一种粗酚脱水方法与流程

1.本发明涉及粗酚脱水技术领域，尤其涉及一种粗酚脱水方法。


背景技术：

2.粗酚脱水是焦化粗酚精制过程必经的步骤。传统的粗酚脱水方法是将粗酚原料直接精馏，蒸馏出其中的水份，完成脱水。这种传统的粗酚脱水方法主要存在的问题是：在脱水过程中，粗酚中的苯酚与水会形成共沸物，一起从塔顶蒸馏出来，使脱出来的水中酚含量达到2～4％，cod达到60000～120000mg/l。由于这部分水的酚含量很高，需要另外加萃取剂进行萃取处理，以便回收其中的粗酚(如中国发明cn107739299a)，涉及溶剂再生过程和设备等一系列问题，显著增加了设备投资和生产成本。
3.文献《苯酚-水混合物的共沸精馏分离》(作者刘金海，来自于《齐鲁石油化工》2005,33(4):271～272)中公开了针对工业上连续粗酚等原料脱水问题，采用甲苯与水共沸的方法脱水，取得了不错的效果。该技术至少存在以下问题：第一，该技术主要针对粗酚的连续脱水过程，而目前粗酚基本都是间歇脱水过程；第二，甲苯共沸效果不理想，精馏过程中需要添加的量比较多，达到粗酚原料的一半了，会显著增加装置处理负荷、处理能耗、处理成本，在实际生产中经济效益不佳。
4.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供了一种粗酚脱水方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。本发明大幅减少了溶剂的使用量，显著降低了精馏负荷、脱水过程能耗和脱水成本，而且溶剂的挥发性损耗更低、精馏出水的速度更快、所需操作时间大大缩短，分离出来的水的后续处理难度显著降低。
6.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
7.一种粗酚脱水方法，包括：按照粗酚原料的重量，向所述粗酚原料中加入所述粗酚原料0.02～0.2倍重的溶剂进行精馏；其中，所述溶剂采用沸点为115～155℃的烷烃、沸点为118～155℃的芳烃中的至少一种。
8.优选地，将粗酚原料加入到间歇精馏釜中，并按照所述粗酚原料的重量，向所述粗酚原料中加入所述粗酚原料0.02～0.2倍重的溶剂，然后进行精馏，精馏塔塔顶的馏出液先进入分相器，然后根据所述馏出液能否分相进行分段操作：第一阶段为脱水过程，当所述馏出液能够分相时，溶剂相全部回流，水相全部采出，直到无水相排出为止；第二阶段为脱溶剂过程，当所述馏出液不能分相时，馏出物部分回流，切换收集器，单独收集溶剂与酚的混合物，直至釜液不含溶剂时才停止精馏过程。
9.优选地，所述精馏塔的理论板数20～60块，操作压力为常压～10kpa(绝压)。
10.优选地，所述沸点为115～155℃的烷烃包括但不限于1,2-二甲基环己烷、1,3-二甲基环己烷、乙基环己烷、环庚烷、甲基环庚烷、正辛烷中的至少一种。
11.优选地，所述沸点为118～155℃的芳烃采用带两个甲基或一个乙基或一个异丙基的芳烃。优选地，所述沸点为118～155℃的芳烃包括但不限于异丙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙苯中的至少一种。
12.与现有技术相比，本发明所提供的粗酚脱水方法采用沸点为115～155℃的烷烃、沸点为115～155℃的芳烃中的至少一种作为溶剂替代了现有技术中的甲苯，并结合了特定的粗酚脱水方法，从而能大幅减少溶剂的使用量，显著降低精馏负荷、脱水能耗和脱水成本，而且溶剂的挥发性损耗更低、精馏脱水的速度更快、所需操作时间大大缩短，分离出来的水的后续处理难度显著降低。
