文档介绍：ö
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第 19 卷第 3 期武汉工业大学学报 V o l. 19 N o. 3
1997 年 9 月 JOURNAL OF W UHAN UN IVERSITY OF TECHNOLOGY Sep. 1997
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优化分离甲醇与碳酸二甲酯共沸物
张立庆王治平姜玄珍吴晓华
(杭州应用工程技术学院) (浙江大学)
摘要: 采用正交试验设计, 运用计算机对实验数据进行最优化处理, 从而确定了甲醇与碳酸二甲酯共沸物分离
的最佳工艺条件。以此工艺路线分离所得的DM C 纯度为 99. 87% , 收率达 87. 5%。
关键词: 碳酸二甲酯; 甲醇; 共沸物分离
中图法分类号: TQ 028. 3
碳酸二甲酯(D im ethyl carbonate) , 简称DM C, 分子式为(CH 3O ) 2CO , 分子量 90. 08, 由于其分子中含有羰
基、甲氧基和甲基等多种反应活性物质, 因此, 是一种用途很广的有机合成中间体, 作为甲基化和羰基化试剂,
碳酸二甲酯能代替剧毒的光气和有致癌作用的硫酸二甲酯(DM S) , 广泛用于合成农药、医药和染料等化工生
产中。近年来, 由于不断发现DM C 的新用途, 特别是用来生产特种化学品, 如高性能的热塑性树脂等, 因此倍
受人们的青睐。合成碳酸二甲酯主要有四种方法, 其中甲醇氧化羰基化法, 因其原料易得, 工艺简单, 反应物和
产物的毒性与腐蚀性均较小, 因此是目前最有发展前途的合成 DM C 的方法。但是由于使用了过量的甲醇, 在
合成过程中形成了DM C 与 CH 3OH 的共沸物(其组成为 30∶70 w w ) , 而给分离造成了一定的困难, 因此只简
单地利用沸点差是不能分离得到DM C 的。如何高效、经济地分离得到碳酸二甲酯, 一直受到人们广泛地重视。
针对于此, 我们经过一系列的理论研究以及大量的实验, 运用计算机对实验数据进行最优化处理, 从而确定了
分离的最佳工艺条件。
1 实验部分
1. 1 实验方案的选择
从碳酸二甲酯合成系统中制得的反应液, 除含有 DM C 外, 尚含有大量未反应的原料和副产物, 需进一步
分离才能获得产品DM C。采用甲醇氧化羰基化法合成 DM C 时, 由于甲醇和DM C 形成共沸物, 普通蒸馏不能
获得纯净的产品, 为此, 通常都采用两步分离, 第一步为初馏阶段, 在填料塔内蒸馏获得 CH 3OH DM C 共沸物,
并将其副产物分离除去, CH 3OH DM C 共沸物的组成为 70%CH 3OH 和 30%DM C (重量百分比) , 共沸温度为
63 ℃; 第二步为精制阶段, 采用有效的分离方法获得 DM C。对DM C 的分离, 主要有低温结晶法、萃取蒸馏法、
共沸精馏法、加压蒸馏法等四种方法, 据此, 经过反复地分析比较, 确定采用烷烃共沸精馏法。这主要是因为(1)
与萃取精馏相比, 烷烃共沸剂的毒性较一般萃取剂低; (2) 与其它方法比较, 设备简单。
1. 2 实验装置与方法
1. 2. 1 实验装置
所用的共沸精馏塔其分馏柱高度为 700 mm , 内径为 20 mm , 填料分别为单圈玻璃, 多圈玻璃, 不锈钢铁
圈, 三角型钢丝和线网填料, 经测试, 其 H ET P (塔板当量高度) 分别为 10 cm , 8. 7 cm , 2. 0 cm , 3. 5 cm , 6. 4 cm。
塔柱外壳是镀银真空玻璃保温柱, 塔柱上面是封闭式分馏头, 回流比可用活塞控制, 塔釜以套式恒温器电加热,
以变压器调节温度。
1. 2. 2 实验方法
将经初馏除去副产物后的 DM C 与 CH 3OH 共沸混合物放入烧瓶, 升温, 进行全回流至塔内汽液平衡, (一
般需 15 分钟, 然后控制回流活塞, 调节成一定的回流比, 塔釜内温度根据不同的共沸剂而有不同的恒沸温度,
一般低于 63 ℃, 回流头温度在 64. 5~ 84. 8 ℃之间。此时由于加入的共沸剂的不同, 可得到不同的上层馏出液。
当反应进行到釜液温度达到 90. 3 ℃(DM C 的沸点) 时, 停止加热, 釜内所剩的即为纯DM C。将上层馏出液放入
分液漏斗, 旋转 2 小时后即可分离甲醇与共沸剂, 然后将其循环使用。
收稿日期: 1997 03 18.
张立庆: 男, 1962 年生, 副教授; 杭州: 杭州应用工程技术学院化工系(310012).
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第 19 卷第 3 期张立庆等: 优化分离甲醇与