專利名稱：從異戊醇中分離2－甲基丁醇、3－甲基丁醇的裝置及應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沸點(diǎn)接近、相對(duì)揮發(fā)度較小物系的工業(yè)化分離方法和生產(chǎn)裝置，尤其涉及一種從異戊醇中分離2-甲基丁醇、3-甲基丁醇的裝置及應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
3-甲基丁醇和2-甲基丁醇是雜醇油中的主要成分，雜醇油是發(fā)酵法生產(chǎn)酒精的副產(chǎn)物。3-甲基丁醇是一種使用較為廣泛的溶劑和合成香料的重要原料，也是一些藥物的原料和中間體；2-甲基丁醇則是合成手性化合物，尤其是手性液晶材料的重要中間體，還可以廣泛用于香料、醫(yī)藥、保健品、農(nóng)藥、增塑劑等領(lǐng)域。
隨著燃料乙醇的不斷推廣和使用，發(fā)酵法生產(chǎn)酒精的產(chǎn)量將飛速增長(zhǎng)，從而帶來(lái)更加富余的雜醇油。目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)單位使用的是3-甲基丁醇和2-甲基丁醇的混合物，俗稱異戊醇，生產(chǎn)相對(duì)容易，附加值較低；2-甲基丁醇由于其特殊的手性結(jié)構(gòu)使其身價(jià)倍增，3-甲基丁醇和2-甲基丁醇的分離可以產(chǎn)生更大的附加價(jià)值，進(jìn)一步反應(yīng)生成醛、縮醛、酸、酯等產(chǎn)品，從而滿足各種特殊行業(yè)和特殊產(chǎn)品的需求，由低端產(chǎn)品發(fā)展成為高端產(chǎn)品。
2-甲基丁醇和3-甲基丁醇是同分異構(gòu)體，兩者在分子量、分子體積、極化度和電荷方面均無(wú)差別，相對(duì)揮發(fā)度1.078，沸點(diǎn)差2.8℃，屬于難分離物系。
目前，使用精餾法將2-甲基丁醇和3-甲基丁醇分離有如下一些報(bào)道發(fā)明專利97104420.1和200310106387.0中分別公開(kāi)了天然2-甲基丁醇/丁酸的制備方法，采用精餾從雜醇油中分離2-甲基丁醇，但沒(méi)有提到具體的精餾裝置及實(shí)施過(guò)程；發(fā)明專利02133671.7公開(kāi)了能同時(shí)分離提純外消旋光學(xué)戊醇、光學(xué)活性戊醇、異戊醇的方法和裝置，采用不銹鋼θ網(wǎng)環(huán)填料或三角絲型填料，存在嚴(yán)重的放大效應(yīng)，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化放大；實(shí)用新型專利97235168.X公開(kāi)了一種處理難分離物系的精餾裝置，采用多塔串聯(lián)分離2-甲基丁醇和3-甲基丁醇，對(duì)操作穩(wěn)定性要求高，設(shè)備投資較大。
共沸精餾和萃取精餾可以提高2-甲基丁醇和3-甲基丁醇的相對(duì)揮發(fā)度，但產(chǎn)品質(zhì)量受到共沸劑和萃取劑的影響，精餾過(guò)程復(fù)雜、工藝流程加長(zhǎng)、運(yùn)行成本增加、工業(yè)化難度較大；精密精餾多采用直徑50mm以內(nèi)的精餾柱，放大效應(yīng)明顯，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、收率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種可工業(yè)化生產(chǎn)、精餾過(guò)程簡(jiǎn)單的從異戊醇中分離2-甲基丁醇和3-甲基丁醇的裝置及其應(yīng)用方法。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種從異戊醇中分離2-甲基丁醇和3-甲基丁醇的裝置，包括連續(xù)精餾塔，所述精餾塔的塔釜處設(shè)有再沸器和自動(dòng)排液裝置；所述連續(xù)精餾塔的塔頂出料口通過(guò)冷卻器與塔頂采出口相連，所述塔頂?shù)南路皆O(shè)有側(cè)線采出口；所述連續(xù)精餾塔的塔節(jié)內(nèi)設(shè)有并聯(lián)螺旋填料，填料高度至少20m。
