萃取精馏纯化2,4,4-三甲基-1-戊烯的复合溶剂及纯化方法

摘要

本发明公开一种萃取精馏纯化2,4,4‑三甲基‑1‑戊烯所用的复合溶剂，以质量含量为基准，所述复合溶剂包括以下组分：20～40％砜类溶剂；60～75％含氮溶剂；0.1～5％的助剂；所述含氮溶剂选自丁二腈、N,N‑二甲基乙酰胺、N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)、N‑甲基吡咯烷酮(NMP)、氨乙基哌嗪和N‑甲酰基吗啉中的至少一种；所述砜类溶剂选自环丁砜、3‑甲基环丁砜、二正丙基砜、二甲基砜、3‑甲基环丁砜中的至少一种；所述助剂选自二缩三乙二醇单甲醚、二缩三乙二醇二甲醚、二缩三乙二醇单乙醚和二缩三乙二醇二乙醚中的至少一种。使用该溶剂萃取精馏纯化粗TMPE，有效分离TMPE和2,4,4‑三甲基‑2‑戊烯，制备得到纯度TMPE。

说明书

技术领域

本发明涉及一种2,4,4-三甲基-1-戊烯的纯化方法，具体涉及一种萃取精馏纯化2,4,4-三甲基-1-戊烯所用的复合溶剂以及一种2,4,4-三甲基-1-戊烯的纯化方法。

背景技术

2,4,4-三甲基-1-戊烯(2,4,6-Trimethyl-1-pentene,TMPE)是重要的化工中间体，它广泛用于生产异壬醇/醛、辛基酚及辛基二苯基胺等。TMPE经氢甲酰化反应则可制备异壬醛和异壬醇，是合成PVC增塑剂和冷冻机油的重要原料。TMPE与苯酚反应可生产辛基酚，它可用来生产非离子型表面活性剂、油溶性酚醛树脂、橡胶硫化剂、印刷油墨、涂料以及配制绝缘清漆、防锈剂等。TMPE加氢生成的重烷基产品可是不含芳烃、无臭的优质溶剂，也可作为煤油和航空燃料的添加剂。

异丁烯二聚、叔丁醇脱水二聚制备二聚异丁烯，得到的二聚异丁烯通常是TMEP和2,4,4-三甲基-2-戊烯混合物，二聚异丁烯中的TMPE的含量通常在85％以下。

由于TMPE和2,4,4-三甲基-2-戊烯的结构相似、沸点差异在3℃以内，常规的精馏分离工艺难以进一步提高二聚异丁烯中2,4,4-三甲基-1-戊烯的含量。

萃取精馏是向原料液中加入萃取剂或溶剂，从而改变原有组分间的相对挥发度而实现其分离。通常，萃取剂的沸点显著高于原料液中各组分的沸点，且不与组分形成恒沸液。萃取精馏常用于分离各组分沸点(挥发度)差别很小的溶液。虽然萃取精馏较广泛的应用于丁烷与丁烯、丁烯与丁二烯、二异丙苯同分异构体以及苯和环己烷等混合物的分离，但暂未见其在二聚异丁烯同分异构体分离中的应用报道。

发明内容

为了解决2,4,4-三甲基-1-戊烯纯度不足的问题，本发明提供一种萃取精馏分离2,4,4-三甲基-1-戊烯(TMPE)的溶剂及其使用方法，使用该溶剂萃取精馏纯化粗TMPE，有效分离TMPE和2,4,4-三甲基-2-戊烯，制备得到纯度TMPE。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

本发明提供一种萃取精馏纯化2,4,4-三甲基-1-戊烯所用的复合溶剂，以质量含量为基准，所述复合溶剂包括以下组分：

20～40％砜类溶剂；60～75％含氮溶剂；0.1～5％的助剂；

所述含氮溶剂选自丁二腈、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、氨乙基哌嗪和N-甲酰基吗啉中的至少一种；

所述砜类溶剂选自环丁砜、3-甲基环丁砜、二正丙基砜、二甲基砜、3-甲基环丁砜中的至少一种；

所述助剂选自二缩三乙二醇单甲醚、二缩三乙二醇二甲醚、二缩三乙二醇单乙醚和二缩三乙二醇二乙醚中的至少一种。

优选地，所述复合溶剂包括以下组分：28～38％砜类溶剂；60～70％含氮溶剂；2～3％的助剂。

优选地，所述含氮溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种任意混合。

优选地，所述含氮溶剂由N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮组成，NN-二甲基甲酰胺与N-甲基吡咯烷酮的的质量比为1:4～9。

