專利名稱：連續共沸精餾法分離乙二醇單甲醚和水的工藝方法
技術領域：
本發明涉及在制藥等領域中對乙二醇單甲醚和水混合液中乙二醇單甲醚的回收工藝方法。具體是加入共沸劑乙酸異丙酯，利用連續共沸精餾的方法將乙二醇單甲醚和水混合液中的水全部帶出，從而回收混合液中的乙二醇單甲醚，同時實現共沸劑回收再利用的工藝方法。
背景技術：
乙二醇單甲醚，又稱乙二醇甲醚，是一種無色透明液體，沸點124. 6V (101. 3KPa)， 和水、醇、醚、丙酮以及DMF混溶。廣泛用作各種油脂類、醋酸纖維素、硝酸纖維素、醇溶性染料和合成樹脂的溶劑。琺瑯和清漆的快干溶劑，涂層稀釋劑，染料工業中的滲透劑和勻染齊U，亦用于印刷油墨及配制密封劑、制造增塑劑。近年來，乙二醇單甲醚越來越多地用于制藥行業、航空噴氣燃料防冰劑、剎車油稀釋劑等。乙二醇單甲醚和水能夠形成共沸物，共沸點及組成如下表所示。
物質共沸溫度rc)共沸組成(質量百分數)
乙二醇單甲醚+水99.9 (101.3kPa)乙二醇單甲醚15.3%
水 84.7%乙二醇單甲醚和水形成的混合物屬于完全互溶物系，二者形成的共沸物中乙二醇單甲醚的質量分數僅為15.3%，乙二醇單甲醚的沸點又高于水的沸點，并且共沸物的沸點與水的沸點很接近，采用普通精餾方式很難將二者有效分離。目前工業上生產中乙二醇單甲醚+水的分離普遍采用干燥劑(如CaCL2)等脫水，采用此種方法脫水產生的漿液，再生困難，同時漿液中夾帶2 3% (wt%)的乙二醇單甲醚，不僅浪費了資源，還易造成環境污染。而且采用干燥劑的方法只適合于水含量比較低的乙二醇單甲醚+水的分離；對于水含量比較高的乙二醇單甲醚+水的分離再采用干燥的方法，會大幅度降低乙二醇單甲醚的回收率。南京師范大學的萃取和共沸結合分離乙二醇單甲醚、異丙醇和水的方法[P].CN1560008A, 2005-01-05.專利中提到使用苯作為共沸劑，通過共沸精餾法分離乙二醇單甲醚和水。該工藝專利中采用苯作為共沸劑，但由于苯的毒性較大，因此限制了該工藝的推廣應用，同時由于苯與乙二醇單甲醚是近沸物系，在精餾分離過程中必須采用較大回流比才能將二者分離，而回流比增大將會使能耗大幅度升高。

發明內容
本發明的目的是提供一種共沸精餾分離乙二醇單甲醚和水的工藝方法，其使用乙酸異丙酯作為共沸劑，能夠從乙二醇單甲醚-水廢液中回收得到高純度乙二醇單甲醚產品，其處理過程具有連續穩定性，便于實現自動控制的特點；同時能夠克服現有工藝存在的毒性大、收率低、能耗高的缺點。本發明的技術方案為一種共沸精餾法分離乙二醇單甲醚和水的工藝方法，包括的步驟如下(I)將共沸劑一次性加入共沸精餾塔的塔釜，加入量為共沸精餾塔全塔持液量體積百分比的5% 20%，原料由第28塊塔板進入共沸精餾塔，塔頂上升蒸汽由塔頂冷凝器6冷凝，操作回流比為I 3，回流液由共沸精餾塔的塔頂回流，采出液進入分相罐3，分相罐3中上層的富酯相由第20塊塔板進入 共沸精餾塔，富水相進入共沸劑回收塔的第20塊塔板，共沸精餾塔塔釜產品為乙二醇單甲醚；(2)分相罐3中富水相進入共沸劑回收塔2后，經過普通精餾，塔頂上升蒸汽由冷凝器8冷凝，操作回流比為I 2. 5，回流液由共沸劑回收塔的塔頂回流，采出液進入分相罐4，分相罐4中上層富酯相流入分相罐3，分相罐4中的富水相由第20塊塔板進入共沸劑回收塔，共沸劑回收塔的塔釜為水；所述原料液可以是乙二醇單甲醚質量濃度為10% 90%的水溶液，溫度控制在30 40°C之間。所述的共沸劑為乙酸異丙酯。所述共沸精餾塔的操作壓力為101. 325kPa，塔頂溫度控制在77 79°C之間，塔釜溫度控制在124 125°C之間，塔板數45。所述共沸劑回收塔的操作壓力為101. 