碳酸二甲酯和甲醇的分离方法技术

本发明专利技术涉及一种通过萃取蒸馏在蒸馏柱中分离甲醇和碳酸二甲酯的方法。所述萃取蒸馏在改变碳酸二甲酯／甲醇混合物的共沸性的萃取蒸馏剂存在下进行。从该蒸馏柱中取走蒸气侧线馏分流。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用萃取蒸馏分离。所述萃取蒸馏是在一种萃取蒸馏剂存在下进行的，该萃取蒸馏剂能够改变碳酸二甲酯/甲醇混合物的共沸性。因此，把碳酸二甲酯从碳酸二甲酯/甲醇的混合物中分离出来是很必要的。分离碳酸二甲酯和甲醇的共沸混合物的方法包括压力摆动蒸发、高压蒸发和萃取蒸馏。萃取蒸馏是用于分离具有共沸特性的混合物组分的方法。在萃取蒸馏的方法中，一种试剂，在这里称之为“萃取蒸馏剂”，需要加入到在蒸馏中要分离的组分的组合物中，使混合物组分的相对挥发度发生改变。相对挥发度的改变使各组分挥发度有足够的差异，才能使蒸馏方法的有效分离成为可能。美国专利U.S.5 292 917公开了一种在草酸二甲酯存在下蒸馏碳酸二甲酯/甲醇的混合物的萃取蒸馏方法。串联使用两根蒸馏柱以从甲醇中分离碳酸二甲酯。在第一根蒸馏柱的顶端，甲醇被移走，而碳酸二甲酯/草酸二甲酯的混合物被填加进第二根蒸馏柱。在第二根蒸馏柱中碳酸二甲酯从草酸二甲酯中分离出来。日本专利06228026，1994年8月16日出版，公开了一种碳酸二甲酯和甲醇混合物的萃取蒸馏方法，该方法是在一种从一组包括苯甲醚的化合物中选出来的萃取剂存在下进行。日本专利06016596，1994年1月25日出版，公开了一种在有机溶剂如苯酚存在下，通过回流碳酸二甲酯/甲醇混合物把碳酸二甲酯从甲醇中分离出来的方法。该方法把甲醇作为塔顶馏出物，而有机溶剂和碳酸二甲酯混合物作为塔底馏出物。已知的碳酸二甲酯/甲醇混合物的分离方法至少包括两根蒸馏柱。因此，需要一种简单的、更经济的碳酸二甲酯/甲醇混合物的分离方法。本专利技术涉及一种在单个的蒸馏柱中，从含有碳酸二甲酯和甲醇的混合物中把碳酸二甲酯和甲醇分离开的方法。这种方法包括以下的步骤A) 在萃取蒸馏剂存在下，蒸馏含有碳酸二甲酯和甲醇的混合物，其中的萃取蒸馏剂选自芳香羟基化合物、烷基芳基醚、碳酸二烷基酯、碳酸烷基芳基酯、碳酸二芳基酯、碳酸亚烷基酯和脂环醇；和B) 从蒸馏柱中移除主要含有碳酸二甲酯的侧线馏分流；本专利技术更进一步涉及到在一个根蒸馏柱中纯化碳酸二甲酯的方法，其包括以下步骤A) 把含有碳酸二甲酯和甲醇的碳酸二甲酯/甲醇进料流和含有萃取蒸馏剂的第二物流装填进蒸馏柱，把碳酸二甲酯/甲醇进料流在第二物流之下向萃取蒸馏柱进料，所述萃取蒸馏剂选自芳香羟基化合物、烷基芳基醚、碳酸二烷基酯、碳酸烷基芳基酯、碳酸二芳基酯、碳酸亚烷基酯和脂环醇；B) 在萃取蒸馏剂存在下，在蒸馏柱中蒸馏碳酸二甲酯和甲醇；和C) 从蒸馏柱中取走塔顶馏分流、侧线馏分流和塔底馏分流，塔顶馏分流主要含有甲醇，侧线馏分流主要含有碳酸二甲酯，而塔底馏分流主要含有萃取蒸馏剂。在本专利技术中，侧流蒸馏柱代替了都含有重沸器和冷凝器的两蒸馏柱。如果需要更纯的产品，侧流蒸馏柱可以与侧精馏柱连用。在采用侧精馏柱的实施方案中，侧精镏柱与侧流蒸馏柱耦合。图2是本专利技术具有一个侧精馏柱的实施方案示意图。图3是组分蒸气质量分数对蒸馏柱中的理论塔板数的曲线图。专利技术详述参考本专利技术在下面详述的优选实施方案和其中包括的实施例，或许更容易理解本专利技术。在对本方法和组合物公开和描述之前，应理解本专利技术并不局限于指定的合成方法或具体的制剂，这应当是可变的。也应理解，其中使用的术语仅仅是为描述具体的实施方案，并不想进行限制。在说明书和所附的权利要求中用了许多术语，这些术语应该界定为以下意义除非上下文明确指出，单数“a”、“an”和“the”包括复数所指物。“任选的”和“任选地”意味着随后描述的事件和环境可以出现也可不出现，这些描述包括事件发生的场合和不发生的场合。当“主要包括”和“相对纯净”用于指进入或离开蒸馏柱的物流组成时，表示所指的混合物含有至少85重量％的指定物质。当“纯净”被用于进入或离开蒸馏柱或精馏柱的物流组成时，表示所指的混合物含有至少95重量％的指定物质。