專利名稱：：催促精餾法分離混合二甲苯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及有機(jī)混合物的一種分離方法，特別是組分沸點(diǎn)很相接近、分子構(gòu)型很相似的有機(jī)混合物的分離方法。傳統(tǒng)的蒸餾理論以分離物系的熱力學(xué)性質(zhì)和汽、液相平衡規(guī)律為基礎(chǔ)，沒有考慮到物系的各種組分從液相轉(zhuǎn)移到汽相的速度快慢程度的動(dòng)力學(xué)方面的因素，所以不能充分反映和闡明蒸餾的傳質(zhì)分離過程的實(shí)際規(guī)律，在此理論前提下建立的蒸餾方法如精餾法、萃取蒸餾法和恒沸蒸餾法等分離有機(jī)混合物的方法，均不能實(shí)現(xiàn)對(duì)組分沸點(diǎn)很相接近、分子構(gòu)型相似的物系的完全分離。對(duì)于沸點(diǎn)很相接近、很難分離的有機(jī)混合物如混合二甲苯等、現(xiàn)有的分離方法都不能做到單獨(dú)用一種方法就能把混合物中的各組分均分離出來得到各單一組分的產(chǎn)品，而只能采用兩種或兩種以上的分離方法配套使用才能達(dá)到目的，如混合二甲苯的分離，尤其是其中的對(duì)-二甲苯和間-二甲苯的分離，目前多采用“精餾法+深冷結(jié)晶分離法”、或“絡(luò)合萃取分離法+精餾法”、或“吸附分離法+精餾法”，這些方法雖有較好的分離效果，但單位時(shí)間產(chǎn)量不高，且存在所需設(shè)備多而復(fù)雜、工藝比較復(fù)雜，流程長、生產(chǎn)率低，能耗、物耗很高，因而生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的是提供一種分離有機(jī)混合物的方法，能分離組分沸點(diǎn)很接近的有機(jī)混合物，且高效高產(chǎn)，低能耗、低物耗。以精餾法分離混合物時(shí)，精餾塔內(nèi)物系的汽液界面很大，精餾過程中汽、液兩相的傳質(zhì)在汽液界面進(jìn)行，分離物系的效果的好壞，不僅取決于物系的汽相、液相的熱力學(xué)性質(zhì)和汽液相平衡的規(guī)律，而且還取決于液體的表面性質(zhì)和各種組分從液體表面脫離到汽相的速度快慢的不同，因此，可以使用既能增加欲分離目的組分的相對(duì)揮發(fā)度，又能夠使目的組分更快脫離液體表面而轉(zhuǎn)移到汽相的特殊精餾方法來實(shí)現(xiàn)沸點(diǎn)很相接近的物系的分離，這一特殊的精餾方法是采用一種特殊的溶劑來達(dá)到上述目的，這種特殊溶劑與欲分離目的組分有較大的似親合力和較大的表面活性，既能增大欲分離目的組分的相對(duì)揮發(fā)度，又能使目的組分較其它組分更快地從液相向汽相轉(zhuǎn)移。因此，上述特殊精餾方法取名為催促精餾法，所用的特殊溶劑稱催促劑。催促精餾法是這樣實(shí)現(xiàn)的在整個(gè)精餾過程中，連續(xù)不斷地從精餾塔下半部外加入一種催促劑，且控制餾出液中催促劑與其他組分的體積比為1∶(0.5～3)，所加入的催促劑必須與被分離混合物互溶，其沸點(diǎn)比欲分離目的組分低10～100℃。當(dāng)被分離混合物為混合二甲苯，包含的組分為乙苯、對(duì)-二甲苯、間-二甲苯和鄰-二甲苯、組分沸點(diǎn)很相接近，乙苯與對(duì)-二甲苯的沸點(diǎn)差為2.2℃，對(duì)-二甲苯與間-二甲苯的沸點(diǎn)差為0.75℃，間-二甲苯與鄰-二甲苯的沸點(diǎn)差為5.3℃，可采用叔丁醇、四氯化碳、乙醇、甲醇、異丙醇、仲丁醇、三氯甲烷、三乙胺、丁酮、乙酸乙酯或正丁醇作催促劑來實(shí)現(xiàn)混合二甲苯的分離，得到四個(gè)單-的產(chǎn)品。