申请/专利权人：青岛科技大学

申请日：2017-08-14

公开（公告）日：2020-05-15

公开（公告）号：CN107382915B

主分类号：C07D307/08(20060101)

分类号：C07D307/08(20060101);C07C31/04(20060101);C07C29/84(20060101);B01D3/00(20060101);B01D3/32(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.05.15#授权;2017.12.22#实质审查的生效;2017.11.24#公开

摘要：本发明涉及一种热集成萃取精馏分离四氢呋喃‑甲醇的节能工艺，属于化工分离技术领域。该工艺选择二甲基亚砜作为萃取剂，利用侧线采出和中间再沸器工艺流程进行萃取精馏分离四氢呋喃和甲醇，萃取精馏塔侧线采出物料进入溶剂回收塔，并且以溶剂回收塔塔底热物流作为热源，实现中间再沸器和萃取精馏塔再沸器的热集成，使能耗大幅降低。本发明的产品质量分数均在99.9％以上。本发明具有节能环保、分离产品纯度高、节约成本等优点。

主权项：1.一种热集成萃取精馏分离四氢呋喃-甲醇的节能工艺，其特征在于该工艺所使用的萃取精馏方法及其装置包括以下部分：萃取精馏塔T1、溶剂回收塔T2、冷凝器C1、冷凝器C2、回流罐D1、回流罐D2、再沸器R1、再沸器R2、中间再沸器R3、预热器E1、混合器M1、分离器S1；其中再沸器R1，再沸器R2分别连接在萃取精馏塔T1与溶剂回收塔T2塔底，冷凝器C1和回流罐D1通过管路依次连接在萃取精馏塔T1塔顶，冷凝器C2和回流罐D2通过管路依次连接在溶剂回收塔T2塔顶，中间再沸器R3与溶剂回收塔T2下部连接；由萃取精馏塔T1侧线采出甲醇与萃取剂进入溶剂回收塔T2，溶剂回收塔T2塔底物流经分离器分成两股物流，一股给溶剂回收塔T2中间再沸器R3换热，一股给萃取精馏塔T1再沸器R1换热，两股物流换热后经混合器M1混合进入E1预热器，与进料物流进行热交换后进入萃取精馏塔T1；采用一种热集成萃取精馏分离四氢呋喃甲醇的节能工艺，步骤如下：1四氢呋喃-甲醇混合物通过管路1经预热器E1进入萃取精馏塔T1，萃取精馏塔T1塔底一部分物料进入再沸器R1，汽化后返回萃取精馏塔T1塔底，塔底另一部分物料则通过管路4进入混合器M1；塔顶通过管路2采出四氢呋喃产品；通过管路3侧线采出物料进入溶剂回收塔T2；2溶剂回收塔T2塔底一部分物料进入再沸器R2，汽化后返回溶剂回收塔T2塔底，另一部分物料通过管路8采出进入分离器S1；塔顶通过管路5采出甲醇产品；3溶剂回收塔T2通过管路6侧线采出物料进入中间再沸器R3，换热后通过管路7返回溶剂回收塔T2；4通过分离器S1将管路8的物流分成两股物流，一股物流通过管路9进入再沸器R3换热后进入混合器M1；另一股物流通过管路11进入再沸器R1后进入混合器M1；通过管路13补充损失的萃取剂；5物流经混合器M1混合后通过预热器E1预热进入萃取精馏塔T1塔顶；6分别在中间再沸器R3与再沸器R1内实现热集成，来自溶剂回收塔T2塔底的热物流通过分离器S1分成两股物流，一股物流通过管路9进入中间再沸器R3与溶剂回收塔T2侧线采出的物料进行热交换，换热后通过管路10进入混合器M1；一股物流通过管路11进入再沸器R1与萃取精馏塔T1塔底物料进行热交换，换热后通过管路12进入混合器M1；其中，所选萃取剂为二甲基亚砜；萃取精馏塔T1操作压力为绝压0.1～0.3atm；萃取精馏塔T1理论板数为45～55块，进料位置为20～27块，循环物流二甲基亚砜进料位置为3～6块，侧线采出位置为40～45块，萃取精馏塔T1回流比为1.8～2.2；溶剂回收塔T2操作压力为常压1atm，理论板数为12～15块，进料板位置为7～10块，引入中间再沸器的位置为4～7块，溶剂回收塔T2回流比为2.0～2.5；萃取精馏塔T1塔顶温度为23.09～33.42℃，塔底温度160.85～173.08℃，溶剂回收塔T2塔顶温度为64.26～64.40℃，塔底温度为193.53～193.58℃。

