一種通過(guò)蒸餾吸附提純環(huán)己酮的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種通過(guò)蒸餾吸附提純環(huán)己酮的方法,該方法主要是用蒸餾吸附來(lái)去除環(huán)己酮中的雜質(zhì)己醛、2-庚酮。根據(jù)本發(fā)明的特定順序的吸附柱,可以利用蒸餾吸附法去除環(huán)己酮中的己醛和2-庚酮。該方法避免了采用高成本的二次皂化方法,能夠快速降低己醛和2-庚酮的含量,將大量溶劑型環(huán)己酮轉(zhuǎn)化為化纖級(jí)環(huán)己酮,從而極大地提高環(huán)己酮產(chǎn)品的附加值,對(duì)環(huán)己酮生產(chǎn)具有戰(zhàn)略意義。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種通過(guò)蒸餾吸附提純環(huán)己酮的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過(guò)蒸餾吸附提純環(huán)己酮的方法,該方法主要是用蒸餾吸附來(lái)去除環(huán)己酮中的雜質(zhì)己醛、2-庚酮。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)己酮是一種重要的有機(jī)化工原料和工業(yè)溶劑,也是制備己內(nèi)酰胺和己二酸的主要中間體,目前我國(guó)市場(chǎng)上70%的環(huán)己酮被用來(lái)生產(chǎn)己內(nèi)酰胺。而環(huán)己酮中的雜質(zhì)己醛和2-庚酮是影響己內(nèi)酰胺品質(zhì)的重要因素。因此提高環(huán)己酮的純度對(duì)改進(jìn)和提高己內(nèi)酰胺的品質(zhì)至關(guān)重要。同時(shí)己醛和2-庚酮的總含量又是區(qū)分環(huán)己酮品質(zhì)的重要因素,二者之和低于40mg/kg時(shí)為化纖級(jí)環(huán)己酮,而高于40mg/kg時(shí)則為溶劑型環(huán)己酮。在國(guó)內(nèi)目前的環(huán)己酮市場(chǎng)上,溶劑型環(huán)己酮供過(guò)于求,化纖級(jí)環(huán)己酮?jiǎng)t供不應(yīng)求,直接導(dǎo)致溶劑型環(huán)己酮的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈,環(huán)己酮的生產(chǎn)企業(yè)需搶占化纖級(jí)環(huán)己酮市場(chǎng)。因此需要去除環(huán)己酮中的己酸和2-庚酮,控制它們的含量,這在環(huán)己酮精制過(guò)程中至關(guān)重要。
[0003]在傳統(tǒng)的化纖級(jí)環(huán)己酮的生產(chǎn)工藝中,普遍采用二次皂化的方法,該方法能夠較好地去除己醛和2-庚酮,但是該方法有耗能大、損失率高、廢液多等缺點(diǎn)。蒸餾吸附分離法是一種前景很好的分離方法,可以用在不同產(chǎn)品的提純中,但蒸餾吸附法也面臨著篩選吸附劑以得到合適的吸附選擇性、合理選擇吸附劑、吸附介質(zhì)以防止吸附劑的中毒等諸多亟待解決的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是拋棄傳統(tǒng)二次皂化工藝,低能耗、高效率地去除環(huán)己酮中雜質(zhì)。本發(fā)明采用蒸餾吸附法提純環(huán)己酮,通過(guò)合理篩選和組合吸附劑,并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件,本發(fā)明的提純環(huán)己酮的方法具有吸附劑壽命長(zhǎng)、成本低、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。