一种甘油单甲醚反应混合液的分离方法与流程

本发明涉及化学反应后处理技术领域，具体地，本发明涉及一种甘油单甲醚反应混合液的分离方法。

背景技术：

甘油单甲醚，学名3-甲氧基-1,2-丙二醇，分子式c4h10o3，分子量106.12，是一种清洁型化工原料，无毒，吸湿性好，无色透明，可以作为溶剂，还可以作为不饱和聚酯的合成原料。

甘油单甲醚可以通过甲醇与甘油在一定条件下反应来合成。该反应生成的反应混合液包含甘油单甲醚、甲醇、甘油、水、甘油二甲醚、甘油三甲醚、二甲醚等。如何从该反应混合液中分离出所需产品，并回收有价值的化合物成为需要研究的问题。

技术实现要素：

[技术问题]

为了解决上述问题，本发明的一个目的在于提供一种甘油单甲醚反应混合液的分离方法。

[技术方案]

根据本发明的一个实施方式，提供了一种甘油单甲醚反应混合液的分离方法，所述分离方法包括：

(1)将所述反应混合液导入第一精馏塔中，在常压、塔顶温度55℃至70℃以及塔釜温度108℃至120℃的条件下精馏，从而从塔顶导出甲醇，塔底导出塔釜液；

(2)将步骤(1)的塔釜液导入第二精馏塔中，在真空度-90kpa至-80kpa、塔顶温度42℃至57℃以及塔釜温度140℃至150℃的条件下精馏，从而从塔顶导出水，塔底导出塔釜液；

(3)将步骤(2)的塔釜液导入第三精馏塔中，在真空度-100kpa至-98kpa、塔顶温度25℃至37℃以及塔釜温度140℃至155℃的条件下精馏，从而从塔顶导出多醚，塔底导出塔釜液；以及

(4)将步骤(3)的塔釜液导入第四精馏塔中，在真空度-101kpa至-100kpa、塔顶温度80℃至95℃以及塔釜温度160℃至170℃的条件下精馏，从而从塔顶导出甘油单甲醚，

在步骤(1)中，优选地，所述甘油单甲醚反应混合液是在催化剂的存在下由甲醇和甘油反应生成的。

优选地，甲醇和甘油反应的条件为：反应温度150℃至170℃，反应压力1.8mpa至3.5mpa，以及反应时间4至10小时。

所述催化剂可以为本领域中常用的催化剂，优选为固体酸催化剂，例如，阳离子交换树脂。所述催化剂的用量为甲醇、甘油和催化剂总重量的3％-10％。

甲醇与甘油的重量比为1:1至1:3，优选为1:1.2至1:1.8。

在步骤(3)中，所述多醚为甘油二甲醚和甘油三甲醚。

优选地，步骤(1)中的精馏条件可以为：常压、塔顶温度62℃至67℃以及塔釜温度112℃至117℃；优选地，步骤(2)中的精馏条件可以为：真空度-87kpa至-82kpa、塔顶温度47℃至53℃以及塔釜温度142℃至147℃；优选地，步骤(3)中的精馏条件可以为：真空度-99.4kpa至-98.5kpa、塔顶温度30℃至35℃以及塔釜温度142℃至147℃；以及优选地，步骤(4)中的精馏条件可以为：真空度-101kpa至-100.5kpa、塔顶温度87℃至92℃以及塔釜温度162℃至167℃。

根据本发明的一个实施方式，所述分离方法可以进一步包括：将甲醇和甘油反应生成的气相进行精馏，从而从塔顶导出二甲醚气体，塔底导出塔釜液，并将所述塔釜液导入第一精馏塔中。

根据本发明的方法利用甲醇、水、多醚、甘油单甲醚的沸点不同，通过加热精馏，依次分离。上述第一、第二、第三和第四精馏塔分别为甲醇分离塔、水分离塔、多醚分离塔和甘油单甲醚分离塔，该四个塔的塔顶温度依次为55℃至70℃、42℃至57℃、25℃至37℃和80℃至95℃；以及塔釜温度依次为108℃至120℃、140℃至150℃、140℃至155℃和160℃至170℃。

所述精馏采用负压操作，在负压的操作条件下可以降低物料的沸点，减少能源消耗，降低成本。上述甲醇分离塔、水分离塔、多醚分离塔、甘油单甲醚分离塔四个塔的真空度依次为常压、-90kpa至-80kpa、-100kpa至-98kpa和-101kpa至-100kpa。

所述用于分离甲醇的第一精馏塔、用于分离水的第二精馏塔、用于分离多醚的第三精馏塔以及用于分离甘油单甲醚的第四精馏塔的进料速度可以为0.6g/min至1.3g/min，优选1.0g/min至1.3g/min。

所述进料速度可以通过泵来控制，优选柱塞泵。

所述第一、第二、第三和第四精馏塔的回流比均为1:1至1:5，优选1:1至1:2。

根据本发明的方法，所得到的甲醇、水、多醚、甘油单甲醚的纯度均≥99％，色度为5至20，从而可以回收甲醇和水，并可获得产品甘油单甲醚，还可获得有价值的多醚等。

[技术效果]