全文数据：一种热集成萃取精馏分离四氢呋喃-甲醇的节能工艺【技术领域】[0001]本发明属于化工行业的精馏提纯领域，具体涉及一种热集成萃取精馏分离四氢呋喃-甲醇的节能工艺。【背景技术】[0002]四氢呋喃是一种重要的有机合成原料且是性能优良的溶剂，最主要的用途是生产聚四氢呋喃，特别适用于溶解PVC、聚偏氯乙烯和丁苯胺，广泛用作表面涂料、防腐涂料、印刷油墨、磁带和薄膜涂料的溶剂，并用作反应溶剂，用于电镀铝液时可任意控制铝层厚度且光亮。甲醇作为基本有机原料之一，主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多种有机产品，也是农药杀虫剂、杀螨剂）、医药磺胺类、合霉素等的原料，合成对苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯的原料之一。[0003]目前，某些制药企业在制药及农药中间体合成过程中产生了含四氢呋喃-甲醇的废液，从环保和经济的角度出发，都要求对废液进行回收利用。由于最低共沸物的形成，普通的精馏方法难以实现分离，需考虑特殊的精馏方法。目前学术界及工业上所研究开发的特殊精馏方法包括催化精馏、膜精馏、吸附精馏、变压精馏、共沸精馏、盐效应精馏、萃取精馏等等。[0004]专利（CN102911139A公开了一种含四氢呋喃-甲醇体系的溶剂回收分离方法，以乙二醇作为萃取剂，对含四氢呋喃和甲醇体系的废液溶剂进行回收，得到纯度为98-99.5%的四氢呋喃和甲醇产品。由于该工艺过程复杂，并且没有实现热集成，能耗大大增加。[0005]专利CN206188692U公开了一种用于萃取精馏回收四氢呋喃的装置，以二甲基亚砜作为萃取剂，由于该装置使用双塔流程，只能回收四氢呋喃，并没有实现甲醇与水的分离。[0006]专利（CN104447636A公开了一种利用分壁精馏塔萃取分离四氢呋喃-乙醇的方法，以1，4-丁二醇作为萃取剂，单塔分离四氢呋喃-乙醇体系，该工艺操作相对复杂，没有涉及四氢呋喃-甲醇体系。[0007]本发明克服以上专利存在的不足，采用热集成萃取精馏的方法，以二甲基亚砜作为萃取剂，在分离出高纯度的四氢呋喃-甲醇产品的同时，利用热集成技术，以溶剂回收塔T2塔底热物流作为热源，实现中间再沸器R3和萃取精馏塔Tl再沸器Rl的热集成，使能耗大幅降低。【发明内容】[0008][要解决的技术问题][0009]本发明提供了一种热集成萃取精馏分离四氢呋喃-甲醇的节能工艺，解决四氢呋喃-甲醇混合物因存在共沸而分离困难的问题，与其它方法比较，该工艺节约设备投资成本，产品分离纯度高，无环境污染，并且实现热集成，减少能耗。[0010][技术方案][0011]本发明针对二元共沸混合物在萃取精馏过程中分离能耗高，工艺复杂的现状，提供一种热集成萃取精馏分离四氢呋喃-甲醇的节能工艺。以二甲基亚砜作为萃取剂，在分离出高纯度的四氢呋喃-甲醇产品的同时，利用热集成技术，以溶剂回收塔T2塔底热物流作为热源，实现中间再沸器R3和萃取精馏塔Tl再沸器Rl的热集成，使能耗大幅降低。[0012]本发明一种热集成萃取精馏分离四氢呋喃-甲醇的节能工艺，具体实施步骤如下：[0013]1四氢呋喃-甲醇混合物通过管路1经预热器El进入萃取精馏塔Tl，萃取精馏塔Tl塔底一部分物料进入再沸器Rl，汽化后返回萃取精馏塔Tl塔底，塔底另一部分物料则通过管路4进入混合器Ml;塔顶通过管路2采出四氢呋喃产品;通过管路3侧线采出物料进入溶剂回收塔T2;[0014]2溶剂回收塔T2塔底一部分物料进入再沸器R2,汽化后返回溶剂回收塔T2塔底，另一部分物料通过管路8采出