在所述連續(xù)精餾塔總高度的2/5～3/5之間設(shè)有至少兩個(gè)進(jìn)料口。
所述連續(xù)精餾塔的塔節(jié)之間設(shè)有液體收集器和分配器。
一種從異戊醇中分離2-甲基丁醇和3-甲基丁醇裝置的應(yīng)用方法，首先關(guān)閉所有物料進(jìn)出口，再沸器將異戊醇加熱氣化；其次將混合異戊醇送至高位槽，根據(jù)異戊醇中2-甲基丁醇的濃度選擇進(jìn)料口，進(jìn)入連續(xù)精餾塔中的高效并聯(lián)螺旋填料內(nèi)，在填料內(nèi)進(jìn)行充分傳質(zhì)交換，塔節(jié)之間的液體收集器和分配器對(duì)填料內(nèi)冷凝液體進(jìn)行重新分配；最后高純度2-甲基丁醇由側(cè)線采出口按50∶1回流比液相采出，塔頂采出口間歇性采出少量含異丁醇的2-甲基丁醇產(chǎn)品，使塔頂溫度不低于127℃，3-甲基丁醇由塔釜自動(dòng)排液裝置排出，使塔釜內(nèi)液位和氣化量穩(wěn)定。
制備所述混合異戊醇的裝置為間歇精餾塔；所述間歇精餾塔的塔節(jié)內(nèi)設(shè)有并聯(lián)螺旋填料，塔釜內(nèi)設(shè)有加熱盤(pán)管，塔頂通過(guò)一冷卻器與油水分離器的進(jìn)口相連，所述油水分離器的下方出口分兩路，一路為中間餾分采出口，另一路通過(guò)U型管與塔頂相通；塔釜通過(guò)另一冷卻器與混合異戊醇的采出口相通。
間歇精餾生產(chǎn)混合異戊醇的過(guò)程中，以雜醇油為原料，利用原料中的異丙醇和異丁醇做共沸劑帶出雜醇油原料中的水。
本發(fā)明的有益效果由于精餾裝置中使用了高效并聯(lián)螺旋填料，同傳統(tǒng)絲網(wǎng)波紋填料相比傳質(zhì)效率更高，從而有效降低了填料使用高度，減小了回流比，增加了處理量；用于2-甲基丁醇和3-甲基丁醇分離的連續(xù)塔填料高度由現(xiàn)有的50米降為25米，最低限度可達(dá)10米，回流比由100∶1減小到40∶1，同直徑填料塔處理能力增加一倍以上；高效率填料使單塔流程成為可能，同多塔串聯(lián)相比，單塔流程工藝更簡(jiǎn)單，操作穩(wěn)定性強(qiáng)，由于蒸汽、物料等波動(dòng)帶來(lái)的影響很小，塔效率發(fā)揮穩(wěn)定，特別適合難分離物料的精密精餾；高效并聯(lián)螺旋填料在一定程度上解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室精密精餾填料的放大效應(yīng)問(wèn)題，合理處理效率同產(chǎn)量之間的矛盾，直徑1000mm以內(nèi)傳質(zhì)效率不受塔徑影響，從而使2-甲基丁醇和3-甲基丁醇的工業(yè)化分離得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明中異戊醇的生產(chǎn)過(guò)程中由于采用原料自身含有的異丁醇組分做共沸劑，利用異丁醇同水的共沸作用帶出原料中20％左右的水分，同傳統(tǒng)加鹽預(yù)處理工藝相比工藝更簡(jiǎn)單，所需設(shè)備更少，也避免了氯離子對(duì)設(shè)備的腐蝕。本發(fā)明中異戊醇由塔釜快速采出的方法可以降低生產(chǎn)能耗，提高異戊醇收率到95％以上，而且可以避免填料持液中輕組分對(duì)異戊醇產(chǎn)品形成污染，進(jìn)一步影響到2-甲基丁醇的質(zhì)量。