【技術領域】
本發明屬于化工行業的分離純化領域具體涉及一種混合萃取劑分離四氫呋喃-乙醇-水混合物的方法。
背景技術：
四氫呋喃是一種重要的有機合成原料且是性能優良的溶劑，特別適用于溶解pvc、聚偏氯乙烯和丁苯胺，廣泛用作表面涂料、防腐涂料、印刷油墨、磁帶和薄膜涂料的溶劑，在有機合成方面，用于生產四氫噻吩、1,2-二氯乙烷、2,3-二氯四氫呋喃、戊內酯、丁內酯和吡咯烷酮等。在醫藥工業方面，四氫呋喃可用于合成咳必清、利復霉素、黃體酮和一些激素藥。在生產藥物18-甲基炔諾酮的過程中會產生四氫呋喃、乙醇和水廢液，為降低生產成本，減少環境污染，需要對廢液中的四氫呋喃和乙醇進行回收。
在四氫呋喃-乙醇-水混合物中存在三個二元共沸物，采用普通精餾無法對其實現有效分離。中國專利cn01103145.x公開了一種四氫呋喃的回收工藝，該工藝用甲苯做萃取劑，用水洗的方法將乙醇洗至含量為0.2％以下，用氫氧化鈉脫水后，做精蒸得到四氫呋喃成品。中國專利cn200410044138.8公開了一種從制藥廢液中回收四氫呋喃的方法，該方法先用水作萃取劑獲得四氫呋喃和水的混合餾分，然后向四氫呋喃和水的混合餾分中加入固體氫氧化鈉，攪拌、靜止、分層后將上層液體精餾得到四氫呋喃產品。上述兩種分離方法均存在分離工藝復雜，不易操作，產品回收率低，分離純度不高等問題和不足。
中國專利cn103172491a公開了一種混合萃取劑分離乙酸甲酯-甲醇混合物的方法，該方法將二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基砒咯烷銅以2:1:1的比例組成混合萃取劑來分離乙酸甲酯-甲醇混合物，該方法采用混合萃取劑增強了萃取精餾的效果，這與本發明不同，本發明是通過引入混合萃取劑來權衡兩個萃取精餾的萃取精餾效果，即通過加入另一種萃取劑雖然較小的減弱了其中一個萃取精餾塔的效果，卻較大的增強了另一個萃取精餾塔的效果，從而增強整個工藝的效果，實現過程的節能。
本發明采用萃取精餾的方法，利用萃取劑可以改變共沸物相對揮發度的特點實現四氫呋喃、乙醇和水混合物的分離。本發明根據待分離混合物含有三個二元共沸的特點，先利用一個萃取精餾塔將四氫呋喃分離出來，然后再利用第二個萃取精餾塔將乙醇分離，最后利用萃取劑回收塔實現萃取劑的回收利用。在上述兩步萃取精餾過程中采用的是同一種萃取劑，由于打破的共沸物不同，萃取劑在兩個萃取精餾塔中的效果也不同，而萃取劑的效果將會影響到萃取精餾過程的能耗，因此，選擇的萃取劑應能夠權衡兩個萃取精餾塔的效果，從而降低整個過程的能耗。本發明利用混合萃取劑來實現兩個萃取精餾塔萃取劑效果的權衡，在能耗盡量小的情況下實現有用物質的回收。
技術實現要素：
[要解決的技術問題]
本發明的目的是提供一種混合萃取劑分離四氫呋喃、乙醇和水混合物的裝置。
本發明的另一個目的是提供使用所述裝置萃取精餾分離四氫呋喃、乙醇和水混合物的方法。
本發明的另一個目的是提供二甲基亞砜和乙二醇的混合物在精餾分離四氫呋喃、乙醇和水混合物中作為混合萃取劑的用途。
[技術方案]
本發明是通過下述技術方案實現的。
一種混合萃取劑分離四氫呋喃-乙醇-水混合物的方法，其特征在于該工藝所使用的裝置主要包含以下部分：
萃取精餾塔(t1)、萃取精餾塔(t2)、萃取劑回收塔(t3)、回流罐(d1)、回流罐(d2)、回流罐(d3)、冷凝器(c1)、冷凝器(c2)、冷凝器(c3)、再沸器(r1)、再沸器(r2)、再沸器(r3)、冷卻器(e1)；其中再沸器(r1)、再沸器(r2)、再沸器(r3)分別連接在萃取精餾塔(t1)、萃取精餾塔(t2)和萃取劑回收塔(t03)塔底，冷凝器(c1)和回流罐(d1)依次連接在萃取精餾塔(t1)塔頂，冷凝器(c2)和回流罐(d2)依次連接在萃取精餾塔(t2)塔頂，冷凝器(c3)和回流罐(d3)依次連接在萃取精餾塔(t3)塔頂；冷卻器(e)連接在萃取劑循環物流的管路上；
該分離工藝主要包括以下步驟：
