一种分离叔丁醇水的方法.pdf

本发明涉及共沸物分离方法，特别是一种分离叔丁醇-水的方法，该法通过全回流间歇精馏与渗透汽化耦合的方法达到叔丁醇和水分离。采用包括间歇精馏塔，渗透汽化膜组件和水喷射泵的装置，其特征在于：分离工艺包括以下步骤，将叔丁醇水溶液投入到间歇精馏塔塔釜中，首先在间歇精馏塔中进行全回流操作，待叔丁醇-水的共沸物在塔顶聚集后，经过冷凝器进入膜分离器中进行进一步脱水分离，通过水喷射泵抽射使渗透侧压力保持700～7500Pa的绝压，叔丁醇水溶液经过膜分离器将叔丁醇和水分离，在精馏塔塔釜中可以得到高浓度的叔丁醇产品，水经膜渗透在膜分离器下游侧汽相室，在真空低压下经汽化冷凝从叔丁醇中分离出来。本发明具有生产工艺操作方便，不引入其他溶剂，叔丁醇收率高优点，有一定的推广价值。

1.  一种分离叔丁醇-水的方法，其特征在于所述方法步骤如下：
①置阀门9-10为关闭状态，将含水量质量百分数为11.76％(共沸组成)的叔丁醇-水混合物投入到间歇精馏塔塔釜(2)中，并进行全回流操作，并控制回流液温度(14)为70-75℃；
②启动循环泵(7)，使循环水处于循环状态，并调节冷却器(8)的冷却水流量，控制循环水温度(15)为30-35℃，调节循环泵(7)的流量，使绝压(16)保持在2500～5000Pa；
③当塔顶气相温度(13)稳定在79.9℃时，打开阀门(9)，使回流液所含的水和极微量的叔丁醇渗透穿过膜，并汽化进入水喷射泵(5)，被循环水冷凝和吸收；
④上述操作持续至塔顶气相温度(13)逐渐上升并稳定在82.0-82.5℃时(根据具体的产品纯度确定)，操作结束。此时关闭阀门(9)，循环泵(7)停止运行，精馏塔停止操作；
⑤打开阀门(11)放出塔釜(2)中的高纯度叔丁醇产品，打开阀门(12)放出循环水储罐内新增加的水，使液位回到最初位置。

2.  根据权利要求1所述一种分离叔丁醇-水的方法，其特征在于：选用透水膜分离器(4)，透水膜透过侧保持压力为700～7000Pa，冷凝下来的叔丁醇-水共沸物，经过透水膜分离器(4)后，水透过膜，截留侧得到浓缩的叔丁醇。

3.  根据权利要求1所述的一种分离叔丁醇-水的方法，其特征在于：截留侧浓缩的叔丁醇回流到精馏塔(1)中。

4.  根据权利要求1所述的一种分离叔丁醇-水的方法，其特征在于：所述的水喷射减压渗透气化耦合的全回流间歇精馏过程可以是一个分批脱水的过程，叔丁醇-水在由精馏塔(1)、冷凝器(3)、复合膜组件(4)、循环水储罐(6)、水喷射泵(5)和换热器(8)组成构成的回路中循环脱水，直到水的浓度降到目标值以下。

