近恒沸组成的叔丁醇与水组成混合物，按恒沸物或混合物与共沸剂环已烷的质量比为0.3～1.5，一同加入理论板数为30～50的精馏塔的塔釜中，在塔釜温度为60-80℃进行全回流操作0.5-2小时，当全回流过程结束后，塔顶分相器中富集的水要及时从分相器底部采出，当塔顶温度在64～83℃，塔釜温度在70～87℃，以回流比为1～5，从塔顶采出的叔丁醇-水-环己烷三元共沸物收集在分相器中，静置分层，其中分相器上层的环己烷和叔丁醇有机相采出到另一个储罐中，在下一批共沸精馏过程中继续使用，再以回流比1-4，在塔顶温度62-82℃下由塔顶采出环己烷-水及少量环己烷-叔丁醇的混合物后，在塔釜82-88℃，塔顶温度82-83℃下从塔顶得到纯度为98.2wt％的叔丁醇产品。
全文摘要
本发明公开了一种非均相共沸精馏分离叔丁醇和水方法。采用包括精馏塔的精馏装置，非均相共沸精馏分离叔丁醇和水，其过程，常压下将叔丁醇与水的恒沸物或混合物，按恒沸物或混合物与共沸剂环已烷的质量比为0.3～1.5，加入精馏塔的塔釜中，在塔釜为60－80℃进行全回流，全回流结束后，采出分相器中富集的水，当塔顶在64～83℃，塔釜在70～87℃，以回流比为1～5，采出三元共沸物收集在分相器中，分相器上层的环己烷和叔丁醇有机相采出备用。再以回流比1－4，在塔顶62－82℃下由塔顶采出环己烷－水及少量环己烷－叔丁醇的混合物后，在塔釜82－88℃，塔顶82－83℃下从塔顶得到纯度为98.2wt％的叔丁醇产品。本发明的优点是，共沸剂的用量少，叔丁醇的一次收率高。
文档编号C07C31/00GK1760165SQ200510016030
公开日2006年4月19日 申请日期2005年11月11日 优先权日2005年11月11日
发明者许松林, 王惠媛 申请人:天津大学