进入分离器Sl;塔顶通过管路5采出甲醇产品；[0015]3溶剂回收塔T2通过管路6侧线采出物料进入中间再沸器R3,换热后通过管路7返回溶剂回收塔T2;[0016]4通过分离器Sl将管路8的物流分成两股物流，一股物流通过管路9进入再沸器R3换热后进入混合器Ml;另一股物流通过管路11进入再沸器Rl后进入混合器Ml;通过管路13补充损失的萃取剂；[0017]5物流经混合器Ml混合后通过预热器El预热进入萃取精馏塔Tl塔顶；[0018]6分别在中间再沸器R3与再沸器Rl内实现热集成，来自溶剂回收塔T2塔底的热物流通过分离器Sl分成两股物流，一股物流通过管路9进入中间再沸器R3与溶剂回收塔T2侧线采出的物料进行热交换，换热后通过管路10进入混合器Ml;—股物流通过管路11进入再沸器Rl与萃取精馏塔Tl塔底物料进行热交换，换热后通过管路12进入混合器Ml。所述萃取精馏塔Tl操作压力为绝压0.1〜0.3atm;萃取精馏塔Tl理论板数为45〜55块，进料位置为20〜27块，萃取剂进料位置为3〜6块，侧线采出位置为40〜45块，萃取精馏塔Tl回流比为1.8〜2.2;溶剂回收塔T2操作压力为常压latm，理论板数为12〜15块，进料板位置为7〜10块，引入中间再沸器的位置为4〜7块溶剂回收塔T2回流比为2.0〜2.5;萃取精馏塔Tl塔顶温度为23.09〜33.42°C，塔底温度160.85〜173.08°C，溶剂回收塔T2塔顶温度为64.26〜64.40°C，塔底温度为193.53〜193.58°C。[0019]—种热集成萃取精馏分离四氢呋喃、甲醇的节能工艺，其特征在于，萃取精馏塔Tl塔顶得到的四氢呋喃质量分数大于99.90%，四氢呋喃回收率达99.90%以上，溶剂回收塔T2塔顶得到的甲醇质量分数大于99.90%，甲醇回收率达99.90%以上。[0020]本发明的一种热集成萃取精馏分离四氢呋喃-甲醇的节能工艺具体描述如下：[0021]通过管路1将四氢呋喃-甲醇混合物进入预热器El，预热器热源由管路14热物流提供，经预热后混合液进入到绝压为0.1〜〇.3atm，塔板数为45〜55块的萃取精馏塔Tl，进料位置为第20〜27块，侧线采出位置为第40〜45块塔板，萃取精馏塔Tl塔顶通过管路2采出四氢呋喃产品，塔底液通过管路4进入混合器Ml，萃取精馏塔Tl塔顶温度为23.09〜33.42°C，塔底温度160.85〜173.08°C;通过管路3将侧线采出的料液输送到常压为Iatm，塔板数为12〜15的溶剂回收塔T2,进料位置为第7〜10块，侧线采出进入中间再沸器R3的位置为4〜7块，溶剂回收塔T2塔顶通过管路5采出甲醇产品，塔底萃取剂通过管路8进入分离器Sl，溶剂回收塔塔顶温度为64.26〜64.40°C，塔底温度为193.53-193.58°C;[0022]分别在中间再沸器R3与再沸器Rl内实现热集成，来自溶剂回收塔T2塔底的热物流通过分离器Sl分成两股物流，一股物流通过管路9进入中间再沸器R3与溶剂回收塔Τ2侧线采出的物料进行热交换，换热后通过管路10进入混合器Ml;—股物流通过管路11进入再沸器Rl与萃取精馏塔Tl塔底物料进行热交换，换热后通过管路12进入混合器Ml;混合后的物流通过管路14进入预热器El与管路1的进料物流进行热交换，换热后进入萃取精馏塔T1，进料位置为第3〜6块塔板。[0023][有益效果][0024]本发明有如下有益效果：[0025]1成功分离四氢呋喃-甲醇二元混合物，得到两种高纯度产品，解决了四氢呋喃-甲醇共沸分离困难的问题。[0026]2该工艺实现热集成，以溶剂回收塔塔底热物流作为热源，实现中间再沸器和萃取精馏塔再沸器的热集成，使能耗大幅降低。