[發明專利]一種利用低共熔溶劑絡合脫除乙醇水混合溶液中水分的方法

在審

• 申請號: 201310436608.4
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103467245A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 馮丹華;宋麗英;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: C07C31/08
• 分類號: C07C31/08;C07C29/88
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 朱江嶺

技術領域

本發明涉及一種利用低共熔溶劑絡合脫除乙醇水混合溶液中水分的方法。

背景技術

無水乙醇是一種重要的化工原料。廣泛應用于醫藥、農藥、油漆、食品、化妝品、橡膠、電子工業等行業中。另外，在無水乙醇中添加改性劑可形成變性燃料乙醇。變性燃料乙醇以一定比例與汽油調和，形成車用乙醇汽油，可用作汽車的環保燃料。近年來，隨著能源價格的持續走高，節約石油資源的舉措已列入國家科技發展計劃綱要。車用無水乙醇項目已在一些省份得到積極推廣。

乙醇能達到的純度是無水乙醇的重要質量指標。多數市售的無水乙醇一般只能達到99.5%純度，在許多有機合成反應中需用純度更高的無水乙醇，經常需自己制備。通常工業用的95.5%的乙醇不能直接用蒸餾法制取無水乙醇，因95.5%乙醇和4.5%的水形成恒沸點混合物。要把水除去，一般第一步是加入氧化鈣（生石灰）煮沸回流，使乙醇中的水與生石灰作用生成氫氧化鈣，然后再將無水乙醇蒸出。這樣得到無水乙醇，純度最高約99.5%。目前，無水乙醇的生產方法還有共沸精餾法、萃取精餾法、分子篩吸附脫水法、氧化鈣脫水法、滲透汽化法、真空脫水法及生物質吸附法等。其中都存在著一定不足，如能耗高等。而純度更高的無水乙醇要用金屬鎂或金屬鈉進行處理。因而從節能角度來講，開發能耗更低、產品純度更高的無水乙醇意義重大。

發明內容

本發明為克服現有技術萃取精餾法存在的脫除乙醇水混合溶液中的水分所用能耗較高和產品純度較低等技術問題，提供一種利用低共熔溶劑絡合脫除乙醇水混合溶液中水分的方法。

本發明技術適用于脫除95%乙醇水混合溶液中的水分制取無水乙醇，避免了萃取精餾法和共沸精餾法的高能耗，起絡合劑作用的低共熔溶劑經蒸發除去水分后可循環使用，新工藝顯著降低了生產成本，產品質量指標可達到無水乙醇優質品要求。

本發明采用以下技術方案予以實現：

一種利用低共熔溶劑絡合脫除乙醇水混合溶液中水分的方法，它包括以下步驟：

a.將乙醇含量小于或等于95%的乙醇水混合溶液送入絡合蒸餾釜，之后按比例將可與水形成絡合物的低共熔溶劑在攪拌條件下加入到絡合蒸餾釜，絡合蒸餾釜溫度為20℃～40℃，壓力為0.1～0.2MPa，所述低共熔溶劑與所述乙醇水混合溶液中水分的質量比為15～20:1；

所述低共熔溶劑為季銨鹽與氫鍵供體形成的低共熔溶劑，所述季銨鹽為十二烷基三甲基氯化銨、氯化膽堿、甜菜堿鹽酸鹽、十六烷基三甲基氯化銨、三辛基甲基氯化銨、殼聚糖季銨鹽和四丁基氯化銨中的一種或其復配，所述氫鍵供體為尿素、甘油、乙二醇、甲酸、乙酸和甲酰胺中的一種或其復配；

b.所述步驟a中，所述乙醇水混合溶液中的水分與低共熔溶劑形成的絡合液在蒸餾結束后，打入到絡合液儲罐，之后送往后續減壓脫水工序在蒸發釜中脫除絡合液中的水分，得到再生的低共熔溶劑用于下一次絡合。

上述的利用低共熔溶劑絡合脫除乙醇水混合溶液中水分的方法，它還包括以下步驟：

c將步驟b中絡合液儲罐中的絡合液用泵打入蒸發釜，入蒸發釜前經加熱器加熱，在溫度為70℃～90℃、真空度為0.5MPa～0.8MPa的條件下脫除水分，蒸發釜釜頂流出的水分用于預熱進入蒸發釜的絡合液；

d.將蒸發釜中留下的除去水分的低共熔溶劑送入到絡合蒸餾釜循環使用。

優選的，所述步驟d中加熱溫度為75℃～85℃，最佳為80℃。

優選的，所述步驟a的絡合蒸餾釜中的操作溫度為30℃，壓力0.1MPa。

優選的，所述乙醇水混合溶液中水含量范圍為85%～95%。

本發明與現有技術相比具有的顯著效果為：

①本發明利用低共熔溶劑絡合的方法脫除乙醇水混合溶液中的水分，乙醇水混合溶液與自絡合蒸餾釜頂部加入的低共熔溶劑接觸，實現與乙醇水混合溶液中水分的絡合，之后采用簡單蒸餾的方法即可將無水乙醇分離出來，乙醇純度達到99.5%～99.9%，調整低共熔溶劑的加入量、絡合條件和蒸餾條件可控制產品無水乙醇的規格。本發明工藝操作簡單、成本低，無廢水排放，既適合小規模裝置也適合大規模裝置生產。本發明絡合條件溫和，低溫常壓操作，生產安全性高。

②本發明利用低共熔溶劑作為絡合劑脫水效率高，在絡合釜中一次混合即可絡合乙醇水混合溶液中的幾乎全部水分，產品中水含量極低。

③本發明用作絡合劑的低共熔溶劑成本低、制備容易且可循環使用，屬于可生物降解的環保型產品。