优选地，所述砜类溶剂为环丁砜、3-甲基环丁砜中的一种或两种任意混合。

优选地，所述助剂选自二缩三乙二醇单甲醚和二缩三乙二醇二甲醚中的至少一种。

本发明提供一种2,4,4-三甲基-1-戊烯的纯化方法，该方法包括；

粗2,4,4-三甲基-1-戊烯引入萃取精馏塔中部，前述的复合溶剂引入萃取精馏塔的上部，经萃取精馏，2,4,4-三甲基-1-戊烯从萃取精馏塔的顶部排出；2,4,4-三甲基-2-戊烯和复合溶剂从萃取精馏塔塔底排出后，精馏分离回收复合溶剂返回萃取精馏塔循环使用。

优选地，进入萃取精馏塔的复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯的质量比为2-7:1，萃取精馏塔的理论塔板数为20-80；萃取精馏塔的塔顶压力为60～220kPa，塔底温度为130～230℃。

优选地，进入萃取精馏塔的复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯的质量比为2.5-5.5:1，萃取精馏塔的理论塔板数为30-65；萃取精馏塔的塔顶压力为80～180kPa，塔底温度为140～185℃。

优选地，所述粗2,4,4-三甲基-1-戊烯中2,4,4-三甲基-1-戊烯质量含量为76～85％；2,4,4-三甲基-2-戊烯质量含量为15～24％。

本发明提供的萃取精馏纯化2,4,4-三甲基-1-戊烯所用的复合溶剂，用于2,4,4-三甲基-1-戊烯纯化，能够有效分离2,4,4-三甲基-1-戊烯和2,4,4-三甲基-2-戊烯，使2,4,4-三甲基-1-戊烯纯度超过88％。

本发明提供的复合溶剂，砜类溶剂、含氮溶剂和助剂协同作用，增加对二聚异丁烯同分异构体的溶解性，改善气液传质性能，改善二聚异丁烯组分的相对挥发度，并提高复合溶剂对2,4,4-三甲基-2-戊烯的选择性。本发明所述的复合溶剂沸点高、性质稳定，且对原料溶解性较好，在保证高选择性的基础上，萃取精馏的效率剂高，能够有效分离2,4,4-三甲基-1-戊烯和2,4,4-三甲基-2-戊烯。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供一种萃取精馏纯化2,4,4-三甲基-1-戊烯所用的复合溶剂，所述复合溶剂增加对二聚异丁烯同分异构体的溶解性，改善气液传质性能，并提高复合溶剂对2,4,4-三甲基-2-戊烯的选择性，在保证高选择性的基础上，萃取精馏的效率剂高，能够有效分离2,4,4-三甲基-1-戊烯和2,4,4-三甲基-2-戊烯。

以质量含量为基准，所述复合溶剂包括以下组分：

20～40％砜类溶剂；60～75％含氮溶剂；0.1～5％的助剂；

所述含氮溶剂选自丁二腈、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、氨乙基哌嗪和N-甲酰基吗啉中的至少一种；

所述砜类溶剂选自环丁砜、3-甲基环丁砜、二正丙基砜、二甲基砜、3-甲基环丁砜中的至少一种；

所述助剂选自二缩三乙二醇单甲醚、二缩三乙二醇二甲醚、二缩三乙二醇单乙醚和二缩三乙二醇二乙醚中的至少一种。

根据本发明，优选地，所述复合溶剂包括以下组分：28～38％砜类溶剂；60～70％含氮溶剂；2～3％的助剂；前述复合溶剂在保证高选择性的基础上，萃取精馏的效率剂更高。

根据本发明，优选地，所述含氮溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种任意混合。

根据本发明，优选地，所述含氮溶剂由N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮组成，N,N-二甲基甲酰胺与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:4～9；前述含氮溶剂增加对二聚异丁烯同分异构体的溶解性。

根据本发明，优选地，所述砜类溶剂为环丁砜、3-甲基环丁砜中的一种或两种任意混合；前述砜类进一步增加对二聚异丁烯同分异构体的溶解性。

根据本发明，优选地，所述助剂选自二缩三乙二醇单甲醚和二缩三乙二醇二甲醚中的至少一种。

本发明提供一种2,4,4-三甲基-1-戊烯的纯化方法，该方法包括；

粗2,4,4-三甲基-1-戊烯引入萃取精馏塔中部，前述的复合溶剂引入萃取精馏塔的上部，经萃取精馏，2,4,4-三甲基-1-戊烯从萃取精馏塔的顶部排出，一部分作为塔顶回流返回萃取精馏塔，另一部分排出系统；2,4,4-三甲基-2-戊烯和复合溶剂从萃取精馏塔塔底排出后，精馏分离回收复合溶剂返回萃取精馏塔循环使用。

