[发明专利]一种利用共沸精馏塔侧线采出实现2-甲基吡啶脱水的方法

说明书

本发明为一种利用共沸精馏塔侧线采出实现2‑甲基吡啶脱水的方法。该方法是以环己烷作为共沸剂，利用环己烷和水形成新的低共沸物来打破2‑甲基吡啶和水的共沸。在共沸精馏塔塔顶得到环己烷‑水气相混合物，在接近塔釜的塔板侧线采出富含2‑甲基吡啶的蒸汽，然后经换热器冷凝为液体，塔釜采出少量含有杂质的2‑甲基吡啶，从而实现了以精馏的方法分离2‑甲基吡啶和水。该方法适用于连续精馏操作，侧线采出可得到纯度较高的2‑甲基吡啶，避免2‑甲基吡啶在塔釜受热时间过长发生副反应，整个过程只引入共沸剂这一种物质，所用的共沸剂可以进行高效率循环利用，是一种高效、低能耗、低成本的分离方法。

技术领域

本发明属于化工分离过程的工艺方法，涉及共沸精馏实现2-甲基吡啶脱水的方法。

背景技术

2-甲基吡啶是重要的化学中间体，也是合成医药、染料的重要原料。2-甲基吡啶目前大量用来合成2-乙烯基吡啶，而后者用于生产丁吡胶乳，丁吡胶乳是轮胎、传送带等橡胶制品的骨架材料，我国每年需求几万吨，且需求量逐年增加，目前国内丁吡胶乳主要依赖进口，精制2-甲基吡啶对合成丁吡胶乳有重要作用。

用2-甲基吡啶合成2-乙烯基吡啶的过程如下：2-甲基吡啶与多聚甲醛在高压或常压下液相催化加成合成2-羟乙基吡啶，后者经脱水反应得到2-乙烯基吡啶。具体过程如下：

由于该合成过程的转化率较低，所以需要将原料2-甲基吡啶进行回收循环利用。2-甲基吡啶的循环利用对水的含量有一定的要求，工业上2-甲基吡啶的水含量一旦超过11%，2-甲基吡啶的循环利用效果便降低。所以，寻求有效的2-甲基吡啶脱水方法，是2-甲基吡啶循环利用的关键。

工业上常用的2-甲基吡啶脱水精制工艺主要是加碱分层法，通过改变溶液的酸碱性来实现 2-甲基吡啶和水的分层，从而制备高纯度的 2-甲基吡啶，然而此方法存在明显的缺陷：加入碱液后，每吨工业原料需要10~15h的静置时间，而且产品纯度不高，生成的碱水不能直接排放，碱液也无法回收利用，经济性差。另外也有报道用苯作共沸剂，通过其与水的低沸点共沸物来破坏 2-甲基吡啶与水的共沸混合物，实现共沸蒸馏脱水，然而苯作为一种毒性较大的化学试剂，在实际操作中有一定的危险性，并且苯的带水能力有限；另外还可以用氧化钡、氧化钙、氢化钙、氢化铝锂、金属钠或 5A 型分子筛或通过膜分离等技术手段脱水，但当水量较高，处理量较大时其并不适用，操作相对繁琐且可能引入其它杂质。

共沸精馏是一种特殊的精馏分离技术，适用于共沸物体系的分离。在含共沸物的精馏塔中加入新的共沸剂，使其与被分离系统中的一种或几种物质形成新的共沸物，以改变原组分间的相对挥发度来达到分离的目的。共沸精馏的难点在于共沸剂的选择，新加入的共沸剂既要降低原物系的分离难度，又应能通过简便的方法从体系中除去，且应该回收方便。

通过查阅资料，2-甲基吡啶与水在94.3℃下形成共沸物，共沸物中2-甲基吡啶质量分数为53.95%。加入的环己烷共沸剂与水在68.95℃下形成共沸物，共沸物中环己烷质量分数为91%。从以上数据得知，加入的共沸剂能与水在更低温度下形成共沸物。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种利用共沸精馏塔侧线采出实现2-甲基吡啶脱水的方法，能解决2-乙烯基吡啶生产过程中，2-甲基吡啶水分含量过高影响循环使用的问题。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：发明一种利用共沸精馏塔侧线采出实现2-甲基吡啶脱水的方法，其特征在于按如下步骤依次进行：

（1）将2-甲基吡啶/水溶液、共沸剂连续进料至共沸精馏塔，塔顶采出的轻组分为共沸剂与水的混合蒸汽，在接近塔釜的塔板侧线采出富含2-甲基吡啶的蒸汽，塔釜采出少量含有杂质的2-甲基吡啶；

（2）第（1）步得到的共沸剂和水的混合蒸汽经冷凝后通过分相器，静置分相后得到较纯的水相和共沸剂相；

（3）第（1）步侧线采出得到的2-甲基吡啶气相用换热器冷却为液相。