具体实施方式
13.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
14.首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
15.术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
16.当浓度、温度、压力、尺寸或者其它参数以数值范围形式表示时，该数值范围应被理解为具体公开了该数值范围内任何上限值、下限值、优选值的配对所形成的所有范围，而不论该范围是否被明确记载；例如，如果记载了数值范围“2～8”时，那么该数值范围应被解释为包括“2～7”、“2～6”、“5～7”、“3～4和6～7”、“3～5和7”、“2和5～7”等范围。除另有说明外，本文中记载的数值范围既包括其端值也包括在该数值范围内的所有整数和分数。
17.下面对本发明所提供的粗酚脱水方法进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
18.本发明提供了一种粗酚脱水方法，包括：按照粗酚原料的重量，向所述粗酚原料中加入所述粗酚原料0.02～0.2倍重的溶剂进行精馏。
19.其中，所述溶剂采用沸点为115～155℃的烷烃、沸点为118～155℃的芳烃中的至少一种，即所述溶剂可以采用单独一种沸点为115～155℃的烷烃或单独一种沸点为118～155℃的芳烃，也可以采用多种沸点为115～155℃的烷烃或多种沸点为118～155℃的芳烃，还可以采用沸点为115～155℃的烷烃与沸点为118～155℃的芳烃的混合物。所述沸点为115～155℃的烷烃包括但不限于1,2-二甲基环己烷、1,3-二甲基环己烷、乙基环己烷、环庚烷、甲基环庚烷或正辛烷。所述沸点为118～155℃的芳烃可以采用带两个甲基或一个乙基或一个异丙基的芳烃，例如：异丙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯或乙苯。
20.具体地，本发明提供的粗酚脱水方法可以是将粗酚原料加入到间歇精馏釜中，并
按照所述粗酚原料的重量，向所述粗酚原料中加入所述粗酚原料0.02～0.2倍重的溶剂，然后进行精馏，精馏塔(脱水用精馏塔的理论板数为20～60块，操作压力为常压～10kpa(绝压))塔顶的馏出液先进入分相器，然后根据所述馏出液能否分相进行分段操作：第一阶段为脱水过程，当所述馏出液能够分相时，溶剂相全部回流，水相全部采出，直到无水相排出为止；第二阶段为脱溶剂过程，当所述馏出液不再分相时，馏出物部分回流，切换收集器，单独收集溶剂与酚的混合物，直至釜液不含溶剂时才停止精馏过程，塔顶所回收的溶剂用于下次粗酚原料精馏脱水时加入釜中回用。
21.与现有技术相比，本发明所提供的粗酚脱水方法至少具有以下优点：
22.(1)本发明所提供的粗酚脱水方法采用沸点为115～155℃的烷烃、沸点为118～155℃的芳烃中的至少一种作为溶剂替代了现有技术中的甲苯，可以是单个的纯溶剂，也可以是混合物，这可以取得比甲苯更好的共沸效果；本发明所采用溶剂的沸点更高，挥发损耗更小，而共沸脱水效果则更好，所需加入溶剂的比例比上述背景技术中文献所述的甲苯减少了一半以上，即大幅减少了溶剂的使用量，因而精馏负荷显著降低，并且显著降低了脱水过程的能耗和成本。