本發(fā)明中的連續(xù)精餾塔設(shè)有多個(gè)進(jìn)料口，可以根據(jù)原料中2-甲基丁醇的濃度選擇進(jìn)料口的位置，即可改變精餾段和提餾段的高度，也可以根據(jù)生產(chǎn)需要，依據(jù)不同的關(guān)鍵組分和不同的產(chǎn)品質(zhì)量要求調(diào)整進(jìn)料口位置，追求產(chǎn)品利益最大化。本發(fā)明中連續(xù)塔下方的側(cè)線采出口可以避免塔頂2-甲基丁醇中少量的輕組分污染，塔頂采取全回流，間歇取樣的方法排出少量的丁醇雜質(zhì)，避免了產(chǎn)品重新處理的需要。


圖1為間歇精餾塔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為連續(xù)精餾塔的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明不僅限于實(shí)施例中所涉及的內(nèi)容。
根據(jù)附圖1，從雜醇油中分離混合異戊醇的間歇精餾塔由若干裝有高效并聯(lián)螺旋填料的塔節(jié)1、帶有加熱盤(pán)管的塔釜4以及冷卻器2、油水分離器3組成，精餾塔的塔節(jié)之間有液體收集器和分配器。原料雜醇油一次投入塔釜4，通過(guò)塔釜4內(nèi)加熱盤(pán)管升溫氣化，經(jīng)塔內(nèi)高效并聯(lián)螺旋填料進(jìn)行充分傳質(zhì)交換，塔節(jié)之間的液體收集器和分配器對(duì)填料內(nèi)冷凝液體進(jìn)行重新分配，保證填料傳質(zhì)效率，物料蒸汽經(jīng)塔頂冷卻器全部冷凝回流。塔頂溫度到達(dá)89℃之前，餾分按3∶1回流比直接從油水分離器3下方采出；塔頂溫度高于89℃后，關(guān)閉油水分離器3下方回流，異丁醇與水的共沸物在油水分離器3內(nèi)分層，水相按5∶1回流比排出，油相由油水分離器3上方回流進(jìn)塔，重復(fù)夾帶塔釜中的水；塔頂溫度升至108℃分水結(jié)束，開(kāi)啟油水分離器3下方回流，以10∶1回流比緩慢采出中間餾分，待塔頂溫升至128℃，加大氣化量，塔頂全回流，合格異戊醇混合體由塔釜4經(jīng)冷卻器14由簡(jiǎn)單蒸餾采出口5快速采出。其中高效并聯(lián)螺旋填料的結(jié)構(gòu)已由申請(qǐng)?zhí)枮?00510029847.3的《一種高效精餾填料塔》公開(kāi)。
根據(jù)附圖2，從異戊醇中分離2-甲基丁醇和3-甲基丁醇的連續(xù)精餾塔由若干裝有高效并聯(lián)螺旋填料的塔節(jié)7、再沸器8、冷卻器13、高位槽6、進(jìn)料口12、塔頂采出口9、側(cè)線采出口11、塔釜自動(dòng)排液裝置10構(gòu)成，精餾塔的塔節(jié)之間有液體收集器和分配器。首先關(guān)閉所有物料進(jìn)出口，適量異戊醇經(jīng)再沸器8加熱氣化，通過(guò)塔內(nèi)填料進(jìn)入塔頂冷卻器13冷凝回流，保持全回流至塔頂塔釜產(chǎn)品合格；間歇精餾得到的混合異戊醇經(jīng)泵送至高位槽6，根據(jù)混合異戊醇中2-甲基丁醇的濃度選擇合適的進(jìn)料口12連續(xù)進(jìn)入精餾塔內(nèi)的高效并聯(lián)螺旋填料內(nèi)，在填料內(nèi)進(jìn)行充分傳質(zhì)交換，塔節(jié)之間的液體收集器和分配器對(duì)填料內(nèi)冷凝液體進(jìn)行重新分配，保證填料傳質(zhì)效率。高純度2-甲基丁醇由側(cè)線采出口11按50∶1回流比液相采出，塔頂采出口9間歇性采出少量含異丁醇的2-甲基丁醇產(chǎn)品，保證塔頂溫度不低于127℃，合格3-甲基丁醇由塔釜自動(dòng)排液裝置10排出，保證了釜內(nèi)液位和氣化量的穩(wěn)定。其中高效并聯(lián)螺旋填料的結(jié)構(gòu)已由申請(qǐng)?zhí)枮?00510029847.3的《一種高效精餾填料塔》公開(kāi)。
