专利摘要

本发明为变压精馏分离苯与异丁醇共沸物的方法以及适用于该方法的装置。该装置主要包括：常压塔LP、加压塔HP、冷凝器C1和C2、回流罐D1和D2、再沸器R1和R2；其中再沸器R1和R2分别连接在常压塔LP和加压塔HP塔底，冷凝器C1和回流罐D1依次连接在常压塔LP塔顶，冷凝器C2和回流罐D2依次连接在加压塔HP塔顶。所述变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系的方法有两种塔序列，即序列一：先在常压塔分离最低共沸物，后在高压塔分离最高共沸物，序列二：先在高压塔分离最高共沸物，后在常压塔分离最低共沸物。本发明解决了该体系随压力升高，共沸行为分别表现出最低和最高两种特性而带来的分离难题，具有能耗低且产品回收率高的优点。

权利要求

1.变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系的方法，其特征在于所述变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系的方法所用装置主要包含以下部分：

常压塔LP、加压塔HP、冷凝器C1、冷凝器C2、回流罐D1、回流罐D2、再沸器R1、再沸器R2、泵、阀门、管路；其中再沸器R1和再沸器R2分别连接在常压塔LP和加压塔HP塔底，冷凝器C1和回流罐D1通过管路依次连接在常压塔LP塔顶，冷凝器C2和回流罐D2通过管路依次连接在加压塔HP塔顶；

所述苯与异丁醇共沸体系在低于5个大气压时表现为最低共沸物，在高于7个大气压时表现为最高共沸物；

所述变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系的方法有两种塔序列，即序列一：先在常压塔分离最低共沸物，后在高压塔分离最高共沸物，序列二：先在高压塔分离最高共沸物，后在常压塔分离最低共沸物，

所述的变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系的方法序列一：先在常压塔分离最低共沸物，后在高压塔分离最高共沸物，其特征在于：序列一分离该体系主要包括以下步骤：

(1)苯与异丁醇混合物通过管路1进入常压塔LP，常压塔LP塔底一部分物流通过管路2进入再沸器R1，经再沸器R1加热后进入常压塔LP，常压塔LP塔底另一部分物流作为异丁醇产品通过管路3采出；

(2)常压塔LP塔顶蒸汽经过冷凝器C1冷凝、回流罐D1储存后，利用泵将一部分物流通过管路4输送至常压塔LP内进行回流，将另一部分物流通过管路5输送至加压塔内进行二次精馏；

(3)加压塔HP塔顶蒸汽经过冷凝器C2冷凝、回流罐D2储存后，利用泵将一部分物流通过管路6输送至加压塔HP内进行回流，将另一部分物流通过管路7采出为苯产品；

(4)加压塔HP塔底一部分物流通过管路8进入再沸器R2，经再沸器R2加热后进入加压塔HP，加压塔HP塔底另一部分物流通过管路9进入常压塔LP进行循环精馏；

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列一的装置参数如下：

常压塔LP操作压力为绝压1atm，加压塔HP操作压力为绝压7～10atm；常压塔LP理论塔板数为28块，进料板位置为15～22块，循环物流进料板位置为14～18块，常压塔LP回流比为0.8～2.5，加压塔HP理论板数为25块，进料板位置为18～22块，加压塔HP回流比为1.5～2.4；常压塔LP塔顶温度为79.5℃，常压塔LP塔底温度为106.2～108.3℃，加压塔HP塔顶温度为160.1～183.5℃，加压塔HP塔底温度为178.6～212.9℃，

所述的变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系的方法序列二：先在高压塔分离最高共沸物，后在常压塔分离最低共沸物，其特征在于：序列二分离该体系主要包括以下步骤：

(1)苯与异丁醇混合物通过管路10经泵进入加压塔HP，加压塔HP塔顶蒸汽经过冷凝器C2冷凝、回流罐D2储存后，利用泵将一部分物流通过管路13输送至加压塔HP内进行回流，将另一部分物流通过管路14采出为苯产品；

(2)加压塔HP塔底一部分物流通过管路11进入再沸器R2，经再沸器R2加热后进入加压塔HP，加压塔HP塔底另一部分物流通过管路12进入常压塔LP进行二次精馏；

(3)常压塔LP塔底一部分物流通过管路17进入再沸器R1，经再沸器R1加热后进入常压塔LP，常压塔LP塔底另一部分物流作为异丁醇产品通过管路18采出；

(4)常压塔LP塔顶蒸汽经过冷凝器C1冷凝、回流罐D1储存后，利用泵将一部分物流通过管路15输送至常压塔LP内进行回流，将另一部分物流通过管路16输送至加压塔内进行循环精馏；

