本发明属于提纯有机高分子化合物技术领域，具体涉及一种萃取与精馏耦合实现2-甲基吡啶脱水的方法。
背景技术：
2-甲基吡啶是重要的化学中间体，也是合成医药、染料的重要原料。目前，大量2-甲基吡啶被用来合成2-乙烯基吡啶，而2-乙烯基吡啶用于生产丁吡胶乳，是轮胎、传送带等橡胶制品的骨架材料，我国每年需求几万吨且逐年增加，但目前国内丁吡胶乳主要依赖进口。
用2-甲基吡啶合成2-乙烯基吡啶的过程如下：2-甲基吡啶与多聚甲醛在高压或常压下液相催化加成合成2-羟乙基吡啶，2-羟乙基吡啶经脱水反应制得2-乙烯基吡啶。具体过程如下：
由于2-甲基吡啶在上述合成过程中的转化率较低，所以需要对其进行回收以便循环利用。而循环利用中对2-甲基吡啶的含水量有一定的要求。工业上2-甲基吡啶的水含量一旦超过11%，其循环利用效果便降低。所以，寻求有效的2-甲基吡啶脱水方法，是2-甲基吡啶循环利用的关键。
工业上常用的2-甲基吡啶脱水精制工艺主要是加碱分层法，通过改变溶液的酸碱性来实现 2-甲基吡啶和水的分层，从而制备高纯度的 2-甲基吡啶，然而此方法存在明显的缺陷：加入碱液后，每吨工业原料需要静置10～15h，而且产品纯度不高，生成的碱水不能直接排放，碱液也无法回收利用，经济性差。另外也有报道用苯作共沸剂，通过其与水的低沸点共沸物来破坏 2-甲基吡啶与水的共沸混合物，实现共沸蒸馏脱水，然而苯作为一种毒性较大的化学试剂，在实际操作中有一定的危险性，并且苯的带水能力有限；另外还可以用氧化钡、氧化钙、氢化钙、氢化铝锂、金属钠、5A 型分子筛或者通过膜分离等技术手段脱水，但当含水量较高，处理量较大时并不适用，操作相对繁琐且可能引入其它杂质。
所以，在工业生产中，2-甲基吡啶脱水的方法并不成熟，仍然需要本领域技术人员继续努力。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种萃取与精馏耦合实现2-甲基吡啶脱水的方法，能够有效实现2-甲基吡啶的工业化脱水。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：发明一种萃取与精馏耦合实现2-甲基吡啶脱水的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）混合：将二氯甲烷与待脱水的2-甲基吡啶溶液混合，制得混合液，混合液中二氯甲烷与2-甲基吡啶的质量比为6～10：1；
（2）萃取分相：将混合液置于分相器中进行分相，得水相和有机相，完成一次萃取；
（3）再次萃取分相：检测步骤（2）中制得的水相，如果2-甲基吡啶占水相的质量百分含量≥1%时，向水相中加入二氯甲烷，二氯甲烷与2-甲基吡啶的质量比为6～10：1，并执行步骤（2）和（3）；
（4）精馏：将步骤（2）和（3）中所得有机相进行精馏，上部采出萃取剂，下部采出2-甲基吡啶。
优选的，步骤（2）中的分相时间，在间歇操作中静置0.5～5h，在连续操作中物料在分相器中停留0.5～1h。
优选的，步骤（2）和（3）中总的萃取次数为2～6次。
优选的，所述待脱水的2-甲基吡啶溶液的浓度为1～99%。
优选的，所述步骤（4）在普通的精馏塔内进行。
优选的，所述精馏塔的操作压力为101.325KPa，回流比为0.5～2，精馏塔的塔顶温度控制在30～40℃之间、塔底温度在125～135℃之间。
优选的，所述精馏塔的塔板数为20～40块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用二氯甲烷作为萃取剂，将2-甲基吡啶从水溶液中萃取出来，然后用精馏将二者分离。萃取操作耗能少，操作简单，设备费用投入少，产品回收率高；精馏操作塔顶采出的二氯甲烷的沸点较低，与塔底采出的2-甲基吡啶沸点相差较多，相对挥发度大，具有分离效果好、生产成本低、能耗低等优点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例一
本实施例在间歇操作方式中进行。先称取100质量份的2-甲基吡啶与150质量份的水混合作为待脱水的2-甲基吡啶溶液，然后再加入800质量份的二氯甲烷制得混合液，将混合液置于分液漏斗中，用玻璃塞将其密封，摇晃分液漏斗使物料混合均匀，然后静置2小时，可以看到明显的分层，其中上层为水相，下层为含有2-甲基吡啶和二氯甲烷的有机相，分离制得水相和有机相，通过测量得知水相为170质量份，有机相为880质量份，完成第一次萃取。
