一种高效复合溶剂萃取精馏提纯均三甲苯的方法与流程

1.本发明属于均三甲苯精制技术领域，具体涉及一种高效复合溶剂萃取精馏提纯均三甲苯的方法。


背景技术：

2.重整碳九芳烃主要来自炼油企业重整装置二甲苯塔塔底油，其组成相对简单，包括少量碳八、异丙苯、正丙苯、邻间对甲乙苯、偏三甲苯、均三甲苯、连三甲苯和均四甲苯等组分，这些都是具有很高的经济附加值的精细化工原料。均三甲苯主要用于合成树脂，m酸(2,4,6-三甲基-3,5-二氨基苯磺酸)，均三甲苯胺抗氧剂330，高效麦田除草剂，2,4,6-三甲基苯胺，二硝基均三甲苯，维生素e的中间体-三甲基氢酮，聚醋树脂稳定剂，醇酸树增塑剂，还可以用于生产活性艳蓝，k-r3等染料中间体，是染料工业的中间体，此外，均三甲苯在制药和感光材料方面亦有着广泛的用途。
3.国内外，由于偏三甲苯提纯技术难度较低，通过精密精馏可将纯度达到99％以上，其利用率也较高；但通过普通精馏提纯均三甲苯和连三甲苯，无法得到高纯(纯度≥99％)的均三甲苯和连三甲苯，这主要是由于邻甲乙苯与均三甲苯沸点相差仅0.5℃所致，目前高纯均三甲苯生产的方法有：
4.中国专利cn103483136a公开了一种反应精馏技术生产并提浓均三甲苯反应生成油的方法，以偏三甲苯为原料临氢异构化、精馏提浓均三甲苯的方法，它是以偏三甲苯为主的混合原料或浓缩后的反应生成油经精馏提取均三甲苯后塔底油经泵升压经换热后经临氢异构化反应精馏塔的精馏段与催化反应段间的进料口进入临氢异构化反应精馏塔；塔底重组分一部分加热后返回塔底，另一部分作为重组分出装置；塔底补充一定量循环氢气；塔顶气经冷却后进入塔顶气液分离回流罐，其罐顶不凝气进一步冷却后经循环机加压换热后返回塔底，罐内液相为反应生成油浓缩液，一部分返回塔顶作为回流；另一部分去提取均三甲苯，反应生成油浓缩液中均三甲苯的质量含量不少于45％，塔底重组分中沸点低于等于连三甲苯的组分的含量少于4.0％。
5.中国专利cn109627140a，公开了一种均三甲苯萃取精馏分离方法，该方法将重整c9通过脱轻、脱重后富集均三甲苯，将均三甲苯由初期的10％含量富集到60％含量。均三甲苯富集液与溶剂送入萃取精馏塔中，以三乙酸丙三醇酯为萃取剂进行萃取精馏，萃取精馏塔塔顶得到纯度为92％以上的均三甲苯，92％以上的均三甲苯再通过均三甲苯精制塔，得到纯度为99.5％以上的均三甲苯。
6.美国专利us3220933公开了一种碳九芳烃分离方法，该专利采用萃取精馏将均三甲苯和邻甲乙苯分离，得到纯度较高的均三甲苯，萃取精馏所用效果较好的溶剂为邻苯二甲酸二甲酯。
7.现有高纯均三甲苯生产工艺存在以下问题：异构化法生产均三甲苯工艺，最终偏三甲苯含量过高，影响下游使用；萃取精馏工艺，单一溶剂效果差，致使均三甲苯收率低；操作温度过高，分离过程中易结焦；另外溶剂回收过程中萃取剂的能耗过大。


技术实现要素：

8.为解决以上问题，本发明提供了一种高效复合溶剂萃取精馏提纯均三甲苯的方法，该方法中采用的复合溶剂对邻甲乙苯的选择性好，加大了邻甲乙苯和均三甲苯间的相对挥发度，降低了溶剂的循环量，同时萃取精馏过程中，操作温度低，不易结焦，降低了溶剂成本、能耗和固定投资，最终均三甲苯收率达到95％以上，其纯度达到99％以上。
9.本发明通过以下技术方案实现：
