利用沸點(diǎn)不同分離混合物的工藝

1、中文翻譯利用沸點(diǎn)不同分離混合物的工藝研究背景當(dāng)前研究是關(guān)于分離具有多沸點(diǎn)的混合物的工藝，更具體地說(shuō)，是分離同 時(shí)含有產(chǎn)品和副產(chǎn)物的混合物的工藝。此項(xiàng)研究工藝是關(guān)于有效分離同分異構(gòu) 體，特別是胺類(lèi)的同分異構(gòu)體。許多生產(chǎn)工藝的產(chǎn)物含有高沸點(diǎn)殘?jiān)偷头悬c(diǎn)的同分異構(gòu)體，這些都需要 被分離而得到最終需要的產(chǎn)物。這種工藝的一個(gè)例子，是關(guān)于分離TDA同分 異構(gòu)體的工藝。合成TDA的工藝流程已經(jīng)知道，在U.S.PAT.NO.5,728,880中 提及了這項(xiàng)工藝。在合成此化和物的工藝中，氫化加成反應(yīng)的產(chǎn)物是一種同分 異構(gòu)體混合物，所以需要分離這種混合產(chǎn)物來(lái)得到最終產(chǎn)品。有幾種此類(lèi)型的分離的技術(shù)。在 US.PAT

2、.NO.5,728,880 中提到這種技術(shù)， 例如，氫化加成反應(yīng)中的水和溶劑都在反應(yīng)器中被除去，接著混合物通過(guò)精餾 方法把低沸點(diǎn)物從高沸點(diǎn)副產(chǎn)物中分離出來(lái)。在經(jīng)餾過(guò)程中的殘?jiān)泻懈叻?點(diǎn)副產(chǎn)物及一些間位產(chǎn)物，這些產(chǎn)物被集中與一些鄰位產(chǎn)物混合。這種混合物 接著就被送入分離TDA混合物的精餾塔中。這個(gè)專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)勢(shì)相對(duì)來(lái)說(shuō)， 在分離重組分的過(guò)程中消耗的能量較低，但是，m-TDA的回收率小于最優(yōu) 的。為了優(yōu)化m-TDA的回收率，必須使用過(guò)量的o-TDA。但是，使用過(guò)多的 o-TDA 導(dǎo)致精餾塔在高負(fù)荷下運(yùn)行。US.PAT.NO.5,684,180 同樣介紹了分離和提純芳香多胺混合物的工藝。 US.

3、PAT.NO.5,684,180 描述了這種工藝，多胺反應(yīng)混合器中混合物在第一步提 取過(guò)程中有兩相系統(tǒng)，是按照逆流準(zhǔn)則來(lái)實(shí)施的。進(jìn)一步分離多胺混合物常用 多級(jí)精餾的方法。這個(gè)工藝在商業(yè)上一般不采用，因?yàn)樵诖朔蛛x過(guò)程中能耗 大，設(shè)備費(fèi)用高。US.PAT.NO.4,480,129中提出了另外一種分離同分異構(gòu)體的工藝，特別是 針對(duì)于甲苯胺的同分異構(gòu)體分離。在此專(zhuān)利中提到，同分異構(gòu)體混合物與一種 指定的吸附劑充分接觸，此吸附劑吸附p-甲苯胺。此項(xiàng)工藝不用來(lái)分離甲苯胺 以外的同分異構(gòu)體混合物，因?yàn)橹亟M分將堵塞吸附劑的流動(dòng)，而為了處理這種 固體將提高設(shè)備費(fèi)用。工藝總結(jié)這是比較主要的一種發(fā)明工藝，用一種工藝

