單乙醇胺(MEA)間歇萃取精餾甲醇-丙酮研究

曾春元，袁旭宏，黃海明, 陳紅，葉余原，尤玉靜，熊雙喜

（1.浙江奧翔藥業(yè)有限公司，浙江 臨海317000； 2.臺州職業(yè)技術學院生化系，浙江 臺卅 318000； 3.臺州學院醫(yī)藥化工學院，浙江 臺卅 318000）

單乙醇胺(MEA)間歇萃取精餾甲醇-丙酮研究

曾春元1，袁旭宏2，黃海明3, 陳紅3，葉余原3，尤玉靜3，熊雙喜3

（1.浙江奧翔藥業(yè)有限公司，浙江 臨海317000； 2.臺州職業(yè)技術學院生化系，浙江 臺卅 318000； 3.臺州學院醫(yī)藥化工學院，浙江 臺卅 318000）

用常規(guī)的間歇萃取精餾實驗裝置 ,研究了以單乙醇胺(MEA)為萃取劑間歇萃取精餾分離甲醇—丙酮恒沸物的過程?？疾炝溯腿?、全回流時間、共沸物組成、溶劑與混合物的體積比、回流比等因素對萃取精餾分離甲醇—丙酮共沸體系的影響，從而得出最優(yōu)的萃取條件。

間歇萃取精餾；單乙醇胺；丙酮、回流比

萃取精餾法是通過加入適當?shù)娜軇?以改善被分離組分間的相對揮發(fā)度,從而能使共沸物或沸點相近的混合物得以分離。常壓下甲醇與丙酮形成恒沸物，因此 , 采用常規(guī)的蒸餾方法是得不到質量分數(shù)90%以上的丙酮，只有選擇特殊精餾方法，萃取精餾是可選擇的一種，它是有沸點:溶劑的沸點高于原進料混合物的沸點,以防止溶劑汽化損失和污染產(chǎn)品;但也不能過高,以避免造成溶劑回收塔釜溫度過高、溶劑使用安全、無毒性、不腐蝕、熱穩(wěn)定性好、能回收利用及來源豐富等優(yōu)點。而廣泛應用于相對揮發(fā)度接近 1的二元體系中，如化工、醫(yī)藥中間體、精細化工及制藥等一類，目前文獻中對甲醇—丙酮分離有較多報導[1,2]。

本實驗采用單乙醇胺(MEA)間歇萃取精餾甲醇—丙酮進行了探研，對全回流的塔釜丙酮濃度、溶劑和混合物的體積比、加熱溫度及回流比等因素對分離效果的影響等進行考察 ,也對分離參數(shù)進行優(yōu)化,得出最適宜的萃取分離條件，為相關部門提供一些有價值的實驗數(shù)據(jù)[3-5]。

1 實驗部分

1.1 試劑及裝置

試劑：蒸餾水、甲醇（上海試劑總廠）、丙酮（天津大茂化學試劑公司）、MEA（上海試劑總廠）和醋酸鉀等均為化學純。

裝置：間歇萃取精餾裝置如圖 1（南京工業(yè)大學研制），主要有：控制面版、塔釜加熱套、填料塔塔身和塔頂回餾頭等，填料選用不銹鋼網(wǎng)θ環(huán)，填料有1.2 m高。采用溫嶺市福立分析儀器公司的GC9801型氣相色譜儀。

分析條件： 檢測器：熱導、填充柱內(nèi)固定相：干燥劑、色譜柱類型：Φ3 mm×3 m 的填充柱、載氣：氫氣；柱前壓 0.2 MPa、汽化室溫度：142 ℃、柱爐溫度：102 ℃。

圖1 間歇萃取精餾塔裝置Fig.1 Batch extractive distillation column

1.2 實驗方法

配制不同甲醇(22%)—丙酮(78%)質量分數(shù)混合液體為原料 , 加入到塔底 500 mL四口瓶中,按照不同質量比的萃取劑在一定時間從塔頂加入,將塔釜液加熱至沸騰,在全回流下操作，待穩(wěn)定后在塔頂取產(chǎn)品 , 產(chǎn)品用氣相色譜儀分析其含量。不斷地改變原料中組分的質量分數(shù)、萃取劑與原料比 (質量)、回流比等參數(shù)，重復上述實驗。

最終，對各不同萃取精餾操作的結果進行比較分析；優(yōu)化出最佳操作條件。

2 結果與討論

2.1 單乙醇胺(MEA)與原料質量比對精餾的影響

分離操作條件：釜原料中甲醇含量為22%（質量），在全回流下，穩(wěn)定50 min取樣，加熱控制溫度為 200 ℃，在相同條件下,改變萃取劑〔MEA〕與原料質量比對分離甲醇—丙酮萃取精餾影響的考察。結果如表1。