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列二的装置参数如下：

常压塔LP操作压力为绝压1atm，加压塔HP操作压力为绝压7～10atm；常压塔LP理论塔板数为24块，进料板位置为8～15块，常压塔LP回流比为1.2～3.0，加压塔HP理论板数为22块，进料板位置为15～19块，循环物流进料板位置为16～21块，加压塔HP回流比为1.9～2.8；常压塔LP塔顶温度为79.5℃，常压塔LP塔底温度为106.3～107.9℃，加压塔HP塔顶温度为159.4～183.9℃，加压塔HP塔底温度为179.7～213.1℃，

所述的变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列一适用于异丁醇的摩尔分数为20％～90％的苯与异丁醇混合物的分离，所述的变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列二适用于异丁醇的摩尔分数为5％～55％的苯与异丁醇混合物的分离，

分离后苯的纯度为99.90％以上，苯的回收率为99.85％～99.93％，异丁醇的纯度为99.90以上，异丁醇的回收率为99.91％～99.99％。

说明书

技术领域

本发明属于化工行业的分离纯化领域，具体涉及一种变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系的方法，尤其适用于分离随着压力升高共沸行为发生变化，即在低压(低于5atm)范围内为最低共沸物，在高压(大于7atm)范围内最高共沸物的苯与异丁醇二元共沸体系。

背景技术

异丁醇是一种无色易燃，有特殊气味的有机化合物，常被用作化学反应的溶剂。异丁醇作为反应物，可以合成乙酸异丁酯用以生产漆和类似涂层，可以合成异丁酯类用作橡胶、塑料等的增塑剂。异丁醇还可用作油漆、墨水等的溶剂和清漆的清理剂。添加少量异丁醇到油漆中可降低油漆的粘度，提高刷流量，并妨碍石油残留物在被漆件表面的生成。

苯是一种重要的芳香烃类物质，是重要的基本有机化工原料，由芳烃衍生的下游产品，广泛用于三大合成材料(合成塑料、合成纤维和合成橡胶)和有机原料及各种中间体的制造。纯苯大量用于生产精细化工中间体和有机原料，此外作为溶剂还用于涂料、粘合剂、油墨和农药等方面。

苯和异丁醇均是重要的化工原料，在制药、橡胶、喷漆等行业均有广泛应用。工业上在某种油漆的生产过程中产生大量的苯-异丁醇混合物，造成极大的资源浪费，实现苯和异丁醇的有效分离对于溶剂回收，资源利用具有很大的经济效益。

因为苯和异丁醇体系在常压下能形成最低共沸物，与常规共沸体系不同，对于苯与异丁醇二元共沸体系，二者在小于5atm(绝压)内形成最低共沸物，在7atm(绝压)以上形成最高共沸物。所以需要采用特殊精馏法来分离两者的混合物。常规变压精馏可以分离在操作压力范围内共沸行为均表现为最低共沸或最高共沸的二元混合物。所以常规变压精馏难以实现具有该类特性体系的有效分离。本发明采用两种不同塔序列实现该体系的有效分离，序列一：先常压、再加压变压精馏，常压塔塔底采出异丁醇产品，塔顶物流进入加压塔二次精馏；加压塔塔顶采出苯产品，塔底物流循环进入常压塔精馏。序列二：先加压、再常压变压精馏，加压塔塔顶采出苯产品，塔底物流进入常压塔二次精馏；常压塔塔底采出异丁醇产品，塔顶物流循环进入加压塔精馏。本发明能有效处理苯与异丁醇二元体系随着压力升高，共沸行为分别为最低和最高共沸两种特性带来的分离难题。

专利(CN103408513B)先利用高压塔处理新鲜物料，再利用低压塔处理高压塔塔顶物料，低压塔塔顶物料循环至高压塔，高压塔和低压塔塔底分别采出四氢呋喃和乙醇产品。专利(CN103394209B)利用低压塔处理新鲜物料，再利用高压塔处理低压塔塔顶物料，高压塔塔顶物料循环至低压塔，低压塔和高压塔塔底分别采出乙醇和四氢呋喃产品。虽然上述两个专利给出了同一种共沸物变压精馏高低压、低高压双塔精馏分离乙醇和四氢呋喃共沸物系的两种塔序列，但是所分离的共沸物在全压力范围内均为最低共沸物，所用方法均为常规的变压精馏，而本申请所分离物系却在低压范围内为最低共沸物，高压范围内为最高共沸物，采用的是两塔分别分离不同种类共沸物的特殊精馏方法。