其中使用的“蒸馏柱”指具有一个重沸器和一个冷凝器的柱子。其中使用的“侧精馏柱”是指柱中输入到侧精馏柱的能量是通过从蒸馏柱中取出蒸气侧线馏分流提供的。侧精馏柱并没有再沸器。本专利技术涉及的方法或在单蒸馏柱中纯化碳酸二甲酯包括以下步骤A) 在萃取蒸馏剂存在下，蒸馏含有碳酸二甲酯和甲醇的混合物，其中的萃取剂选自芳香羟基化合物、烷基芳基醚、碳酸二烷基酯、碳酸烷基芳基酯、碳酸二芳基酯、碳酸亚烷基酯和脂环醇；和B) 从蒸馏柱中移除主要含有碳酸二甲酯的侧线馏分流。在一个实施方案中，专利技术涉及在单蒸馏柱中纯化碳酸二甲酯的方法，其包括以下步骤A) 把含有碳酸二甲酯和甲醇的碳酸二甲酯/甲醇进料流和含有萃取蒸馏剂的第二物流装填进蒸馏柱，把碳酸二甲酯/甲醇进料流在第二物流之下向萃取蒸馏柱进料，所述萃取蒸馏剂选自芳香羟基化合物、烷基芳基醚、碳酸二烷基酯、碳酸烷基芳基酯、碳酸二芳基酯、碳酸亚烷基酯和脂环醇；B) 在萃取蒸馏剂存在下，在蒸馏柱中蒸馏碳酸二甲酯和甲醇；和C) 从蒸馏柱中取走塔顶馏分流、侧线馏分流和塔底馏分流，塔顶馏分流主要含有甲醇，侧线馏分流主要含有碳酸二甲酯，而塔底馏分流主要含有萃取蒸馏剂。应该理解到所定义的蒸馏方法的步骤是同时并优选连续进行。已知的在萃取蒸馏方法中分离碳酸二甲酯和甲醇的方法包括一个以上的蒸馏柱，每一个柱具有一个再沸器和一个塔顶冷凝器。令人出乎意料的是，在萃取蒸馏柱中移走主要含有碳酸二甲酯的侧线馏分流，可以不需要一个再沸器和一个塔顶冷凝器的第二根蒸馏柱。这样，大大简化了方法和降低了成本。令人感到意外，从蒸馏柱移走主要含有碳酸二甲酯的物流能够把三种相对纯净的馏分流分离开。用“主要包括”和“相对纯净”表示各个馏分流中分别含有至少85重量％的甲醇、碳酸二甲酯和萃取蒸馏剂。在本专利技术的方法中，主要含有碳酸二甲酯的侧线馏分流从蒸馏柱被移走。侧线馏分流移走的位置在或接近柱中碳酸二甲酯的质量分数为最大值的地方。这个点取决于柱的条件，如压力和塔板数变化。这个点是通过如表1“侧流蒸馏柱的几何设计方法”，Industrial &Engineering Chemistry Research，35卷，10期，PP.3653-3664，中所描述的迭代法确定。或可以使用已知的计算机模拟模型(如“AspenPlusTM”，由Aspen Technology Inc.，Cambridge，Massachusetts开发)确定，这将在本说明书的实验部分更进一步的讨论。表1“侧流蒸馏柱的几何设计方法”(Industrial & EngineeringChemistry Research，35卷，10期，PP.3653-3664)中描述的迭代法如下面所述。确定上半侧线馏分流柱的侧线馏分流的位置1)首先确定柱压、流速、进料流的组成和焓；2)选择馏分组成；3)选择一个回流比；4)确定精馏分布图，在精馏段中的组分分布图；5)在精馏分布图中选择侧线馏分流的位置；6)选择塔底组成；7)从分布图中确定馏分、塔底和侧线馏分流的流量；8)然后确定中间分布图，再确定汽提分布图。如果中间分布图和汽提分布图交叉，则方法完成。如果不相交，则调整回流比或其它给定值，并从步骤2)，选择馏分组成开始，重复此方法。确定下半侧线馏分流柱的侧线馏分流的方法是相同的，除了先确定汽提分布图，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在蒸馏柱中从含有碳酸二甲酯和甲醇的混合物分离碳酸二甲酯和甲醇的方法，其包括以下步骤：Ａ）在萃取蒸馏剂存在下，蒸馏含有碳酸二甲酯和甲醇的混合物，其中的萃取剂选自芳香羟基化合物、烷基芳基醚、碳酸二烷基酯、碳酸烷基芳基酯、碳酸二芳基酯、碳 酸亚烷基酯和脂环醇；和Ｂ）从蒸馏柱中移除主要含有碳酸二甲酯的侧线馏分流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A尼索利，SM布温斯，MF多赫蒂，MF马洛尼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]