該方法選用4A分子篩、活性氧化鋁和硅膠三種吸附劑,并在對(duì)吸附劑做預(yù)處理之后將其裝入吸附柱。將二次皂化前環(huán)己酮原料從蒸餾器中部引入,將從蒸餾器頂部流出的環(huán)己酮液體再通過(guò)吸附劑而轉(zhuǎn)變?yōu)榛w型環(huán)己酮產(chǎn)品。該方法能較好的去除原料環(huán)己酮中的己醛、2-庚酮等雜質(zhì),得到化纖型環(huán)己酮。
[0005]因此,本發(fā)明的一方面是提供一種通過(guò)蒸餾吸附提純環(huán)己酮的方法,該方法包括以下步驟:
[0006]I)蒸餾環(huán)己酮:將環(huán)己酮原料引入蒸餾器中部,調(diào)節(jié)溫度在200~230°C進(jìn)行蒸餾,蒸餾器底部流出重組分雜質(zhì),頂部流出的環(huán)己酮餾分冷凝為液相環(huán)己酮,其溫度降至30~50°C之間;
[0007]2)環(huán)己酮的液相吸附:將步驟I中的環(huán)己酮液體順序引入到彼此串聯(lián)的四個(gè)吸附柱內(nèi),所述四個(gè)吸附柱內(nèi)依次分別裝有吸附劑:活性氧化鋁、4A分子篩、硅膠、4A分子篩。
[0008] 在本發(fā)明中,所述環(huán)已酮原料可以為普通的工業(yè)級(jí)環(huán)己酮。在優(yōu)選實(shí)施方案中,所述環(huán)己酮原料可為未經(jīng)二次皂化的環(huán)己酮、溶劑型環(huán)己酮等。[0009]優(yōu)選地,在上述步驟2)中所述的吸附是在以下條件下進(jìn)行:溫度30~90°C,壓力0.3 ~1.0MPa,液體空速 1.0 ~3.0hr'
[0010]優(yōu)選地,在上述步驟2)中所述的吸附劑經(jīng)過(guò)以下處理:
[0011]a)4A分子篩的改性:將常規(guī)的4A分子篩依次經(jīng)氫氧化鈉、NH4NO3溶液處理改性,并烘干、焙燒以得到上述步驟2)中所使用的4A分子篩;
[0012]b)硅膠的預(yù)處理:將常規(guī)的硅膠依次用氫氧化鈉和鹽酸改性并重復(fù)數(shù)次,而后烘干以得到上述步驟2)中所使用的硅膠;
[0013]c)活性氧化鋁的改性:將常規(guī)的活性氧化鋁用氫氧化鈉改性,用乙醇溶液沖洗,并烘干、焙燒以得到上述步驟2)中所使用的活性氧化鋁。
[0014]更優(yōu)選地 ,在上述步驟2)中所述的吸附劑具體經(jīng)過(guò)以下處理:
[0015]a) 4A分子篩的改性:將常規(guī)的4A分子篩加入過(guò)量的濃度為0.02mol/L的氫氧化鈉溶液中,在85°C油浴中加熱攪拌5h,抽濾,用去離子水沖洗到中性,將得到的樣品置于90°C烘箱內(nèi)烘干;
[0016]然后將干燥后4A分子篩使用0.02mol/L的NH4NO3溶液,以固液比為1:15、即每lg4A分子篩使用15mL硝酸銨溶液的比例浸泡,在85°C油浴加熱下攪拌5h后抽濾、洗滌,該
過(guò)程共重復(fù)三次;
[0017]最后得到的4A分子篩在90°C烘箱內(nèi)放置5h后,在馬弗爐內(nèi)550°C焙燒6h,冷卻后得到上述步驟2)中所使用的4A分子篩;
[0018]b)硅膠的預(yù)處理:將常規(guī)的硅膠用質(zhì)量濃度為0.05%的氫氧化鈉和質(zhì)量濃度為0.05 %鹽酸,依次沖洗3~6次,之后用三級(jí)水沖洗至中性,最后得到的硅膠在100 V烘箱內(nèi)放置5h后得到上述步驟2)中所使用的硅膠;