表1 溶劑質量比對塔頂產(chǎn)品質量分數(shù)的影響Table 1 Effect of solvent mass ratio on overhead product mass fraction

由表1得知, 在MEA萃取劑質量比值增加,塔頂產(chǎn)品質量分數(shù)也隨之增加,當MEA質量比為1.6時，塔頂產(chǎn)品質量分數(shù)較高， 1.6后,繼續(xù)增加MEA質量比,分離效果比較穩(wěn)定，因此, MEA質量比為1.6最佳。

2.2 釜液濃度對萃取精餾的影響

分離操作條件：改變釜原料中甲醇含量，在全回流下，穩(wěn)定50 min取樣，加熱控制溫度為200 ℃，萃取劑〔MEA〕與原料質量比值為1.6,對分離甲醇—丙酮萃取精餾影響的考察。結果如表2。

表2 原料組成對對塔頂產(chǎn)品質量分數(shù)的影響Table 2 Effect of material composition on overhead product mass fraction

表 2得知,隨著原料中甲醇含量的增加 , 塔頂產(chǎn)品質量分數(shù)也隨之增加,22%繼續(xù)增加原料中的甲醇含量 ,丙酮的質量分數(shù)變化微小98%左右。因此22%最適宜。

2.3 塔釜的加熱溫度對精餾的影響

分離操作條件：改變釜的加熱溫度，在全回流下，穩(wěn)定50 min取樣，加熱控制溫度為200 ℃，萃取劑〔MEA〕與原料質量比值為1.6, 釜原料中甲醇含量為22%，對分離甲醇—丙酮萃取精餾影響的考察。結果如表3。

表3 加熱溫度對塔頂產(chǎn)品質量分數(shù)的影響Table 3 Effect of heating temperature on overhead product mass fraction

表3得知, 隨著釜加熱溫度的增加 , 塔頂產(chǎn)品質量分數(shù)也隨之增加, 在 185 ℃繼續(xù)增加溫度,丙酮的質量分數(shù)變化微小98.33%左右。因此185 ℃最適宜。

2.4 單乙醇胺(MEA)進料溫度對萃取精餾的影響

分離操作條件：改變MEA進料溫度，在全回流下，穩(wěn)定50 min取樣，加熱控制溫度為185 ℃，萃取劑〔MEA〕與原料質量比值為1.6, 釜原料中甲醇含量為22%，對分離甲醇—丙酮萃取精餾影響的考察。結果如表4。

表4得知,隨著MEA溫度的增加 , 塔頂產(chǎn)品質量分數(shù)也隨之減小, MEA進料溫度較低,萃敢效率越高，因此常溫最適宜。

2.5 不同回流比對精餾的影響

分離操作條件：改變回流比，MEA進料溫度為常溫，在部分回流下，穩(wěn)定50 min取樣，加熱控制溫度為185 ℃。

萃取劑〔MEA〕與原料質量比值為1.6, 釜原料中甲醇含量為22%，對分離甲醇—丙酮萃取精餾影響的考察。結果如表5。

Study on Batch Extractive Distillation of Methanol and Acetone by Using MEA as Extractant

ZENG Chun-yuan1，YUAN Xu-Hong2，HUANG Hai-Ming3，CHEN Hong3, YE Yu-yuan3, YOU Yu-Jing3, XIONG Shuang-xi3
(1. Zhejiang Ausun Pharmaceutical Co.,Ltd. , Zhejiang Linhai 317000, China; 2. Taizhou Vocational & Technical College, Zhejiang Taizhou 318000, China; 3. Department of Medical Chemistry, Taizhou University, Zhejiang Taizhou 318000, China)

s:Batch extractive distillation process of methanol-acetone binary azeotrope in the conventional batch extractive distillation experimental device with MEA as extracting agent was studied. Effect of extractant, total reflux time, azeotrope composition,volume ratio of solvent and mixture，reflux ratio and other factors on the extractive distillation separation of methanol - acetone azeotropic system was investigated, and the best extraction conditions were determined.

Batch extractive distillation；Monoethanoamine；Acetone；Reflux ratio

TQ 028.31

A

1671-0460（2014）11-2222-03

2014-06-13

國家青年科學基金項目（21207095）

曾春元（1970-），男，湖南永卅人，1992年畢業(yè)于湘潭大學化工系化學工程專業(yè)，從事化工及化學制藥產(chǎn)品的開發(fā)。

陳紅(1966-)，女，碩士，高級實驗師；葉余原（1969-）男，碩士，副教授，浙江人，主要從事藥物合成；熊雙喜(1953-), 男, 副教授, 湖南道縣人，研究方向：分離工程。Eail-xsxi@tzc.edu.cn。