5.  根据权利要求1所述的一种分离叔丁醇-水的方法，其特征在于：所述的步骤精馏塔冷凝液温度在60～105℃，透过侧压力为700～7500Pa。

6.  .根据权利要求1所述的一种分离叔丁醇-水的方法，其特征在于：所述的精馏塔理论板数为20块以上的精馏塔，塔顶操作压力为600～7000Pa。

一种分离叔丁醇-水的方法
技术领域：
本发明涉及共沸物分离方法，特别是一种分离叔丁醇-水的方法。
背景技术：
叔丁醇(TBA)又名特丁醇三甲基甲醇，常温下有樟脑气味的无色结晶，在少量水存在时则为液体。极具吸湿性，可溶于大多数有机溶剂，如醇、酯、醚、脂肪烃、芳香烃类。用做乳化剂、染料分散剂、脱水剂、脱漆剂、工业洗涤剂等，还用做增塑剂、除草剂、油脂萃取剂。由于这些性质使叔丁醇用作硝基喷漆、硝基漆稀释剂的助溶剂。叔丁醇与水能形成共沸混合物，共沸沸点82.5℃，水的质量分数为11.76％，用普通精馏的方法无法得到高纯度的叔丁醇。
目前大规模应用于工业上分离叔丁醇-水的是共沸精馏和萃取精馏。US4239926首先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。CN1634820A介绍了渗透气化法生产叔丁醇的新工艺。以上工艺产品的生产成本高、产品质量和收率低。
发明内容：
本发明的目的是提供一种生产成本低、质量和收率高的分离叔丁醇-水的新工艺。
本发明工艺是这样实现的：一种用全回流间歇精馏与渗透汽化耦合法生产高纯度叔丁醇的新工艺，从叔丁醇水溶液中将叔丁醇与水进行分离，采用水喷射减压渗透汽化耦合的全回流间歇精馏分离技术，其特殊之处在于分离工艺流程包括以下步骤：
①置阀门为关闭状态，将含水量质量百分数为11.76％(共沸组成)的叔丁醇-水混合物投入到间歇精馏塔塔釜中，并进行全回流操作，并控制回流液温度为70-75℃；
②启动循环泵，使循环水处于循环状态，并调节冷却器的冷却水流量，控制循环水温度为30-35℃，调节循环泵的流量，使绝压保持在2500～5000Pa；
③当塔顶气相温度稳定在79.9℃时，打开阀门，使回流液所含的水和极微量的叔丁醇渗透穿过膜，并汽化进入水喷射泵，被循环水冷凝和吸收；
④上述操作持续至塔顶气相温度逐渐上升并稳定在82.0-82.5℃时(根据具体的产品纯度确定)，操作结束。此时关闭阀门，循环泵停止运行，精馏塔停止操作；
⑤打开阀门放出塔釜中的高纯度叔丁醇产品，打开阀门放出循环水储罐内新增加的水，使液位回到最初位置。
它有一个特点，其特殊之处在于选用透水膜分离器，透水膜透过侧保持压力为700～7000Pa，冷凝下来的叔丁醇-水共沸物，经过透水膜分离器后，水透过膜，截留侧得到浓缩的叔丁醇。
它有一个特点，截留侧浓缩的叔丁醇回流到精馏塔中。
它有一个特点，所述的水喷射减压渗透气化耦合的全回流间歇精馏过程可以是一个分批脱水的过程，叔丁醇-水在由精馏塔、冷凝器、复合膜组件、、水喷射泵和换热器组成构成的回路中循环脱水，直到水的浓度降到目标值以循环水储罐下。
它有一个特点，所述的步骤精馏塔冷凝液温度在60～105℃，透过侧压力为700～7500Pa。
它还有一个特点，所述的精馏塔理论板数为20块以上的精馏塔，塔顶操作压力为600～7000Pa。
其中实验采用间歇精馏塔的参数为：有效填料段高度1m，塔柱直径30mm，内装3mm×3mm的高校不锈钢θ环填料；塔釜为1000ml的三口烧瓶，分别接塔体、温度计和胶塞；用电磁铁和继电器控制回流比，在塔顶有采样口；塔釜有伴热装置，塔身用加热带保温，该塔理论板数为20，其中渗透汽化膜采用透水膜。所述透水膜选自Na A型分子筛膜、聚乙烯醇、壳聚糖共混复合膜(PVA-CS，PSF)、藻玩酸、羧甲基纤维素和以聚丙烯酸为基础的聚离子化合物膜材料。
本发明适用于含叔丁醇水组成的共沸或低于或高于共沸物组成的混合物。