4、流程和一套設(shè)備來(lái)分離多沸點(diǎn) 混合物。此項(xiàng)研究主要是提供一種工藝和裝置來(lái)分離胺類(lèi)化合物，特別是它們的同 分異構(gòu)體，不要求昂貴的設(shè)備和高能量。再來(lái)由于用這種方法分離氨基化合物的回收率高于其他的方法。而且這種 方法中，氨基化合物的同分異構(gòu)體流失的量很少，這是一種比較有用的方法。另外這種工藝的設(shè)備操作靈活。用這種工藝來(lái)分離多沸點(diǎn)混合物顯然是比較理想的，這個(gè)分餾過(guò)程包括將 被分離物進(jìn)入一個(gè)汽提塔，使用蒸汽來(lái)汽提其低沸點(diǎn)餾分。然后，需要的那種 同分異構(gòu)體活著那些不需要的同分異構(gòu)體副產(chǎn)物都被回收。簡(jiǎn)要描述FIG.1 介紹了一套是用于先前所用于分離的設(shè)備，此理論說(shuō)明了原料混合 液被分離后在低沸點(diǎn)餾分和剩余產(chǎn)物

5、，剩余產(chǎn)物即回收為最終產(chǎn)物。FIG.2介紹的也是一套分離設(shè)備，說(shuō)明了原料混合液被分離成另外的混合 物，一部分最終產(chǎn)物和剩余產(chǎn)物，剩余產(chǎn)物包括一些不需要的高沸點(diǎn)餾分副產(chǎn) 物。剩余產(chǎn)物被處理后從不需要的低沸點(diǎn)餾分中回收出最終產(chǎn)物。FIG.3 介紹的是一套符合要求的用于分離混合物的裝置，這個(gè)裝置把原料 混合物分離成三個(gè)餾分在一個(gè)塔中。FIG.4是一張關(guān)于m-TDA分離損失量在殘?jiān)臐舛却_定的情況下得到的表格，對(duì) US.PAT.NO.5,728,880 中介紹的和當(dāng)前的研究比較。細(xì)節(jié)描述此項(xiàng)研究關(guān)于利用沸點(diǎn)不同來(lái)分離，特別是分離一種低沸點(diǎn)餾分，從它的 高沸點(diǎn)同分異構(gòu)體中（例如，氨基苯的的同分異構(gòu)體）。

6、尤其是關(guān)于低沸點(diǎn)的 二氨基甲苯的同分異構(gòu)體從二硝基甲苯的氫化加成反應(yīng)得到的產(chǎn)物。在這里說(shuō)的高沸點(diǎn)餾分，中間沸點(diǎn)餾分，和低沸點(diǎn)餾分都是相對(duì)來(lái)說(shuō)的在 一個(gè)溫度范圍內(nèi)。也就是說(shuō)，高沸點(diǎn)餾分的分餾是說(shuō)把混合物中沸點(diǎn)高的餾分 分餾出來(lái)。同理論低沸點(diǎn)餾分也如此。而中間沸點(diǎn)餾分是在高沸點(diǎn)餾分和低沸 點(diǎn)餾分之間的餾分。相對(duì)蒸汽壓是指一級(jí)分餾與二級(jí)分餾中的一級(jí)蒸汽壓與二級(jí)蒸汽壓的比 率。為了使分離更有效率，中間沸點(diǎn)餾分與高沸點(diǎn)餾分的相對(duì)蒸汽壓至少是 3：1，最好在 25：1。低沸點(diǎn)餾分與中間沸點(diǎn)餾分的相對(duì)蒸汽壓應(yīng)是 30：1， 但是不要大于 5：1。關(guān)于分餾比較好的一個(gè)方法，把混合原料液分離進(jìn)入一個(gè)充滿蒸汽的低

