[发明专利]一种分离乙醇-水混合物的方法

说明书

技术领域

本发明属于乙醇-水混合物的分离技术领域，特别是涉及一种分离乙醇-水混合物的方法。

背景技术

乙醇是一种重要的化工合成原料和有机溶剂，由于用途广泛、需求量大，其制备工艺和提纯方法已成为学术界和工业上的研究热点。尤其乙醇-水物系形成共沸物，普通精馏很难得到高纯度乙醇，应采用特殊精馏，如共沸精馏，萃取精馏及膜萃取技术。因为共沸精馏能耗较大；膜萃取技术中膜的成本高、再生困难，限制其工业化。所以，工业上常采用萃取精馏分离乙醇-水物系。

中国专利CN1323773A公开了一种以乙二醇、反应分离剂（Ca(OH)₂等）、盐析剂（CaCl₂、K₂CO₃等）的混合物为复合溶剂萃取精馏制取无水乙醇的方法，该法首先将低纯度的乙醇-水汽提浓缩至70%-80%，再以复合溶剂提纯乙醇，得到纯度大于99.8%的乙醇。该方法主要缺点：原料纯度要求较高，低含量原料需前处理提浓，生产成本高；复合溶剂组成复杂，增加了工艺的控制参数；萃取剂含无机盐，对生产装置有腐蚀性。

李群生等（现代化工,2012,32(2),69）利用1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐做萃取剂，得到质量分数99.5%的乙醇，但最佳回流比3-4，能耗较大，且要求原料为95%乙醇，对原料纯度要求较高，生产成本高。

王文华，冯咏梅等（酿酒科技，2006年第2期，34）公开了[EMIM]⁺[BF4]^-对乙醇-水体系相平衡的影响，他们用改进的Othmer汽液平衡釜测定了101.3kPa下[EMIM]+[BF4]-摩尔分率x3=0.1，0.2的乙醇-水-[EMIM]+[BF4]-体系的汽液平衡数据，并用NRTL模型进行了关联，结果平均偏差为0.967%。实验表明：[EMIM]+[BF4]-可以消除乙醇-水体系的共沸点，可以作为萃取精馏分离乙醇-水体系的溶剂。但文中仅说明了1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐作为乙醇-水体系萃取剂的可能性，并未对具体操作参数及步骤做出说明。

与本发明相似的是中国专利CN103073388A公开了一种以离子液体和无机盐的混合物为复合萃取剂分离乙醇-水的方法，但该方法的萃取剂用量大（溶剂比0.5-6.0），回流比较大（回流比1.0-5.0），能耗较高，而且引入了无机盐，对生产装置有腐蚀性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术中能耗大、设备腐蚀、生产成本高等缺点，提供一种能耗低，无腐蚀，操作简单，对原料纯度无要求，萃取剂易回收无污染的分离乙醇-水的方法，采用离子液体或离子液体与有机溶剂组成的复合溶剂为萃取剂分离乙醇-水无锡，并提供了应用于所述方法的生产装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种分离乙醇-水混合物的方法，所述方法采用连续性操作或间歇性操作：所述连续性操作包括精馏塔和回收塔，是以任意比例的乙醇-水混合物为原料，以离子液体或离子液体与有机溶剂组成的复合溶剂为萃取剂，原料由第15-45块理论塔板、萃取剂由2-25块理论板分别进入到装有25-50块理论塔板数的所述精馏塔内，乙醇由所述精馏塔塔顶采出，将萃取剂-水混合液由所述精馏塔塔釜采出后由回收塔进料口进入所述回收塔，水由所述回收塔塔顶采出，萃取剂由所述回收塔塔釜采出后循环使用；

所述间歇性操作包括精馏塔，分为萃取精馏阶段和萃取剂回收阶段，所述萃取精馏阶段是以任意比例的乙醇-水混合物为原料，以离子液体或离子液体与有机溶剂组成的复合溶剂为萃取剂，原料由第15-45块理论塔板、萃取剂由2-25块理论板分别进入到装有25-50块理论塔板数的所述精馏塔内或者直接将原料加入精馏塔的塔釜内，萃取剂由2-25块理论板进入到装有24-50块理论塔板数的所述精馏塔内，乙醇由所述精馏塔塔顶采出后，将萃取剂-水混合液留在精馏塔塔釜并在精馏塔内进行萃取剂回收阶段的操作，水由所述精馏塔塔顶采出，萃取剂由所述精馏塔塔釜采出并收集后循环使用。

所述的离子液体为阳离子为咪唑离子的非AlCl₃型离子液体中的一种或两种以上的混合物。

优选地，所述的离子液体是1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM]OAc）、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[EMIM]BF₄）、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[BMIM]BF₄）、1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[OMIM]BF₄）中的一种或两种以上的混合物。