10.一种高效复合溶剂萃取精馏提纯均三甲苯的方法，包括以下步骤：将重整碳九芳烃经脱轻脱重、萃取精馏、水洗后，得到均三甲苯，萃取精馏中利用的复合溶剂为丙三醇、二甲基亚砜、邻苯二甲酸二丁酯、二乙二醇和n-甲基吡咯烷酮的混合物，丙三醇、二甲基亚砜、邻苯二甲酸二丁酯、二乙二醇和n-甲基吡咯烷酮的质量比＝1～50：2～40：2～7：4～20：5～10。采用该复合溶剂萃取精馏分离邻甲乙苯和均三甲苯，该复合溶剂对邻甲乙苯的选择性好，加大了邻甲乙苯和均三甲苯间的相对挥发度，降低了溶剂的循环量。
11.优选地，具体包括以下步骤：
12.(1)首先将重整碳九芳烃经脱轻脱重后获得待分离物流由中下部进入萃取精馏塔i，复合溶剂物流由中上部进入萃取精馏塔i，进行萃取精馏，塔顶得到均三甲苯与复合溶剂的混合物流，塔釜得到复合溶剂与邻甲乙苯的混合物流；
13.(2)萃取精馏塔i的塔顶得到均三甲苯与复合溶剂的混合物流由塔下部进入均三甲苯水洗塔iv，水物流由塔上部进入均三甲苯水洗塔iv，塔顶得到均三甲苯产品物流，均三甲苯产品纯度达到99％以上，塔釜得到复合溶剂与水的混合物流；
14.(3)萃取精馏塔i塔釜得到复合溶剂与邻甲乙苯的混合物流由中部进入溶剂解吸塔ii，塔顶得到邻甲乙苯和复合溶剂的混合物流，塔釜得到解吸的溶剂物流，待用；
15.(4)溶剂解吸塔ii的塔顶得到邻甲乙苯和复合溶剂的混合物流由下部进入邻甲乙苯水洗塔iii，水物流由上部进入邻甲乙苯水洗塔iii，塔顶得到副产品邻甲乙苯物流，邻甲乙苯其纯度达到90～98％，塔釜得到水与复合溶剂的混合物流9；
16.(5)邻甲乙苯水洗塔iii的塔釜得到水与复合溶剂的混合物流与均三甲苯水洗塔iv塔釜得到复合溶剂与水的混合物流混合由中部进入溶剂回收塔v，塔顶得到水物流，循环使用，塔釜得到脱除水的溶剂物流，该物流与溶剂解吸塔ii的塔釜得到解吸的溶剂物流混合，经溶剂冷却器vi降温后，循环使用进入萃取精馏塔i中上部。
17.优选地，重整碳九芳烃经脱轻脱重后获得待分离物流中均三甲苯和邻甲乙苯总质量百分数≥98％。
18.优选地，萃取精馏塔i的操作条件：理论塔板数为60～200块，复合溶剂物流的进料温度为50～100℃，塔釜温度为150～250℃，塔顶温度为70～160℃，回流比为1.4～5，操作压力为20～85kpa，复合溶剂物流与待分离物流的质量比为5～12：1。
19.优选地，溶剂解吸塔ii的操作条件：理论塔板数为30～80块，塔釜温度为170～260℃，塔顶温度为70～160℃，回流比为1～3，操作压力为5～80kpa。
20.优选地，邻甲乙苯水洗塔iii的操作条件：理论塔板数为2～10块，溶剂解吸塔ii的塔顶得到邻甲乙苯和复合溶剂的混合物流的进料温度为50～90℃，水物流的进料温度为50～80℃，操作压力为110～190kpa，溶剂解吸塔ii的塔顶得到邻甲乙苯和复合溶剂的混合物流与水物流的质量比为0.5～4：1。
21.优选地，均三甲苯水洗塔iv的操作条件：理论塔板数为2～10块，萃取精馏塔i的塔顶得到均三甲苯与复合溶剂的混合物流的进料温度为50～90℃，水物流的进料温度为50～80℃，操作压力为110～190kpa，水物流与萃取精馏塔i的塔顶得到均三甲苯与复合溶剂的混合物流的质量比为0.5～4：1。