7、沸 點(diǎn)餾分和高沸點(diǎn)餾分容器中，一般高沸點(diǎn)餾分容器中充滿了殘?jiān)?。第沸點(diǎn)餾分 與高沸點(diǎn)餾分相對(duì)揮發(fā)度至少需要 3：1，25：1最佳。在這法沸點(diǎn)高的的餾出 物含有殘液中首先至少要先分出一種中間沸點(diǎn)物。第二步處理中，中間沸點(diǎn)物 在蒸汽環(huán)境中而高沸點(diǎn)餾份釜中充滿了釜底產(chǎn)物，在第二次釜底產(chǎn)物中，與高 沸點(diǎn)餾分的相對(duì)揮發(fā)度就大大的增加了。第二次釜底產(chǎn)物隨即在一個(gè)以第一次 分離而產(chǎn)生的低沸點(diǎn)餾分為萃取劑的氣提塔中被處理。一個(gè)中間沸點(diǎn)餾分有高 沸點(diǎn)餾分和低沸點(diǎn)餾分組成的，而低沸點(diǎn)餾分?jǐn)?shù)量相對(duì)比第二次釜低物的含量 高，此低沸點(diǎn)餾分被上一部分里的氣提塔和回流液的餾出液覆蓋。先前的研究認(rèn)為，在原則上講，任何兩種有不同

8、沸點(diǎn)的餾分組成的混合物 能用蒸餾的的方法來(lái)分離，這個(gè)方法特別是對(duì)于分離氨基類(lèi)混合物，更適合與 同分異構(gòu)體的氨基混合物來(lái)說(shuō)，例如，二氨基甲苯的同分異構(gòu)體分離是很有用 的。TDA 同分異構(gòu)體混合物是由一些芳香族氨基化合物經(jīng)過(guò)一系列的反應(yīng)過(guò) 程得到的產(chǎn)物，這些混合物包括鄰位或間位的 TDA 同分異構(gòu)體，高沸點(diǎn)的副 產(chǎn)物，反應(yīng)的溶劑，還有反應(yīng)過(guò)程中生成的水。先前研究的實(shí)驗(yàn)表明，雖然在分離混合物進(jìn)入分餾設(shè)備前將水和有機(jī)溶劑 去掉比較好，但是沒(méi)有必要。剛開(kāi)始的混合物將被回收或者被分離，通過(guò)精餾 而后分離成幾個(gè)需要的餾分，通常的三個(gè)餾分會(huì)通過(guò)第一步研究過(guò)程產(chǎn)生，但 為了過(guò)程的效率多于三個(gè)餾分也有可能產(chǎn)生，純

9、產(chǎn)物或者數(shù)量比較大的同分異 構(gòu)體。任何現(xiàn)有的技術(shù)和市面上的設(shè)備都被用來(lái)分離混合物，關(guān)于先前的研究， 最常用的技術(shù)是蒸餾，蒸餾設(shè)備的復(fù)雜塔尤其好，例如，一般的蒸餾設(shè)備包括 帶著淺碟（或者是篩和淺碟式的閥門(mén)）的塔和填充塔（結(jié)構(gòu)的或不規(guī)則的填充 物）。當(dāng)初始混合物通過(guò)氫化加成二硝基甲苯產(chǎn)生，初始混合物含有少于 5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鄰位TDA,少于5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的殘?jiān)?，剩下的是間位TDA。在先前的 研究中表明，初始混合物低沸點(diǎn)餾份中包括少于5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的間位TDA和至 少95%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鄰位TDA。受槽和釜底物中含有少于1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鄰位TDA,少于5%的副產(chǎn)物和 剩下的間位TDA。集油槽里的產(chǎn)物隨即被送入第

10、二次分離過(guò)程，在第二次分 離中，塔頂產(chǎn)物（餾出物和氣相產(chǎn)物）包含著m-TDA和少于1%的o-TDA。當(dāng)初始混合物被分離后，高沸點(diǎn)餾份被覆蓋。舉例說(shuō)明，當(dāng)一個(gè)蒸餾殘余 物。從第二個(gè)分離階段可能進(jìn)入一個(gè)那一個(gè)餾份被汽提使用全部或低沸點(diǎn)餾份 的氣提塔之內(nèi)被介紹之時(shí)（也就是，在它的蒸汽相位內(nèi)的包含o- TDA的餾份）。 從汽提塔出來(lái)的產(chǎn)物是很典型的一個(gè)由中間沸點(diǎn)的低沸點(diǎn)和高沸點(diǎn)餾份的混合 物。從氣體塔里出來(lái)的餾出物是鄰位TDA和間位TDA的混合物，而其中沸點(diǎn) 比較低的鄰位TDA的含量比較大。這個(gè)由鄰位TDA和間位TDA組成的餾出 物回流到最初的分離塔板。把高沸點(diǎn)物從低沸點(diǎn)物中分離出來(lái)的汽提塔的塔板數(shù)應(yīng)

