一种提高乙酸纯度的方法与流程

1.本发明涉及乙酸纯化技术领域，具体而言，涉及一种提高乙酸纯度的方法。


背景技术：

2.乙酸俗称醋酸，因是醋的主要成分而得名，为最重要的脂肪酸之一。乙酸为一元弱羧酸，具有羧酸的典型性质，与某些金属、金属氧化物和氢氧化物反应，生成盐，许多乙酸盐有重要用途；乙酸也能进行酯化反应，可生成各种有重要用途的衍生物，如乙酸甲酯、乙酯、丙酯、丁酯等，是涂料和油漆工业的极好溶剂。乙酸与乙炔生成的乙酸乙烯酯酸是合成药物、染料、香料的重要原料，也是处理橡胶的重要溶剂，乙酸在工业生产和有机合成中具有重要地位。
3.目前，市售的高纯乙酸，其纯度约为99.5％，其含量虽高，但其杂质皆是可溶性杂质，其中包含重铬酸盐。在酸性环境中，重铬酸根会进行如下反应：cr2o
72-+8h
+
→
2cr
3+
+4h2o+3[o]，生成的[o]具有还原性，使得实际的实验数据的可重复性明显下降，甚至产生了一定的实验干扰性。需要对乙酸进行进一步的纯化，使其浓度能够达到实验的要求。
[0004]
鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于提供一种提高乙酸纯度的方法从而提升乙酸的纯度，大幅降低了重铬酸盐对于实验的干扰。
[0006]
本发明是这样实现的：
[0007]
本发明提供了一种提高乙酸纯度的方法，其包括如下步骤：将待处理的乙酸与高锰酸钾混合，氧化还原反应后将混合反应液进行精馏，获得纯化后的乙酸产物；高锰酸钾的投料量为每升待处理的乙酸溶液投入1-2g高锰酸钾。
[0008]
发明人发现，借助高锰酸钾与乙酸发生氧化还原反应，可以使得乙酸中的可溶性杂质(包括重铬酸盐)被氧化为具有沸点差异的无机盐，再利用沸点的差异，通过精馏将过量的高锰酸钾和具有沸点差异的无机盐与乙酸分离，从而达到纯化的目的。该方法对于环境污染小，步骤简单，成本低，安全隐患较低，易于推广应用，能够获得高纯度的乙酸，且能有效去除乙酸中重铬酸盐。
[0009]
发明人经过大量的实验摸索发现：纯化步骤中，高锰酸钾的投料量对于产物乙酸的纯度尤为关键，控制每升待处理的乙酸溶液投入1-2g高锰酸钾有助于大幅降低可溶性杂质的含量，尤其是大幅降低还原重铬酸盐的物质(o)的含量。添加量过低或过高都会导致产物乙酸中的可溶性杂质含量增加，乙酸纯度下降。选择高锰酸钾与乙酸进行反应，具有比其他强氧化剂更优的分离度，有助于通过沸点的差异将过量的高锰酸钾和具有沸点差异的无机盐与乙酸分离。
[0010]
在本发明应用较佳的实施方式中，待处理的乙酸与高锰酸钾混合后，在75-80℃下搅拌加热反应1-2h。
[0011]
例如在75℃、76℃、77℃、78℃、79℃或80℃下搅拌加热反应。搅拌反应时间为1h、1.2h、1.3h、1.5h、1.8h或2h。
[0012]
在本发明应用较佳的实施方式中，待处理的乙酸与高锰酸钾混合后，在78
±
2℃下搅拌加热反应1-2h。
[0013]
在本发明应用较佳的实施方式中，待温度升高至75℃后，将待处理的乙酸与高锰酸钾混合。这样的混合方式有助于保持乙酸中的可溶性杂质与高锰酸钾在临近反应温度下快速高效反应。
[0014]
在本发明应用较佳的实施方式中，待处理的乙酸与高锰酸钾混合后，先搅拌加热使得高锰酸钾溶解，然后静置60-80h。这种实施方式只要将高锰酸钾溶解后即可静置反应也能达到相同的氧化还原效果，这种实施方式会使得反应时间拉长。
[0015]
在本发明应用较佳的实施方式中，待处理的乙酸与高锰酸钾混合后，先在75-78℃下搅拌加热使得高锰酸钾溶解，静置60-80h；
[0016]
在一种可选的实施方式中，待处理的乙酸与高锰酸钾混合后，先在78℃下搅拌加热使得高锰酸钾溶解，静置72h。
[0017]
在本发明应用较佳的实施方式中，高锰酸钾的投料量为每升待处理的乙酸溶液投入1.2-2g高锰酸钾。
[0018]