[0019]c)活性氧化鋁的改性:在錐形瓶中,將常規(guī)的活性氧化鋁加入過(guò)量的濃度為0.25mol/L的氫氧化鈉,放入振蕩器,在25°C下低速振蕩改性2h,然后用濃度為50%乙醇溶液沖洗活性氧化鋁3~4次,在110°C下干燥2h,靜置后用三級(jí)水沖洗至中性,再次在110°C下烘干,最后放入馬弗爐中,在500°C下焙燒2h得到上述步驟2)中所使用的活性氧化鋁。所述三級(jí)水為用于一般化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)的水,可用蒸餾或離子交換等方法制備。具體可查詢(xún)GB/T6682中的三級(jí)水規(guī)格。
[0020]優(yōu)選地,上述步驟2)中所使用的吸附劑為通過(guò)以下步驟再生得到的吸附劑:將各個(gè)吸附柱內(nèi)的吸附劑卸除并分別裝入管式爐內(nèi),以流量30ml/min的氮?dú)獯祾咴偕瑴囟?00°C,時(shí)間3~5h,而后再分別填充。
[0021]本發(fā)明的另一方面是提供一種通過(guò)蒸餾吸附提純環(huán)己酮的裝置,該裝置包括以下部分:
[0022]I)用于蒸餾環(huán)己酮的蒸餾裝置,以及
[0023]2)用于環(huán)己酮的液相吸附的吸附裝置;
[0024]其中,所述吸附裝置包括彼此串聯(lián)的四個(gè)吸附柱,所述四個(gè)吸附柱內(nèi)依次分別裝有吸附劑:活性氧化鋁、4A分子篩、硅膠、4A分子篩。
[0025]優(yōu)選地,在上述部分2)中所述的吸附劑經(jīng)過(guò)以下處理:
[0026]a) 4A分子篩的改性:將常規(guī)的4A分子篩依次經(jīng)氫氧化鈉、NH4NO3溶液處理改性,并烘干、焙燒以得到上述部分2)中所使用的4A分子篩;[0027]b)硅膠的預(yù)處理:將常規(guī)的硅膠依次用氫氧化鈉、鹽酸改性并重復(fù)數(shù)次,而后烘干以得到上述部分2)中所使用的硅膠;
[0028]c)活性氧化鋁的改性:將常規(guī)的活性氧化鋁用氫氧化鈉改性,用乙醇溶液沖洗,并烘干、焙燒以得到上述部分2)中所使用的活性氧化鋁。
[0029]更優(yōu)選地,在上述部分2)中所述的吸附劑具體經(jīng)過(guò)以下處理:
[0030]a) 4A分子篩的改性:將常規(guī)的4A分子篩加入過(guò)量的濃度為0.02mol/L的氫氧化鈉溶液中,在85°C油浴中加熱攪拌5h,抽濾,用去離子水沖洗到中性,將得到的樣品置于90°C烘箱內(nèi)烘干;
[0031]然后將干燥后4A分子篩使用0.02mol/L的NH4NO3溶液,以固液比為1:15、即每lg4A分子篩使用15mL硝酸銨溶液的比例浸泡,在85°C油浴加熱下攪拌5h后抽濾、洗滌,該
過(guò)程共重復(fù)三次;
[0032]最后得到的4A分子篩在90°C烘箱內(nèi)放置5h后,在馬弗爐內(nèi)550°C焙燒6h,冷卻后得到上述部分2)中所使用的4A分子篩;
[0033]b)硅膠的預(yù)處理:將常規(guī)的硅膠依次用質(zhì)量濃度為0.05%的氫氧化鈉和鹽酸,分別沖洗3~6次,之后用三級(jí)水沖洗至中性,最后得到的硅膠在100°C烘箱內(nèi)放置5h后得到上述部分2)中所使用的硅膠;
[0034]c)活性氧化 鋁的改性:在錐形瓶中,將常規(guī)的活性氧化鋁加入過(guò)量的濃度為0.25mol/L的氫氧化鈉,放入振蕩器,在25°C下低速振蕩改性2h,然后用濃度為50%乙醇溶液沖洗活性氧化鋁3~4次,在110°C下干燥2h,靜置后用三級(jí)水沖洗至中性,再次在110°C下烘干,最后放入馬弗爐中,在500°C下焙燒2h得到上述部分2)中所使用的活性氧化鋁。
[0035]優(yōu)選地,上述部分2)中所使用的吸附劑為通過(guò)以下部分再生得到的吸附劑:將各個(gè)吸附柱內(nèi)的吸附劑卸除并分別裝入管式爐內(nèi),以流量30ml/min的氮?dú)獯祾咴偕?,溫?00°C,時(shí)間3~5h,而后再分別填充。
