精馏法提纯2,4/2,5-二甲基苯酚
2011-12-18阎春平许建跃
阎 炜,阎春平,许建跃
(1.南京理工大学泰州科技学院化学工程与材料系,江苏 泰州225300;2.浙江新和成股份有限公司,浙江 新昌312500)
精馏法提纯2,4/2,5-二甲基苯酚
阎 炜1,阎春平2,许建跃2
(1.南京理工大学泰州科技学院化学工程与材料系,江苏 泰州225300;2.浙江新和成股份有限公司,浙江 新昌312500)
对工业二甲酚精馏分离,得到混合含量为50%~70%的2,4/2,5-二甲酚粗品,再在高效精馏塔中对混合2,4/2,5-二甲酚进行提纯,得到90%~95%的2,4/2,5-二甲酚。本文分别就工业二甲酚一次精馏至90%~95%的2,4/2,5-二甲酚和先富集再精馏到目标馏分这两种工艺进行了比较,发现先富集再精馏的方法无论是物料提取率,还是生产能力都要好于一次精馏法。实验结果表明,通过采用适当塔板数的精馏塔处理工业二甲酚,完全可以生产符合分离要求的90%~95%的混合2,4/2,5-二甲酚,并可以进行2,4/2,5-二甲酚的初步结晶分离。
2,4/2,5-二甲酚;工业二甲酚;甲酚;酚;提纯;精馏;分离
一般焦化企业酚工段取来的混合二甲酚[1~3]主要含2,6-二甲酚、邻-甲酚、间甲酚、对甲酚、2,4/2,5-二甲酚、2,3-二甲酚、3,5-二甲酚、对乙基苯酚、间乙基苯酚等,其中2,4/2,5-二甲酚含量约20%~30%,它们的沸点如表1所示。
表1 不同压力下酚类的沸点/℃
由表1可以看出,各组分之间,比如2,4/2,5-二甲酚与前后相邻近的组分的沸点均相差10℃左右,而且随着真空度的提高,它们之间的差距也在不断缩小,因而对分离的要求也有所提高。2,4-二甲酚和2,5-二甲酚在常压下的沸点为211℃和211.2℃,所以采用减压精馏的方式对2,4/2,5-二甲酚进行精馏提纯[4~5]。
1 实验部分
1.1 原料和仪器
原料:工业二甲酚(来源于焦化企业的工业二甲酚)、020304#90.8%的2,4/2,5-二甲酚。
实验装置:
(1)精馏装置:1.5 m、29口径玻璃填料塔器一套(内装不锈钢填料,理论塔板数约45~65块,带回流比调节装置一套,配保温棉若干),2000 mL、29口径三口烧瓶一套(含温度计套管及加料玻璃弯管1支,0~250℃水银温度计20支,液温计和气温计各1支),2000 mL电热锅一只 (配3 kWA变压器1只),2X2-05型微型旋片式真空泵1台,U型压力计1只,缓冲瓶2只。
(2)2,4/2,5-二甲酚结晶装置:无级变速搅拌器1套,250 mL三口烧瓶1只,抽滤装置1套,低温恒温槽1台。
(3)分析仪器:Agilent1790气相色谱仪、HP5890气相色谱仪。
1.2 实验步骤
测定原料含量[6~7]的实验过程:一次精馏得2,4/2,5-二甲酚目标馏分的切割条件见表2。 两次精馏得2,4/2,5-二甲酚目标馏分的切割条件见表3。 其中,精馏2,4/2,5-二甲酚的百分含量约为50%馏分的切割条件。精馏2,4/2,5-二甲酚含量大于90%馏分的切割条件见表4。
表22 ,4/2,5-二甲酚目标馏分的切割条件
表3 精馏2,4/2,5-二甲酚的百分含量约为50%馏分的切割条件
表4 精馏2,4/2,5-二甲酚含量大于90%馏分的切割条件
2 结果与讨论
2.1 一次精馏的物料衡算
一次精馏得到2,4/2,5-二甲酚百分含量>90%的实验物料衡算见表5。其中,产品馏分528.8g,占投入物料的19.2%,馏分中2,4/2,5-二甲酚总含量为92.0%,提取率59.5%。前馏分528.5g占20.7%,主要含间对甲酚,富集可作为生产间对甲酚的原料;中间馏分含2,4/2,5-二甲酚51.8%,富集可用于精馏提纯2,4/2,5-二甲酚;釜残及后馏分富集可精馏提纯3,5-二甲酚。本实验共计投入物料2746g,收到各种物料2728g,损失18g物料,损耗仅为0.6%。
表5020201 #、020202#实验物料恒算
2.2 先富集后精馏的物料衡算
先富集后精馏得2,4/2,5-二甲酚百分含量>90%实验的物料衡算见表6。在工业二甲酚提浓到2,4/2,5-二甲酚含量约50%的实验中, 物料衡算情况为:可富集馏分1460g,占投入物料的61.1%,馏分中2,4/2,5-二甲酚总含量为47.1%,得率为(1460×47.1%)/(2391×29.8%)=96.4%。前馏分79g占20.7%,主要含苯酚、间对甲酚,富集可作为生产苯酚、间对甲酚的原料;釜残富集可精馏提纯3,5-二甲酚等。本实验共计投入物料2391g,收到各种物料2389g,损失2g物料,损耗仅为0.1%。
表6020302 #、020303#富集实验物料衡算表
以提浓后的2,4/2,5-二甲酚为原料,精馏含量>90%的2,4/2,5-二甲酚的实验,以010304# 实验为例进行物料衡算,结果见表7。其中,产品馏分644g,馏分中2,4/2,5-二甲酚总含量为90.8%,2,4/2,5-二甲酚得率75.7%。 馏分143g占9.4%,主要含间对甲酚,可外卖,也可作为生产高纯间对甲酚的原料;中间馏分220 g占14.4%,可作为生产高含量的2,4/2,5-二甲酚的原料;釜残富集可精馏提纯3,5-二甲酚等。本次实验投入物料1526g,得到各种物料共计1503g,损失23g物料,损耗仅为1.5%;2,4/2,5-二甲酚总得率为96.4%×75.7%=73.0%。
