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精对苯二甲酸装置副产醋酸甲酯的提纯研究

更新时间:2009-03-28

0 引 言

醋酸甲酯是一种重要的溶剂和有机化工原料,毒性小且具有果香气味,能与醇、醚、烃类等物质混溶,其溶解能力与丙酮相近。在工业上常用作硝酸纤维素和醋酸纤维素的快干性溶剂,广泛用于油漆涂料、纺织、香料、医药及食品等行业[1]。由于该物质与水共溶,且易水解,所以在作为溶剂使用时会影响产品的质量。因此,纯度为95%的醋酸甲酯售价较低,而纯度为99%以上的醋酸甲酯售价较高。目前,工业上主要通过化学合成法和化学提纯法获得高纯度醋酸甲酯[2-8]。在以对二甲苯为原料、醋酸为溶剂的高温氧化法生产对苯二甲酸的过程中,醋酸不完全燃烧生成醋酸甲酯是主要副反应之一。生成的醋酸甲酯最终通过氧化反应尾气排入大气、随溶剂脱水塔顶不凝气排入大气,或随溶剂脱水塔塔顶液相(工业废水)排至下游污水处理装置,从而造成资源浪费和环境污染。

对于随氧化反应尾气排出的醋酸甲酯,中国石化扬子公司化工厂增设了一个醋酸甲酯精馏塔,利用活性炭吸附氧化反应尾气中的有机物,再利用低压蒸汽解析,将富含醋酸甲酯的解析液送入醋酸甲酯精馏塔;溶剂脱水塔顶的不凝气相用脱水塔塔顶馏出物冷却、洗涤,洗涤液进入醋酸甲酯精馏塔,通过精馏处理得到醋酸甲酯成品,但该法所得醋酸甲酯成品的纯度为90%左右,含有甲醇、水等杂质,而醋酸甲酯-甲醇-水混合液易形成二元、三元共沸物,采用普通精馏难以得到高纯度的醋酸甲酯。本文主要研究精对苯二甲酸(PTA)装置副产醋酸甲酯的提纯方法,将醋酸甲酯的纯度提至99%以上。

1 实验部分

1.1 主要试验装置

实验采用萃取装置,如图1所示。

  

图1 萃取装置

1.2 原料及仪器

(1)原料及试剂

分析:因x→0时,则待求极限分母为零。根据极限四则运算法则——分母的极限不为零。因此,可首先应用三角公式sin2x=-(cos x-1)(cos x+1)与分子cos x-1约分,使待求极限分母不为零,求出极限值。

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无水氯化钙(分析纯),醋酸铵(分析纯),醋酸钾(分析纯),乙二醇(分析纯),甘油(分析纯),二甲亚砜(分析纯),丙酮(分析纯),石油醚(分析纯),去离子水,扬子公司化工厂精对苯二甲酸装置的醋酸甲酯废液。

(2)仪器

2.2.5 萃取时间的选择

青海湖流域位于青藏高原东北部,地处青海省西部柴达木盆地、东部湟水谷地、南部江河源头与北部祁连山地的枢纽地带,总面积2.96×104km2。区域海拔3000~5000m ,多年平均气温-1.14~1.17℃,降水量253~515mm,水面蒸发量800~1000mm,属于典型的高寒干旱大陆性气候[11]。受东南季风、西南季风和西风环流影响,全年降雨集中在夏季,占年降水量的70%~80%。

(1)建立连续侧线出料精馏装置,进一步考察塔高、回流比等条件对塔顶醋酸甲酯纯度的影响,优化精馏操作条件,并得到精馏的收率。

1.3 分析方法

Agilent 7890气相色谱,FID,柱温70℃,升温速率20℃/min,最终温度190℃,气化室温度250℃,检测器温度250℃,空气流速400 mL/min,氢气流速30 mL/min,柱前压0.1 MPa。采用自动进样器进样,进样体积10 μL。采用面积归一法计算醋酸甲酯含量。

1.4 原料定性定量分析

由图7可知,随着萃取级数的增加,醋酸甲酯的含量先升高后趋于平缓,即萃取级数越多,萃取效果越好,但是当萃取级数在二级时,醋酸甲酯的纯度已达99%以上。考虑溶剂成本,选定萃取级数为二级。

2 实验结果与讨论

2.1 预处理

由于醋酸甲酯废液中杂质含量比较多,须进行预处理将醋酸甲酯馏分富集。取原料500 g加入精馏塔塔釜,塔板数为40,控制塔釜温度56~60℃,回流比为10,待塔顶塔釜温度恒定后回流30 min开始出料,除去沸点低于56℃的轻组分和塔釜重组分,收集沸点在57~59℃的醋酸甲酯富集液。通过气相色谱分析发现,醋酸甲酯的纯度虽未明显提高,但原料中醋酸等高沸点杂质已被除去。

