一种分离水—甲基肼共沸混合物的新工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种分离水一甲基肼共沸混合物的新工艺，采用乙腈一甲乙酮混合溶剂为萃取剂，实现水一甲基肼共沸物的精馏分离。
【背景技术】
[0002]甲基肼，又称一甲基肼，分子式:CH6N2，分子量:46.07，在农药/医药/染料等方面应用广泛，并且因其具有冰点低、热稳定性能好和燃烧过程稳定等优点，被认为肼类燃料中最有运用前景的火箭推进剂燃料，现在市场上甲基肼水溶液的质量分数一般为40%，其售价大概为5万元人民币/吨，而高浓度的甲基肼水溶液价格剧增，其中98%的甲基肼为40万元人民币/吨。目前甲基肼的浓缩工艺方法有限，在专利CN 103130678 A中阐述了一种利用氢氧化钠颗粒先吸水后精馏的方法浓缩甲基肼水溶液的方法，该方法操作简便，工艺简单。但是产率较低，会有大量甲基肼的损失，并且吸水后的氢氧化钠溶液并不能循环利用，经济损失严重。在专利CN 101402586 A中提及里了一种利用异丙醚共沸精馏浓缩甲基肼溶液的方法，这种方法得到的甲基肼溶液质量分数较低，仅有40%-45%。不能得到较高浓度的甲基肼溶液。
[0003]因此探索一种环保，高效，操作简单，成本低的浓缩甲基肼的新工艺十分必要。
[0004]精馏行业已发展数十年之久，主要有萃取精馏、共沸精馏、加盐精馏和变压精馏、分子精馏等。本设计通过萃取精馏工艺，采用乙腈和甲乙酮混合溶液作为萃取剂，能够实现对水一甲基肼共沸体系的破坏，得到高纯度的两种原料。
[0005]本发明通过采用混合溶剂连续萃取精馏的方法分离水一甲基肼，与传统的分离方法相比，具有能耗低、无污染、得到的产品的纯度高、成本低等优点。
[0006]萃取精馏装置一般包括萃取精馏塔与溶剂回收塔，萃取精馏塔的生产能力不仅与塔的结构有关，还与萃取剂的用量、回流比、进料位置、进料量等众多因素相关。本发明采用乙腈和甲乙酮的混合物做萃取剂，对于水一甲基肼共沸体系采用萃取精馏的方法分离，从而得到高纯度的水和甲基肼。
【发明内容】
[0007]—种混合溶剂连续萃取精馏分离水一甲基肼共沸物的方法，其特征在以下步骤:
(1)本发明方法采用双塔流程，萃取剂采用甲乙酮和乙腈的混合液，并且萃取剂从萃取精馏塔的上部加入，共沸物从塔的中下部加入。(2)根据理论计算与分析，甲基肼在萃取精馏塔B1的塔顶得到，水在溶剂回收塔的塔底得到，混合溶剂在B2塔塔顶回收后进入B1塔，循环利用。(3)萃取精馏过程采用双塔流程，由萃取精馏塔B1和溶剂回收塔B2组成。B1的操作条件为常压或减压，回流比为2~10: 1，理论塔板数为50~90，混合萃取剂从2~10块塔板进入B1，原料从42~67块塔板进入，混合溶剂与原料用量之比为2~8:1。在此条件下塔顶可以得到纯度高于80%的甲基肼。B1的塔釜液为含有混合萃取剂、水和极少量的甲基肼的混合物。(4)将B1的塔釜液引入溶剂回收塔，使混合萃取剂与水分离。B2的操作条件为常压或者减压，回流比3~8:1，理论塔板数为40~80，B1的塔釜液从B2塔的第15~40块塔板进入。塔顶能够得到纯度在99%以上的水，而塔釜的混合萃取剂可返回B1，作为混合萃取剂的补充。
[0008]本发明的方法适用于处理水和甲基肼组成的共沸混合物或者接近恒沸组成的混合物。
[0009]本发明所述的连续萃取精馏方法分离水和甲基肼的双塔流程如图1所示:
(1)萃取精馏塔B1的理论板数为50~90。如图所示，混合萃取剂从B1的上部进料口(在第3~8理论板)，即物流1加入水与甲基肼的共沸混合物从B1中下部加入，即物流2。B1的操作条件为常压或减压，萃取剂与原料液的质量之比为2~8:1，理论塔板数为50~90，回流比为3~8:1，塔顶馏出物经冷凝器冷凝，部分经管道返回到B1，即物流3。在此条件下，可在塔顶可得到纯度高于80%的甲基肼，含水的塔釜液由塔底管道进入溶剂回收塔B2，即物流4，进行水的提纯与混合萃取剂的回收。(2)溶剂回收塔B2的理论板数为40~80块，操作条件为常压或者减压，塔顶馏出物经冷凝，部分回流至B2，即物流5，回流比为3~8:1，塔底采出的是水，可能含有极少量的甲基肼，塔顶采出为混合萃取剂，并经过管道回流到萃取精馏塔，即物流5，作为混合萃取剂的补充。