22.优选地，溶剂回收塔v的操作条件：理论塔板数为10～50块，塔釜温度为120～170℃，塔顶温度为70～102℃，回流比为1～2，操作压力为60～90kpa。
23.由于邻甲乙苯与均三甲苯沸点相差仅0.5℃所致普通精馏不能获得高纯的均三甲苯，采用萃取精馏提纯均三甲苯时采用的萃取剂比较单一且价格昂贵，且回收成本高，萃取精馏时的操作温度高，易于结焦，不利于分离。本发明提出了一种新的提纯均三甲苯的方法，采用一种高效的复合溶剂，该复合溶剂的价格便宜，对邻甲乙苯的选择性好，加大了邻甲乙苯和均三甲苯间的相对挥发度，降低了溶剂的循环量，萃取精馏过程中，操作温度低，不易结焦，且易于回收，循环利用，降低了回收的成本，最终均三甲苯收率达到95％以上，其纯度达到99％以上，且获得的高纯度的副产品邻甲乙苯。
24.本发明高效复合溶剂萃取精馏分离高纯均三甲苯方法，具有以下特点：
25.(1)本发明中复合溶剂中各组分均廉价易得，成本降低50％左右；
26.(2)本发明采用的复合溶剂对邻甲乙苯的萃取效果和选择性好，降低了溶剂比，大大降低了运行成本和固定投资；
27.(3)本发明中复合溶剂对除邻甲乙苯外的杂质选择性不高，同时也可保证均三甲苯的纯度达到99％以上；
28.(4)本发明的高效复合溶剂，回收利用时，可根据沸点明显差异，简单精馏处理后再重复利用，降低了成本，减少了浪费；
29.(5)通过本发明的方法可以获得均三甲苯收率达到95％以上，其纯度达到99％以上；还能获得副产品邻甲乙苯，其纯度达到90～98％；
30.(6)本发明的复合溶剂选择性好，在萃取精馏分离过程中操作温度低，不易结焦。
附图说明
31.图1为本发明方法工艺流程示意图；
32.图中，i为萃取精馏塔，ii为溶剂解吸塔，iii为邻甲乙苯水洗塔，iv为均三甲苯水洗塔，v为溶剂回收塔，vi为溶剂冷却器。
具体实施方式
33.以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围，除特殊说明外，下述实施例中均采用常规现有技术完成。
34.实施例1
35.一种高效复合溶剂萃取精馏提纯均三甲苯的方法：
36.采用复合溶剂是丙三醇、二甲基亚砜、邻苯二甲酸二丁酯、二乙二醇和n-甲基吡咯烷酮的混合物，其质量比为＝39：40：5.4：9.7：5.9；
37.按图1的工艺流程，具体包括以下步骤：
38.(1)首先通过普通精馏方式将重整碳九经脱轻脱重后获得待分离物流2，待分离物流2中的均三甲苯和邻甲乙苯总质量百分数≥98.7％，并由第100块理论板(从上至下为1～190块)进入萃取精馏塔i，复合溶剂物流1由第10块理论板进入萃取精馏塔i，进行萃取精馏，塔顶得到均三甲苯与少量复合溶剂的混合物流3，塔釜得到复合溶剂与邻甲乙苯的混合物流4；
39.(2)物流3由塔下部进入均三甲苯水洗塔iv，水物流10由塔上部进入均三甲苯水洗塔iv，塔顶得到高纯均三甲苯产品物流11，均三甲苯的纯度达到99.2％(质量百分数)，塔釜得到复合溶剂与水的混合物流12；
40.(3)复合溶剂与邻甲乙苯的混合物流4由中部进入溶剂解吸塔ii，塔顶得到邻甲乙苯和含少量复合溶剂的混合物流5，塔釜得到解吸的复合溶剂物流6，待用；