在一种可选的实施方式中，高锰酸钾的投料量为每升待处理的乙酸溶液投入1.2-1.5g高锰酸钾。每升待处理的乙酸溶液投入1.2-1.5g高锰酸钾要比1g或2g的高锰酸钾投入量具有更好的降低还原重铬酸盐浓度的效果，成品中的乙酸纯度更高。
[0019]
在本发明应用较佳的实施方式中，精馏包括：先将混合反应液逐步升温(按照3-3.5℃/min的升温速率)至117℃
±
0.5℃，保持117℃
±
0.5℃，待蒸馏出的馏分达到混合反应液总体积的10-12％后，更换馏分收集容器收集乙酸，直至蒸馏瓶中剩余8-10％体积的混合反应液，收集容器中的乙酸即为纯化后的乙酸。若温度升高太快，会使得高纯度乙酸馏分的占比减少，杂质的馏分占比增大，可能会造成蒸馏出的馏分达到混合反应液总体积的20-30％之后才有高纯度乙酸馏分出现，由此带来乙酸纯度不够需要重复纯化等不必要的问题。精馏结束前，蒸馏瓶剩余的8-10％体积的混合反应液大多为杂质。
[0020]
在本发明应用较佳的实施方式中，精馏包括：将加热套的电压调节至150v，待接收的头馏分达到混合反应液总体积的10-12％后更换馏分收集容器，并调节电压至220v，直至蒸馏瓶中剩余8-10％体积的混合反应液。
[0021]
在本发明应用较佳的实施方式中，重复氧化还原反应和精馏步骤1-3次；乙酸产物的纯度大于或等于99.7％。本发明提供的方法有助于显著提升乙酸的纯度。
[0022]
本发明具有以下有益效果：
[0023]
本发明借助高锰酸钾与乙酸发生氧化还原反应，可以使得乙酸中的可溶性杂质(包括重铬酸盐)被氧化为具有沸点差异的无机盐，再利用沸点的差异，通过精馏将过量的高锰酸钾和具有沸点差异的无机盐与乙酸分离，从而达到纯化的目的。该方法对于环境污染小，步骤简单，成本低，安全隐患较低，易于推广应用，能够获得高纯度的乙酸，且能有效去除乙酸中重铬酸盐。
[0024]
发明人经过大量的实验摸索发现：纯化步骤中，高锰酸钾的投料量对于产物乙酸的纯度尤为关键，控制每升待处理的乙酸溶液投入1-2g高锰酸钾有助于大幅降低可溶性杂
质的含量，尤其是大幅降低还原重铬酸盐的物质(o)的含量。添加量过低或过高都会导致产物乙酸中的可溶性杂质含量增加，乙酸纯度下降。
具体实施方式
[0025]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0026]
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
[0027]
实施例1
[0028]
本实施例提供了一种新型的多步乙酸提纯方法，该方法主要是通过氧化还原(化学方法)，结合精馏(物理分离)的方法，将乙酸与杂质分离，具体如下：
[0029]
(1)氧化还原
[0030]
取200ml纯度为99.5％的原始乙酸样品，放入500ml的蒸馏烧瓶中，烧瓶顶部装上冷凝管，侧口分别用特制的玻璃塞进行密封，同时插入温度计，以控制实际的反应温度能维持在某一特定的温度区间。
[0031]
反应开始后，打开水浴加热器进行加热，设置加热温度在78
±
2℃区间，同时打开冷凝水进行冷凝，待温度计显示温度到达75℃后，按1.5g/l的量加0.3g kmno4到乙酸中，并开启搅拌，使其反应更加充分。待水浴温度升至78℃后，保持78℃搅拌加热1.5h。
[0032]
(2)精馏
[0033]
加热结束后将乙酸转移至单口瓶中并加入沸石，将单口瓶置于电热套中，并依次搭建刺型精馏柱、蒸馏头、温度计、冷凝管、接收管、单口瓶。固定好以上精馏装置，打开电热套的电源，将电压调节至150v，同时开启冷凝水，待接收20ml(
±
2ml)的头馏分后更换接料的单口瓶，此时单口瓶开始收集的就是纯化后的乙酸，并调节电压至220v，塔底的单口瓶中乙酸蒸至剩余15～20ml时关闭电热套电源，静置。待塔底的单口瓶不再沸腾，冷凝管中不再有液体生成时，即拆卸装置。
[0034]
实施例2
[0035]