[0010]下面结合附图与具体实施例对本发明进行详细描述。
【附图说明】
[0011]图1连续萃取精馏双塔流程示意图:物流1~6分别表示混合萃取剂进料物流、原料进料物流、甲基肼产品物流、水与混合萃取剂物流、水产品物流、混合萃取剂物流；B1、B2分别表示萃取精馏塔和溶剂回收塔。
【具体实施方式】
[0012]实施案例1
一种水一甲基肼共沸物萃取精馏分离的新工艺，其工艺流程图如图1所示。萃取精馏塔B1理论塔板数为80。以90wt%乙腈和10wt%甲乙酮做为混合萃取剂，从第5块理论板处加入，流量为400kg/hr。水和甲基肼的混合物从第42块理论板处加入，流量为100kg/hr，其中甲基肼的质量分数为50%，B1在常压下操作，塔顶回流比为7:1，塔顶温度为70~90°C，塔釜温度为100~120°C，塔顶产物经气相色谱分析，得到纯度为96%的甲基肼产品。(2)萃取精馏塔B1的塔釜物进入溶剂回收塔B2，溶剂回收塔具有50块理论塔板数，溶剂回收塔操作条件为常压，塔顶温度80~100°C，塔釜温度180~200°C。塔底得到的水纯度为99%以上，B2的塔釜物混合萃取剂返回萃取精馏塔B1循环使用。
[0013]实施案例2
萃取精馏塔双塔流程同实施例1。以50t%乙腈和50wt%甲乙酮做混合萃取剂，得到82%的甲基肼溶液与98%的水。
[0014]上述虽然结合实施例与附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种通过连续萃取精馏分离水一甲基肼共沸混合物的方法，其特征在于以适量配比的乙腈和甲乙酮混合液为萃取剂，其特征包括以下过程:(1)本发明方法采用双塔流程，萃取剂采用乙腈和甲乙酮的混合液，并且萃取剂从萃取精馏塔的上部加入，共沸物从塔的中下部加入；(2)根据理论计算与分析，甲基肼在萃取精馏塔B1的塔顶得到，水在溶剂回收塔的塔底得到，混合溶剂在B2塔塔顶回收后进入B1塔，循环利用；(3)萃取精馏过程采用双塔流程，由萃取精馏塔B1和溶剂回收塔B2组成，B1的操作条件为常压或减压，回流比为2~10:1，理论塔板数为40~100，混合萃取剂从2~10块塔板进入B1，原料从42~67块塔板进入，混合溶剂与原料用量之比为2~8:1 ;在此条件下塔顶可以得到纯度高于80%的甲基肼，B1的塔釜液为含有混合萃取剂、水和极少量的甲基肼的混合物；(4)将B1的塔釜液引入溶剂回收塔，使混合萃取剂与水分离，B2的操作条件为常压或者减压，回流比3~8:1，理论塔板数为40~80，B1的塔釜液从B2塔的第15~40块塔板进入，塔底能够得到纯度在99%以上的水，而塔釜的混合萃取剂可返回B1，作为混合萃取剂的补充。
【专利摘要】本发明公开了一种水—甲基肼共沸混合物的连续萃取精馏分离方法。该方法以乙腈与甲乙酮的混合物作为萃取剂，采用连续萃取精馏的方法来分离水—甲基肼共沸混合物，萃取精馏塔的操作条件：萃取剂与进料的质量比为1~10:1，控制连续萃取精馏塔和溶剂回收塔塔顶不同温度和不同回流比，由萃取精馏塔塔顶采出甲基肼，溶剂回收塔塔底采出水，塔底的萃取剂进入到萃取精馏塔中循环使用。本发明的优点在于采用新型的萃取剂破坏水—甲基肼共沸体系，分离出高纯水、甲基肼产品。连续精馏效率高，产率大，溶剂回收简单。
【IPC分类】C07C243/14, C07C241/02
【公开号】CN105315172
【申请号】CN201510885273
【发明人】郑庚修, 刘庆东, 马志佳, 刘悦, 付凯, 杨柳
【申请人】济南大学
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年12月7日