41.(4)邻甲乙苯和含少量复合溶剂的混合物流5由下部进入邻甲乙苯水洗塔iii，水物流7由上部进入邻甲乙苯水洗塔iii，塔顶得到副产品邻甲乙苯物流8，邻甲乙苯纯度达到93.37％，塔釜得到水与少量复合溶剂的混合物流9；
42.(5)物流9与物流12混合由中部进入溶剂回收塔v，塔顶得到水物流13，循环使用，塔釜得到脱除水的复合溶剂物流14，该物流14与物流6混合，经溶剂冷却器vi降温至50℃，循环使用进入萃取精馏塔i的第10块理论板。
43.在上述的流程中，各操作单元操作条件如下：
44.(1)萃取精馏塔i的操作条件：理论塔板数为190块，复合溶剂物流1的进料温度为50℃，塔釜温度为238℃，塔顶温度为108℃，回流比为1.4，操作压力为20kpa，复合溶剂1与待分离物流2的质量比为7：1；
45.(2)溶剂解吸塔ii的操作条件：理论塔板数为30块，塔釜温度为252℃，塔顶温度为102℃，回流比为1.5，操作压力为15kpa；
46.(3)邻甲乙苯水洗塔iii的操作条件：理论塔板数为2块，物流5的进料温度为50℃，水物流7的进料温度为50℃，操作压力为105kpa，物流5与水物流7的质量比为1.2：1；
47.(4)均三甲苯水洗塔iv的操作条件：理论塔板数为2块，物流3的进料温度为50℃，水物流10的进料温度为50℃，操作压力为110kpa，水物流10与物流3的质量比为1.2：1；
48.(5)溶剂回收塔v的操作条件：理论塔板数为20块，塔釜温度为167℃，塔顶温度为71℃，回流比为1，操作压力为60kpa。
49.通过上述提纯方法，获得的均三甲苯纯度达到99.2％(质量百分数)，收率为95.6％，获得邻甲乙苯纯度达到93.37％。
50.表1原料组成及产品质量
[0051][0052]
实施例2
[0053]
一种高效复合溶剂萃取精馏提纯均三甲苯的方法：
[0054]
采用复合溶剂是丙三醇、二甲基亚砜、邻苯二甲酸二丁酯、二乙二醇和n-甲基吡咯烷酮的混合物，其质量比＝28.8：38.6：2.9：19.7：10.0；
[0055]
按图1的工艺流程，具体包括以下步骤：
[0056]
(1)首先通过普通精馏方式将待分离的均三甲苯和邻甲乙苯，经脱轻脱重后获得待分离物流2，物流2中的均三甲苯和邻甲乙苯总质量百分数≥99％，并由第90块理论板(从上至下为1～160块)进入萃取精馏塔i，复合溶剂1物流由第5块理论板进入萃取精馏塔i，进行萃取精馏，塔顶得到均三甲苯与少量复合溶剂的混合物流3，塔釜得到复合溶剂与邻甲乙苯的混合物流4；
[0057]
(2)物流3由塔下部进入均三甲苯水洗塔iv，水物流10由塔上部进入均三甲苯水洗塔iv，塔顶得到高纯均三甲苯产品物流11，均三甲苯的纯度达到99.5％(质量百分数)，塔釜得到复合溶剂与水的混合物流12；
[0058]
(3)复合溶剂与邻甲乙苯的混合物流4由中部进入溶剂解吸塔ii，塔顶得到邻甲乙苯和含少量复合溶剂的混合物流5，塔釜得到解吸的复合溶剂物流6，待用；
[0059]
(4)邻甲乙苯和含少量复合溶剂的混合物流5由下部进入邻甲乙苯水洗塔iii，水物流7由上部进入邻甲乙苯水洗塔iii，塔顶得到副产品邻甲乙苯物流8，邻甲乙苯的纯度达到92.31％(质量百分数)，塔釜得到水与少量复合溶剂的混合物流9；
[0060]