11、該是最后的產(chǎn)物達(dá) 到目標(biāo)濃度。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)塔板數(shù)增加時(shí)，間位TDA在塔釜的濃度相應(yīng)的減 少。任何商業(yè)上可得到的汽提塔都可以用于此研究的實(shí)際應(yīng)用。比較好的說(shuō)法 是，汽提塔最少需要3塊塔板，最好的話至少需要5塊塔板，絕大多數(shù)是在5 30塊塔板之間。例如市面上的應(yīng)用于實(shí)際研究中的氣提塔一般包括塔板（篩 板和閥門(mén)）和填料塔（不規(guī)則的，整砌的，和柵格的填料）。汽提塔一般在116260C工作，當(dāng)被分離物是甲苯二胺的同分異構(gòu)體混合 物時(shí)最好是在120250 C下工作。從汽提塔出來(lái)的釜底產(chǎn)物主要包含質(zhì)量百分濃度為 1080%（基于釜底總 產(chǎn)物質(zhì)量）的高沸點(diǎn)副產(chǎn)物，最有可能的含量是3070%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。釜底殘 留

12、物由 o-TDA 和少于 4%最好是少于 2%的 m-TDA。餾出物一般含有5598% （基于餾出物總量）最好是含有7896%的o-TDA。 殘留物是 m-TDA。這個(gè)工藝將在FIG.1-4中詳細(xì)描述。FIG.1中介紹的工藝，初始混合物也就是物流1進(jìn)料入塔A，在塔A內(nèi)物流 1分離成物流2和物流3。物流2中m-TDA組成含量比較大作為塔A的釜底產(chǎn) 物。物流3中o-TDA組成含量比較大作為塔A的餾出產(chǎn)物。物流2又進(jìn)入蒸發(fā)器B中分離成物流4和物流5,從蒸發(fā)器B中出來(lái)的物 流4由絕大多數(shù)的m-TDA和含量極少的o-TDA組成。物流4是本工藝中想要的 產(chǎn)物，而物料5作為蒸發(fā)器B的釜底產(chǎn)物進(jìn)入汽提塔C中。

13、物流3中o-TDA含量比較大，全部的或者一部分的物流3進(jìn)入蒸發(fā)器D中 而后又進(jìn)入汽提塔C中，底部的物流6由高沸點(diǎn)的o-TDA組成。如果只有物流 3的一部分進(jìn)入D中，那么剩下的部分將被回收。物流7回收氣提塔C的餾出物，它的o-TDA含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于m-TDA進(jìn)料入分 離塔 A。在FIG.2中提到的設(shè)備，初始混合物是物流10。物流10進(jìn)入蒸發(fā)器B,然 后出料物流20和物流50。物流20由m-TDA組成，或許還含有5%以上的o- TDA，進(jìn)入分離塔A.,在塔A中物流20被分離成物流30和物流40,其中物流 30基本上由o-TDA組成，而物流40則基本上由m-TDA組成，最終產(chǎn)物是物流 30 的一部分，這