(1)四氫呋喃-乙醇-水混合物從萃取精餾塔(t1)中部進入，與從萃取精餾塔(t1)上部進入的混合萃取劑接觸后，經有效分離，萃取精餾塔(t1)塔頂蒸汽經過冷凝器(c1)冷凝、回流罐(d1)收集后，將一部分物流輸送到萃取精餾塔(t1)頂部進行回流，將另一部分物流作為四氫呋喃產品采出；
(2)萃取精餾塔(t1)塔底一部分物流進入再沸器(r1)，加熱后進入萃取精餾塔(t1)，萃取精餾塔(t1)塔底另一部分物流輸送至萃取精餾塔(t2)進行乙醇產品的分離；
(3)來自萃取精餾塔(t1)塔底物流從萃取精餾塔(t2)中部進入，與從萃取精餾塔(t2)上部進入的混合萃取劑接觸后，經有效分離，萃取精餾塔(t2)塔頂蒸汽經過冷凝器(c2)冷凝，經過回流罐(d2)收集后，將一部分物流輸送到萃取精餾塔(t2)頂部進行回流，將另一部分物流作為乙醇產品采出；
(4)萃取精餾塔(t2)塔底一部分物流進入再沸器(r2)，加熱后進入萃取精餾塔(t2)，萃取精餾塔(t2)塔底另一部分物流輸送至萃取劑回收塔(t3)進行萃取劑的回收；
(5)來自萃取精餾塔(t2)塔底物流從萃取劑回收塔(t3)中部進入，經有效分離，萃取劑回收塔(t3)塔頂蒸汽經過冷凝器(c3)冷凝，經過回流罐(d3)收集后，一部分物流輸送到萃取精餾塔(t3)頂部進行回流，另一部分物流是高純度的水直接采出；
(6)萃取劑回收塔(t3)塔底一部分物流進入再沸器(r3)，加熱后進入萃取劑回收塔(t3)，萃取劑回收塔(t3)塔底另一部分物流作為萃取劑循環物流輸送至萃取精餾塔(t1)和萃取精餾塔(t2)循環使用。
根據本發明的另一優選實施方式，其特征在于所述萃取精餾塔(t1)的操作壓力為1atm絕壓，理論塔板數為30～50塊，四氫呋喃-乙醇-水混合物的進料位置為第16～28，萃取劑進料位置為第3～8塊，萃取精餾塔(t2)的操作壓力為0.4atm絕壓，理論塔板數為25～45，進料位置為第17～35塊，萃取劑進料位置為第3～6塊，萃取劑回收塔(t3)的操作壓力為0.15atm絕壓，理論塔板數為20～30，進料位置為第6～13塊。
根據本發明的另一優選實施方式，其特征在于所述萃取劑總量與四氫呋喃-乙醇-水混合物質量之比，即溶劑比為0.6～4。
根據本發明的另一優選實施方式，其特征在于所述萃取精餾塔(t1)的萃取劑用量與萃取精餾塔(t2)的萃取劑用量之比為0.4～0.6。
根據本發明的另一優選實施方式，其特征在于分離的四氫呋喃-乙醇-水混合物可以以任意比例混合。
根據本發明的另一優選實施方式，其特征在于分離后四氫呋喃的質量純度為99.85％～99.90％，乙醇的質量純度為99.85％～99.90％，水的質量純度為99.85％～99.95％。
一種混合萃取劑分離四氫呋喃-乙醇-水混合物的方法中采用的混合萃取劑為二甲基亞砜和乙二醇的混合物，其中二甲基亞砜與乙二醇的質量比為0.2～0.7。
[有益效果]
本發明與現有的技術相比，主要有以下有益效果：
(1)采取該方法分離四氫呋喃、乙醇和水共沸物，得到兩種高純度產品，解決了四氫呋喃、乙醇和水形成三個二元共沸物難以分離的難題。
(2)該方法采用混合萃取劑可以權衡兩個萃取精餾塔的分離效果，提高了整個工藝的分離效果，降低了整個過程的能耗。
(3)該方法具有工藝簡單，設備投資少，分離后四氫呋喃和乙醇的產品純度高等優點，所采用的混合萃取劑乙二醇和二甲基亞砜的混合溶液可以同時打破三個二元共沸物、易于回收、化學熱穩定性好。
【附圖說明】
附圖1為本發明的混合萃取劑分離四氫呋喃、乙醇和水混合物的工藝流程圖。
圖中，t1-萃取精餾塔；t2-萃取精餾塔；t3-萃取劑回收塔；d1、d2、d3-回流罐；c1、c2、c3-冷凝器；r1、r2、r3-再沸器；e-冷卻器。
【具體實施方式】
下面結合實施例，進一步說明本發明，但本發明并不限于實施例。
實施例1：