首先分離出鄰-二甲苯，作為混合物中沸點(diǎn)最高的一個(gè)組分，可讓其它三個(gè)組分成為餾出液，而塔釜液即為鄰-二甲苯。分離出鄰-二甲苯后，乙苯、對(duì)-二甲苯和間-二甲苯中可先分離出沸點(diǎn)最低的乙苯，乙苯在餾出液中，塔釜液為對(duì)-二甲苯和間-二甲苯。最后將對(duì)-二甲苯與間-二甲苯分離，對(duì)-二甲苯在餾出液中，塔釜液為間-二甲苯。在每一分離過程，催促劑成為餾出液的成分之一，因此催促劑須不斷地向精餾塔補(bǔ)充，而由于催促劑的沸點(diǎn)比混合物中任何組分的沸點(diǎn)都低，很容易從餾出液中分離出來，并不影響?zhàn)s出液中其它組分的純度，因此，在主精餾塔的精餾過程中可同時(shí)用催促劑回收塔分離餾出液中的催促劑，使催促劑可循環(huán)使用。采用上述催促劑之一，控制餾出液中催促劑與其它組分(C8芳烴)的體積比為1∶(0.5～3)，混合二甲苯的全分離過程如下目的組分為鄰-二甲苯，理論塔板數(shù)為30～75，回流比為3～8，塔頂壓力為500～760mmHg，塔釜溫度為130～148℃，塔頂溫度為110～130℃，餾出液為催促劑、乙苯、對(duì)-二甲苯和間-二甲苯，塔釜液為鄰-二甲苯產(chǎn)品。目的組分為乙苯，被分離混合物為乙苯、對(duì)-二甲苯和間-二甲苯，在理論塔板數(shù)為80～150，回流比為5～12，塔頂壓力為500～760mmHg，塔釜溫度為125～148℃，塔頂壓力為100～126℃，餾出液為催促劑與乙苯，塔釜液為對(duì)-二甲苯和間-二甲苯，餾出液分離出催促劑后，得乙苯產(chǎn)品。對(duì)-二甲苯與間-二甲苯的分離，采用200～300塊理論塔板的精餾塔，回流比為10～20，分以下兩步進(jìn)行①理論塔板數(shù)為100～150，回流比為10～20，塔頂壓力為500～760mmHg，塔釜溫度為130～148℃，塔頂溫度為100～120℃，餾出液為催促劑與對(duì)-二甲苯粗產(chǎn)品，塔釜液為間-二甲苯產(chǎn)品;②將①中的餾出液分離出催促劑后，在理論塔板數(shù)為100～150，回流比為10～20，塔頂壓力為500～760mmHg，塔釜溫度為130～148℃，塔頂溫度為100～120℃條件下分離對(duì)-二甲苯，餾出液為催促劑與對(duì)-二甲苯，分離出催促劑后，得對(duì)-二甲苯產(chǎn)品，塔釜液作為第①步的原料泵入第①步中的精餾塔使用。第①、②步可同時(shí)進(jìn)行，用兩座100～150塊理論板的精餾塔，第①步的餾出液同時(shí)送到催促劑回收塔進(jìn)行催促劑分離，得到的對(duì)-二甲苯粗產(chǎn)品進(jìn)入第②步的精餾塔，所得塔釜液再泵入第①步的精餾塔?；旌隙妆降姆蛛x，較好的催促劑是四氯化碳或乙醇。餾出液中催促劑與其他組分的體積比可選擇在1∶(0.8～1.5)的范圍，最好控制在1∶(0.9～1.1)。本發(fā)明的方法，提出了一種建立在物系的熱力學(xué)、相平衡及動(dòng)力學(xué)性質(zhì)基礎(chǔ)上的新的蒸餾理論，能充分地反映和闡明蒸餾的傳質(zhì)分離過程的實(shí)際規(guī)律，在此前提下設(shè)計(jì)的催促精餾法，以前所未有的從精餾塔下半部不斷地加入催促劑的方法，既使目的組分相對(duì)揮發(fā)度增加，又使目的組分比其它組分更快更多地從液相表面脫離到汽相，因此，能夠使組分分子構(gòu)型相似，沸點(diǎn)很相接近甚至于僅差0.7℃的有機(jī)混合物也能得到有效的分離，且所需條件溫和、設(shè)備簡單，只需用普通精餾設(shè)備按催促精餾法的理論和技術(shù)要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑旒纯?