[0027]3存在工艺简单，操作方便，安全无污染，设备投资费用少等优点。【附图说明】[0028]附图1为热集成萃取精馏分离四氢呋喃-甲醇的节能工艺示意图。[0029]以下结合附图1和具体实施方式进一步说明本发明，但本发明不局限于附图和实施例。[0030]图中：Tl-萃取精馏塔;T2-溶剂回收塔;Dl，D2-回流罐;El-预热器;Cl-冷凝器;C2-冷凝器;R1，R2-再沸器;R3-中间再沸器;Ml-混合器;Sl-分离器;数字代表各管线。【具体实施方式】[0031]实施例1:[0032]采用附图1所示的工艺流程图，进料流量为2000kgh，进料温度为35°C，进料组成为四氢呋喃50%质量分数）、甲醇50%质量分数）；萃取剂进料流量为30001^11，萃取剂补充进料流量为〇.4kgh，萃取剂进料温度为55°C。萃取精馏塔理论板数为45，压力为0.3atm绝压），由第20块板进料，萃取剂进料位置为第3块塔板，测线采出位置为第40块塔板，回流比为1.8;溶剂回收塔理论板数为12,压力为Iatm绝压），由第7块塔板进料，测线采出进入中间再沸器位置为第4块塔板，回流比为2.0。分离后得到四氢呋喃产品浓度99.95%，回收率为99.95%，甲醇产品浓度99.93%，回收率为99.92%。[0035]实施例2:[0036]采用附图1所示的工艺流程图，进料流量为3000kgh，进料温度为35°C，进料组成为四氢呋喃50%质量分数）、甲醇50%质量分数）；萃取剂进料流量为40001^11，萃取剂补充进料流量为〇.45kgh，萃取剂进料温度为55°C。萃取精馏塔理论板数为50，压力为0.3atm绝压），由第25块板进料，萃取剂进料位置为第5块塔板，测线采出位置为第42块塔板，回流比为1.9;溶剂回收塔理论板数为14,压力为Iatm绝压），由第9块塔板进料，测线采出进入中间再沸器位置为第6块塔板，回流比为2.4。分离后得到四氢呋喃产品浓度99.92%，回收率为99.92%，甲醇产品浓度99.94%，回收率为99.94%。[0040]实施例3:[0041]采用附图1所示的工艺流程图，进料流量为2000kgh，进料温度为35°C，进料组成为四氢呋喃40%质量分数）、甲醇60%质量分数）；萃取剂进料流量为28001^11，萃取剂补充进料流量为〇.28kgh，萃取剂进料温度为55°C。萃取精馏塔理论板数为48，压力为0.Iatm绝压），由第22块板进料，萃取剂进料位置为第4块塔板，测线采出位置为第41块塔板，回流比为2.2;溶剂回收塔理论板数为15,压力为Iatm绝压），由第10块塔板进料，测线采出进入中间再沸器位置为第7块塔板，回流比为2.3。分离后得到四氢呋喃产品浓度99.95%，回收率为99.95%，甲醇产品浓度99.96%，回收率为99.96%。[0044]实施例4:[0045]采用附图1所示的工艺流程图，进料流量为2500kgh，进料温度为35°C，进料组成为四氢呋喃60%质量分数）、甲醇40%质量分数），萃取剂进料流量为35001^11，萃取剂补充进料流量为〇.65kgh，萃取剂进料温度为55°C。萃取精馏塔理论板数为55，压力为0.2atm绝压），由第27块板进料，萃取剂进料位置为第6块塔板，测线采出位置为第45块塔板，回流比为2.0;溶剂回收塔理论板数为13,压力为Iatm绝压），由第8块塔板进料，测线采出进入中间再沸器位置为第5块塔板，回流比为2.5。分离后得到四氢呋喃产品浓度99.92%，回收率为99.92%，甲醇产品浓度99.91%，回收率为99.91%。