14、部分產(chǎn)物離開(kāi)了分離過(guò)程用點(diǎn)線表示。全部或者是一部分剩下的物流30以塔頂產(chǎn)物回收，進(jìn)入氣提塔C的蒸發(fā) 器D,在D中蒸發(fā)進(jìn)入C。物流60從蒸發(fā)器D中回收由o-TDA和高沸點(diǎn)物組 成。物流50以蒸發(fā)器B的釜地產(chǎn)物回收，由m-TDA和高沸點(diǎn)物組成，進(jìn)入氣 提塔 C.物流70以氣提塔C的塔頂產(chǎn)物回收，由o-TDA和m-TDA組成，進(jìn)入分離塔 A。在FIG.3中提到的設(shè)備，出示混合物是物流11進(jìn)入分離塔A。物料11在塔 A中被分離成物流31、41和51。物流31以塔A的塔頂產(chǎn)物回收，由o-TDA組 成。少部分的物流31氣提塔C的蒸發(fā)器D，其余的沒(méi)有進(jìn)入D的31將被回 收。被回收的 31 以點(diǎn)線表示。物流4

15、1，氣相產(chǎn)物從塔A的塔釜上或是最底下的塔板上微量回收是需要的 最終產(chǎn)物 m-TDA。物流51從塔A的塔釜回收由大量的m-TDA和高沸點(diǎn)物組成。物流51進(jìn)入 氣提塔C后被分離成物流71 （塔頂產(chǎn)物）和物流61 （塔釜產(chǎn)物）。物流71最 后進(jìn)入分離塔 A。在 FIG.1 中的論述體現(xiàn)，初始混合物被分離成低沸點(diǎn)餾分和釜底物。 m-TDA 大量的由釜底物回收。在FIG.2中論述體現(xiàn)，初始混合物分離成釜底產(chǎn)物由副 產(chǎn)物和同分異構(gòu)體混合物（o-TDA和m-TDA）。然后TDA的同分異構(gòu)體被分 離。在FIG.3中論述體現(xiàn)，初始混合物同時(shí)被分離成高沸點(diǎn)物、中間沸點(diǎn)物和 低沸點(diǎn)物，各個(gè)沸點(diǎn)餾分從初始混合物分離的

16、順序與現(xiàn)在的發(fā)明相符合的，將 是多種多種的而沒(méi)有相反的效應(yīng)。在現(xiàn)在的發(fā)明的工藝中，至少97%質(zhì)量分?jǐn)?shù)，最好是99.8%的m-TDA能從 原始的混合物中提取出來(lái)。這個(gè)回收率微好于先前的工藝，像是在USPat.NO.5,728,880中的工藝的曲線圖FIG.4。FIG.4中的結(jié)果顯示是由5塊理論 板的氣提設(shè)備得出的。殘?jiān)泻?.4%的m-TDA是從當(dāng)o-TDA與m-TDA比率約 為2:1進(jìn)料如當(dāng)前的工藝流程中的氣體塔C和蒸發(fā)器D得出的產(chǎn)物。相反的， o-TDA與m-TDA比率為6.5的初始?xì)堅(jiān)黲-TDA混合物，得到像上述的殘?jiān)泻?的m-TDA是在U.S.Pat.NO.5,728,880的工藝

17、通過(guò)兩塊理論板的蒸發(fā)工藝中得到 的。從氣提塔的餾出物的回收在當(dāng)前的工藝中有可能直接在第一步精餾中就開(kāi) 始回收。但是，將o-TDA的濃度由55%增加到98%有可能有利，基于總的餾出 物的質(zhì)量，最好是從78%到96%?；厥諝馓崴s出物這將有利于需要大量熱量 的低沸點(diǎn)物的減少。當(dāng)前的工藝發(fā)現(xiàn)回收初始?xì)堅(jiān)械膍-TDA，其中m-TDA含量不少于10%,在 其提過(guò)程中的m-TDA的損失量大幅度的增加到最后終于限制。當(dāng)前研究的工藝 是殘?jiān)械膍-TDA含量少于10%，而最終的m-TDA的回收率沒(méi)有殘?jiān)泻写?于 10%的工藝的高。有了這些描述我們的發(fā)明，以接下來(lái)給的例子來(lái)說(shuō)明。例子中的比率都為 質(zhì)量分?jǐn)?shù)