专利(CN105001056A)公开了一种变压精馏分离异丁醇与正庚烷共沸体系的方法，利用变压精馏，先在常压下分离最低异丁醇与正庚烷的最低共沸物，后在高压塔分离最高共沸物，看似与本申请的序列一相似，但是该专利高压塔的压力为12-14atm，大大高于本申请的7-10atm。压力越高对塔设备以及管道的要求越高，分离所需的能耗越高。另外，该专利仅给出了本发明序列一的方法，且未实现工业应用。

本申请所分离的体系为在低压下形成最低共沸物，高压下形成最高共沸物，如说明书附图中的图1和图2所示，给出了苯与异丁醇在不同压力下的T-xy相图。由相图可以看出，在常压范围内得到高纯度的异丁醇较为容易，而得到高纯度的苯产品则所需能耗过高。所以本申请均是在常压塔采出异丁醇，高压塔采出苯。采用序列一先常压后加压的流程时，先在常压塔分离最低共沸物，在塔底得到高纯度的异丁醇产品，塔顶得到最低共沸组成的异丁醇-苯混合物，进入加压塔二次精馏分离最高共沸物，在塔顶得到高纯度的苯产品，塔底得到最高共沸组成的异丁醇-苯混合物循环回常压塔继续精馏。采用序列二先加压后常压的流程时，先在高压塔分离最高共沸物，在塔顶得到高纯度的苯产品，塔底得到最高共沸组成的异丁醇-苯混合物，进入常压塔二次精馏分离最低共沸物，在塔底得到高纯度的异丁醇产品，塔顶得到最低共沸组成的异丁醇-苯混合物循环回高压塔继续精馏。本发明利用苯和异丁醇共沸特性随压力变化规律，开发了变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系的工艺，在保证不引入其他杂质的同时，成功分离苯和异丁醇二元共沸物，并得到两种纯度较高的产品。

发明内容

[要解决的问题]

针对目前传统变压精馏工艺特点以及苯与异丁醇体系随压力变化呈现出不同共沸行为的问题，本发明专利要解决的科学问题如下：

本发明的目的是提供了两种变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系的装置。

本发明的另一目的是提供所述装置分离苯与异丁醇共沸体系的方法。

本发明的另一目的是提供所述装置在分离苯与异丁醇体系的应用。

[技术方案]

本发明克服现有技术中的不足之处，提供了两种变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系的方法。利用苯与异丁醇共沸体系随压力改变而发生组成偏移和两者在低压和高压下分别呈现出最低共沸和最高共沸的特性，采用变压精馏工艺实现苯与异丁醇共沸体系的分离。

本发明的技术方案为：变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系的方法，其特征在于所述变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系的方法所用装置主要包含以下部分：

常压塔LP、加压塔HP、冷凝器C1、冷凝器C2、回流罐D1、回流罐D2、再沸器R1、再沸器R2、泵、阀门、管路；其中再沸器R1和再沸器R2分别连接在常压塔LP和加压塔HP塔底，冷凝器C1和回流罐D1通过管路依次连接在常压塔LP塔顶，冷凝器C2和回流罐D2通过管路依次连接在加压塔HP塔顶；

苯与异丁醇共沸体系在低于5个大气压时表现为最低共沸物，在高于7个大气压时表现为最高共沸物；

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系的方法有两种塔序列，即序列一：先在常压塔分离最低共沸物，后在高压塔分离最高共沸物，序列二：先在高压塔分离最高共沸物，后在常压塔分离最低共沸物。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系的方法序列一：先在常压塔分离最低共沸物，后在高压塔分离最高共沸物，序列一分离该体系主要包括以下步骤：

(1)苯与异丁醇混合物通过管路1进入常压塔LP，常压塔LP塔底一部分物流通过管路2进入再沸器R1，经再沸器R1加热后进入常压塔LP，常压塔LP塔底另一部分物流作为异丁醇产品通过管路3采出；

(2)常压塔LP塔顶蒸汽经过冷凝器C1冷凝、回流罐D1储存后，利用泵将一部分物流通过管路4输送至常压塔LP内进行回流，将另一部分物流通过管路5输送至加压塔内进行二次精馏；