2.2 液液萃取实验

由图6可以看出,随着萃取时间的增加,醋酸甲酯含量逐渐升高,30 min后趋于平缓,即萃取效果随着萃取时间的增加而逐渐增强。考虑工厂运行的实际情况,节约时间成本,选定萃取时间为30 min。

以醋酸甲酯富集液为原料,甘油为萃取剂,分别取原料和萃取剂各100 mL,加入5 g盐,控制萃取温度为30℃,混合搅拌萃取30 min,静置30 min,取上层萃取相分析。所加入的盐分别为氯化钙、醋酸铵和醋酸钾,实验结果如图2所示。

  

图2 盐的种类对萃取效果的影响

由图2可知,加入盐的萃取效果明显好于不加盐的萃取效果,而当加入的盐为醋酸铵时,萃取效果最好,因此,选定加盐液液萃取实验中加入的盐为醋酸铵。

2.2.2 萃取剂的选择

以醋酸甲酯富集液为原料,分别取原料和萃取剂各100 mL,加入5 g醋酸铵,控制萃取温度为30℃,混合搅拌萃取30 min,静置30 min,取上层萃取相分析。萃取剂分别为去离子水、乙二醇、甘油、二甲亚砜、丙酮、石油醚、甘油和乙二醇的混合物,实验结果如图3所示。

  

图3 萃取剂种类对萃取效果的影响

当以乙二醇、二甲亚砜、丙酮、石油醚为萃取剂时,溶液不分层。以水、甘油、乙二醇和甘油的混合物(体积比为1:1)为萃取剂时分层较明显,萃取效果最佳,如图3所示。因此,选定加盐液液萃取实验中的萃取剂为乙二醇和甘油的混合物(体积比为 1:1)。

2.2.3 萃取剂用量的选择

“这么说,我倒是要定这批玉器了。”胖子一时激动,脱口而出。但转念一想,说道:“道爷,我对玉石不够了解,分不出个好坏高低,也不知道爷这些法器是个什么价钱……”

以醋酸甲酯富集液为原料,取原料100 mL,加入5 g醋酸铵,分别取萃取剂50 mL、100 mL、150 mL、200 mL,控制萃取温度为30℃,混合搅拌萃取30 min,静置30 min,取上层萃取相分析。实验结果如图4所示。

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图4 萃取剂用量对醋酸甲酯纯度的影响

从图4可见,随着萃取剂用量的增加,醋酸甲酯含量逐渐升高后趋于平缓,即萃取效果随萃取剂用量的增加而增加,但考虑成本,选取萃取剂用量为100 mL。

2.2.4 萃取温度的选择

以醋酸甲酯富集液为原料,分别取原料和萃取剂各100 mL,加入5 g醋酸铵,控制萃取温度分别为10℃、20℃、30℃、40℃,混合搅拌萃取30 min,静置30 min,取上层萃取相分析。实验结果如图5所示。

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图5 萃取温度对醋酸甲酯含量的影响

由图5可知,随着萃取温度的升高,醋酸甲酯的含量先升高后降低,即随着萃取温度的增加,萃取效果逐渐增强,但是当温度高达30℃后,由于分子间作用力发生变化而导致萃取效果下降,故选定最佳萃取温度为30℃。

安捷伦7890-A气相色谱仪(安捷伦科技有限公司),DB-FFAP毛细管色谱柱,规格为30 m×320 μm×0.25 μm。水分析仪。萃取釜。

以醋酸甲酯富集液为原料,分别取原料和萃取剂各100 mL,加入5 g醋酸铵,萃取温度均为30℃,混合搅拌萃取,分别控制萃取时间为10 min、20 min、30 min、40 min,静置 30 min,取上层萃取相分析。实验结果如图6所示。

  

图6 萃取时间对醋酸甲酯含量的影响

2.2.1 盐的选择

2.2.6 萃取级数的选择

以醋酸甲酯富集液为原料,乙二醇和甘油的混合物(体积比为1:1)为萃取剂,分别取原料和萃取剂各100 mL,加入5 g氯化铵,控制萃取温度为30℃,混合搅拌萃取30 min,静置30 min,取上层萃取相分析。将所得的萃取相继续加萃取剂进行二级、三级萃取,实验结果如图7所示。

  

图7 萃取级数对萃取效果的影响

对精对苯二甲酸装置中副产的醋酸甲酯废液用气质联用和气相色谱分别进行了定性定量分析,该废液中醋酸甲酯含量为90.39%左右,此外还含有甲醇、水、醋酸、醋酸正丙酯、苯甲酸、对甲基苯甲醛等杂质,其中水2.12%,甲醇3.81%,其他3.68%。

综上所述,在100 mL醋酸甲酯富集液中加入100 mL乙二醇和甘油的混合物(体积比为1:1)和5 g醋酸铵,在30℃时混合搅拌萃取30 min,静置30 min,取上层萃取相继续加含盐萃取剂进行二级萃取,可将醋酸甲酯的含量由88.69%提纯至99%。

