Page 171 - 《精细化工》2020年第8期

第 8 期 王伟林，等: 共沸剂对碳酸二甲酯-甲醇分离效率的影响 ·1669·

在考察的回流比范围内，采用考察的 6 种共沸剂对
DMC-CH 3 OH 共沸物进行共沸精馏后，釜液产物中
DMC 质量分数均较高，大部分都高于 90%。采用
1,2-二氯乙烷为共沸剂、回流比为 7∶1 和 8∶1 时，
分离后釜液中 DMC 质量分数达到最高值 99.9%；
而在 5∶1~6∶1 回流比范围内，采用正庚烷作为共
沸剂得到的釜液中 DMC 质量分数较其它共沸剂的
低。在回流比 7∶1 下，采用不同共沸剂共沸精馏
DMC-CH 3 OH 混合物得到 DMC 质量分数顺序为：

图 6 苯为共沸剂时回流比对 DMC-CH 3 OH 共沸精馏效 1,2-二氯乙烷>四氯化碳>环己烷>苯>正己烷>正
率的影响 庚烷。
Fig. 6 Effect of reflux ratio on the azeotropic distillation 另外，相同回流比下，采用不同共沸剂会导致
efficiency of DMC-CH 3 OH with benzene as DMC 收率差别较大。其中，采用 1,2-二氯乙烷作为
azeotropic solvent
共沸剂时，DMC 收率较高，回流比为 7∶1 时达到
2.7 相同回流比下共沸剂类型对 DMC 质量分数和 95.7%；以环己烷、四氯化碳和苯为共沸剂时，DMC
收率的影响 收率也较为理想；而以正庚烷和正己烷为共沸剂时，
相同回流比条件下，采用不同的共沸剂时，釜 DMC 收率较差，回流比为 4∶1 时收率不到 71%，
液产物中 DMC 质量分数和收率见表 3。由表 3 可见， 回流比为 8∶1 时 DMC 收率最高，也只有 88.1%。

表 3 共沸剂对 DMC-CH 3 OH 共沸精馏产物中 DMC 质量分数和收率的影响
Table 3 Effect of azeotropic solvents on the azeotropic distillation efficiency of DMC-CH 3 OH
正庚烷 正己烷 环己烷 1 , 2 - 二氯乙烷 四氯化碳 苯
回流比
质量分数/% 收率/% 质量分数/% 收率/% 质量分数/% 收率/% 质量分数/% 收率/% 质量分数/% 收率/% 质量分数/% 收率/%
4∶1 89.9 60.0 89.7 70.6 94.2 84.3 93.8 90.3 94.9 88.1 93.8 92.1
5∶1 91.3 75.2 94.1 75.0 95.9 83.2 97.2 92.5 96.2 92.7 93.8 91.7
6∶1 93.3 81.2 95.0 76.8 98.2 87.8 98.5 95.1 98.1 93.2 96.1 91.9
7∶1 96.8 83.8 97.6 82.9 98.7 90.2 99.9 95.7 98.8 95.6 98.0 90.3
8∶1 98.3 70.1 98.7 88.1 99.5 84.2 99.9 95.7 99.2 90.9 99.6 93.8

综上所述，在考察的回流比范围内，采用 1,2- 使 DMC 收率只有 88.1%，同时给后续共沸剂的回收
二氯乙烷作为共沸剂，得到釜液产物中 DMC 质量 带来困难。图 7b 正己烷-甲醇-DMC 的三元相图与
分数和收率最好，回流比 7∶1 下，其质量分数和 图 7a 类似，正己烷作为共沸剂得到的产品 DMC 质
收率分别达到 99.9%和 95.7%，与文献 [21] 报道的采 量分数及收率也不高。
用三氯乙烯共沸剂，在相同回流比下 DMC 质量分 由图 7d~f 可以看出，1,2-二氯乙烷仅和甲醇形
数仅为 95.8%相比，1,2-二氯乙烷作为共沸剂性能 成共沸物，甲醇质量分数 32.0%；苯和甲醇二元共
更好。 沸物中甲醇质量分数 39.1%，且苯虽然也会和 DMC
通过 Aspen plus 软件计算，分别得到了 6 种共 形成二元共沸物，但 DMC 质量分数仅为 1.0%；四
沸剂与甲醇、DMC 的三元相图（图 7）。从图中可 氯化碳-甲醇二元共沸物中甲醇质量分数最低仅为
以发现，除了 1,2-二氯乙烷仅和甲醇形成共沸物以 20.7%，同时和 DMC 形成共沸物，DMC 质量分数
外，其他 5 种共沸剂均可以分别与甲醇、DMC 形成 为 11.6%。这 3 种共沸剂均不会与甲醇-DMC 形成三
二元共沸物，且计算得到的相图共沸组成和共沸点 元恒沸物，得到产品 DMC 的收率较高。对共沸精
温度均与表 1 文献得到的数据基本相符，说明计算 馏塔顶组成进行分析发现，1,2-二氯乙烷和苯作为共
得到的相图可以合理描述各共沸剂与甲醇、DMC 的 沸剂时，塔顶中甲醇质量分数均大于 30.0%，而四
平衡情况。 氯化碳作为共沸剂时，甲醇质量分数小于 20.0%。
由图 7a 可以发现，正庚烷-甲醇-DMC 三元物系 结合计算和塔顶组成分析结果可知，共沸精馏分离
不仅可以两两形成恒沸物，还会在 59.8 ℃时形成三 相同质量和组成的甲醇-DMC 混合物时，四氯化碳
元共沸物，且与正庚烷-甲醇二元共沸温度 59.1 ℃ 的使用量最大，需要的能耗也随之增加。综合考虑，
非常接近，导致精馏过程中塔顶会带出部分 DMC， 1,2 二氯乙烷是比较理想的共沸剂。