一种低共熔溶剂萃取耦合精馏分离油酚混合物的方法

本发明涉及一种低共熔溶剂萃取耦合精馏分离油酚混合物的方法。

背景技术：

1、煤热解油、煤直接液化油和生物质热解油中存在大量酚类化合物。如果将其直接进行加氢转化生成汽柴油和生物油等，不仅浪费了宝贵的酚类化合物，增加氢耗，而且降低产品价值，增加成本，影响生产效益。

2、目前，工业上从油酚混合物中分离酚类化合物的常用方法主要是碱洗法、溶剂萃取法。碱洗法使用大量酸碱溶液，对设备腐蚀严重，并且产生大量含酚废水，大大增加了生产和环境治理方面的成本。溶剂萃取法常用过热水、盐类水溶液、醇类水溶液、环丁砜等溶剂，存在的问题是对酚的选择性不高，产生难以处理的含酚废水。

3、其次，常规离子液体或低共熔溶剂萃取剂在油中有较高溶解度，且部分含有卤素离子，易污染油相。由于酚类化合物与油中其他芳烃化合物存在π-π共轭作用，萃取剂分离效率高往往中性油的夹带量越大。对夹带中性油的去除方法主要有反萃取法和氮气汽提法。反萃取法方法需要闪蒸回收反萃剂，引入新的溶剂会增加额外的成本。氮气气提法会造成一定量酚类混合物的浪费。目前的萃取剂和工艺很难同时满足实际工业中对萃取率达到99％以上和中性油含量低于1％的要求。

4、因此，开发一种新型的高效分离油酚混合物中酚类化合物的技术具有重要的意义。本方法所使用的萃取剂具有无毒、易于合成、价格低廉等特点，可以快速、高效的得到纯度较高的酚产品；且萃取剂稳定性好、萃取剂与中性油作用力小，通过二级闪蒸和精馏即可实现中性油的完全脱除。萃取耦合精馏的工艺方案能耗低，有很大的工业应用潜力。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决目前油酚混合物中酚类化合物分离存在的问题，提出了一种高效分离油酚混合物中酚类化合物的方法。本发明的方法以低共熔溶剂作为萃取剂，通过萃取耦合精馏的方式实现油酚混合物中酚类化合物的分离并降低工艺能耗，如说明书附图中的图1所示，本发明的方法所使用的萃取剂价格低廉、环境友好、性质稳定，可以通过闪蒸或精馏再生。

2、本发明的目的是采用如下技术方案来实现的。

3、一种低共熔溶剂萃取耦合精馏分离油酚混合物的方法，该方法包括如下步骤：

4、(1)氢键受体和氢键供体按给定的摩尔比进行混合、搅拌，得到低共熔溶剂；(2)在萃取塔t1的塔顶加入步骤(1)中制备的低共熔溶剂萃取剂，使其和塔底进入的油酚混合物f1在塔中逆流接触，在给定温度下萃取，得到萃取液b1和萃余液d1(d1为脱酚油)；(3)将步骤(2)中得到的萃取液b1进入到闪蒸罐f1中进行闪蒸，得到富中性油馏分d2和脱中性油的萃取液b2，富中性油馏分d2返回到原料液油酚混合物f1中继续萃取；(4)将步骤(3)中得到的脱中性油的萃取液b2进入闪蒸罐f2中进行闪蒸，得到富酚馏分d3和再生的萃取剂b3；(5)将步骤(4)中的富酚馏分d3进入共沸精馏塔t2进行精馏分离，在精馏塔塔顶得到少量中性油与酚的共沸物d4，将共沸物d4返回萃取塔t1底部继续萃取，共沸精馏塔t2底部得到酚和少量氢键供体的混合物b4；(6)将步骤(5)中得到的酚和少量氢键供体的混合物b4进入回收精馏塔t3进行精馏分离，塔顶获得酚产品d5，塔底得到少量氢键供体b5，少量氢键供体b5与步骤(4)中的再生萃取剂b3混合返回萃取塔重复使用；其中，步骤(1)中所述的氢键受体选自甜菜碱和左旋肉碱的一种或两种；步骤(1)中所述的氢键供体选自三甘醇和四甘醇的一种或两种。