高校应积极主动响应内部控制建设的相关政策要求,根据高校实际情况拟定适合自身发展规划的内部控制建设方案,在高校内部成立“一把手”总负责的内部控制建设领导小组,综合运用流程梳理、风险评估、制度建设等方式,厘清高校科研管理、人才培养、绩效管理、合同管理等主要经济业务活动中的风险点,理顺工作机制,初步进行高校内部控制体系建设。

3 结论与展望

针对扬子公司化工厂醋酸甲酯废液,通过先精馏预处理后加盐萃取的方法,将醋酸甲酯含量由不足90%提纯至99%以上。其中,精馏预处理的条件为:精馏塔的塔板数为40,塔釜温度为56~60℃,回流比 10,测线采出 57~59℃的醋酸甲酯富集液;加盐萃取的条件为萃取溶剂比为1,萃取温度30℃,萃取时间30 min,萃取级数二级。该法克服了单一精馏法或萃取法直接制取高纯度醋酸甲酯的不足和困难,且能耗较低,工艺简单,适合工业化,具有较高的经济效益。为完善此工艺,还可从两方面作进一步探究:

区内地下水的补给来源主要为大气降水,地下水主要受大气降水补给,大气降水通过地表风化裂隙及灰岩出露区落水洞、岩溶裂隙等垂直下渗,补给下部地下水。接受降水补给后,地下水一部分在沟谷低洼处以下降泉方式季节性排泄,另一部分以区域径流方式流出区外。

在选择合理的配合比后,混合料的施工工艺工序是否达标,是否满足相应的规范。这些问题的关键在于下一步的拌合过程。拌合的质量的好坏将直接影响到接下来摊铺及碾压这两个步骤能否顺利开展。拌合目的有三点,其一:混合料能够合理搭配,均匀得当;其二:二灰和粗集料、细集料之间能够完美的镶嵌覆盖;其三:使得含水量达到均衡状态。因此,要想达到以上最好的效果,首先必须对施工配合比严格控制;其次,要保证粗细集料达到饱和状态,研究发现,混合料的最佳含水量不等于二灰的最佳含水量,它还包括粗细集料达到饱和状态下含水量;最后,每天应该规定时间对石灰剂量进行多次抽样检查,。

(2)根据精馏和萃取的收率,获取最终整个工艺的收率。

参考文献

[1]盖丽芳,尚会建,彭丽敏,等.高纯度醋酸甲酯精制新工艺[J].河北工业科技,2007,24(1):19-20.

[2]彭峰,冯景贤.甲醇绿色羰化合成醋酸甲酯[J].四川大学学报(工程科学版),2002,34(5):32-35.

[3]曲宇霞,蔡旺锋,许春建,等.浆料催化精馏制备醋酸甲酯[J].化学工业与工程,2006,23(1):1-5.

[4]吴文炳,陈樑,张世玲,等.反应萃取精馏合成醋酸甲酯的研究[J].天然气化工,2004,29(6):5-9.

[5]田敉,王孝科.采用质子酸离子液体反应萃取精馏制备醋酸甲酯[J].石油化工,2009,38(6):603-607.

2.器械及药品:肠电生理起搏使用便携式胃肠起搏治疗仪(重庆腾跃医疗器械有限公司);生产许可证号:渝食药监械生产许20110037号;标准编号:YZB/渝0035-2013。莫沙必利片采购于鲁南贝特制药有限公司(5 mg×24片)。比沙可啶肠溶片采购于Boehringer Ingelheim公司(5 mg×20片)。

[6]赵林秀,王小燕,崔建兰,等.加盐萃取精馏分离醋酸甲酯-甲醇二元恒沸物[J].石油化工,2005,34(2):144-147.

[7]陈键,刘德华.一种液相吸附制取高纯度醋酸甲酯的方法:中国,CN1304358C[P].2007-03-14.

[8]张韵华,奚梅成,陈效群.数值计算方法和算法[M].北京:科学出版社,2000.

绩效评价包括基本支出绩效评价、项目支出绩效评价和部门整体支出绩效评价,以项目支出为重点,重点评价一定金额以上的涉及民生项目、政府重点投资项目、或具有重要社会影响和经济影响的项目。根据财政支出实际情况和管理工作的需要,可对财政支出采取绩效自评、重点评价、第三方评价等多种方式。各部门和单位可建立自己的绩效评价模板,明确评价对象、评价范围、评价方法等,提升绩效评价工作的规范性,提高其工作效率。制定评价方案时要充分考虑单位的实际情况,可由各部门编制绩效自评报告后由预算归口部门汇总并审核,得到绩效评价报告(具体流程如图6)。

 
顾美娟,潘勇
《南通职业大学学报》2018年第01期文献

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