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(shù)領域：
本發(fā)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(shù)：
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、涂料、清漆等的溶劑。丙酸甲酯作為有機合成工業(yè)的基本原料，可通過酯交換法人工合成丙酸乙酯、丙酸芐酯、丙酸異戊酯、丙酸苯甲酸酯等高級無毒的人工賦香劑，用于制酒工業(yè)和香精工業(yè)的生產(chǎn)。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制得，反應后產(chǎn)物中含有游離的酸、醇和水等雜質(zhì)，丙酸甲酯易與甲醇、水形成二元共沸物，因此，采用普 通精餾法難以得到高純度的丙酸甲酯，且能耗較高。傳統(tǒng)工業(yè)中丙酸甲酯的精制通常采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干燥后精懼；或者用飽和氯化鈉水溶液洗滌，再用無水碳酸鈉干燥后在五氧化二磷存在下蒸餾，該過程工藝復雜，設備易腐蝕，堿和鹽循環(huán)過程能耗高，大量“三廢”排放，易形成一系列環(huán)境問題。因此，開發(fā)有效的分離工藝，不僅有利于丙酸甲酯純度提高，更有利于節(jié)能減排及丙酸甲酯下游產(chǎn)品的開發(fā)應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種克服傳統(tǒng)工業(yè)中丙酸甲酯產(chǎn)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(fā)明的技術(shù)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，其特征是包括下列步驟以多元醇和水的復合溶劑作為萃取溶劑，原料與萃取溶劑的質(zhì)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，分層分離后，萃余液含較高純度的丙酸甲酯，萃取液經(jīng)減壓蒸餾處理后，將塔釜得到的多元醇與水按比例混合配制成新鮮萃取溶劑循環(huán)使用。多元醇和水的復合溶劑中多元醇和水的質(zhì)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(zhuǎn)速為150 400轉(zhuǎn)/分鐘，靜止30 60分鐘后分層，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(cè)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(xù)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(yè)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(fā)明所述萃取溶劑采用多元醇和水的復合溶劑，這里所說的“多元醇”，即本發(fā)明的關鍵技術(shù)選擇一種溶劑難溶于丙酸甲酯，易溶于甲醇和水。從分層現(xiàn)象看，鹵代烴、鹵代芳烴、酯類、醚類易溶于丙酸甲酯和甲醇，微溶或難溶于水，不具備上述條件；有機酸、乙二醇、胺類及砜類都無分層現(xiàn)象，也不符合萃取條件，最終發(fā)現(xiàn)只有多元醇呈分層現(xiàn)象。由于多元醇的粘度較大，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復合溶劑中的分配情況，結(jié)果表明在甘油一水的復合溶劑中的分離效果最佳。綜合各因素，選擇甘油一水的復合溶劑為最佳萃取溶劑。所述多元醇和水的復合溶劑，多元醇和水的質(zhì)量比為I :0. I 1，優(yōu)選I :0. 5 1， 最佳比例為I :0. 5。本發(fā)明以多元醇和水的復合溶劑為萃取溶劑，原料經(jīng)多級錯流萃取或多級逆流萃取后，可得到純度在99. 5%以上的丙酸甲酯，收率達95%。萃取液經(jīng)減壓蒸餾處理后，將塔釜 得到的多元醇與水按比例混合配制成新鮮萃取溶劑可循環(huán)使用。本發(fā)明的分離方法得到的丙酸甲酯產(chǎn)品純度高，萃取過程在常溫下進行，能耗較低，而且不對環(huán)境造成污染。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)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(chǎn)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(shù)據(jù)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，萃取相和萃余相在每級萃取器中均達到平衡狀態(tài)，萃取液經(jīng)減壓蒸餾處理后，將塔釜得到的甘油與水按比例混合配制成新鮮萃取劑S可循環(huán)使用。分離后萃取相Ek(k=l，2，3)和萃余相Rk(k=l，2，3)組成如表2所示(不計溶劑量)，由表2可知，經(jīng)3次錯流萃取后，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(zhì)量比為I :1。表I原料組成及物性數(shù)據(jù)
名稱質(zhì)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(jié)果
權(quán)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，其特征是包括下列步驟以多元醇和水的復合溶劑作為萃取溶劑，原料與萃取溶劑的質(zhì)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，分層分離后，萃余液含較高純度的丙酸甲酯，萃取液經(jīng)減壓蒸餾處理后，將塔釜得到的多元醇與水按比例混合配制成新鮮萃取溶劑循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)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，其特征是多元醇和水的復合溶劑中多元醇和水的質(zhì)量比為I :0. I I。
3.根據(jù)權(quán)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，其特征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(zhuǎn)速為150 400轉(zhuǎn)/分鐘，靜止30 60分鐘后分層，進行下一級處理。
4.根據(jù)權(quán)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 特征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(cè)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(xù)逆流萃取。
5.根據(jù)權(quán)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，其特征是所述多元醇為甘油。
全文摘要
本發(fā)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，以多元醇和水的復合溶劑作為萃取溶劑，原料與萃取溶劑的質(zhì)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，分層分離后，萃余液含較高純度的丙酸甲酯，萃取液經(jīng)減壓蒸餾處理后，將塔釜得到的多元醇與水按比例混合配制成新鮮萃取溶劑循環(huán)使用。本發(fā)明以多元醇和水的復合溶劑為萃取溶劑，原料經(jīng)多級錯流萃取或多級逆流萃取后，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(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者曹宇鋒, 楊華玲, 樊冬娌, 高崇 申請人:南通大學