[0036]本發(fā)明的上述蒸餾吸附方法的機(jī)理大概如下文所述:本發(fā)明的發(fā)明人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),未經(jīng)過(guò)二次皂化的環(huán)己酮溶液中雜質(zhì)種類(lèi)很多,如己二酸、戊二酸、丁二酸、己酸、聚丁烯酸、聚戊烯酸和酯類(lèi)等。同時(shí)環(huán)己酮中含有的少量雜質(zhì)己醛和2-庚酮。將二次皂化前的環(huán)己酮原料先進(jìn)入蒸餾器,其中的重組分從底部流出,為廢液處理掉;頂部流出環(huán)己酮蒸汽冷卻后變?yōu)橐后w。之后進(jìn)入吸附階段,首先經(jīng)過(guò)活性氧化鋁,它有大的比表面積,其微孔表面吸附能力很強(qiáng),原料環(huán)己酮中的酸類(lèi)、酯類(lèi)、酮類(lèi)以及小部分的己醛、2-庚酮都被吸附;之后經(jīng)過(guò)4A分子篩,它的孔徑為0.40nm,與己醛和2-庚酮的分子運(yùn)動(dòng)直徑(0.52nm和
0.60nm)很接近,而又小于溶劑環(huán)己酮的運(yùn)動(dòng)直徑0.72nm,因此主要吸附己醛、2-庚酮;之后硅膠吸附一些未處理完全的雜質(zhì);最后經(jīng)過(guò)4A分子篩鞏固吸附效果。經(jīng)過(guò)上述蒸餾吸附處理后的原料環(huán)己酮中雜質(zhì)含量明顯減少,得到化纖級(jí)環(huán)己酮。
[0037]根據(jù)上文可以看出,通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的特定順序的吸附柱,可以利用蒸餾吸附法去除環(huán)己酮中的己醛和2-庚酮等雜質(zhì)。該方法避免了采用高成本的二次皂化方法,能夠快速降低己醛和2-庚酮的含量,將大量溶劑型環(huán)己酮轉(zhuǎn)化為化纖級(jí)環(huán)己酮,從而極大地提高環(huán)己酮產(chǎn)品的附加值,對(duì)環(huán)己酮生產(chǎn)具有戰(zhàn)略意義。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】[0038]圖1為根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)蒸餾吸附提純環(huán)己酮的方法/裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]制備實(shí)施例1:吸附劑的處理
[0040]按照以下步驟處理吸附劑:
[0041]a) 4A分子篩的改性:將常規(guī)的4A分子篩加入過(guò)量的濃度為0.02mol/L的氫氧化鈉溶液中,在85°C油浴中加熱攪拌5h,抽濾,用去離子水沖洗到中性,將得到的樣品置于90°C烘箱內(nèi)烘干;
[0042]然后將干燥后4A分子篩使用0.02mol/L的NH4NO3溶液,以固液比為1:15、即每lg4A分子篩使用15mL硝酸銨溶液的比例浸泡,在85°C油浴加熱下攪拌5h后抽濾、洗滌,該
過(guò)程共重復(fù)三次;
[0043]最后得到的4A分子篩在90°C烘箱內(nèi)放置5h后,在馬弗爐內(nèi)550°C焙燒6h,冷卻后得到上述步驟2)中所使用的4A分子篩;
[0044]b)硅膠的預(yù)處理:將常規(guī)的硅膠用質(zhì)量濃度為0.05%的氫氧化鈉和質(zhì)量濃度為
0.05%鹽酸,依次沖洗3~6次,之后用三級(jí)水沖洗至中性,最后得到的硅膠在100°C烘箱內(nèi)放置5h后得到上述步驟2)中所使用的硅膠;
[0045]c)活性氧化鋁的改性:在錐形瓶中,將常規(guī)的活性氧化鋁加入過(guò)量的濃度為