(3)加压塔HP塔顶蒸汽经过冷凝器C2冷凝、回流罐D2储存后，利用泵将一部分物流通过管路6输送至加压塔HP内进行回流，将另一部分物流通过管路7采出为苯产品；

(4)加压塔HP塔底一部分物流通过管路8进入再沸器R2，经再沸器R2加热后进入加压塔HP，加压塔HP塔底另一部分物流通过管路9进入常压塔LP进行循环精馏；

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列一的装置参数如下：

常压塔LP操作压力为绝压1atm，加压塔HP操作压力为绝压7～10atm；常压塔LP理论塔板数为28块，进料板位置为15～22块，循环物流进料板位置为14～18块，常压塔LP回流比为0.8～2.5，加压塔HP理论板数为25块，进料板位置为18～22块，加压塔HP回流比为1.5～2.4；常压塔LP塔顶温度为79.5℃，常压塔LP塔底温度为106.2～108.3℃，加压塔HP塔顶温度为160.1～183.5℃，加压塔HP塔底温度为178.6～212.9℃。

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列一适用于异丁醇的摩尔分数为20％～90％的苯与异丁醇混合物的分离。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系的方法序列二：先在高压塔分离最高共沸物，后在常压塔分离最低共沸物，序列二分离该体系主要包括以下步骤：

(1)苯与异丁醇混合物通过管路10经泵进入加压塔HP，加压塔HP塔顶蒸汽经过冷凝器C2冷凝、回流罐D2储存后，利用泵将一部分物流通过管路13输送至加压塔HP内进行回流，将另一部分物流通过管路14采出为苯产品；

(2)加压塔HP塔底一部分物流通过管路11进入再沸器R2，经再沸器R2加热后进入加压塔HP，加压塔HP塔底另一部分物流通过管路12进入常压塔LP进行二次精馏；

(3)常压塔LP塔底一部分物流通过管路17进入再沸器R1，经再沸器R1加热后进入常压塔LP，常压塔LP塔底另一部分物流作为异丁醇产品通过管路18采出；

(4)常压塔LP塔顶蒸汽经过冷凝器C1冷凝、回流罐D1储存后，利用泵将一部分物流通过管路15输送至常压塔LP内进行回流，将另一部分物流通过管路16输送至加压塔内进行循环精馏；

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列二的装置参数如下：

常压塔LP操作压力为绝压1atm，加压塔HP操作压力为绝压7～10atm；常压塔LP理论塔板数为24块，进料板位置为8～15块，常压塔LP回流比为1.2～3.0，加压塔HP理论板数为22块，进料板位置为15～19块，循环物流进料板位置为16～21块，加压塔HP回流比为1.9～2.8；常压塔LP塔顶温度为79.5℃，常压塔LP塔底温度为106.3～107.9℃，加压塔HP塔顶温度为159.4～183.9℃，加压塔HP塔底温度为179.7～213.1℃。

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列二适用于异丁醇的摩尔分数为5％～55％的苯与异丁醇混合物的分离。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：采用变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列一和序列二均会有一下分离效果：分离后苯的纯度为99.90％以上，苯的回收率为99.85％～99.93％，异丁醇的纯度为99.90以上，异丁醇的回收率为99.91％～99.99％。

[有益效果]

本发明具有如下有益效果：

(1)成功分离苯与异丁醇二元体系，产品纯度和收率都得到提高。

(2)采用先常压后高压和先高压后常压两种方式实现了苯-异丁醇的高效分离，分离过程未引入杂质，保证了产品的纯度。

(3)解决了共沸形式随压力发生变化的特殊共沸物难以分离的难题。

附图说明

1.说明书附图的图1和图2分别为异丁醇和苯二元共沸物在1atm和8atm下的T-xy相图，用以说明异丁醇-苯二元共沸混合物的相行为随压力变化的情况。

2.说明书附图的图3和图4为为本发明的工艺流程图。其中图3为变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列一，图4为变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列二，在图3、图4中，LP常压塔；HP加压塔；C1，C2冷凝器；D1，D2回流罐；R1，R2再沸器；数字表示各物流管路。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明，并非限制本发明所涉及的范围。

实施例1：

进料以及精馏塔的操作条件和产品质量如下表所示：

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列一

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列二

实施例2：

进料以及精馏塔的操作条件和产品质量如下表所示：

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列一

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列二

实施例3：

进料以及精馏塔的操作条件和产品质量如下表所示：

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列一

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列二

实施例4：

进料以及精馏塔的操作条件和产品质量如下表所示：

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列一

实施例5：

进料以及精馏塔的操作条件和产品质量如下表所示：

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列一

实施例6：

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系序列二

变压精馏分离苯与异丁醇共沸体系的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。