，催促劑還可以循環(huán)使用，本方法低能耗、低物耗、所得產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)、收率高，應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)上，經(jīng)濟(jì)效益可觀。如采用催促精餾法分離混合二甲苯中的乙苯和鄰-二甲苯，與目前國內(nèi)外采用的精餾法比較，分離結(jié)果列于表1。表1從混合二甲苯分離乙苯和鄰二甲苯兩個(gè)組分的比較從表1中精餾塔理論板數(shù)一欄的數(shù)據(jù)比較可知，催促精餾法從混合二甲苯分離乙苯所需的精餾塔的高度僅是精餾法的分離所需塔的高度的1/4～1/3;從回流比一欄的數(shù)據(jù)比較可知，催促精餾法生產(chǎn)乙苯的生產(chǎn)率(產(chǎn)量/小時(shí))高達(dá)精餾法的3～4倍，扣除餾出液中的催促劑部分，而以餾出的乙苯產(chǎn)品計(jì)，其生產(chǎn)率是精餾法的生產(chǎn)率的2倍左右。從這兩項(xiàng)的比較可以估計(jì)，催促精餾法從混合二甲苯分離出乙苯的能耗大約僅為精餾法的30%左右，顯然，能耗大為降低了。對(duì)于對(duì)-二甲苯與間-二甲的分離，由于兩者的沸點(diǎn)僅差0.75℃，用普通精餾法或其它單一的分離方法進(jìn)行分離，難于得到單一的產(chǎn)品，且分離條件非?？量蹋么叽倬s法進(jìn)行分離，采用四氯化碳為催促劑，結(jié)果如表2所示。表2<tablesid="table2"num="002"><tablealign="center">分離的物系產(chǎn)品名稱精餾塔理論板數(shù)回流比產(chǎn)品純度(％)提取率(％)混合二甲苯乙苯708～129794對(duì)、間二甲苯混合物“對(duì)－31％，間－69％”“對(duì)－93％，間－7％”對(duì)二甲苯140175358～128～125～89496969698間、鄰二甲苯混合物“間－67％，鄰－33％”間二甲苯355～899.695鄰二甲苯99.991</table></tables>由表2的數(shù)據(jù)可見，用催促精餾法可達(dá)到對(duì)-二甲苯與間-二甲苯的完全分離，從表2的數(shù)據(jù)也可以推斷用有150塊理論板的精餾塔在回流比為8～12的條件下從混合二甲苯分離提取乙苯;用二座各有150塊理論板的精餾塔在回流比8～12的條件下分離間、對(duì)二甲苯;用有75塊理論板的精餾塔在回流比5～8條件下分離鄰二甲苯;所得到的四種產(chǎn)品的純度均可能達(dá)到99～99.5%，提取率均可能達(dá)到99%，亦即有可能達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的指標(biāo)。