專利名稱：一種分離水和丙二醇單甲醚的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分離水和丙二醇單甲醚的方法。本發(fā)明還涉及一種從廢水中分離、回收丙二醇單甲醚的方法，特別是在丙烯直接氧化制備環(huán)氧丙烷過程中的所生成的廢水。
背景技術(shù)：
環(huán)氧丙烷是一種重要的基本有機(jī)化工原料，國內(nèi)消費(fèi)量在過去的二十年間年均增長率超過20%。目前國內(nèi)工業(yè)上生產(chǎn)環(huán)氧丙烷主要采用氯醇法，使用有毒氯氣，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重并產(chǎn)生大量污染環(huán)境的含氯廢水，不符合綠色化學(xué)和清潔生產(chǎn)的要求。間接氧化法是相對(duì)清潔的生產(chǎn)工藝，在國外應(yīng)用比較多，但對(duì)原料質(zhì)量要求高，且需平衡大量聯(lián)產(chǎn)品，工藝冗長，投資規(guī)模大成本高。目前國內(nèi)丙烯直接氧化工藝日趨成熟(郭楊龍等，《石油化工》37(2):111，2008)，已經(jīng)設(shè)計(jì)制備了廉價(jià)高效的催化劑，并實(shí)現(xiàn)了雙氧水生產(chǎn)體系與丙烯氧化過程的工藝集成，正在逐漸成為新一代的環(huán)氧丙烷工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。在丙烯與雙氧水反應(yīng)制取環(huán)氧丙烷的研究中發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)過程中除生成環(huán)氧丙烷夕卜，還生成少量丙二醇單甲醚和丙二醇，是環(huán)氧丙烷與溶劑甲醇和水發(fā)生溶劑化反應(yīng)所生成的副產(chǎn)物。因此，所得的環(huán)氧丙烷溶液中還含有丙二醇單甲醚、丙二醇和大量的水。在環(huán)氧丙烷分離提純過程中，殘留在水中的甲醇等低沸點(diǎn)物質(zhì)以及高沸點(diǎn)的丙二醇都容易脫除回收，唯獨(dú)丙二醇單甲醚與水的分離很困難。這是因?yàn)楸紗渭酌丫哂杏H水的羥基和親油的醚基，能夠與水發(fā)生共沸，并且該恒沸物的恒沸點(diǎn)和水的沸點(diǎn)接近。因此，普通的蒸餾、萃取技術(shù)均不能奏效，吸附劑和滲透汽化膜材料的選擇也很困難。同時(shí)，丙二醇甲醚是低毒性、用途廣泛的精細(xì)化學(xué)品，廣泛用于涂料、油墨、油漆、印刷、電子化學(xué)品、染料、凈洗、紡織等行業(yè)，并可用作化工原料中間體，通用性很強(qiáng)。丙二醇單甲醚包括1-甲氧基-2-羥基丙烷(伯醚)和1-羥基-2-甲氧基丙烷(仲醚)兩種同分異構(gòu)體，性質(zhì)非常接近，通常以混合形式使用。因此，從水中回收丙二醇單甲醚不僅可以降低水的COD含量，控制水污染，也能夠得到高附加值的副產(chǎn)品。王昇等人(水、丙二醇和丙二醇單甲醚混合物分離工藝，《石油化工》，2002第12期)曾提出了水、丙二醇和丙二醇單甲醚混合物的三塔分離工藝流程。用苯作為水和丙二醇單甲醚的共沸劑，采用恒沸精餾方法來分離水和丙二醇單甲醚。但是，由于苯的毒性比較高，其使用不利于環(huán)保，而且分離效果也不理想。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種新的分離水和丙二醇單甲醚的方法，以便從制備環(huán)氧丙烷過程的廢水中回收丙二醇單甲醚。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè) 方面是提供一種分離水和丙二醇單甲醚的方法，該方法包括:用共沸劑對(duì)含有丙二醇單甲醚的水溶液進(jìn)行共沸蒸餾，所述共沸劑選自C3 C5的脂肪醇中的一種或幾種的組合。
共沸蒸餾是一種本技術(shù)領(lǐng)域眾所周知的技術(shù)，即在難以分離的兩組分混合液體中加入第三組分(共沸劑)，該組分能與混合液中的一個(gè)組分形成共沸物，從而可以用普通蒸餾方法予以分離。本發(fā)明所提供的分離水和丙二醇單甲醚的方法，以C3 C5的脂肪醇作為共沸劑，共沸劑與水進(jìn)行共沸蒸餾脫除水，從而將丙二醇單甲醚與水進(jìn)行分離，回收丙二醇單甲醚。優(yōu)選地，所述共沸劑選自正丙醇、異丙醇、C4脂肪醇、3-戊醇中的一種或幾種的組合。也就是說，共沸劑可以是正丙醇、異丙醇、C4脂肪醇、3-戊醇中的一種化合物，例如正丁醇，也可以是正丙醇、異丙醇、C4脂肪醇、3-戊醇中的兩種或以上化合物的組合，例如共沸劑可以是正丁醇或異丁醇的組合。