325kPa，塔頂溫度控制在77 79°C之間，塔釜溫度控制在99 101 °C之間，塔板數30。本發明以乙酸異丙酯作為共沸劑，采用共沸精餾的方法將乙二醇單甲醚和水分離，使得乙二醇單甲醚的收率在99%以上，乙二醇單甲醚的質量濃度在99. 5%以上；而采用干燥法，乙二醇單甲醚的收率遠達不到99%，且質量濃度也達不到99. 5%。采用苯作為共沸劑的工藝，由于苯的毒性較大，生產中容易造成人員中毒和苯的殘留，因此，不適合制藥等領域，而且易造成環境污染；而本發明以乙酸異丙酯代替苯作為共沸劑，解決了原工藝毒性大的問題。總之，該工藝具有低毒性、低污染、低成本、高收率、高產品純度等特點，具有廣闊的應用前景，并且特別適合于制藥等領域。


圖I是本發明連續共沸精餾法分離乙酸異丙酯和水的工藝流程圖。
具體實施例方式本發明參照附圖I詳細說明如下，但僅作說明并不是限制本發明。圖I中，I-共沸精餾塔，2-共沸劑回收塔，3、4_分相罐，5、7_再沸器，6、8_冷凝器，9-共沸劑，10-原料，11、13-富酯相，12、14-富水相本發明提供的共沸精餾法分離乙二醇單甲醚和水的工藝包括的步驟詳細描述如下I)共沸精餾塔的板數為45，操作壓力為101.325kPa，將共沸劑10 (溫度30 40 0C )
一次性加入共沸精餾塔的塔釜，加入量為共沸精餾塔全塔持液量的5% 20%(該塔每層塔板的持液量為O. 04-0. 06m3，45層板持液I. 8-2. 7m3，塔釜的持液量為5_8m3，乙酸異丙酯的密度為871. 8kg/m3，根據加入的共沸劑量為全塔持液量的5% -20%，因此共沸劑用量在296. 4-1865. 6kg)，原料9 (溫度30 40°C )由第28塊塔板進入共沸精餾塔，塔頂上升蒸汽由塔頂冷凝器6 冷凝，操作回流比為I 3，回流液由共沸精餾塔的塔頂回流，采出液進入分相罐3，分相罐3中上層的富酯相11 (乙酸異丙酯質量百分數為97. 8% 99. 2%,其余為水)由第20塊塔板進入共沸精餾塔，富水相12(水的質量百分數為97. 1%
98.5%，其余為乙酸異丙酯)進入共沸劑回收塔的第20塊塔板，共沸精餾塔塔釜產品為乙二醇單甲醚(質量百分數> 99.5%),乙二醇單甲醚的收率大于99% ；2)共沸劑回收塔的塔板數為30，操作壓力為101. 325kPa，相罐3中富水相12進入共沸劑回收塔后，經過普通精餾，塔頂上升蒸汽由冷凝器8冷凝，操作回流比為I 2.5，回流液由共沸劑回收塔的塔頂回流，采出液進入分相罐4，分相罐4中上層富酯相13 (乙酸異丙酯質量百分數為97. 1% 98.5%，其余為水)流入分相罐3，從而實現了共沸劑的回收再利用，分相罐4中的富水相14 (水的質量百分數為97. 6% 98. 8 %，其余為乙酸異丙酯)由第20塊塔板進入共沸劑回收塔，共沸劑回收塔的塔釜為水(質量百分數> 99. 9% )，可直接排放或作為工業用水循環使用。應用實例I :共沸精餾塔的塔板數為45，操作壓力為101. 325kPa，共沸劑回收塔的塔板數為30，操作壓力為101. 325kPa。將共沸劑10 (溫度30°C ) 300kg—次性加入共沸精餾塔的塔釜，原料9(乙二醇單甲醚質量百分數為10%，水的質量分數為90%，溫度30°C )以3m3/h的流量由第28塊塔板進入共沸精餾塔，塔頂上升蒸汽由塔頂冷凝器6冷凝，操作回流比為1，塔頂溫度控制在78°C左右，塔釜溫度為124 125°C，回流液由共沸精餾塔的塔頂回流，采出液進入分相罐3，分相罐3中上層的富酯相11 (乙酸異丙酯質量百分數為98.8%，其余為水)由第20塊塔板進入共沸精餾塔；富水相12 (水的質量百分數為97.6%，其余為乙酸異丙酯)進入共沸劑回收塔的第20塊塔板，共沸精餾塔塔釜產品為乙二醇單甲醚(質量百分數為99. 