實(shí)施實(shí)例1雜醇油間歇精餾塔直徑200mm，填料高度6.0m，加雜醇油2000L，在填料塔內(nèi)進(jìn)行充分的傳質(zhì)交換，經(jīng)冷卻器冷凝后回流，原料中的水分通過(guò)油水分離器由異丁醇共沸帶出，塔釜物料經(jīng)檢測(cè)合格后加大氣化量，從塔釜簡(jiǎn)單蒸餾采出口快速蒸出混合異戊醇，避免填料中的輕組分對(duì)塔釜產(chǎn)品形成污染，共得到合格的混合異戊醇產(chǎn)品1000L，收率超過(guò)95％，其中2-甲基丁醇20％，3-甲基丁醇80％。
異戊醇連續(xù)精餾塔直徑200mm，填料高度25m，其中精餾段15m，提餾段10m，間歇塔生產(chǎn)的2-甲基丁醇含量20％的混合異戊醇由高位槽經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入填料塔內(nèi)，純度超過(guò)99.5％的2-甲基丁醇從塔頂下方側(cè)線采出口采出，純度超過(guò)99.5％的3-甲基丁醇由塔釜自動(dòng)排液裝置排出，側(cè)線采出口可以減少2-甲基丁醇中少量的輕組分；進(jìn)料量10～20L/h，塔頂出料2～4L/h，塔釜出料8～16L/h，2-甲基丁醇旋光度超過(guò)-4.6°。
實(shí)施實(shí)例2雜醇油間歇精餾塔直徑200mm，填料高度6.0m，加雜醇油2000L，在填料塔內(nèi)進(jìn)行充分的傳質(zhì)交換，以50∶1回流比收集127.5℃～128.5℃之間餾分，得到中間餾分200L，其中2-甲基丁醇含量50％，3-甲基丁醇含量50％。
異戊醇連續(xù)精餾塔直徑200mm，填料高度25m，其中精餾段13m，提餾段12m，間歇塔生產(chǎn)的2-甲基丁醇含量為50％的混合異戊醇由高位槽經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入填料塔內(nèi)，純度超過(guò)99.5％的2-甲基丁醇從塔頂下方側(cè)線采出口采出，純度超過(guò)99.5％的3-甲基丁醇由塔釜自動(dòng)排液裝置排出；進(jìn)料量8～10L/h，塔頂出料4～5L/h，塔釜出料4～5L/h，2-甲基丁醇旋光度超過(guò)-4.6°。
實(shí)施實(shí)例3雜醇油間歇精餾塔直徑200mm，填料高度6.0m，加雜醇油2000L，在填料塔內(nèi)進(jìn)行充分的傳質(zhì)交換，以1∶1回流比收集128.5℃～131.0℃之間餾分，得到中間餾分600L，其中2-甲基丁醇含量10％，3-甲基丁醇含量90％。
異戊醇連續(xù)精餾塔直徑200mm，填料高度25m，其中精餾段11m，提餾段14m，間歇塔生產(chǎn)的2-甲基丁醇含量為10％的混合異戊醇由高位槽經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入填料塔內(nèi)，純度超過(guò)99.5％的2-甲基丁醇從塔頂下方側(cè)線采出口采出，純度超過(guò)99.5％的3-甲基丁醇由塔釜自動(dòng)排液裝置排出；進(jìn)料量20～30L/h，塔頂出料2～3L/h，塔釜出料18～27L/h。
權(quán)利要求