5、上述方法中，其特征在于，步骤(1)的氢键受体和氢键供体的摩尔比为1:3.3～1:4。

6、上述方法中，其特征在于，步骤(2)的萃取塔中萃取剂与原料中酚的摩尔比为0.6～1.4。

7、上述方法中，其特征在于，步骤(2)所述的低共熔溶剂萃取剂分离油酚混合物的温度为25℃～45℃。

8、上述方法中，其特征在于，步骤(3)所述的闪蒸罐f1中的压力为0.05atm～0.1atm，温度为150℃～180℃。

9、上述方法中，其特征在于，步骤(4)所述的闪蒸罐f2的压力为0.05atm～0.1atm，温度为200℃～225℃。

10、上述方法中，其特征在于，步骤(5)中精馏塔t2塔板数为30～40块，进料塔板数为第20～30块，质量回流比为1～4。

11、上述方法中，其特征在于，步骤(6)中精馏回收塔t3塔板数为30～40块，进料塔板数为第20～30块，质量回流比为1～4。

12、本方法的原理为：首先，氢键受体(甜菜碱或左旋肉碱)和氢键供体(三甘醇或四甘醇)均为沸点较高且性质稳定的物质，两者通过氢键形成低共熔溶剂后，热稳定性进一步提高。氢键受体和氢键供体均能与酚类化合物产生较强的氢键作用力，与中性油分子产生较弱的范德华作用力，因此本低共熔溶剂萃取剂的萃取能力和选择性较高。其次，萃取剂与中性油的范德华作用力较弱使得通过较低温度的闪蒸可脱除萃取后低共熔溶剂中的大部分中性油，酚类化合物在脱除中性油后高温闪蒸得到的富酚馏分中的含量远高于其在酚类化合物与中性油形成最低组成共沸物中的含量。所以，通过精馏即可使中性油与酚类化合物以最低共沸物的形式从塔顶采出，塔底剩余物为大部分酚类化合物和少量夹带的萃取剂；塔底混合物继续进行简单精馏得到酚产品，少量夹带的萃取剂则循环使用。

13、与传统的方法比较，本方法的优点：(1)低共熔溶剂的分配系数和选择性高；(2)该方法萃取速度快，萃取效率高，操作简单；(3)所使用的萃取剂价格低廉、环境友好、性质稳定、可重复使用；(4)该方法不使用酸和碱溶剂，节约资源，无废水产生，成本低，环境友好；(5)不引入萃取剂外新溶剂(如有机溶剂乙醚)进行反萃取降低中性油含量；(6)萃取耦合精馏工艺相较直接萃取精馏工艺能耗低；(7)该方法获得的酚类混合物的纯度高，夹带中性油含量低。

技术特征：

1.一种低共熔溶剂萃取耦合精馏分离油酚混合物的方法，该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)的氢键受体和氢键供体的摩尔比为1:3.3～1:4。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)的萃取塔中萃取剂与原料中酚的摩尔比为0.6～1.4。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的低共熔溶剂萃取剂分离油酚混合物的温度为25℃～45℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的闪蒸罐f1中的压力为0.05atm～0.1atm，温度为150℃～180℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述的闪蒸罐f2的压力为0.05atm～0.1atm，温度为200℃～225℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中精馏塔t2塔板数为30～40块，进料塔板数为第20～30块，质量回流比为1～4。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)中精馏回收塔t3塔板数为30～40块，进料塔板数为第20～30块，质量回流比为1～4。

技术总结本发明提供了一种低共熔溶剂萃取耦合精馏分离油酚混合物的方法，该方法包括：首先氢键受体和氢键供体按摩尔比进行搅拌、混合，制得低共熔溶剂萃取剂；其次将该萃取剂加入萃取塔中逆流萃取油酚混合物，得到脱酚油和萃取液；第三将萃取液加入闪蒸罐F1中闪蒸脱除溶解的少量中性油；第四将脱除中性油的萃取液输送至闪蒸罐F2中，闪蒸得到富酚馏分和部分再生的萃取剂；第五该富酚馏分进入共沸精馏塔分离，塔顶得到低沸点共沸物，与中性油馏分一并循环回萃取塔底部重新萃取；最后精馏塔底部的酚和氢键供体混合物通过精馏分离获得酚产品及氢键供体。该方法分离效率高，酚产品纯度高，中性油含量低于1％；所使用的萃取剂性质稳定，廉价易得、易回收。技术研发人员：吴卫泽,张万祥,戴亚森,高敏杰,任树行受保护的技术使用者：北京化工大学技术研发日：技术公布日：2024/4/29