在本发明的分离方法中，各个精馏塔中的压力均为常压或负压，可有效减少能耗，提高效率。此外，本发明的各个精馏塔相互串联，物料从上一级塔排出后直接进入下一级塔，因而物料损失可降到最低。

因此，根据本发明的分离方法可以节约反应原料，降低生产成本，而且生产工艺环保，并且所获得的产品均能达到合格品。

附图说明

图1为显示了根据本发明的一个实施方式的甘油单甲醚的合成以及分离设备的示意图。

具体实施方式

下文中，将结合实施例对本发明加以进一步说明，以下实施方式只以举例的方式描述本发明。但这些实施例并不意味着对本发明加以任何限制。很明显，本领域普通技术人员可在本发明的范围和实质内，对本发明进行各种变通和修改。需要了解的是，本发明还可以包含在本发明的说明书和权利要求书范围内的其它等同技术或修饰。

试剂来源

甘油：来自唐山旭阳化工，纯度99.5％；

甲醇：工业级，来自定州天鹭，纯度99.5％。

实施例1

(1)在反应釜(r101)中加入1785g甲醇、2500g甘油和245g阳离子交换树脂、在反应温度155℃，反应时间4小时，反应压力2.8mpa的条件下反应生成反应混合液，所述反应混合液包含23.5重量％甲醇、2重量％多醚、45.3重量％甘油和8.5重量％水，其余为甘油单甲醚。

(2)将所述反应混合液导入第一精馏塔(甲醇分离塔)(t101)中，在常压、塔顶温度为65℃以及塔釜温度115℃的条件下精馏，从而从塔顶导出甲醇，并从塔底导出塔釜液至第二精馏塔(水分离塔)(t102)；

(3)在水分离塔(t102)中，在真空度-85kpa、塔顶温度50℃以及塔釜温度145℃的条件下精馏，从而从塔顶导出水，并从塔底导出塔釜液(含水量≤0.02％)至第三精馏塔(多醚分离塔)(t103)；

(4)在多醚分离塔(t103)中，在真空度-99kpa、塔顶温度32℃以及塔釜温度145℃的条件下精馏，从而从塔顶导出多醚(甘油二甲醚和/或甘油三甲醚，且大部分情况下为二者的混合物)，并从塔底导出塔釜液至第四精馏塔(甘油单甲醚分离塔)(t104)；以及

(5)在甘油单甲醚分离塔(t104)中，在真空度-101kpa、塔顶温度90℃以及塔釜温度165℃的条件下精馏，从而从塔顶导出甘油单甲醚。

此外，将反应釜(r101)的塔顶气体导入精馏塔(t105)中精馏，从而从塔顶导出二甲醚气体，并从塔底导出塔釜液至第一精馏塔(甲醇分离塔)(t101)中。

经检测，所获得的甲醇、水、多醚、甘油单甲醚的纯度均≥99％。

实施例2

(1)在反应釜(r101)中加入432g甲醇、605g甘油和57g阳离子交换树脂、在反应温度155℃，反应时间4小时，反应压力3.0mpa的条件下反应生成反应混合液，所述反应混合液包含26.5重量％甲醇、3重量％多醚、42.3重量％甘油和8.5重量％水，其余为甘油单甲醚。

(2)将所述反应混合液导入第一精馏塔(甲醇分离塔)(t101)中，在常压、塔顶温度为63℃以及塔釜温度117℃的条件下精馏，从而从塔顶导出甲醇，并从塔底导出塔釜液至第二精馏塔(水分离塔)(t102)；

(3)在水分离塔(t102)中，在真空度-86kpa、塔顶温度52℃以及塔釜温度145℃的条件下精馏，从而从塔顶导出水，并从塔底导出塔釜液(含水量≤0.02％)至第三精馏塔(多醚分离塔)(t103)；

(4)在多醚分离塔(t103)中，在真空度-99.5kpa、塔顶温度35℃以及塔釜温度145℃的条件下精馏，从而从塔顶导出多醚(甘油二甲醚和/或甘油三甲醚，且大部分情况下为二者的混合物)，并从塔底导出塔釜液至第四精馏塔(甘油单甲醚分离塔)(t104)；

(5)在甘油单甲醚分离塔(t104)中，在真空度-101kpa、塔顶温度92℃以及塔釜温度160℃的条件下精馏，从而从塔顶导出甘油单甲醚。

此外，将反应釜(r101)的塔顶气体导入精馏塔(t105)中精馏，从而从塔顶导出二甲醚气体，并从塔底导出塔釜液至第一精馏塔(甲醇分离塔)(t101)中。

经检测，所获得的甲醇、水、多醚、甘油单甲醚的纯度均≥99％。

尽管已经详细地描述了本发明的具体实施方式，但是本领域技术人员将会理解的是，这样的详细描述仅仅是优选的实施方式，并且本发明的范围并不限于此。因此，本发明的真实范围应当由所附权利要求及其等同物来定义。