用甘油萃取二乙氧基甲烷（DEM）混合液的研究

（浙江建业化工股份有限公司，浙江 杭州  311604）

摘  要：生产中由于催化剂的不成熟，利用甲缩醛目前生产通用型催化剂苯磺酸树脂生产DEM，生产过程中的混合液组分比较多，乙醇、DEM、水等组分两者或者三者之间都会形成恒沸物，分离难度大。针对目前客户需求，本研究的目的主要是出去混合液中的水。在实验的基础上，用当前工艺通用大型模拟软件aspen中的NRTL方程对实验数据进行校核，分析结果对以后的模拟研究提供可靠依据。

关键词：二乙氧基甲烷；水分；错流萃取；实验数据和模拟分析

二乙氧基甲烷在有机合成方面具有很广泛的应用，特别是在溶剂领域，对甲缩醛的替代性强，替代量逐年增加。DEM的合成方法主要有二氯甲烷法、氯化钙法等等、强酸性树脂法，目前应用最广的是强酸性树脂催化剂生产法。由于该催化剂还在进一步的研究阶段，对乙醇的一次性转化率不高，从而使得反应以后的粗产品中乙醇含量比较高，同时因为甲醛溶液的作用，水含量高。乙醇---水---DEM二元组成及三元组成形成共沸物沸点很接近，用普通精馏难以达到高纯度DEM。如果把反应以后的混合液采用直接萃取精馏时，成本很高，难以实现利润。本文将重点结合实际生产，根据当前客户需求，对混合液用丙三醇进行萃取脱水达到客户使用条件。同时对实验的数据用aspen模拟软件进行回归，两者结合为生产积累更加丰富的经验。

1 萃取实验

在做萃取实验之前阅读了王春梅①等人关于对二乙氧基甲烷和乙醇混合物萃取实验的分析，由于原来的资料都是建立在实验室的基础上，物料之间的配比都是以实验配比数据为准，所以缺乏实际对生产的有效指导数据。本人将建立在实际生产的基础上，对生产结果底料数据进行分析实验，这样对实际生产会起到很大的指导和促进作用。

1.1 实验选取

用500ml容量瓶取DEM生产混合液500ml，盖紧瓶塞带入实验室，然后放入通风橱待用，拿出一瓶分析用甘油。在做萃取实验之前先对混合物料进行FID分析，分析数据如下：

从以上的分析结果发现，组分甲缩醛等与DEM生产数据无关的组分出现。这是因为在实际工业生产中，对于像DEM这种还没有工业化普及的产品，不能够建立大型的化工装置进行实验性生产，所以DEM的生产是用甲缩醛生产装置试生产，装置在转换的过程中没有彻底地情空残留的甲醇液所致。

王春梅等人是在实验室配置DEM和乙醇的混合液，配置试剂为分析纯。在工业生产中为了起到实际效益性分析，所以这里以实际生产的混合液进行萃取实验，将有效组分分离。

1.2 量取100ml混合液放入锥形瓶，然后再量取88ml甘油倒入锥形瓶，充分混合均匀，然后静置20分钟，待有机相的乳状液慢慢变白，再到澄清的过程中，取有机相和萃取相进行FID分析，分析数据如下：

再对有机相进行萃取，取出30ml有机相混合液，加入10ml甘油，完全混合之后澄清，再进行FID分析，结果见下表：

1.3 采用错流萃取实验发现，第二次对有机相的萃取对DEM含量的提高没有起到显著的效果，但是这次萃取实验的目的主要是对混合液中的水含量降低，其余有机相作为混合溶剂使用。所以经过两次错流萃取之后达到了目的。

2 建立模型

2.1 为以后类似实验打下基础，建立模型研究，再观察模型模拟数据和实验数据的吻合性分析。

2.2 混合液mixedliq和甘油glycerol进入混合器mixer充分混合之后进入分层器separator中静置分层，分层之后分为有机相organic和萃取相extracti。

在mixedliq流股中输入混合液组分，流量为100kg，按照实验体积的甘油加入，模拟结果如下：

2.3 用NRTL方程进行模拟结果跟实验数据比较接近，如下图：

3 结果分析

3.1 从实验过程发现，甘油错流萃取DEM混合液实验是成功的，在实际生产中确保甘油和混合液的充分搅拌混合。

3.2 实验过程发现，混合液有1/3处于萃取相中，如果将实验运用到生产时，根据客户需求，有机相需要选择性的采用精馏提纯，萃取相必须经过有机物回收和甘油浓缩阶段。

3.3 对王春梅等提及的复合萃取剂做了实验，因为大量水存在，由于各组分溶解特性，在本次试验中，效果明显降低，再次不再详述。

4 精馏提纯

4.1 有机相DEM提纯。

4.1.1 DEM、H2O、ETOH两元、三元共沸组成见下表：

4.1.2 从共沸温度发现，前三项的温度差1℃，在客户需求高纯度DEM的情况下，用甘油或者甘醇做萃取精馏，完全可以分离出高纯度DEM产品。

4.1.3 甘油沸点290℃，萃取液利用蒸馏设备进行蒸馏要比精馏简单，因为粘稠装的甘油对精馏是不利的。

5  结论

以NRTL方程为模型能较好地模拟DEM生产中产生的含有大量乙醇和水的混合液组分，模拟结果和实验结果很接近。通过丙三醇对混合液的萃取实验，混合液中DEM的含量能提高69%，水含量能降低到0.5%以内，不管是为客户提供产品还是将DEM做高纯度分离，大大简化了精馏的工艺，降低了生产成本。因为水含量的降低，在精馏塔内不再用共沸剂的情况下可以将DEM提纯到99.9以上浓度。

  参考文献：

  [1] 程能林编著，《 溶剂手册》第三版， 化学工业出版社 2002年11月第三版.

  [2] 章思规，《精细有机化学品技术手册》，北京科学出版社，1991.

  [3] 卢焕章等，《石油化工基础数据手册》，北京化学工程出版社，1992.

  [4] 王春梅等，二乙氧基甲烷和乙醇等混合物萃取剂的选择。2011.

  [5] 王洪敏，反应精馏生产二乙氧基甲烷的工艺研究 ，2010.

 来源：化学工程与装备-官方网站-创刊于1972    2022年第2期  在线投稿  >>