与实施例1相比，区别仅在于，待温度计显示温度到达75℃后，按1g/l的量加0.2g kmno4到乙酸中，并开启搅拌，使其反应更加充分。待水浴温度升至78℃后，保持78℃搅拌加热1.5h。其余的工艺步骤同实施例1。
[0036]
实施例3
[0037]
与实施例1相比，区别仅在于，待温度计显示温度到达75℃后，按1.2g/l的量加0.24g kmno4到乙酸中，并开启搅拌，使其反应更加充分。待水浴温度升至78℃后，保持78℃搅拌加热1.5h。其余的工艺步骤同实施例1。
[0038]
实施例4
[0039]
与实施例1相比，区别仅在于，待温度计显示温度到达75℃后，按2g/l的量加0.4g kmno4到乙酸中，并开启搅拌，使其反应更加充分。待水浴温度升至78℃后，保持78℃搅拌加热1.5h。其余的工艺步骤同实施例1。
[0040]
实施例5
[0041]
与实施例1相比，区别仅在于，待温度计显示温度到达75℃后，按1.5g/l的量加0.3g kmno4到乙酸中，并开启搅拌，使其反应更加充分。待水浴温度升至76℃后，保持76℃搅拌加热1h。其余的工艺步骤同实施例1。
[0042]
实施例6
[0043]
与实施例1相比，区别仅在于，待温度计显示温度到达75℃后，按1.5g/l的量加0.3g kmno4到乙酸中，并开启搅拌，待高锰酸钾溶解，然后静置70h。
[0044]
实施例7
[0045]
与实施例1相比，区别仅在于，待温度计显示温度到达75℃后，按1.5g/l的量加0.3g kmno4到乙酸中，并开启搅拌，待高锰酸钾溶解，然后静置72h。
[0046]
对比例1
[0047]
与实施例1相比，区别仅在于，待温度计显示温度到达75℃后，不添加kmno4到乙酸中，并开启搅拌，使其反应更加充分。待水浴温度升至78℃后，保持78℃搅拌加热1.5h。其余的工艺步骤同实施例1。
[0048]
对比例2
[0049]
与实施例1相比，区别仅在于，待温度计显示温度到达75℃后，按0.5g/l的量加0.1gkmno4到乙酸中，并开启搅拌，使其反应更加充分。待水浴温度升至78℃后，保持78℃搅拌加热1.5h。其余的工艺步骤同实施例1。
[0050]
对比例3
[0051]
与实施例1相比，区别仅在于，待温度计显示温度到达75℃后，按1.5g/l的量加0.3gkmno4到乙酸中，并开启搅拌，使其反应更加充分。待水浴温度升至78℃后，保持78℃搅拌加热10min。其余的工艺步骤同实施例1。
[0052]
实验例1
[0053]
分别将实施例1-7以及对比例1-3纯化后乙酸进行馏分质检，其中实施例2重复两次，采用同一生产批次的乙酸，各取200ml，分别投入不同比例的高锰酸钾反应、精馏。对高锰酸钾投料量(记为r(x)，(x)代表批次)和单口瓶中得到的馏分的质检结果(记为p(x)，(x)代表批次)制成下表。最终得到r4＝1.5g/l，p4＝14ppm为最佳条件。
[0054]
重复上述的氧化还原-精馏4次，总共得到r1-r6和p1-p6的所有数据，具体数据如下表所示：
[0055][0056]
实施例1的还原重铬酸盐的物质(o)含量最低，对比例1未添加高锰酸钾，还原重铬酸盐的物质(o)含量为223ppm。当高锰酸钾添加量在1g/l-2g/l的范围内时，还原重铬酸盐
的物质(o)含量低于100ppm。表明高锰酸钾的添加量在上述范围内具有良好的降低杂质的效果。而缩短加热时间(对比例3)会导致反应不充分，导致纯化效果下降。
[0057]
实施例1的成品回收率：800/1000＝80％，乙酸纯度和成品回收率检测用gc，按照gb/t 9722的面积归一法；还原重铬酸盐的物质(o)含量测定是使用gb/t 1628-2020中的方法进行检测。经分析检测，成品中的乙酸纯度约为99.8％。实施例2、实施例2的重复实验、实施例4的乙酸纯度分别为99.7％、99.7％、99.7％。
[0058]