(5)物流9与物流12混合由中部进入溶剂回收塔v，塔顶得到水物流13，循环使用，塔釜得到脱除水的复合溶剂物流14，该物流14与物流6混合，经溶剂冷却器vi降温后，循环使用进入萃取精馏塔i中上部。
[0061]
在上述的流程中，各操作单元操作条件如下：
[0062]
(1)萃取精馏塔i的操作条件：理论塔板数为160块，复合溶剂物流1的进料温度为60℃，塔釜温度为218℃，塔顶温度为112℃，回流比为2.3，操作压力为20kpa，溶剂1与待分离物流2的质量比为5：1；
[0063]
(2)溶剂解吸塔ii的操作条件：理论塔板数为80块，塔釜温度为230℃，塔顶温度为70℃，回流比为1.8，操作压力为5kpa；
[0064]
(3)邻甲乙苯水洗塔iii的操作条件：理论塔板数为4块，物流5的进料温度为55℃，水物流7的进料温度为55℃，操作压力为110kpa，物流5与水物流7的质量比为0.5；
[0065]
(4)均三甲苯水洗塔iv的操作条件：理论塔板数为4块，物流3的进料温度为55℃，水物流10的进料温度为55℃，操作压力为115kpa，水物流10与物流3的质量比为0.5；
[0066]
(5)溶剂回收塔vi的操作条件：理论塔板数为20块，塔釜温度为167℃，塔顶温度为87℃，回流比为1.5，操作压力为65kpa。
[0067]
表2原料组成及产品质量
[0068][0069][0070]
通过上述提出方法，获得的均三甲苯纯度达到99.5％(质量百分数)，收率为96.4％，副产品邻甲乙苯的纯度达到92.31％。
[0071]
实施例3
[0072]
一种高效复合溶剂萃取精馏提纯均三甲苯的方法：
[0073]
采用复合溶剂是丙三醇、二甲基亚砜、邻苯二甲酸二丁酯、二乙二醇和n-甲基吡咯烷酮的混合物，其质量比＝48.6：22.6：2.1：16.8：9.9；
[0074]
按图1的工艺流程，具体包括以下步骤：
[0075]
(1)首先通过普通精馏方式将待分离的均三甲苯和邻甲乙苯，经脱轻脱重后待分离物流2，物流2中的均三甲苯和邻甲乙苯总质量百分数≥98.52％，并由第40块理论板(从上至下为1～70块)进入塔i，复合溶剂物流1由第7块理论板进入塔i，进行萃取精馏，塔顶得到均三甲苯与少量复合溶剂的混合物流3，塔釜得到复合溶剂与邻甲乙苯的混合物流4；
[0076]
(2)物流3由塔下部进入均三甲苯水洗塔iv，水物流10由塔上部进入均三甲苯水洗塔iv，塔顶得到高纯均三甲苯产品物流11，均三甲苯的纯度达到99.1％(质量百分数)，塔釜得到复合溶剂与水的混合物流12；
[0077]
(3)复合溶剂与邻甲乙苯的混合物流4由中部进入溶剂解吸塔ii，塔顶得到邻甲乙苯和含少量复合溶剂的混合物流5，塔釜得到解吸的复合溶剂物流6，待用；
[0078]
(4)邻甲乙苯和含少量溶剂的混合物流5由下部进入邻甲乙苯水洗塔iii，水物流7由上部进入邻甲乙苯水洗塔iii，塔顶得到副产品邻甲乙苯物流8，邻甲乙苯的纯度达到94.77％(质量百分数)，塔釜得到水与少量复合溶剂的混合物流9；
[0079]
(5)物流9与物流12混合由中部进入溶剂回收塔v，塔顶得到水物流13，循环使用，塔釜得到脱除水的溶剂物流14，该物流14与物流6混合，经溶剂冷却器vi降温后，循环使用进入萃取精馏塔i中上部。