1.一種從異戊醇中分離2-甲基丁醇和3-甲基丁醇的裝置，包括連續(xù)精餾塔，其特征在于所述精餾塔的塔釜處設(shè)有再沸器和自動(dòng)排液裝置；所述連續(xù)精餾塔的塔頂出料口通過(guò)冷卻器與塔頂采出口相連，所述塔頂?shù)南路皆O(shè)有側(cè)線采出口；所述連續(xù)精餾塔內(nèi)設(shè)有并聯(lián)螺旋填料，填料高度至少20m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述從異戊醇中分離2-甲基丁醇和3-甲基丁醇的裝置，其特征在于在所述連續(xù)精餾塔總高度的2/5～3/5之間設(shè)有至少兩個(gè)進(jìn)料口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述從異戊醇中分離2-甲基丁醇和3-甲基丁醇的裝置，其特征在于所述連續(xù)精餾塔的塔節(jié)之間設(shè)有液體收集器和分配器。
4.應(yīng)用權(quán)利要求1所述的裝置從異戊醇中分離2-甲基丁醇和3-甲基丁醇的方法，其特征在于首先關(guān)閉所有物料進(jìn)出口，再沸器將異戊醇加熱氣化；其次將混合異戊醇送至高位槽，根據(jù)異戊醇中2-甲基丁醇的濃度選擇進(jìn)料口，進(jìn)入連續(xù)精餾塔中的高效并聯(lián)螺旋填料內(nèi)，在填料內(nèi)進(jìn)行充分傳質(zhì)交換，塔節(jié)之間的液體收集器和分配器對(duì)填料內(nèi)冷凝液體進(jìn)行重新分配；最后高純度2-甲基丁醇由側(cè)線采出口按50∶1回流比液相采出，塔頂采出口間歇性采出少量含異丁醇的2-甲基丁醇產(chǎn)品，使塔頂溫度不低于127℃，3-甲基丁醇由塔釜自動(dòng)排液裝置排出，使塔釜內(nèi)液位和氣化量穩(wěn)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分離2-甲基丁醇和3-甲基丁醇的方法，其特征在于制備所述混合異戊醇的裝置為間歇精餾塔；所述間歇精餾塔的塔節(jié)內(nèi)設(shè)有并聯(lián)螺旋填料，塔釜內(nèi)設(shè)有加熱盤(pán)管，塔頂通過(guò)一冷卻器與油水分離器的進(jìn)口相連，所述油水分離器的下方出口分兩路，一路為中間餾分采出口，另一路通過(guò)U型管與塔頂相通；塔釜通過(guò)另一冷卻器與混合異戊醇的采出口相通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分離2-甲基丁醇和3-甲基丁醇的方法，其特征在于間歇精餾生產(chǎn)混合異戊醇的過(guò)程中，以雜醇油為原料，利用原料中的異丙醇和異丁醇做共沸劑帶出雜醇油原料中的水。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種從異戊醇中分離2－甲基丁醇、3－甲基丁醇的裝置及應(yīng)用方法。該裝置包括連續(xù)精餾塔，所述精餾塔的塔釜處設(shè)有再沸器和自動(dòng)排液裝置；所述連續(xù)精餾塔的塔頂出料口通過(guò)冷卻器與塔頂采出口相連，所述塔頂?shù)南路皆O(shè)有側(cè)線采出口；所述連續(xù)精餾塔的塔節(jié)內(nèi)設(shè)有并聯(lián)螺旋填料，填料高度至少10m。本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品收率高，便于進(jìn)一步放大；采用本發(fā)明可以獲得色譜純度超過(guò)99.5％的2－甲基丁醇和3－甲基丁醇，以及二者的混合體，產(chǎn)品純天然，無(wú)化學(xué)試劑污染，特別適合食用香料香精的使用。
文檔編號(hào)B01D3/14GK1911882SQ20061002988
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月10日
發(fā)明者劉鉞, 牛德龍, 杜風(fēng)光, 陳偉紅, 史吉平, 邢林 申請(qǐng)人:上海天之冠可再生能源有限公司