丙酸甲酯—甲醇—水共沸體系的液液萃取分離方法
2023-06-15 06:56:11 2
專利名稱：丙酸甲酯—甲醇—水共沸體系的液液萃取分離方法
技術領域：
本發明涉及一種丙酸甲酯一甲醇一水共沸體系的液液萃取分離方法。
背景技術：
丙酸甲酯是一種高品位的食品、化妝品的溶劑和防腐劑；廣泛用作食物、飼料的防腐添加劑，以替代目前使用的苯甲酸鈉等，還可用作硝酸纖維、硝基噴漆、塗料、清漆等的溶劑。丙酸甲酯作為有機合成工業的基本原料，可通過酯交換法人工合成丙酸乙酯、丙酸苄酯、丙酸異戊酯、丙酸苯甲酸酯等高級無毒的人工賦香劑，用於製酒工業和香精工業的生產。目前，丙酸甲酯的合成主要以濃硫酸作為催化劑，由丙酸和甲醇直接反應製得，反應後產物中含有游離的酸、醇和水等雜質，丙酸甲酯易與甲醇、水形成二元共沸物，因此，採用普 通精餾法難以得到高純度的丙酸甲酯，且能耗較高。傳統工業中丙酸甲酯的精製通常採用碳酸氫鈉或者碳酸鈉飽和溶液洗漆，再用碳酸鈉或硫酸鈉乾燥後精懼；或者用飽和氯化鈉水溶液洗滌，再用無水碳酸鈉乾燥後在五氧化二磷存在下蒸餾，該過程工藝複雜，設備易腐蝕，鹼和鹽循環過程能耗高，大量「三廢」排放，易形成一系列環境問題。因此，開發有效的分離工藝，不僅有利於丙酸甲酯純度提高，更有利於節能減排及丙酸甲酯下遊產品的開發應用。
發明內容
本發明的目的在於提供一種克服傳統工業中丙酸甲酯產品分離提純所存在的困難，有效分離丙酸甲酯一甲醇一水共沸體系，提高丙酸甲酯純度的丙酸甲酯一甲醇一水共沸體系的液液萃取分離方法。本發明的技術解決方案是一種丙酸甲酯一甲醇一水共沸體系的液液萃取分離方法，其特徵是包括下列步驟以多元醇和水的複合溶劑作為萃取溶劑，原料與萃取溶劑的質量比為I :0. 5 5，對丙酸甲酯和甲醇水溶液的丙酸甲酯一甲醇一水共沸體系進行液液萃取，分層分離後，萃餘液含較高純度的丙酸甲酯，萃取液經減壓蒸餾處理後，將塔釜得到的多元醇與水按比例混合配製成新鮮萃取溶劑循環使用。多元醇和水的複合溶劑中多元醇和水的質量比為I :0. I I。所述液液萃取為多級錯流萃取工藝,每一級萃取操作時，常溫下將原料與萃取溶劑加入到萃取器中，攪拌10 60分鐘，攪拌軸轉速為150 400轉/分鐘，靜止30 60分鐘後分層，進行下一級處理。所述液液萃取是將原料丙酸甲酯和甲醇水溶液送入多級逆流萃取塔中，萃取劑多元醇和萃取劑水分別由塔上部和塔中上部側面進入多級逆流萃取塔中，在多級逆流萃取塔中原料與流入多級逆流萃取塔的兩股萃取劑多元醇和水逆向接觸，連續逆流萃取。所述原料丙酸甲酯和甲醇水溶液，可以是丙酸甲酯和甲醇、水任意比例的混合溶液。工業水丙酸甲酯和甲醇水溶液通常包含75% 90%丙酸甲酯、10% 20%甲醇和0 15%水，其來源比較廣泛。本發明所述萃取溶劑採用多元醇和水的複合溶劑，這裡所說的「多元醇」，即本發明的關鍵技術選擇一種溶劑難溶於丙酸甲酯，易溶於甲醇和水。從分層現象看，滷代烴、滷代芳烴、酯類、醚類易溶於丙酸甲酯和甲醇，微溶或難溶於水，不具備上述條件；有機酸、乙二醇、胺類及碸類都無分層現象，也不符合萃取條件，最終發現只有多元醇呈分層現象。由於多元醇的粘度較大，操作起來不便，又進一步研究丙酸甲酯一甲醇一水共沸體系在各種多元醇和水複合溶劑中的分配情況，結果表明在甘油一水的複合溶劑中的分離效果最佳。綜合各因素，選擇甘油一水的複合溶劑為最佳萃取溶劑。所述多元醇和水的複合溶劑，多元醇和水的質量比為I :0. I 1，優選I :0. 5 1， 最佳比例為I :0. 5。本發明以多元醇和水的複合溶劑為萃取溶劑，原料經多級錯流萃取或多級逆流萃取後，可得到純度在99. 5%以上的丙酸甲酯，收率達95%。萃取液經減壓蒸餾處理後，將塔釜 得到的多元醇與水按比例混合配製成新鮮萃取溶劑可循環使用。本發明的分離方法得到的丙酸甲酯產品純度高，萃取過程在常溫下進行，能耗較低，而且不對環境造成汙染。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。圖I是多級錯流萃取工藝流程圖。圖2是多級逆流萃取工藝流程圖。
