[發(fā)明專利]一種利用離子液體溶劑促進(jìn)甲醇和丙酸甲酯分離的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810705056.5
• 申請(qǐng)日: 2018-07-01
• 公開（公告）號(hào): CN108997084A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李進(jìn)龍;李佳書
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): C07C31/04
• 分類號(hào): C07C31/04;C07C69/24;C07C67/54;C07C29/84;C07C29/86;C07C67/58
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一種利用離子液體溶劑促進(jìn)甲醇和丙酸甲酯分離的方法，其離子液體溶劑由具有以下分子結(jié)構(gòu)形式的陰離子和陽(yáng)離子構(gòu)成：其中，陽(yáng)離子中的基團(tuán)R為含1至6個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)。該離子液體溶劑可有效消除甲醇和丙酸甲酯混合物溶液的共沸性質(zhì)，通過萃取精餾雙塔流程方法即可獲得高純度甲醇和丙酸甲酯產(chǎn)品。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用離子液體溶劑促進(jìn)甲醇和丙酸甲酯分離的方法。

背景技術(shù)

丙酸甲酯是硝酸纖維素、調(diào)味品和香料的良好溶劑，也常用于涂料和硝基噴漆的生產(chǎn)過程。丙酸甲酯主要通過丙酸和甲醇在濃硫酸存在條件下反應(yīng)或通過乙烯、一氧化碳、甲醇在羰基鎳催化劑存在條件下反應(yīng)制得，無(wú)論哪種制取方法，獲得的粗丙酸甲酯中均含有一定量的甲醇，而丙酸甲酯與甲醇可形成共沸組成，常壓下最低共沸溫度約為62.55℃，共沸混合物中的甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為54.5wt％，因此通過常規(guī)蒸餾方法無(wú)法獲得高純度的丙酸甲酯產(chǎn)品。在現(xiàn)有技術(shù)中，多采用液液萃取或萃取精餾的方法來(lái)提純丙酸甲酯，但有機(jī)溶劑作為萃取劑用量大、不環(huán)保、難回收。對(duì)利用離子液體萃取精餾同時(shí)獲得高純度甲醇和丙酸甲酯，目前無(wú)公開文獻(xiàn)記載。文獻(xiàn)《甲醇-乙酸甲酯-1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽的等壓汽液平衡》報(bào)道了離子液體(1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽)與甲醇和乙酸甲酯混合體系的汽液平衡，雖然丙酸甲酯和乙酸甲酯同屬于酯類，但兩者為完全不同物質(zhì)，在物理化學(xué)特性上具有根本性差別，能夠用于表征物質(zhì)特性的參量如分子量、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、臨界性質(zhì)、密度、粘度、界面張力、蒸發(fā)焓、熱容等均完全不同，而上述參數(shù)對(duì)分離方法的設(shè)計(jì)和萃取劑的選擇至關(guān)重要，所以本發(fā)明致力于研究出一種利用離子液體溶劑促進(jìn)甲醇和丙酸甲酯分離的方法，對(duì)甲醇-丙酸甲酯體系分離具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

離子液體屬于熔融鹽的一種，由陰、陽(yáng)離子組合而成，在常溫常壓下以液體形式存在。離子液體具有好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，且不易揮發(fā)、不易燃燒、無(wú)毒，是一種綠色溶劑。

本發(fā)明的目的在于提供一種促進(jìn)甲醇和丙酸甲酯分離的離子液體溶劑和分離方法，采用本發(fā)明的離子液體溶劑，在操作條件下可以徹底消除甲醇和丙酸甲酯的共沸性質(zhì)，通過雙塔流程獲得高純度的甲醇和丙酸甲酯，同時(shí)實(shí)現(xiàn)離子液體溶劑的循環(huán)利用。本發(fā)明可以根據(jù)甲醇和丙酸甲酯的原料組成來(lái)選擇不同質(zhì)量比例的離子液體溶劑進(jìn)料，但離子液體最高質(zhì)量進(jìn)料不超過原料的25wt％。

為達(dá)到上述技術(shù)發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種利用離子液體溶劑促進(jìn)甲醇和丙酸甲酯分離的方法，包括：

1、離子液體溶劑選取：通過計(jì)算機(jī)的COSMO-SAC模擬方法，分析不同離子液體的結(jié)構(gòu)性能，根據(jù)互溶度和分離性能參數(shù)，獲得如下最優(yōu)離子液體結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)式如(a)和(b)所示，其中陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)式(a)中基團(tuán)R為碳1至碳6的烷基取代基團(tuán)，基團(tuán)包括正構(gòu)和異構(gòu)形式。

所述互溶度指離子液體在甲醇、丙酸甲酯的溶解度，使用離子液體在甲醇、丙酸甲酯中的無(wú)限稀釋活度系數(shù)進(jìn)行表征。

所述分離性能指在一定劑油比(離子液體溶劑與待分離原料質(zhì)量比)條件下離子液體溶劑對(duì)甲醇和丙酸甲酯分離性能，使用相對(duì)揮發(fā)度參數(shù)進(jìn)行表征。

2、實(shí)驗(yàn)方法確定分離性能：通過一種循環(huán)法實(shí)驗(yàn)測(cè)定包括甲醇、丙酸甲酯、離子液體溶劑的汽液相平衡屬性，證實(shí)了離子液體溶劑分離的有效性能。

所述實(shí)驗(yàn)測(cè)定分離性能在一個(gè)單循環(huán)的汽液平衡裝置中進(jìn)行。

所述分離性能有效性為實(shí)驗(yàn)測(cè)得的在甲醇全濃度范圍內(nèi)甲醇對(duì)丙酸甲酯的相對(duì)揮發(fā)度均大于1。

所述離子液體溶劑的加入量可根據(jù)原料組成進(jìn)行調(diào)節(jié)，離子液體溶劑進(jìn)料質(zhì)量不超過原料質(zhì)量的25wt％。

3、萃取精餾工藝設(shè)計(jì)：根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)測(cè)定的分離性能，設(shè)計(jì)了雙塔流程獲得高純度甲醇和丙酸甲酯，同時(shí)使離子液體溶劑循環(huán)利用。