通过检测，水相中2-甲基吡啶的质量百分含量为11.1%，将第一次萃取后的水相与190质量份二氯甲烷混合，混合液中二氯甲烷与2-甲基吡啶的质量比为9.5:1，再次静置1.5小时后分相，得到155质量份的水相，215质量份的有机相，完成第二次萃取。
通过检测，水相中2-甲基吡啶的质量百分含量为3.2%，其所占水相的质量百分含量仍然﹥1%，将第二次萃取后的水相与再次与50质量份二氯甲烷混合，混合液中二氯甲烷与2-甲基吡啶的质量比为10:1，进行又一次静置1小时后分相，得到149.3质量份的水相和55质量份的有机相，完成第三次萃取。
通过检测，第三次萃取后，2-甲基吡啶占水相的质量百分含量为0.34%，二氯甲烷占水相的质量百分含量为0.06%，水占99.6%。可见，水相中的2-甲基吡啶含量已经很低，可以按低浓度废水处理。将三次萃取所得的有机相收集起来，进料至含有30块塔板的间歇精馏塔内，开启冷凝水，打开精馏塔的加热装置，进行全回流操作，精馏塔的操作压力101.325KPa。稳定回流2h，回流比为1，此时塔顶温度为35℃，然后开始塔顶采出，采出至塔顶温度有升高趋势时停止采出，共采出930质量份轻组分，该轻组分作为较纯的萃取剂二氯甲烷，可供再次使用。
全回流半小时后，以回流比为1采出过渡馏分，待塔顶温度升高至102℃，停止采出，共采出过渡馏份141质量份，此时塔内的二氯甲烷已基本蒸出，停止加热。该过渡馏份加至下次精馏操作的有机相原料中，进行分离。待塔内液体落回至精馏塔的塔底，且温度降至常温后关闭冷凝水，收集塔底的重组分79质量份，该重组分作为工业用2-甲基吡啶。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于：样品和二氯甲烷均为连续进料。其中2-甲基吡啶和水的混合液中，2-甲基吡啶的质量百分含量为50%，进料流率为200kg/h，萃取剂二氯甲烷的进料流率为1000kg/h，二者经混合器混合均匀后，进入分相器静进行分相，保证物料在分相器中的停留时间为55min，可连续采出水相和有机相。采出水相流率为106.4kg/h，有机相流率为1093.6kg/h。
将第一次分相得到的水相与流率为100kg/h的二氯甲烷混合，再次分相，水相流率为99.8 kg/h，测其成分得知水的质量分数为99.5%，2-甲基吡啶的质量分数为0.34%，二氯甲烷的质量分数为0.16%。
经过两次萃取，水相中的2-甲基吡啶含量已经很低，可以按低浓度废水处理。将两次萃取所得有机相收集起来，连续进料至含有30块塔板的连续精馏塔内第15块塔板时，开启冷凝水，打开精馏塔的加热装置，精馏塔的操作压力为101.325kPa，控制回流比为1，精馏塔的塔顶和塔釜同时采出，此时塔顶温度为38.5℃，塔底温度127.3℃。塔顶和塔釜的流率分别为1200kg/h、100.2kg/h。
实施例三
本实施例与实施例二的不同之处在于：2-甲基吡啶和水的混合液中，2-甲基吡啶的质量百分含量为10%，进料流率为200kg/h，萃取剂二氯甲烷的进料流率为160kg/h，二者经混合器混合均匀后，进入分相器进行分相，保证物料在分相器中的停留时间为30min，可连续采出水相和有机相。采出水相流率为185.3 kg/h，有机相流率为174.7 kg/h。
将第一次分相得到的水相与流率为50kg/h的二氯甲烷混合，再次分相，水相流率为180.6 kg/h，测其成分得知水的质量分数为99.6%，2-甲基吡啶的质量分数为0.34%，二氯甲烷的质量分数为0.06%。
经过两次萃取，水相中的2-甲基吡啶含量已经很低，可以按低浓度废水处理。将两次萃取所得有机相收集起来，连续进料至含有30块塔板的连续精馏塔内第17块塔板时，开启冷凝水，打开塔釜加热装置，精馏塔的操作压力为101.325kPa，控制回流比为1.1，塔顶和塔底同时采出，此时塔顶温度为37.1℃，塔釜温度128.3℃。塔顶和塔釜的流率分别为209.9kg/h、19.5 kg/h。
通过取样分析，检测上述实施例中，各采出物各组分的质量百分含量如下表：
各组分的质量百分含量表
上表中“0”表示含量很少，微乎其微，已经达不到检测设备的检测精度，可以忽略。
通过上表可以看出，上述轻组分中的二氯甲烷的质量百分含量已达99.5%以上，完全可以作为萃取剂使用，重组分中的2-甲基吡啶的质量百分含量已达99%以上，完全可以作为工业生产用原料。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以组合、变更或改型均为本发明的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。