更優(yōu)選地，所述共沸劑選自C4脂肪醇中的一種或幾種的組合。最優(yōu)選地，所述共沸劑選自正丁醇或異丁醇或其組合。本發(fā)明所提供的方法可以應(yīng)用于從各種含有丙二醇單甲醚的水溶液中回收丙二醇單甲醚。例如，在丙烯直接氧化制備環(huán)氧丙烷過程中的所生成的廢水中，含有一定量的丙二醇單甲醚，便可以利用本發(fā)明所提供的方法回收其中的丙二醇單甲醚。因此，本發(fā)明還提供一種從含有丙二醇單甲醚的廢水中回收丙二醇單甲醚的方法，該方法包括:用共沸劑對(duì)所述廢水進(jìn)行共沸蒸餾，所述共沸劑選自C3 C5的脂肪醇。所述的廢水可以是任何含有丙二醇單甲醚的各種廢水，例如，在丙烯直接氧化制備環(huán)氧丙烷過程中的所生成的廢水。
在以上廢水中，丙二醇單甲醚的存在形式可以是1-甲氧基-2-羥基丙烷(伯醚)，也可以是1-羥基-2-甲氧基丙烷(仲醚)，還可以是1-甲氧基-2-羥基丙烷(伯醚)和1-羥基-2-甲氧基丙烷(仲醚)的混合物。例如，在丙烯直接氧化制備環(huán)氧丙烷過程中的所生成的廢水中，丙二醇單甲醚便以1-甲氧基-2-羥基丙烷(伯醚)和1-羥基-2-甲氧基丙烷(仲醚)的混合物的形式存在。本發(fā)明所提供的方法適用于丙二醇單甲醚以此處所說的各種形式存在的含有丙二醇單甲醚的水溶液。當(dāng)水中丙二醇單甲醚的質(zhì)量濃度低于10%時(shí)，利用本發(fā)明所提供的方法分離水和丙二醇單甲醚，也可以得到較純的丙二醇單甲醚產(chǎn)品，但能耗很大。因此，在本發(fā)明所提供的方法中，采用的含有丙二醇單甲醚的水溶液或廢水優(yōu)選丙二醇單甲醚的質(zhì)量濃度高于10%的水溶液或廢水。 本發(fā)明所提供的分離水和丙二醇單甲醚的方法或從含有丙二醇單甲醚的廢水中回收丙二醇單甲醚的方法的一種優(yōu)選的實(shí)施步驟為:I)將含有丙二醇單甲醚的水溶液或廢水和共沸劑加入混合器，經(jīng)充分混合后形成混合物料；2)將混合物料輸送至共沸蒸餾塔進(jìn)行共沸蒸餾；3)將共沸蒸餾塔底的丙二醇單甲醚輸出利用。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的共沸蒸餾過程的工藝參數(shù)為:蒸餾溫度40 175°C，蒸餾壓力10 500KPa，分離理論板數(shù)10 100，蒸餾采用填料塔或板式塔。在該實(shí)施步驟中，位于共沸蒸餾塔頂?shù)墓卜袆?C3 C5的脂肪醇)和水形成的共沸物的蒸汽可以進(jìn)入冷凝器，經(jīng)冷凝后形成的含有共沸劑的水溶液輸送至共沸劑/水分離裝置使共沸劑和水分離，并將分離后的共沸劑輸出利用。在此所說的共沸劑/水分離裝置是任何能將C3 C5的脂肪醇和水進(jìn)行全部或部分分離的裝置。例如，共沸劑/水分離裝置可以是分相器，所述分相器通過分相的方式使共沸劑和水分離，可以通過分相的方式去除混合物中的大部分水，然后將共沸劑回收利用。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，分離后的共沸劑重新加入到所述的混合器，以實(shí)現(xiàn)共沸劑的重復(fù)利用。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，利用本發(fā)明所提供的方法，分離得到的丙二醇單甲醚的質(zhì)量濃度為80 % 99.9999 %。本發(fā)明所提供的分離水和丙二醇單甲醚的方法或從含有丙二醇單甲醚的廢水中回收丙二醇單甲醚的方法能夠有效地得到丙二醇單甲醚。以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
圖1是本發(fā)明所提供的方法的一種具體實(shí)施方式
的流程示意圖。圖中設(shè)備I為混合器，2為共沸蒸餾塔，3為分相器，4為冷凝器，5為再沸器，設(shè)備之間的物流方向以箭頭表示。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合優(yōu)選的具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但應(yīng)理解這些實(shí)施并不是限制本發(fā)明的范圍，在不違背本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對(duì)本發(fā)明作出改變和改進(jìn)以使其適合不同的使用情況、條件及實(shí)施方案。在本發(fā)明的實(shí) 施例中，所選用的C3 C5的脂肪醇均為市售產(chǎn)品，所述混合器、共沸蒸餾塔、冷凝器、分相器為本技術(shù)領(lǐng)域中進(jìn)行共沸蒸餾的常見設(shè)備，對(duì)此沒有特別的限制。圖1示出了本發(fā)明所提供的方法的流程的一種具體實(shí)施方式