根据本发明，优选地，进入萃取精馏塔的复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯的质量比为2-7:1，萃取精馏塔的理论塔板数为20-80；萃取精馏塔的塔顶压力为60～220kPa，塔底温度为130～230℃；该工艺萃取精馏的效率剂高，能够有效分离2,4,4-三甲基-1-戊烯和2,4,4-三甲基-2-戊烯。

根据本发明，优选地，进入萃取精馏塔的复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯的质量比为2.5-5.5:1，萃取精馏塔的理论塔板数为30-65；萃取精馏塔的塔顶压力为80～180kPa，塔底温度为140～185℃；采用前述工艺条件，进一步提高2,4,4-三甲基-1-戊烯的分离效率，提高2,4,4-三甲基-1-戊烯的的纯度。

根据本发明，优选地，所述粗2,4,4-三甲基-1-戊烯中2,4,4-三甲基-1-戊烯质量含量为76～85％；2,4,4-三甲基-2-戊烯质量含量为15～24％。

本发明中，没有特别说明的情况下，含量均指的是质量含量。

下面结合具体实施方式、具体实施例、对比例及测试结果对本发明进一步阐述。

实施例1

复合溶剂(60％N,N-二甲基甲酰胺、38％环丁砜、2％二缩三乙二醇二甲醚)从萃取精馏塔上部引入，粗2,4,4-三甲基-1-戊烯(纯度84％)从萃取精馏塔中部引入，复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯质量比为3:1；萃取精馏塔的理论塔板数为50；萃取精馏塔的塔顶压力为120kPa，塔顶温度为99℃，塔底温度为140℃。

实施例2

复合溶剂为8.45％N,N-二甲基甲酰胺、56.55％N-甲基吡咯烷酮、32％环丁砜、3％二缩三乙二醇二甲醚；粗2,4,4-三甲基-1-戊烯(纯度84％)从萃取精馏塔中部引入，复合溶剂从萃取精馏塔上部引入，复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯质量比为3:1；萃取精馏塔的理论塔板数为60；萃取精馏塔的塔顶压力为100kPa，塔顶温度为101℃，塔底温度为160℃。

实施例3

复合溶剂为65％N,N-二甲基甲酰胺、32％环丁砜、3％二缩三乙二醇二甲醚；粗2,4,4-三甲基-1-戊烯(纯度84％)从萃取精馏塔中部引入，复合溶剂从萃取精馏塔上部引入，复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯质量比为3:1；萃取精馏塔的理论塔板数为60；萃取精馏塔的塔顶压力为100kPa，塔顶温度为101℃，塔底温度为160℃。

实施例4

复合溶剂为65％N-甲基吡咯烷酮、32％环丁砜、3％二缩三乙二醇二甲醚；粗2,4,4-三甲基-1-戊烯(纯度84％)从萃取精馏塔中部引入，复合溶剂从萃取精馏塔上部引入，复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯质量比为3:1；萃取精馏塔的理论塔板数为60；萃取精馏塔的塔顶压力为100kPa，塔顶温度为101℃，塔底温度为160℃。

实施例5

复合溶剂为8.45％N,N-二甲基甲酰胺、56.55N-甲基吡咯烷酮、32％二甲基砜、3％二缩三乙二醇二甲醚；粗2,4,4-三甲基-1-戊烯(纯度84％)从萃取精馏塔中部引入，复合溶剂从萃取精馏塔上部引入，复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯质量比为3:1；萃取精馏塔的理论塔板数为60；萃取精馏塔的塔顶压力为100kPa，塔顶温度为101℃，塔底温度为160℃。

实施例6

复合溶剂为8.45％N,N-二甲基甲酰胺、56.55N-甲基吡咯烷酮、32％环丁砜、3％二缩三乙二醇二乙醚；粗2,4,4-三甲基-1-戊烯(纯度84％)从萃取精馏塔中部引入，复合溶剂从萃取精馏塔上部引入，复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯质量比为3:1；萃取精馏塔的理论塔板数为60；萃取精馏塔的塔顶压力为100kPa，塔顶温度为101℃，塔底温度为160℃。