5% )。分相罐3中富水相12進入共沸劑回收塔后，經過普通精餾，塔頂上升蒸汽由冷凝器8冷凝，共沸劑回收塔的操作回流比為1，回流液由共沸劑回收塔的塔頂回流，采出液進入分相罐4，分相罐4中上層富酯相13 (乙酸異丙酯質量百分數為97. 4%，其余為水)流入分相罐3，從而實現了共沸劑的回收再利用，分相罐4中的富水相14(水的質量百分數為97. 9%，其余為乙酸異丙酯)由第20塊塔板進入共沸劑回收塔，共沸劑回收塔的塔釜為水(質量分數為99. 9% )。以上流股濃度均為氣相色譜分析結果。流股11乙酸異丙酯的質量百分數達到98. 8%，能保證共沸劑的循環利用，乙二醇單甲醚產品濃度達到99. 5%，收率為99. 1%。共沸劑回收塔底釜液中水的質量濃度為
99.99%，可以直接排放或作為工業用水循環利用。同時本工藝比使用高毒性溶劑苯作為共沸劑的工藝節省能耗15%。應用實例2 :共沸精餾塔的塔板數為45，操作壓力為101. 325kPa，共沸劑回收塔的塔板數為30，操作壓力為101. 325kPa。將共沸劑10(溫度30°C ) 500kg 一次性加入共沸精餾塔的塔釜，原料9(乙二醇單甲醚質量百分數為20%，水的質量分數為80%，溫度30°C )以3. 2m3/h的流量由第28塊塔板進入共沸精餾塔，塔頂上升蒸汽由塔頂冷凝器6冷凝，操作回流比為I. 2，回流液由共沸精餾塔的塔頂回流，采出液進入分相罐3，分相罐3中上層的富酯相11 (乙酸異丙酯質量百分數為99%，其余為水)由第20塊塔板進入共沸精餾塔；富水相12 (水的質量百分數為97. 8%，其余為乙酸異丙酯)進入共沸劑回收塔的第20塊塔板，共沸精餾塔塔釜產品為乙二醇單甲醚(質量百分數為99. 5%)。分相罐3中富水相12進入共沸劑回收塔后，經過普通精餾，塔頂上升蒸汽由冷凝器8冷凝，共沸劑回收塔的操作回流比為1，回流液由共沸劑回收塔的塔頂回流，采出液進入分相罐4，分相罐4中上層富酯相13 (乙酸異丙酯質量百分數為97. 7%，其余為水)流入分相罐3，從而實現了共沸劑的回收再利用，分相罐4中的富水相14(水的質量百分數為97. 8%，其余為乙酸異丙酯)由第20塊塔板進入共沸劑回收塔，共沸劑回收塔的塔釜為水(質量分數為99. 9% )。以上流股濃度均為氣相色譜分析結果。流股11乙酸異丙酯的質量百分數達到99%，能保證共沸劑的循環利用，乙二醇單甲醚產品濃度達到99. 5 %，收率為99. 2 %。共沸劑回收塔底釜液中水的質量濃度為 99. 99%，可以直接排放或作為工業用水循環利用。同時本工藝比使用高毒性溶劑苯作為共沸劑的工藝節省能耗14%。應用實例3 :共沸精餾塔的塔板數為45，操作壓力為101. 325kPa，共沸劑回收塔的塔板數為30，操作壓力為101. 325kPa。將共沸劑10(溫度30°C ) 450kg 一次性加入共沸精餾塔的塔釜，原料9(乙二醇單甲醚質量百分數為40%，水的質量分數為60%，溫度30°C )以3. 3m3/h的流量由第28塊塔板進入共沸精餾塔，塔頂上升蒸汽由塔頂冷凝器6冷凝，操作回流比為I. 5，回流液由共沸精餾塔的塔頂回流，采出液進入分相罐3，分相罐3中上層的富酯相11 (乙酸異丙酯質量百分數為99. 1%，其余為水)由第20塊塔板進入共沸精餾塔；富水相12 (水的質量百分數為97. 8%，其余為乙酸異丙酯)進入共沸劑回收塔的第20塊塔板，共沸精餾塔塔釜產品為乙二醇單甲醚(質量百分數為99.6% )。分相罐3中富水相12進入共沸劑回收塔后，經過普通精餾，塔頂上升蒸汽由冷凝器8冷凝，共沸劑回收塔的操作回流比為I. 