表7020304 #实验物料衡算
2.32 ,4 /2,5-二甲酚的初步分离
对020304# 精馏实验的含量90.8%的2,4/2,5-二甲酚馏分 (其中2,4-二甲酚与2,5-二甲酚含量分别为58.4%、32.4%)进行冷却结晶,过滤后母液主要为2,4-二甲酚,滤饼主要为2,5-二甲酚,其分析结果见表8。
表82 ,4/2,5-二甲酚冷却结晶
3 结论
(1)工业二甲酚一次精馏得>90%含量2,4/2,5-二 甲 酚 的 实 验 中 ,2,4/2,5-二 甲 酚 得 率 为59.5%,损耗率为0.6%。先富集后精馏的实验中,2,4/2,5-二甲酚得率为73.0%,损耗率为1.5%,先富集后精馏对2,4/2,5-二甲酚提取明显好于一次精馏法。
(2)两组实验的工时比较:以产出1000 g含量>90%的2,4/2,5-二甲酚为基准,020202# 实验为例,一次精馏得含量>90%的2,4/2,5-二甲酚实验所需工时67 h;以020303#和020304#实验为例,先富集后精馏得到含量>90%实验所需工时51.7 h,比一次精馏实验节约工时15.3 h,从而可以节约大量的人工与能耗,降低生产成本。
(3)通过冷冻结晶可以对混合含量较高的2,4/2,5-二甲酚进行初步分离,由于条件所限,未进行99%含量2,4/2,5-二甲酚的结晶实验 (采用高纯混合物结晶所得滤饼中2,5-二甲酚、滤液中2,4-二甲酚含量会更高),为下面滤饼用熔融结晶法生产纯2,5-二甲酚[8]、用滤液直接生产6-叔丁基-2,4-二甲酚提供原料,这部分实验将在以后的文章中予以披露,这里不再赘述。
(4)本工艺得到的高含量混合2,4/2,5-二甲酚可用于高品级漆包线用漆的良好溶剂。
[1] 刘建华.低温焦油中二甲酚的提取 [J].煤炭技术,2003,22(3):101-102.
[2] 屈明达,鄂忠明.煤焦油中二甲酚的提取[J].化工技术经济,2005,23(1):34-35.
[3] 郑旭华.二酚异构体的制取和用途[J].煤化工,1995,(4):54-56.
[4] 唐诗富,田庆余.从混合二甲酚中提取3,5-二甲酚实验研究[J].四川冶金,2002,24(2):49-50.
[5] 赵雪飞,胡鑫,等.从工业二甲酚中分离3,5-二甲酚[J].燃料与化工,2002,33(2):89-92.
[6] 陈亚庆.有机中间体的工业分析方法[M].化学工业出版社,1998.108.
[7] 赵新春.毛细管色谱法测定3,5-二甲酚含量[J].燃料与化工,2007,38(4):37-39.
[8] 段小停,阎春平,等.分布结晶法精制2,5-二甲基苯酚[J].河北化工,2010,(3):22-24.
Study on Purify&Distillation of 2,4/2,5-dimethylphenol
YAN Wei1,YAN Chun-ping2,XU Jian-yue2
(1.Department of Chemical Engineering and Material Science,Taizhou College of Science&Technology,Taizhou 225300,China;2.Xinchang Xinhecheng Co.Ltd.,Xinchang 312500,China)
A mixture containing 50%~70%2,4/2,5-dimethyl phenol was obtained from industrial dimethyl phenol via distillation separation process,and then purified to 90%~95%by efficient distillation column.Compared with the single distillation technology,both materials extraction rate and capacity of the re-distillation method of the first enrichment were better.The experimental results indicated that the mixture containing 90%~95%2,4/2,5-dimethyl phenol was produced by distillation separation process of industrial dimethyl phenol using appropriate number of column plates.
2,4/2,5-cresol;dimethylphenol;methylphenol;phenol;purified;distillation;separation
TQ 243.1
A
1671-9905(2011)06-0007-04
2011-03-09