本发明是将化学法和物理法相结合，先使用高锰酸钾除去杂质，在精馏的过程中，过量的高锰酸钾会受热分解，再利用沸点的差异将乙酸与其它生成的无机盐分离，从而达到纯化的目的。该方法对于环境污染小，步骤简单，成本低，安全隐患较低。
[0059]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种提高乙酸纯度的方法，其特征在于，其包括如下步骤：将待处理的乙酸与高锰酸钾混合，氧化还原反应后将混合反应液进行精馏，获得纯化后的乙酸产物；所述高锰酸钾的投料量为每升待处理的乙酸溶液投入1-2g高锰酸钾。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待处理的乙酸与高锰酸钾混合后，在75-80℃下搅拌加热反应1-2h。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待处理的乙酸与高锰酸钾混合后，在78
±
2℃下搅拌加热反应1-2h。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，待温度升高至75℃后，将待处理的乙酸与高锰酸钾混合。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待处理的乙酸与高锰酸钾混合后，先搅拌加热使得高锰酸钾溶解，然后静置60-80h。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述待处理的乙酸与高锰酸钾混合后，先在75-78℃下搅拌加热使得高锰酸钾溶解，静置60-80h；优选地，所述待处理的乙酸与高锰酸钾混合后，先在78℃下搅拌加热使得高锰酸钾溶解，静置72h。7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述高锰酸钾的投料量为每升待处理的乙酸溶液投入1.2-2g高锰酸钾；优选地，所述高锰酸钾的投料量为每升待处理的乙酸溶液投入1.2-1.5g高锰酸钾。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述精馏包括：先将混合反应液逐步升温至117℃
±
0.5℃，保持117℃
±
0.5℃，待蒸馏出的馏分达到混合反应液总体积的10-12％后，更换馏分收集容器收集乙酸，直至蒸馏瓶中剩余8-10％体积的混合反应液，收集容器中的乙酸即为纯化后的乙酸；优选地，将混合反应液按照3-3.5℃/min的升温速率逐步升温。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述精馏包括：将加热套的电压调节至150v，待接收的头馏分达到混合反应液总体积的10-12％后更换馏分收集容器，并调节电压至220v，直至蒸馏瓶中剩余8-10％体积的混合反应液。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，重复氧化还原反应和精馏步骤1-3次；优选地，所述乙酸产物的纯度大于或等于99.7％。

技术总结
本发明公开了一种提高乙酸纯度的方法，涉及乙酸纯化技术领域。该方法包括如下步骤：将待处理的乙酸与高锰酸钾混合，氧化还原反应后将混合反应液进行精馏，获得纯化后的乙酸产物；高锰酸钾的投料量为每升待处理的乙酸溶液投入1-2g高锰酸钾。本发明借助高锰酸钾与乙酸发生氧化还原反应，可以使得乙酸中的可溶性杂质被氧化为具有沸点差异的无机盐，再利用沸点的差异，通过精馏将过量的高锰酸钾和具有沸点差异的无机盐与乙酸分离，从而达到纯化的目的。该方法对于环境污染小，步骤简单，成本低，安全隐患较低，易于推广应用，能够获得高纯度的乙酸，且能有效去除乙酸中重铬酸盐。且能有效去除乙酸中重铬酸盐。


技术研发人员：程天照
受保护的技术使用者：生工生物工程（上海）股份有限公司
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/8/21