23.比如，甲苯与水的共沸质量比是0.81:0.19，而异丙苯与水的共沸质量比是0.58:0.42，这意味着1份水需要0.81/0.19＝4.3份甲苯才能带出，而如果用异丙苯，则只需要0.58/0.42＝1.4份就够了，因而所需加入的溶剂少了很多。
24.当然，作为间歇精馏来讲，由于溶剂是全回流操作的，而水相是全采出的，实际操作中溶剂的用量并不需要遵守上述比例，但采用高沸点共沸剂时，溶剂的带水能力更强，这意味着精馏出水的速度更快，所需操作时间大大缩短。
25.(2)本发明所提供的粗酚脱水方法采用沸点为115～155℃的烷烃、沸点为118～155℃的芳烃中的至少一种作为溶剂替代了现有技术中的甲苯，所选溶剂的沸点(118～155℃)比甲苯(110℃)更高，挥发性损耗更低。
26.(3)本发明所提供的粗酚脱水方法中所选溶剂为烷烃、或者带两个甲基或一个乙基或一个异丙基的芳烃，与上述背景技术中文献所述的只带一个甲基的甲苯相比，在水中的溶解度更低，损耗更小，所分离出来的水的后续处理难度也显著降低了；比如，甲苯在水中的溶解度为0.05g/100ml(20～25℃)，邻二甲苯在水中的溶解度为0.01g/100ml(20～25℃)，二者相差大约5倍；而烷烃、异丙苯则基本上不溶于水；这就显著降低了溶剂损耗，而且所分离出来的水的后续处理难度显著降低。
27.(4)现有技术中不加溶剂的精馏脱水方式，分离出来的水中酚含量为2～4％(工业实际数据)；相比之下，本发明实施例中加溶剂的共沸精馏分离出来的水中酚含量在200ppm以内，后续处理难度显著降低。
28.(5)本发明所提供的粗酚脱水方法采用沸点为115～155℃的烷烃、沸点为118～155℃的芳烃中的至少一种作为溶剂替代了现有技术中的甲苯，并结合特定的粗酚脱水方法，能大幅减少溶剂的使用量，显著降低精馏负荷、脱水能耗和脱水成本，而且溶剂的挥发性损耗更低、精馏出水的速度更快、所需操作时间大大缩短，分离出来的水的后续处理难度显著降低。
29.综上可见，本发明实施例大幅减少了溶剂的使用量，显著降低了精馏负荷、脱水过程能耗和脱水成本，而且溶剂的挥发性损耗更低、精馏出水的速度更快、所需操作时间大大
缩短，分离出来的水的后续处理难度显著降低。
30.为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的粗酚脱水方法进行详细描述。
31.实施例1
32.一种粗酚脱水方法，包括：将2.0kg含水10.0％的粗酚原料加入到3l间歇精馏釜中，并向所述粗酚原料中加入0.04kg(相当于所述粗酚原料的0.02倍重)的异丙苯，然后进行精馏，加热速率恒定在500w，精馏塔(所述精馏塔的理论板数为60块，一直采用负压精馏，绝压10kpa)塔顶的馏出液先进入分相器，溶剂相全部回流，水相全部采出，直到无水相排出为止，得到水相0.19kg，含酚19ppm；当精馏塔塔顶的馏出液不再分相后，回流比10，塔顶馏出0.08kg溶剂、酚与水的混合物(物料不分层)，可用于下次粗酚原料精馏脱水时用；所述间歇精馏釜内得到无水的粗酚；从塔顶有回流开始，脱水过程的时间为0.7小时。
33.实施例2
34.一种粗酚脱水方法，包括：将1.0kg含水10.0％的粗酚原料加入到2l间歇精馏釜中，并向所述粗酚原料中加入0.10kg(相当于所述粗酚原料的0.10倍重)的芳烃混合物(所述芳烃混合物的各组分的质量比为：邻二甲苯:间二甲苯:对二甲苯:乙苯＝1:1:1:1)，然后进行精馏，加热速率恒定在250w，精馏塔(所述精馏塔的理论板数为40块，一直采用负压精馏，绝压20kpa)塔顶的馏出液先进入分相器，溶剂相全部回流，水相全部采出，直到无水相排出为止，得到水相0.09kg，含酚14ppm；当精馏塔塔顶的馏出液不再分相后，回流比15，塔顶馏出0.13kg溶剂、酚与水的混合物(物料不分层)，可用于下次粗酚原料精馏脱水时用；所述间歇精馏釜内得到无水的粗酚；从塔顶有回流开始，脱水过程的时间为0.8小时。