权利要求：1.一种热集成萃取精馏分离四氢呋喃-甲醇的节能工艺，其特征在于该工艺所使用的萃取精馏方法及其装置包括以下部分：萃取精馏塔T1、溶剂回收塔T2、冷凝器CU冷凝器C2、回流罐D1、回流罐D2、再沸器RU再沸器R2、中间再沸器R3、预热器EU混合器M1、分离器SI;其中再沸器R1，再沸器R2分别连接在萃取精馏塔Tl与溶剂回收塔T2塔底，冷凝器Cl和回流罐Dl通过管路依次连接在萃取精馏塔Tl塔顶，冷凝器C2和回流罐D2通过管路依次连接在溶剂回收塔T2塔顶，中间再沸器R3与溶剂回收塔T2下部连接；由萃取精馏塔Tl侧线采出甲醇与萃取剂进入溶剂回收塔T2，溶剂回收塔T2塔底物流经分离器分成两股物流，一股给溶剂回收塔T2中间再沸器C3换热，一股给萃取精馏塔Tl再沸器Rl换热，两股物流换热后经混合器Ml混合进入El预热器，与进料物流进行热交换后进入萃取精馏塔Tl;采用一种热集成萃取精馏分离四氢呋喃甲醇的节能工艺，步骤如下：1四氢呋喃-甲醇混合物通过管路1经预热器El进入萃取精馏塔Tl，萃取精馏塔Tl塔底一部分物料进入再沸器R1，汽化后返回萃取精馏塔Tl塔底，塔底另一部分物料则通过管路4进入混合器Ml;塔顶通过管路2采出四氢呋喃产品;通过管路3侧线采出物料进入溶剂回收塔T2;2溶剂回收塔T2塔底一部分物料进入再沸器R2,汽化后返回溶剂回收塔T2塔底，另一部分物料通过管路8采出进入分离器Sl;塔顶通过管路5采出甲醇产品；3溶剂回收塔T2通过管路6侧线采出物料进入中间再沸器R3,换热后通过管路7返回溶剂回收塔T2;4通过分离器Sl将管路8的物流分成两股物流，一股物流通过管路9进入再沸器R3换热后进入混合器Ml;另一股物流通过管路11进入再沸器Rl后进入混合器Ml;通过管路13补充损失的萃取剂；⑸物流经混合器Ml混合后通过预热器El预热进入萃取精馏塔Tl塔顶；6分别在中间再沸器R3与再沸器Rl内实现热集成，来自溶剂回收塔T2塔底的热物流通过分离器Sl分成两股物流，一股物流通过管路9进入中间再沸器R3与溶剂回收塔T2侧线采出的物料进行热交换，换热后通过管路10进入混合器Ml;—股物流通过管路11进入再沸器Rl与萃取精馏塔Tl塔底物料进行热交换，换热后通过管路12进入混合器Ml。2.根据权利要求1所述的一种热集成萃取精馏分离四氢呋喃-甲醇的节能工艺，其特征在于所选萃取剂为二甲基亚砜。3.根据权利要求1所述的一种热集成萃取精馏分离四氢呋喃-甲醇的节能工艺，其特征在于萃取精馏塔Tl操作压力为绝压0.1〜0.3atm;萃取精馏塔Tl理论板数为45〜55块，进料位置为20〜27块，循环物流进料位置为3〜6块，侧线采出位置为40〜45块，萃取精馏塔Tl回流比为1.8〜2.2;溶剂回收塔T2操作压力为常压latm，理论板数为12〜15块，进料板位置为7〜10块，引入中间再沸器的位置为4〜7块溶剂回收塔T2回流比为2.0〜2.5;萃取精馏塔Tl塔顶温度为23.09〜33.42°C，塔底温度160.85〜173.08°C，溶剂回收塔T2塔顶温度为64.26〜64.40°C，塔底温度为193.53〜193.58°C。4.根据权利要求1所述的一种热集成萃取精馏分离四氢呋喃-甲醇的节能工艺，其特征在于，萃取精馏塔Tl塔顶得到的四氢呋喃质量分数大于99.90%，四氢呋喃回收率达99.90%以上，溶剂回收塔T2塔顶得到的甲醇质量分数大于99.90%，甲醇回收率达99.90%以上。

百度查询： 青岛科技大学 一种热集成萃取精馏分离四氢呋喃-甲醇的节能工艺

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