以下結(jié)合設(shè)備和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明圖1為催促精餾法分離物系的設(shè)備及其流程示意圖催促精餾設(shè)備包括精餾塔(1)、冷凝器(2)、分流罐(3)、催促劑回收塔(4)、催促劑進(jìn)料儲(chǔ)罐(5)、原料進(jìn)料儲(chǔ)罐(6)、餾出液出料儲(chǔ)罐(7)和塔釜液出料儲(chǔ)罐(8)，精餾塔的中部有原料進(jìn)料口，下半部有催促劑進(jìn)料口，塔的底部連著塔釜液出料儲(chǔ)罐(8G)，頂部與冷凝器(2G)相連，冷凝器的另一端連分流罐(3G)，分流罐須接真空泵，以實(shí)現(xiàn)減壓蒸餾，分流罐的一個(gè)分流流向精餾塔頂部，另一分流流向餾出液出料儲(chǔ)罐(7)，同樣，催促劑回收塔底部接塔釜液出料儲(chǔ)罐(8H)，頂部與冷凝器(2H)相連，冷凝器的另一端連分流罐(3H)，分流罐接真空泵，其一個(gè)分流流向回收塔頂部，另一分流流向催促劑進(jìn)料儲(chǔ)罐(5G)催促精餾法簡單流程如下，裝在原料進(jìn)料儲(chǔ)罐中的原料從精餾塔的中部加入，催促劑從催促劑原料進(jìn)料儲(chǔ)罐(5Y)流入催促劑進(jìn)料儲(chǔ)罐(5G)，從精餾塔下半部進(jìn)入精餾塔，精餾塔蒸發(fā)出來的包括催促劑和分離組分的混合氣體經(jīng)冷凝器(2G)冷凝后，經(jīng)過分流罐(3G)，餾出液中的一部分經(jīng)預(yù)熱后流回精餾塔，一部分流入餾出液出料儲(chǔ)罐(7)，再進(jìn)入催促劑回收塔(4)進(jìn)行催促劑與其它組分的分離，回收塔蒸發(fā)出的氣體經(jīng)冷凝器(2H)、分流罐(3H)，一部分流回催促劑回收塔，一部分流入催促劑進(jìn)料儲(chǔ)罐(5G)循環(huán)使用。精餾塔的塔釜液流向塔釜液出料儲(chǔ)罐(8G)，同樣，催促劑回收塔的塔釜液流向塔釜液出料儲(chǔ)罐(8H)，如塔釜液為單一組分，可作為產(chǎn)品收集，如塔釜液為非單一組分，可再泵入原料進(jìn)料儲(chǔ)罐(6)作進(jìn)一步分離。實(shí)施例1-30的催促精餾法分離混合二甲苯的分離條件和分離結(jié)果分別列于表3和表4，表中“乙”代表“乙苯”，“對(duì)”代表“對(duì)-二甲苯”，“間”代表“間-二甲苯”，“鄰”代表“鄰-二甲苯”，“S”代表催促劑，C8芳烴代表混合二甲苯中的組分，即餾出液中除了催促劑外的其他組分，“A”為叔丁醇、“B”為四氯化碳、“C”為乙醇、“D”為甲醇、“E”為異丙醇、“F”為仲丁醇、“G”為三氯甲烷、“H”為三乙胺、“K”為丁酮、“M”為乙酸乙酯、“J”為正丁醇。權(quán)利要求1.一種有機(jī)混合物的分離方法-催促精餾法，其特征是在整個(gè)精餾過程中，連續(xù)不斷地從精餾塔下半部外加入一種與被分離混合物互溶的催促劑，其沸點(diǎn)比欲分離目的組分的沸點(diǎn)低10～100℃，餾出液中組分含量控制在催促劑與其他組分的體積比為1∶(0.5～3)。2.如權(quán)利要求1所述的催促精餾法，其特征是所述的被分離混合物為混合二甲苯，目的組分為鄰-二甲苯，催促劑為叔丁醇、四氯化碳、乙醇、甲醇、異丙醇、仲丁醇、三氯甲烷、三乙胺、丁酮、乙酸乙酯或正丁醇，精餾條件如下理論塔板數(shù)為30～75，回流比為3～8，塔頂壓力為500～760mmHg，塔釜溫度為130～148℃，塔頂溫度為110～130℃，餾出液為乙苯、對(duì)-二甲苯，間-二甲苯和催促劑，控制催促劑與上述三個(gè)組分之和的體積比為1∶(0.5～3)，塔釜液為鄰-二甲苯產(chǎn)品。3.如權(quán)要求1所述的催促精餾法，其特征是所說的被分離混合物為乙苯、對(duì)-二甲苯和間-二甲苯，目的組分為乙苯，催促劑為叔丁醇、四氯化碳、乙醇、甲醇、異丙醇、仲丁醇、三氯甲烷、三乙胺、丁酮、乙酸乙酯或正丁醇，精餾條件如下理論塔板數(shù)為80～150，回流比為5～12，塔頂壓力為500～760mmHg，塔釜溫度為125～148℃，塔頂溫度為100～126℃，餾出液為催促劑和乙苯，控制兩者體積比為1∶(0.5～3)，塔釜液為對(duì)-二甲苯和間-二甲苯。