2，回流液由共沸劑回收塔的塔頂回流，采出液進入分相罐4，分相罐4中上層富酯相13 (乙酸異丙酯質量百分數為97. 5%，其余為水)流入分相罐3，從而實現了共沸劑的回收再利用，分相罐4中的富水相14 (水的質量百分數為97. 8%，其余為乙酸異丙酯)由第20塊塔板進入共沸劑回收塔，共沸劑回收塔的塔釜為水(質量分數為99. 9% )。以上流股濃度均為氣相色譜分析結果。流股11乙酸異丙酯的質量百分數達到99. I %，能保證共沸劑的循環利用，乙二醇單甲醚產品濃度達到99. 6 %，收率為99. 3 %。共沸劑回收塔底釜液中水的質量濃度為
99.99%，可以直接排放或作為工業用水循環利用。同時本工藝比使用高毒性溶劑苯作為共沸劑的工藝節省能耗13%。本發明未述事宜為公知技術。
權利要求
1.一種連續共沸精餾法分離乙二醇單甲醚和水的工藝方法，其特征為包括的步驟如下 1)將共沸劑一次性加入共沸精餾塔(I)的塔釜，加入量為共沸精餾塔(I)全塔持液量體積百分比的5 % 20 %，原料由第28塊塔板進入共沸精餾塔(I)，塔頂上升蒸汽由塔頂冷凝器(6)冷凝，操作回流比為I 3，回流液由共沸精餾塔⑴的塔頂回流，采出液進入分相罐(3)，分相罐(3)中上層的富酯相由第20塊塔板進入共沸精餾塔(1)，富水相進入共沸劑回收塔(2)的第20塊塔板，共沸精餾塔(I)塔釜產品為乙二醇單甲醚； 2)分相罐(3)中富水相進入共沸劑回收塔(2)后，經過普通精餾，塔頂上升蒸汽由冷凝器(8)冷凝，操作回流比為I 2. 5，回流液由共沸劑回收塔(2)的塔頂回流，采出液進入分相罐(4)，分相罐(4)中上層富酯相流入分相罐(3)，分相罐(4)中的富水相由第20塊塔板進入共沸劑回收(2)塔，共沸劑回收塔(2)的塔釜為水；
2.如權利要求I所述的共沸精餾法分離乙二醇單甲醚和水的工藝方法，其特征為所述原料液是乙二醇單甲醚質量濃度為10% 90%的水溶液，溫度控制在30 40°C之間。
3.如權利要求I所述的共沸精餾法分離乙二醇單甲醚和水的工藝方法，其特征為所述的共沸劑為乙酸異丙酯。
4.如權利要求I所述的共沸精餾法分離乙二醇單甲醚和水的工藝方法，其特征為所述共沸精餾塔(I)的操作壓力為101. 325kPa，塔頂溫度控制在77 79°C之間，塔釜溫度控制在124 125°C之間，塔板數45。
5.如權利要求I所述的連續共沸精餾法分離乙二醇單甲醚和水的工藝方法，其特征為所述共沸劑回收塔(2)的操作壓力為101. 325kPa，塔頂溫度控制在77 79°C之間，塔釜溫度控制在99 101 °C之間，塔板數30。
全文摘要
本發明為一種連續共沸精餾法分離乙二醇單甲醚和水的工藝方法，該工藝為1)將共沸劑加入共沸精餾塔的塔釜，原料由第28塊塔板進入共沸精餾塔，操作回流比為1～3，回流液由共沸精餾塔的塔頂回流，分相后富酯相進入共沸精餾塔，富水相進入共沸劑回收塔，共沸精餾塔塔釜產品為乙二醇單甲醚；2)上步得到的富水相進入共沸劑回收塔后，經過普通精餾，操作回流比為1～2.5，回流液由共沸劑回收塔的塔頂回流，采出液分相后富水相進入共沸劑回收塔，共沸劑回收塔的塔釜為水。本發明以乙酸異丙酯作為共沸劑，具有低毒性、低污染、低成本、高收率、高產品純度等特點，具有廣闊的應用前景，并且特別適合于制藥等領域。
文檔編號C07C41/42GK102952004SQ20121000693
公開日2013年3月6日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者方靜, 李春利, 王洪海, 張明祿, 劉婧 申請人:河北工業大學