[发明专利]一种利用离子液体溶剂促进甲醇和丙酸甲酯分离的方法

说明书

一种利用离子液体溶剂促进甲醇和丙酸甲酯分离的方法，其离子液体溶剂由具有以下分子结构形式的阴离子和阳离子构成：其中，阳离子中的基团R为含1至6个碳原子的烷基基团。该离子液体溶剂可有效消除甲醇和丙酸甲酯混合物溶液的共沸性质，通过萃取精馏双塔流程方法即可获得高纯度甲醇和丙酸甲酯产品。

技术领域

本发明涉及一种利用离子液体溶剂促进甲醇和丙酸甲酯分离的方法。

背景技术

丙酸甲酯是硝酸纤维素、调味品和香料的良好溶剂，也常用于涂料和硝基喷漆的生产过程。丙酸甲酯主要通过丙酸和甲醇在浓硫酸存在条件下反应或通过乙烯、一氧化碳、甲醇在羰基镍催化剂存在条件下反应制得，无论哪种制取方法，获得的粗丙酸甲酯中均含有一定量的甲醇，而丙酸甲酯与甲醇可形成共沸组成，常压下最低共沸温度约为62.55℃，共沸混合物中的甲醇质量分数约为54.5wt％，因此通过常规蒸馏方法无法获得高纯度的丙酸甲酯产品。在现有技术中，多采用液液萃取或萃取精馏的方法来提纯丙酸甲酯，但有机溶剂作为萃取剂用量大、不环保、难回收。对利用离子液体萃取精馏同时获得高纯度甲醇和丙酸甲酯，目前无公开文献记载。文献《甲醇-乙酸甲酯-1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐的等压汽液平衡》报道了离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐)与甲醇和乙酸甲酯混合体系的汽液平衡，虽然丙酸甲酯和乙酸甲酯同属于酯类，但两者为完全不同物质，在物理化学特性上具有根本性差别，能够用于表征物质特性的参量如分子量、熔点、沸点、临界性质、密度、粘度、界面张力、蒸发焓、热容等均完全不同，而上述参数对分离方法的设计和萃取剂的选择至关重要，所以本发明致力于研究出一种利用离子液体溶剂促进甲醇和丙酸甲酯分离的方法，对甲醇-丙酸甲酯体系分离具有重要意义。

发明内容

离子液体属于熔融盐的一种，由阴、阳离子组合而成，在常温常压下以液体形式存在。离子液体具有好的热稳定性和化学稳定性，且不易挥发、不易燃烧、无毒，是一种绿色溶剂。

本发明的目的在于提供一种促进甲醇和丙酸甲酯分离的离子液体溶剂和分离方法，采用本发明的离子液体溶剂，在操作条件下可以彻底消除甲醇和丙酸甲酯的共沸性质，通过双塔流程获得高纯度的甲醇和丙酸甲酯，同时实现离子液体溶剂的循环利用。本发明可以根据甲醇和丙酸甲酯的原料组成来选择不同质量比例的离子液体溶剂进料，但离子液体最高质量进料不超过原料的25wt％。

为达到上述技术发明目的，本发明采用下述技术方案：

一种利用离子液体溶剂促进甲醇和丙酸甲酯分离的方法，包括：

1、离子液体溶剂选取：通过计算机的COSMO-SAC模拟方法，分析不同离子液体的结构性能，根据互溶度和分离性能参数，获得如下最优离子液体结构，具体结构式如(a)和(b)所示，其中阳离子结构式(a)中基团R为碳1至碳6的烷基取代基团，基团包括正构和异构形式。

所述互溶度指离子液体在甲醇、丙酸甲酯的溶解度，使用离子液体在甲醇、丙酸甲酯中的无限稀释活度系数进行表征。

所述分离性能指在一定剂油比(离子液体溶剂与待分离原料质量比)条件下离子液体溶剂对甲醇和丙酸甲酯分离性能，使用相对挥发度参数进行表征。

2、实验方法确定分离性能：通过一种循环法实验测定包括甲醇、丙酸甲酯、离子液体溶剂的汽液相平衡属性，证实了离子液体溶剂分离的有效性能。

所述实验测定分离性能在一个单循环的汽液平衡装置中进行。

所述分离性能有效性为实验测得的在甲醇全浓度范围内甲醇对丙酸甲酯的相对挥发度均大于1。

所述离子液体溶剂的加入量可根据原料组成进行调节，离子液体溶剂进料质量不超过原料质量的25wt％。

3、萃取精馏工艺设计：根据上述实验测定的分离性能，设计了双塔流程获得高纯度甲醇和丙酸甲酯，同时使离子液体溶剂循环利用。