4.如權(quán)利要求1所述的催促精餾法，其特征是所說的被分離混和物為對(duì)-二甲苯和間-二甲苯，目的組分為對(duì)-二甲苯和間-二甲苯，催促劑為叔丁醇、四氯化碳、乙醇、甲醇、異丙醇、仲丁醇、三氯甲烷、三乙胺、丁酮、乙酸酯乙或正丁醇，理論塔板數(shù)為200～300，分以下兩步進(jìn)行①理論塔板數(shù)為100～150，回流比為10～20，塔頂壓力為500～760mmHg，塔釜溫度為130～148℃，塔頂溫度為100～120℃，餾出液為催促劑與對(duì)-二甲苯粗產(chǎn)品，控制兩者的體積比為1∶(0.5～3)，塔釜液為間-二甲苯產(chǎn)品。②從對(duì)-二甲苯粗產(chǎn)品中分離對(duì)-二甲苯，理論塔板數(shù)為100～150，回流比為10～20，塔頂壓力為500～760mmHg，塔釜溫度為130～148℃，塔頂溫度為100～120℃，餾出液為催促劑與對(duì)-二甲苯，控制兩者的體積比為1∶(0.5～3)，塔釜液作為第①步的原料泵入第①步中的精餾塔使用。5.如權(quán)利要求2、3或4所述的催促精餾法，其特征是所說的催促劑為四氯化碳或乙醇。6.如權(quán)利要求5所述的催促精餾法，其特征是控制所說的餾出液中的催促劑與其他組分的體積比為1∶(0.8～1.5)。7.如權(quán)利要求6所述的催促精餾法，其特征是控制所說的餾出液中的催促劑與其他組分的體積比為1∶(0.9～1.1)。8.如權(quán)利要求1所述的催促精餾法所用設(shè)備包括精餾塔(1)、冷凝器(2)、分流罐(3)，原料進(jìn)料儲(chǔ)罐(6)、餾出液出料儲(chǔ)罐(7)、塔釜液出料儲(chǔ)罐(8)、其特征在于設(shè)備還包括催促劑進(jìn)料儲(chǔ)罐(5)，原料從精餾塔的中部加入，催促劑從精餾塔的下半部加入，精餾塔中蒸發(fā)出來的包括催促劑和其它組分的混合氣體經(jīng)冷凝器(2G)、分流罐(3G)后所得的餾出液，一部分經(jīng)預(yù)熱后流回精餾塔、一部分流入餾出液出料儲(chǔ)罐。9.如權(quán)利要求8所述的催促精餾設(shè)備，其特征在于所說的設(shè)備還包括催促劑回收塔(4)、所說的餾出液流入餾出液出料儲(chǔ)罐(7)后，進(jìn)入催促劑回收塔進(jìn)行催促劑與其它組分的分離，回收塔蒸發(fā)出來的氣體經(jīng)冷凝器(2H)、分流罐(3H)后，所得催促劑一部分流回回收塔，一部分流入催促劑進(jìn)料儲(chǔ)罐(5G)循環(huán)使用。全文摘要本發(fā)明是一種有機(jī)混合物的分離方法，它以分離物系的熱力學(xué)、相平衡及動(dòng)力學(xué)規(guī)律為理論基礎(chǔ)，以在整個(gè)精餾過程中從精餾塔下半部不斷地加入一種催促劑的方法，使沸點(diǎn)很相接近甚至僅差0.75℃的組分都能得到有效的分離。催促精餾法分離混合二甲苯，能得到四個(gè)單一的產(chǎn)品，且所需條件溫和、設(shè)備簡單，催促劑還可循環(huán)使用。本方法低能耗、低物耗、產(chǎn)品收率高，、優(yōu)質(zhì)，于工業(yè)生產(chǎn)上經(jīng)濟(jì)效益可觀。文檔編號(hào)B01D3/34GK1105898SQ9410127公開日1995年8月2日申請日期1994年1月28日優(yōu)先權(quán)日1994年1月28日發(fā)明者鄒永匡,黎永祺,馮妙卷,車冠全申請人:中山大學(xué)