[0080]
在上述的流程中，各操作单元操作条件如下：
[0081]
(1)萃取精馏塔i的操作条件：理论塔板数为70块，复合溶剂物流1的进料温度为65℃，塔釜温度为230℃，塔顶温度为109℃，回流比为3.2，操作压力为25kpa，复合溶剂1与待分离物流2的质量比为8：1；
[0082]
(2)溶剂解吸塔ii的操作条件：理论塔板数为50块，塔釜温度为242℃，塔顶温度为111℃，回流比为2.2，操作压力为27kpa；
[0083]
(3)邻甲乙苯水洗塔iii的操作条件：理论塔板数为5块，物流5的进料温度为58℃，水物流7的进料温度为58℃，操作压力为130kpa，物流5与水物流7的质量比为1.7；
[0084]
(4)均三甲苯水洗塔iv的操作条件：理论塔板数为5块，物流3的进料温度为58℃，水物流10的进料温度为58℃，操作压力为130kpa，水物流10与物流3的质量比为1.7；
[0085]
(5)溶剂回收塔vi的操作条件：理论塔板数为50块，塔釜温度为170℃，塔顶温度为83℃，回流比为1.3，操作压力为62kpa。
[0086]
表3原料组成及产品质量
[0087][0088]
通过上述提纯方法，获得均三甲苯纯度达到99.1％(质量百分数)，收率为95.4％，获得的的邻甲乙苯的纯度达到94.77％。
[0089]
对比例1(专利cn109627140a实施例1内容作为本发明的对比例1：)
[0090]
重整c9通过脱轻和脱重后得到均三甲苯富集液，均三甲苯富集液中主要成分为：对甲乙苯0.28％，均三甲苯61.50％，邻甲乙苯36.02％，偏三甲苯2.20％。将均三甲苯富集液与溶剂三乙酸甘油酯送入萃取精馏塔中，萃取精馏塔理论板数为80，均三甲苯富集液的进料为第35块塔板，溶剂进料为第4块塔板，回流比为5，溶剂比为3；经萃取精馏后塔顶得到纯度为93.2％的均三甲苯，均三甲苯收率为92.4％。将萃取精馏得到的纯度为93.2％的均三甲苯送至均三甲苯精制塔中，均三甲苯精制塔理论板数为40块，进料为第20块塔板，回流比为3，塔釜压力为10kpa。经精制后，均三甲苯纯度为99.5％，收率为98％；将萃取精馏塔和均三甲苯精制塔的塔釜共同送入溶剂回收塔，溶剂回收塔理论板数为40块，进料为第20块塔板，回流比为3。经精制后，塔釜采出纯度为99％的三乙酸甘油酯，可作为萃取剂重复使用，塔顶采出c9组分，其中萃取剂含量为0.04％，可作为碳九溶剂使用。
[0091]
对比例1中采用萃取溶剂为三乙酸甘油酯，萃取精馏得到均三甲苯纯度为93.2％，只有经过精制后得到均三甲苯纯度99.5％，而采用本发明中使用复合溶剂后，并配合特定的工艺过程，经过萃取精馏后直接得到均三甲苯纯度在99％以上，不必进行进一步精馏操作，缩减了工序，节省了成本，通过本发明的方法还能获得副产品邻甲乙苯，且纯度可达
92.31％。
[0092]
本发明提出了一种新的提纯均三甲苯的方法，采用一种高效复合溶剂，该复合溶剂的价格便宜，对邻甲乙苯的选择性好，加大了邻甲乙苯和均三甲苯间的相对挥发度，降低了溶剂的循环量，萃取精馏过程中，操作温度低，不易结焦，且易于回收，循环利用，降低了回收的成本，最终均三甲苯收率达到95％以上，其纯度达到99％以上，且获得的高纯度的副产品邻甲乙苯。