具體實施例方式實施例I :參照圖I所示工藝流程圖，原料來自丙酸和甲醇酯化反應產物一丙酸甲酯和甲醇水溶液的丙酸甲酯一甲醇一水共沸體系，其組成及物性數據如表I所示。原料為20kg，萃取劑S(重量比甘油水=1:0. 5)為20kg。在室溫條件下，按圖I所示工藝流程，原料液(F)送入萃取器與流入的萃取劑S充分攪拌，靜置分層分離，萃取相和萃餘相在每級萃取器中均達到平衡狀態，萃取液經減壓蒸餾處理後，將塔釜得到的甘油與水按比例混合配製成新鮮萃取劑S可循環使用。分離後萃取相Ek(k=l，2，3)和萃餘相Rk(k=l，2，3)組成如表2所示(不計溶劑量)，由表2可知，經3次錯流萃取後，可得到純度在99. 5%以上的丙酸甲酯，收率達95%。該工藝適合丙酸甲酯和甲醇、水任意比例的混合溶液的萃取分離，原料與萃取溶劑的質量比為I :1。表I原料組成及物性數據
名稱質呈含呈(％)熔點(V)沸點(°C)密度(g/cm3)
丙酸 1T1 酯83.92-87.579.80.94
甲醇8.75-97.864.80.79
水7.3301001.00表2多級錯流液液萃取分離結果
權利要求
1.一種丙酸甲酯一甲醇一水共沸體系的液液萃取分離方法，其特徵是包括下列步驟以多元醇和水的複合溶劑作為萃取溶劑，原料與萃取溶劑的質量比為I :0. 5 5，對丙酸甲酯和甲醇水溶液的丙酸甲酯一甲醇一水共沸體系進行液液萃取，分層分離後，萃餘液含較高純度的丙酸甲酯，萃取液經減壓蒸餾處理後，將塔釜得到的多元醇與水按比例混合配製成新鮮萃取溶劑循環使用。
2.根據權利要求I所述的丙酸甲酯一甲醇一水共沸體系的液液萃取分離方法，其特徵是多元醇和水的複合溶劑中多元醇和水的質量比為I :0. I I。
3.根據權利要求I或2所述的丙酸甲酯一甲醇一水共沸體系的液液萃取分離方法，其特徵是所述液液萃取為多級錯流萃取工藝，每一級萃取操作時，常溫下將原料與萃取溶劑加入到萃取器中，攪拌10 60分鐘，攪拌軸轉速為150 400轉/分鐘，靜止30 60分鐘後分層，進行下一級處理。
4.根據權利要求I或2所述的丙酸甲酯一甲醇一水共沸體系的液液萃取分離方法，其 特徵是所述液液萃取是將原料丙酸甲酯和甲醇水溶液送入多級逆流萃取塔中，萃取劑多元醇和萃取劑水分別由塔上部和塔中上部側面進入多級逆流萃取塔中，在多級逆流萃取塔中原料與流入多級逆流萃取塔的兩股萃取劑多元醇和水逆向接觸，連續逆流萃取。
5.根據權利要求I或2所述的丙酸甲酯一甲醇一水共沸體系的液液萃取分離方法，其特徵是所述多元醇為甘油。
全文摘要
本發明公開了一種丙酸甲酯—甲醇—水共沸體系的液液萃取分離方法，以多元醇和水的複合溶劑作為萃取溶劑，原料與萃取溶劑的質量比為10.5～5，對丙酸甲酯和甲醇水溶液的丙酸甲酯—甲醇—水共沸體系進行液液萃取，分層分離後，萃餘液含較高純度的丙酸甲酯，萃取液經減壓蒸餾處理後，將塔釜得到的多元醇與水按比例混合配製成新鮮萃取溶劑循環使用。本發明以多元醇和水的複合溶劑為萃取溶劑，原料經多級錯流萃取或多級逆流萃取後，可得到純度在99.5%以上的丙酸甲酯，收率達95%。
文檔編號C07C67/58GK102731299SQ20121022348
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月29日 優先權日2012年6月29日
發明者曹宇鋒, 楊華玲, 樊冬娌, 高崇 申請人:南通大學