实施例7

复合溶剂为9.75％N,N-二甲基甲酰胺、65.25N-甲基吡咯烷酮、24％环丁砜、1％二缩三乙二醇二甲醚；粗2,4,4-三甲基-1-戊烯(纯度84％)从萃取精馏塔中部引入，复合溶剂从萃取精馏塔上部引入，复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯质量比为3:1；萃取精馏塔的理论塔板数为60；萃取精馏塔的塔顶压力为100kPa，塔顶温度为101℃，塔底温度为160℃。

实施例8

复合溶剂为65％含氮溶剂(丁二腈与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:5)、32％环丁砜、3％二缩三乙二醇二甲醚；粗2,4,4-三甲基-1-戊烯(纯度84％)从萃取精馏塔中部引入，复合溶剂从萃取精馏塔上部引入，复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯质量比为3:1；萃取精馏塔的理论塔板数为60；萃取精馏塔的塔顶压力为100kPa，塔顶温度为101℃，塔底温度为160℃。

实施例9

复合溶剂为8.45％N,N-二甲基甲酰胺、56.55N-甲基吡咯烷酮、32％环丁砜、3％二缩三乙二醇二甲醚；粗2,4,4-三甲基-1-戊烯(纯度84％)从萃取精馏塔中部引入，复合溶剂从萃取精馏塔上部引入，复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯质量比为6:1；萃取精馏塔的理论塔板数为60；萃取精馏塔的塔顶压力为100kPa，塔顶温度为100℃，塔底温度为160℃。

实施例10

复合溶剂为8.45％N,N-二甲基甲酰胺、56.55N-甲基吡咯烷酮、32％环丁砜、3％二缩三乙二醇二甲醚；粗2,4,4-三甲基-1-戊烯(纯度84％)从萃取精馏塔中部引入，复合溶剂从萃取精馏塔上部引入，复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯质量比为3:1；萃取精馏塔的理论塔板数为25；萃取精馏塔的塔顶压力为100kPa，塔顶温度为102℃，塔底温度为160℃。

实施例11

复合溶剂为8.45％N,N-二甲基甲酰胺、56.55N-甲基吡咯烷酮、32％环丁砜、3％二缩三乙二醇二甲醚；粗2,4,4-三甲基-1-戊烯(纯度84％)从萃取精馏塔中部引入，复合溶剂从萃取精馏塔上部引入，复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯质量比为3:1；萃取精馏塔的理论塔板数为60；萃取精馏塔的塔顶压力为100kPa，塔顶温度为102℃，塔底温度为200℃。

实施例12

与实施例4不同之处在于，复合溶剂和粗2,4,4-三甲基-1-戊烯(纯度84％)均从萃取精馏塔中部引入；其余操作步骤同实施例4。

对比例1

复合溶剂为8.45％N,N-二甲基甲酰胺、56.55N-甲基吡咯烷酮、35％环丁砜；粗2,4,4-三甲基-1-戊烯(纯度84％)从萃取精馏塔中部引入，复合溶剂从萃取精馏塔上部引入，复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯质量比为3:1；萃取精馏塔的理论塔板数为60；萃取精馏塔的塔顶压力为100kPa，塔顶温度为101℃，塔底温度为160℃。

对比例2

复合溶剂为97％环丁砜、3％二缩三乙二醇二甲醚；粗2,4,4-三甲基-1-戊烯(纯度84％)从萃取精馏塔中部引入，复合溶剂从萃取精馏塔上部引入，复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯质量比为3:1；萃取精馏塔的理论塔板数为60；萃取精馏塔的塔顶压力为100kPa，塔顶温度为101℃，塔底温度为160℃。

对比例3

复合溶剂为84.4％N-甲基吡咯烷酮、12.6％N,N-二甲基甲酰胺、3％二缩三乙二醇二甲醚；粗2,4,4-三甲基-1-戊烯(纯度84％)从萃取精馏塔中部引入，复合溶剂从萃取精馏塔上部引入，复合溶剂与粗2,4,4-三甲基-1-戊烯质量比为3:1；萃取精馏塔的理论塔板数为60；萃取精馏塔的塔顶压力为100kPa，塔顶温度为101℃，塔底温度为160℃。

表1实施例1-10和对比例1-3纯化2,4,4-三甲基-1-戊烯的纯度

由表1结果可知，本申请所述的溶剂能够有效分离2,4,4-三甲基-1-戊烯和2,4,4-三甲基-2-戊烯，纯化后的2,4,4-三甲基-1-戊烯纯度达88％以上，最高可达98.1％，显著提高2,4,4-三甲基-1-戊烯的纯度。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。