35.实施例3
36.一种粗酚脱水方法，包括：将1.0kg含水10.0％的粗酚原料加入到2l间歇精馏釜中，并向所述粗酚原料中加入0.12kg(相当于所述粗酚原料的0.12倍重)的烷烃混合物(所述烷烃混合物的各组分的质量比为：1,2-二甲基环己烷:正辛烷＝1:1)，然后进行常压精馏，加热速率恒定在250w，精馏塔(所述精馏塔的理论板数为20块)塔顶的馏出液先进入分相器，溶剂相全部回流，水相全部采出，直到无水相排出为止，得到水相0.09kg，含酚4ppm；当精馏塔塔顶的馏出液不再分相后，采用负压精馏，绝压20kpa，回流比5，塔顶馏出0.16kg溶剂、酚与水的混合物(物料不分层)，可用于下次粗酚原料精馏脱水时用；所述间歇精馏釜内得到无水的粗酚；从塔顶有回流开始，脱水过程的时间为0.8小时。
37.实施例4
38.一种粗酚脱水方法，包括：将1.0kg含水10.0％的粗酚原料加入到2l间歇精馏釜中，并向所述粗酚原料中加入0.20kg(相当于所述粗酚原料的0.20倍重)的正辛烷，然后进行常压精馏，加热速率恒定在250w，精馏塔(所述精馏塔的理论板数为20块)塔顶的馏出液先进入分相器，溶剂相全部回流，水相全部采出，直到无水相排出为止，得到水相0.09kg，含酚6ppm；当精馏塔塔顶的馏出液不再分相后，采用负压精馏，绝压30kpa，回流比5，塔顶馏出0.27kg溶剂、酚与水的混合物(物料不分层)，可用于下次粗酚原料精馏脱水时用；所述间歇精馏釜内得到无水的粗酚；从塔顶有回流开始，脱水过程的时间为0.8小时。
39.对比文件1
40.一种粗酚脱水方法，与本发明实施例3基本相同，其不同之处在于未向所述粗酚原
料中加入溶剂，精馏压力恒定在20kpa(绝压)、回流比1:1，精馏塔塔顶所得水相0.10kg，含酚3.8％。从塔顶有回流开始，脱水过程的时间为0.8小时。
41.与本发明实施例3相比，对比例1中不添加溶剂进行粗酚精馏脱水，分离出来的水相酚含量非常高，需要另外加萃取剂进行萃取处理，而本发明实施例3中添加溶剂进行粗酚精馏脱水，分离出来的水相酚含量非常低，无需另外加萃取剂进行萃取处理，这显著降低了设备投资和生产成本。
42.对比文件2
43.一种粗酚脱水方法，与本发明实施例3基本相同，其不同之处在于所使用溶剂是甲苯，而不是烷烃混合物(所述烷烃混合物的各组分的质量比为：1,2-二甲基环己烷:正辛烷＝1:1)，精馏塔塔顶所得水相0.09kg，含酚2ppm；当精馏塔塔顶的馏出液不再分相后，精馏塔塔顶馏出0.15kg溶剂、酚与水的混合物(物料不分层)，可用于下次粗酚原料精馏脱水时用；所述间歇精馏釜内得到无水的粗酚；从塔顶有回流开始，脱水过程的时间为1.3小时。
44.与本发明实施例3相比，对比例2中添加甲苯作溶剂进行粗酚精馏脱水，脱水过程的时间显著增长，能耗显著增加，这说明在相等溶剂使用量的情况下，本发明实施例3精馏出水的速度更快，脱水过程的时间大幅缩短，能耗大幅降低。
45.综上可见，本发明实施例大幅减少了溶剂的使用量，显著降低了精馏负荷、脱水过程能耗和脱水成本，而且溶剂的挥发性损耗更低、精馏出水的速度更快、所需操作时间大大缩短，分离出来的水的后续处理难度显著降低。
46.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。