。其中，物料SI (含有丙二醇單甲醚的廢水)和物料S4(含有共沸劑)分別輸送至混合器I進(jìn)行混合，混合后的物料S5輸送到共沸蒸餾塔2進(jìn)行共沸蒸餾，共沸劑與水形成的共沸物蒸汽在共沸蒸餾塔頂由冷凝器4冷凝后，形成的物料S6輸送到分相器3進(jìn)行分相，分相后的水相形成的物流S8排出，有機(jī)相形成的物料S9輸送至混合器I重復(fù)利用。共沸蒸餾塔底的部分高濃度丙二醇單甲醚液體由再沸器5汽化為蒸汽進(jìn)入共沸蒸餾塔作為上升蒸汽流，塔底的其余部分高濃度丙二醇單甲醚液體作為產(chǎn)品物料S7排出。其中，共沸蒸餾過程中共沸蒸餾塔的工藝參數(shù)為:蒸餾溫度40 175°C、分離理論板數(shù)10 100，蒸餾采用填料塔或板式塔。共沸蒸餾塔的操作壓力為10 500KPa(絕對(duì)壓力)。實(shí)施例1用異丁醇作為共沸劑來分離水和丙二醇單甲醚采用圖1所示的流程；共沸劑為:異丁醇；混合器I的操作溫度為30°C ;共沸蒸餾塔2的設(shè)備類型為浮閥板式塔；理論板數(shù)為40 ;共沸蒸餾塔的溫度為89 117°C，壓力為Iatm(絕對(duì)壓力)；實(shí)際測得的各物料中各組分的流量的數(shù)據(jù)如表I所示。表1:實(shí)施例1的各物料中各組分的流量的數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種分離水和丙二醇單甲醚的方法，所述方法包括:用共沸劑對(duì)含有丙二醇單甲醚的水溶液進(jìn)行共沸蒸餾，其特征在于，所述共沸劑選自C3 C5的脂肪醇中的一種或幾種的組合。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述共沸劑選自正丙醇、異丙醇、C4脂肪醇、3-戊醇中的一種或幾種的組合。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述共沸劑選自C4脂肪醇中的一種或幾種的組合。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述共沸劑選自正丁醇或異丁醇或其組合。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的丙二醇單甲醚為1-甲氧基-2-羥基丙烷或1-羥基-2-甲氧基丙烷或其混合物。
6.如權(quán)利要求1-5中任一所述的方法，其中，所述的方法包含以下步驟: 1)將所述的含有丙二醇單甲醚的水溶液和共沸劑加入混合器，經(jīng)充分混合后形成混合物料； 2)將所述混合物料輸送至 共沸蒸餾塔進(jìn)行共沸蒸餾； 3)將共沸蒸餾塔底的丙二醇單甲醚輸出利用。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述方法還包括:位于共沸蒸餾塔頂?shù)墓卜袆┡c水形成的共沸物的蒸汽進(jìn)入冷凝器，經(jīng)冷凝后形成的含有共沸劑的水溶液輸送至共沸劑/水分離裝置使共沸劑和水分離，并將分離后的共沸劑輸出利用。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述的共沸劑/水分離裝置是分相器，所述分相器通過分相的方式使共沸劑和水分離。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述方法還包括:將所述的分離后的共沸劑重新加入到所述的混合器中進(jìn)行重復(fù)利用。
10.如權(quán)利要求6所述的分離水和丙二醇單甲醚的方法，其特征在于，所述的共沸蒸餾過程的工藝參數(shù)為:蒸餾溫度40 175°C，蒸餾壓力10 500KPa，分離理論板數(shù)10 100，蒸餾采用填料塔或板式塔。
11.一種從含有丙二醇單甲醚的廢水中回收丙二醇單甲醚的方法，所述方法包括:用共沸劑對(duì)所述的含有丙二醇單甲醚的廢水進(jìn)行共沸蒸餾，其特征在于，所述共沸劑選自C3 C5的脂肪醇。
全文摘要
本發(fā)明提供一種分離水和丙二醇單甲醚的方法，該方法包括用共沸劑對(duì)含有丙二醇單甲醚的水溶液進(jìn)行共沸蒸餾，所述共沸劑選自C3～C5的脂肪醇中的一種或幾種的組合。本發(fā)明所提供的分離水和丙二醇單甲醚的方法能夠有效地得到丙二醇單甲醚。
文檔編號(hào)C07C41/42GK103183590SQ201110448908
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者閻建民, 肖文德, 羅漫 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)