0.25mol/L的氫氧化鈉,放入振蕩器,在25°C下低速振蕩改性2h,然后用濃度為50%乙醇溶液沖洗活性氧化鋁3~4次,在110°C下干燥2h,靜置后用三級(jí)水沖洗至中性,再次在110°C下烘干,最后放入馬弗爐中,在500°C下焙燒2h得到上述步驟2)中所使用的活性氧化鋁。
[0046]在本發(fā)明中,上述的常規(guī)的4A分子篩、硅膠和活性氧化鋁具體如下表1所示。
[0047]表1
[0048]
【權(quán)利要求】
1.一種通過(guò)蒸餾吸附提純環(huán)己酮的方法,該方法包括以下步驟: 1)蒸餾環(huán)己酮:將環(huán)己酮原料引入蒸餾器中部,在200~230°C進(jìn)行蒸餾,蒸餾器底部流出重組分雜質(zhì),頂部流出的環(huán)己酮餾分冷凝為液相環(huán)己酮,其溫度降至30~50°C之間; 2)環(huán)己酮的液相吸附:將步驟I)中的環(huán)己酮液體順序引入到彼此串聯(lián)的四個(gè)吸附柱內(nèi),所述四個(gè)吸附柱內(nèi)依次分別裝有吸附劑:活性氧化鋁、4A分子篩、硅膠、4A分子篩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中, 在上述步驟2)中所述的吸附是在以下條件下進(jìn)行:溫度30~90°C,壓力0.3~1.0MPa,液體空速 1.0 ~3.0hr'
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中, 在上述步驟2)中所述的吸附劑經(jīng)過(guò)以下處理: a)4A分子篩的改性:將常規(guī)的4A分子篩依次經(jīng)氫氧化鈉、NH4NO3溶液處理改性,并烘干、焙燒以得到上述步驟2)中所使用的4A分子篩; b)硅膠的預(yù)處理:將常規(guī)的硅膠依次用氫氧化鈉、鹽酸改性并重復(fù)數(shù)次,而后烘干以得到上述步驟2)中所使用的硅膠; c)活性氧化鋁的改性:將常規(guī)的活性氧化鋁用氫氧化鈉改性,用乙醇溶液沖洗,并烘干、焙燒以得到上述 步驟2)中所使用的活性氧化鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中, 在上述步驟2)中所述的吸附劑經(jīng)過(guò)以下處理: a)4A分子篩的改性:將常規(guī)的4A分子篩加入過(guò)量的濃度為0.02mol/L的氫氧化鈉溶液中,在85°C油浴中加熱攪拌5h,抽濾,用去離子水沖洗到中性,將得到的樣品置于90°C烘箱內(nèi)烘干; 然后將干燥后4A分子篩使用0.02mol/L的NH4NO3溶液,以固液比為1:15、即每lg4A分子篩使用15mL硝酸銨溶液的比例浸泡,在85°C油浴加熱下攪拌5h后抽濾、洗滌,該過(guò)程共重復(fù)三次; 最后得到的4A分子篩在90°C烘箱內(nèi)放置5h后,在馬弗爐內(nèi)550°C焙燒6h,冷卻后得到上述步驟2)中所使用的4A分子篩; b)硅膠的預(yù)處理:將常規(guī)的硅膠用質(zhì)量濃度為0.05%的氫氧化鈉和質(zhì)量濃度為0.05%鹽酸,依次沖洗3~6次,之后用三級(jí)水沖洗至中性,最后得到的硅膠在100°C烘箱內(nèi)放置5h后得到上述步驟2)中所使用的硅膠; c)活性氧化鋁的改性:在錐形瓶中,將常規(guī)的活性氧化鋁加入過(guò)量的濃度為0.25mol/L的氫氧化鈉,放入振蕩器,在25°C下低速振蕩改性2h,然后用濃度為50%乙醇溶液沖洗活性氧化鋁3~4次,在110°C下干燥2h,靜置后用三級(jí)水沖洗至中性,再次在110°C下烘干,最后放入馬弗爐中,在500°C下焙燒2h得到上述步驟2)中所使用的活性氧化鋁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中, 上述步驟2)中所使用的吸附劑為通過(guò)以下步驟再生得到的吸附劑:將各個(gè)吸附柱內(nèi)的吸附劑卸除并分別裝入管式爐內(nèi),以流量30ml/min的氮?dú)獯祾咴偕?,溫?00°C,時(shí)間3~5h,而后再分別填充。