本发明优点适用范围广、不用引入其它溶剂、操作方便、得到的叔丁醇纯度高、收率大。
附图说明
图1为本发明实验装置图
其中：1为精馏塔塔身，2为精馏塔塔釜，3为冷凝器，4为膜分离器，5为水喷射泵，6为循环水储罐，7为循环泵，8为冷却器，9、10、11、12-为阀门，13、14、15-为温度表，16-为真空表，F为原料，P为产品，W为水。
具体实施方式：
实施例1：如图1所示的装置图。将含80％(wt％)叔丁醇的叔丁醇-水溶液F600ml投入到间歇精馏塔塔釜2中，检查各处接口是否密封好，阀门9-10为关闭状态，向塔顶冷凝器3通入冷却水后，接通加热电源对再沸器进行加热，待塔顶有回流后全回流操作，并控制回流液温度为70-75℃。
启动循环泵7，使循环水处于循环状态，并调节冷却器(8)的冷却水流量，控制循环水温度为30-35℃，调节循环泵(7)的流量，使绝压保持在2500～5000Pa；叔丁醇-水的共沸物在塔顶聚集后，冷却器(8)将叔丁醇水冷却到70～75℃的液体。
当塔顶气相温度稳定在79.9℃时，打开阀门9，冷凝液在进入膜分离器4中进行进一步脱水分离，渗透侧可以得到水和微量的叔丁醇，经过水喷射泵5进入储水罐6。
上述操作持续至塔顶气相温度逐渐上升并稳定在82.0-82.5℃时(根据具体的产品纯度确定)，操作结束。此时关闭阀门9，循环泵7停止运行，精馏塔停止操作；在塔底可以得到含叔丁醇95～99％的产品P。
打开阀门11放出塔釜2中的高纯度叔丁醇产品，打开阀门12放出循环水储罐6内新增加的水W，使液位回到最初位置。
实施例2如图1所示的装置图。将含88％(wt％)叔丁醇的叔丁醇-水溶液F600ml投入到间歇精馏塔塔釜2中，检查各处接口是否密封好，阀门9-10为关闭状态，
向塔顶冷凝器3通入冷却水后，接通加热电源对再沸器进行加热，待塔顶有回流后全回流操作，并控制回流液温度为70-75℃。
启动循环泵7，使循环水处于循环状态，并调节冷却器8的冷却水流量，控制循环水温度为30-35℃，调节循环泵7的流量，使绝压保持在2500～5000Pa；叔丁醇-水的共沸物在塔顶聚集后，冷却器(8)将叔丁醇水冷却到70～75℃的液体。
当塔顶气相温度稳定在79.9℃时，打开阀门9，冷凝液在进入膜分离器4中进行进一步脱水分离，渗透侧可以得到水和微量的叔丁醇，经过水喷射泵5进入储水罐6。
上述操作持续至塔顶气相温度逐渐上升并稳定在82.0-82.5℃时(根据具体的产品纯度确定)，操作结束。此时关闭阀门9，循环泵7停止运行，精馏塔停止操作；在塔底可以得到含叔丁醇95～99％的产品P。
打开阀门11放出塔釜2中的高纯度叔丁醇产品，打开阀门12放出循环水储罐6内新增加的水W，使液位回到最初位置。
实施例3如图1所示的装置图。将含92％(wt％)叔丁醇的叔丁醇-水溶液(F)600ml投入到间歇精馏塔塔釜2中，检查各处接口是否密封好，阀门9-10为关闭状态，向塔顶冷凝器3通入冷却水后，接通加热电源对再沸器进行加热，待塔顶有回流后全回流操作，并控制回流液温度为70-75℃。
启动循环泵7，使循环水处于循环状态，并调节冷却器8的冷却水流量，控制循环水温度为30-35℃，调节循环泵7的流量，使绝压保持在2500～5000Pa；叔丁醇-水的共沸物在塔顶聚集后，冷却器8将叔丁醇水冷却到70～75℃的液体。
当塔顶气相温度稳定在79.9℃时，打开阀门9，冷凝液在进入膜分离器4中进行进一步脱水分离，渗透侧可以得到水和微量的叔丁醇，经过水喷射泵5进入储水罐6。
上述操作持续至塔顶气相温度逐渐上升并稳定在82.0-82.5℃时(根据具体的产品纯度确定)，操作结束。此时关闭阀门9，循环泵7停止运行，精馏塔停止操作；在塔底可以得到含叔丁醇95～99％的产品P。
打开阀门(11)放出塔釜2中的高纯度叔丁醇产品，打开阀门12放出循环水储罐6内新增加的水W，使液位回到最初位置。