18、，除了特別指明的。例子例子 1 ：FIG.1中的設(shè)備中的TDA由二硝基苯胺加氫反應(yīng)再一個(gè)半連續(xù)的裝置中。 氣提塔有指定的理論板數(shù)在表格中的插入語(yǔ)中說(shuō)明，表格的數(shù)字表示4中不同 的殘?jiān)?，這四種殘?jiān)械膐-TDA與m-TDA的比率在表格中都有說(shuō)明。17的物 流的組成都顯示在表格中。在14表格中“ HH-TDA ”是指甲苯二胺，“HH-Toluidine ”是指甲苯胺。表格一10塊理論板，70%效率物流1234567組成2,4TDAkg/759.5782.60.7830.523.20.123.7h2,6TDAkg/h184.0189.00.6199.95.20.15.72,3TDAkg/h12.80

19、.294.80.20.08.985.93,4TDAkg/h22.00.8168.20.80.016.7151.52,5TDAkg/h5.55.70.16.00.10.00.3甲苯胺kg/h0.30.00.00.00.00.00.0HH-甲苯 胺 kg/h0.00.00.00.00.00.00.0HH-TDA kg/h3.70.00.20.00.00.00.2殘?jiān)黭g/h12.212.20.00.312.212.20總 kg/h1000.0990.5264.71037.740.738.0267.3溫度。C215.6207.3182.1207.7207.7209.6170.0壓力mbar90o-T

20、DA:m-TDA+殘?jiān)?.5表格二10塊理論板物流1234567組成2,4TDAkg/h759.5769.50.8809.510.10.110.82,6TDAkg/h184.0186.10.8195.22.20.13.02,3TDAkg/h12.80.2113.30.20.04.2109.53,4TDAkg/22.00.8205.50.80.07.9197.5h2,5TDAkg/h5.55.60.25.80.10.00.2甲苯胺kg/h0.30.00.00.00.00.00.0HH-甲苯 胺 kg/h0.00.00.00.00.00.00.0HH-TDA kg/h3.70.00.20.00.0

21、0.00.2殘?jiān)黭g/h12.212.30.00.612.312.20.2總 kg/h1000.0974.5320.81012.224.724.3321.0溫度。C215.6207.3182.1214.5214.5216.3170.0壓力mbar90o-TDA:m-TDA+殘 渣13表格三20塊理論板物流1234567組成2,4TDAkg/h759.5763.70.1774.04.30.04.32,6TDAk g/h184.0184.80.1187.20.90.01.02,3TDAkg/h12.80.212.20.20.01.810.43,4TDAkg/h22.00.722.40.80.03.

22、418.92,5TDAkg/h5.55.50.05.60.00.00.0甲苯胺kg/h0.30.00.00.00.00.00.0HH-甲苯0.00.00.00.00.00.00.0胺 kg/hHH-TDA kg/h3.70.00.00.00.00.00.0殘?jiān)黭g/h12.212.20.01.112.212.20.0總 kg/h1000.0967.234.8968.917.417.434.7溫度。C215.6207.3182.1226.7226.7229.5170.0壓力mbar90o-TDA:m-TDA+殘?jiān)?表格四5塊理論板，70%效率物流1234567組成2,4TDAkg/h759.5774.61.9821.115.20.116.92,6TDAk g/h184.0187.31.3197.83.40.14.62,3TDAkg/h12.80.2221.00.20.06.3214.73,4TDAkg/h22.00.8396.60.80.011.8384.82,5TDAkg/h5.55.60.25.90.10.00.3甲苯胺0.30.00.00.00.00.00.0kg/hHH-甲苯 胺 kg/h0.00.00.00.00.00.00.0HH-TDA kg/h3.70.00.40.00.00.00.4殘?jiān)黭g/h1