6.一種通過(guò)蒸餾吸附提純環(huán)己酮的裝置,該裝置包括以下部分: I)用于蒸餾環(huán)己酮的蒸餾裝置,以及2)用于環(huán)己酮的液相吸附的吸附裝置; 其中,所述吸附裝置包括彼此串聯(lián)的四個(gè)吸附柱,所述四個(gè)吸附柱內(nèi)依次分別裝有吸附劑:活性氧化鋁、4A分子篩、硅膠、4A分子篩。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置,其中, 在所述部分2)中的吸附劑經(jīng)過(guò)以下處理: a)4A分子篩的改性:將常規(guī)的4A分子篩依次經(jīng)氫氧化鈉、NH4NO3溶液處理改性,并烘干、焙燒以得到上述部分2)中所使用的4A分子篩; b)硅膠的預(yù)處理:將常規(guī)的硅膠依次用氫氧化鈉、鹽酸改性并重復(fù)數(shù)次,而后烘干以得到上述部分2)中所使用的硅膠; c)活性氧化鋁的改性:將常規(guī)的活性氧化鋁用氫氧化鈉改性,用乙醇溶液沖洗,并烘干、焙燒以得到上述部分2)中所使用的活性氧化鋁。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置,其中, 在所述部分2)中的吸附劑經(jīng)過(guò)以下處理: a)4A分子篩的改性:將常規(guī)的4A分子篩加入過(guò)量的濃度為0.02mol/L的氫氧化鈉溶液中,在85°C油浴中加熱攪拌5h,抽濾,用去離子水沖洗到中性,將得到的樣品置于90°C烘箱內(nèi)烘干; 然后將干燥后4A分子篩使用0.02mol/L的NH4NO3溶液,以固液比為1:15、即每lg4A分子篩使用15mL硝酸銨溶液的比例浸泡,在85°C油浴加熱下攪拌5h后抽濾、洗滌,該過(guò)程共重復(fù)三次; 最后得到的4A分子篩在90°C烘箱內(nèi)放置5h后,在馬弗爐內(nèi)550°C焙燒6h,冷卻后得到上述部分2)中所使用的4A分子篩; b)硅膠的預(yù)處理:將常規(guī)的硅膠依次用質(zhì)量濃度為0.05%的氫氧化鈉和鹽酸,分別沖洗3~6次,之后用三級(jí)水沖洗至中性,最后得到的硅膠在100°C烘箱內(nèi)放置5h后得到上述部分2)中所使用的硅膠; c)活性氧化鋁的改性:在錐形瓶中,將常規(guī)的活性氧化鋁加入過(guò)量的濃度為0.25mol/L的氫氧化鈉,放入振蕩器,在25°C下低速振蕩改性2h,然后用濃度為50%乙醇溶液沖洗活性氧化鋁3~4次,在110°C下干燥2h,靜置后用三級(jí)水沖洗至中性,再次在110°C下烘干,最后放入馬弗爐中,在500°C下焙燒2h得到上述部分2)中所使用的活性氧化鋁。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置,其中, 所述部分2)中所使用的吸附劑為通過(guò)以下步驟再生得到的吸附劑:將各個(gè)吸附柱內(nèi) 的吸附劑卸除并分別裝入管式爐內(nèi),以流量30ml/min的氮?dú)獯祾咴偕瑴囟?00°C,時(shí)間.3~5h,而后再分別填充。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK104003859SQ201410254956
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】張英偉, 石峰, 陳西波, 王鵬慧, 閆晶紅, 孫長(zhǎng)江 申請(qǐng)人:滄州旭陽(yáng)化工有限公司, 北京旭陽(yáng)化工技術(shù)研究院有限公司