進料溫度為30℃，流量為1000kg/h，壓力為1atm絕壓，進料中含四氫呋喃10％(質量分數)、乙醇20％(質量分數)、水70％(質量分數)。萃取精餾塔(t1)理論板數為30塊，四氫呋喃-乙醇-水混合物的進料位置為第16塊，萃取劑進料位置為第3塊，萃取精餾塔(t2)理論板數為25塊，進料位置為第17塊，萃取劑進料位置為第3塊，萃取劑回收塔(t3)理論板數為20塊，進料位置為第6塊，萃取劑乙二醇的流量為600kg/h(溶劑比為0.6)，混合萃取劑中二甲基亞砜與乙二醇的質量比為0.2，萃取精餾塔(t1)的萃取劑用量與萃取精餾塔(t2)的萃取劑用量之比為0.4，分離后四氫呋喃的純度為99.85％(質量分數)，乙醇的純度為99.85％(質量分數)，水的純度為99.85％(質量分數)。
實施例2：
進料溫度為30℃，流量為1000kg/h，壓力為1atm絕壓，進料中含四氫呋喃30％(質量分數)、乙醇30％(質量分數)、水40％(質量分數)。萃取精餾塔(t1)理論板數為50塊，四氫呋喃-乙醇-水混合物的進料位置為第28塊，萃取劑進料位置為第8塊，萃取精餾塔(t2)理論板數為45塊，進料位置為第35塊，萃取劑進料位置為第6塊，萃取劑回收塔(t3)理論板數為30塊，進料位置為第13塊，萃取劑乙二醇的流量為4000kg/h(溶劑比為4)，混合萃取劑中二甲基亞砜與乙二醇的質量比為0.4，萃取精餾塔(t1)的萃取劑用量與萃取精餾塔(t2)的萃取劑用量之比為0.6，分離后四氫呋喃的純度為99.90％(質量分數)，乙醇的純度為99.90％(質量分數)，水的純度為99.95％(質量分數)。
實施例3：
進料溫度為30℃，流量為1000kg/h，壓力為1atm絕壓，進料中含四氫呋喃50％(質量分數)、乙醇20％(質量分數)、水30％(質量分數)。萃取精餾塔(t1)理論板數為40塊，四氫呋喃-乙醇-水混合物的進料位置為第23塊，萃取劑進料位置為第4塊，萃取精餾塔(t2)理論板數為30塊，進料位置為第20塊，萃取劑進料位置為第5塊，萃取劑回收塔(t3)理論板數為24塊，進料位置為第11塊，萃取劑乙二醇的流量為1500kg/h(溶劑比為1.5)，混合萃取劑中二甲基亞砜與乙二醇的質量比為0.5，萃取精餾塔(t1)的萃取劑用量與萃取精餾塔(t2)的萃取劑用量之比為0.6，分離后四氫呋喃的純度為99.87％(質量分數)，乙醇的純度為99.89％(質量分數)，水的純度為99.93％(質量分數)。
實施例4：
進料溫度為30℃，流量為1000kg/h，壓力為1atm絕壓，進料中含四氫呋喃70％(質量分數)、乙醇10％(質量分數)、水20％(質量分數)。萃取精餾塔(t1)理論板數為45塊，四氫呋喃-乙醇-水混合物的進料位置為第25塊，萃取劑進料位置為第6塊，萃取精餾塔(t2)理論板數為35塊，進料位置為第23塊，萃取劑進料位置為第4塊，萃取劑回收塔(t3)理論板數為28塊，進料位置為第12塊，萃取劑乙二醇的流量為2000kg/h(溶劑比為2)，混合萃取劑中二甲基亞砜與乙二醇的質量比為0.7，萃取精餾塔(t1)的萃取劑用量與萃取精餾塔(t2)的萃取劑用量之比為0.5，分離后四氫呋喃的純度為99.89％(質量分數)，乙醇的純度為99.88％(質量分數)，水的純度為99.94％(質量分數)。
實施例5：
進料溫度為30℃，流量為1000kg/h，壓力為1atm絕壓，進料中含四氫呋喃20％(質量分數)、乙醇60％(質量分數)、水20％(質量分數)。萃取精餾塔(t1)理論板數為35塊，四氫呋喃-乙醇-水混合物的進料位置為第17塊，萃取劑進料位置為第4塊，萃取精餾塔(t2)理論板數為33塊，進料位置為第20塊，萃取劑進料位置為第5塊，萃取劑回收塔(t3)理論板數為22塊，進料位置為第10塊，萃取劑乙二醇的流量為3000kg/h(溶劑比為3)，混合萃取劑中二甲基亞砜與乙二醇的質量比為0.2，萃取精餾塔(t1)的萃取劑用量與萃取精餾塔(t2)的萃取劑用量之比為0.4，分離后四氫呋喃的純度為99.88％(質量分數)，乙醇的純度為99.89％(質量分數)，水的純度為99.92％(質量分數)。