CN100503477C - 对环己烷氧化液废碱进行分离的方法及装置 - Google Patents

Abstract

提供了利用旋流聚结串联组合技术对环己烷氧化液废碱进行分离的方法及装置。通过结合使用重力沉降罐、旋流分离器和聚结分离器对环己烷氧化液废碱进行三步分离，能有效地解决现有技术中环己烷氧化装置废碱液分离不彻底的问题，克服现有的重力沉降法效果不理想以及聚结分离法冲洗频繁等缺点，大幅度地延长烷蒸馏塔的有效生产时间，从而显著降低了生产成本。

Description

对环己烷氧化液废碱进行分离的方法及装置

技术领域

本发明涉及对环己烷氧化液废碱进行分离的方法及装置，更具体地说，本发明涉及利用旋流聚结串联组合技术对环己烷氧化液废碱进行分离的方法及装置。

背景技术

环己烷氧化来生产环己酮的生产过程包括：氧化、分解、废碱分离、烷蒸馏、皂化、精制、脱氢、以及热回收和尾气回收等工序。在环己烷氧化工艺的分解过程中，由于氢氧化钠水溶液的加入，会产生大量的废碱液(主要是碳酸钠、有机钠盐和少量的游离氢氧化钠)。这些废碱液如果随物流被带至后续的烷蒸馏塔中，会导致烷蒸馏塔的再沸器结垢，从而导致物料消耗增加，并且烷蒸馏塔的开车周期会大幅度缩短。

目前，现有技术中广泛采用重力沉降罐和聚结器来去除废碱液，对环己烷氧化液废碱进行分离。

然而，使用重力沉降罐实现环己烷氧化溶液与废碱液的分离，分离效率低、所需时间长、并且设备投资大。并且，只有大颗粒才能有效地沉降，细小颗粒无法沉降。重力沉降只对粒径大于50μm的水滴有效。通过这种方法分离处理后的溶液呈明显的乳白色。这些细小颗粒仅能通过延长停留时间来沉降，完全靠重力沉降己不能达到进一步彻底分离废碱液的目的。而就聚结器来说，虽然其分离精度高，分割粒径可达0.1μm，但其存在液体不洁净时易造成元件被堵塞的缺点。某些过滤器投入运行，过不了几个小时就会出现难以接受的高压力降，并且抗冲击能力小，在废碱水含量较大时会失去分离能力。

例如，现有技术中为解决环己烷氧化液废碱的分离问题，采用了重力沉降和一级聚结分离的串联组合。图1为现有技术中采用的环己烷氧化液废碱分离***图。分离后的溶液中Na⁺的含量可以降低到10-20mg/L，效果比较明显，从而大大延长了烷蒸馏塔的连续运转时间，提高了环己酮的产量。但是，由于重力沉降的有效分离空间小、分离精度差，造成进入聚结分离器的物料中碱水含量较大，增大了聚结分离器工作负荷，导致冲洗和内件更换非常频繁。

迄今为止，现有技术中还没有提出解决上述技术问题的方法。

因此，迫切需要开发出能彻底地、有效地对环己烷氧化液废碱进行分离，适合长周期运行的分离技术。

发明内容

本发明采用旋流聚结串联组合技术对环己烷氧化液废碱进行分离，有效地解决了环己烷氧化装置废碱液分离不彻底的问题，大幅度地延长了烷蒸馏塔的有效生产时间，从而解决了现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供了一种对环己烷氧化液废碱进行分离的方法，它包括以下步骤：

(a)将水注入环己烷氧化液废碱原料中，使注水后的环己烷氧化液的水体积含量为0.5-3.0％，并将所述原料进行皂化分离和水洗分离，使水与原料混合、原料中碱性物质向水迁移、以及水中碱性物质富集，获得水与原料的混合物；

(b)通过重力沉降对步骤(a)中的水与原料的混合物进行第一步分离，分离去除含碱性物质的碱水，获得脱除了80-90％碱水的环己烷氧化溶液，即第一步分离的混合物；

(c)在50-200℃的温度、0.1-0.25MPa的压降下，对所述第一步分离的混合物进行第二步的旋流分离，进一步分离去除含碱性物质的碱水，获得进一步脱除了50％碱水的环己烷氧化溶液，即第二步分离的混合物；

(d)在50-200℃的温度、0.05-0.15MPa的压降下，对所述第二步分离的混合物进行第三步的聚结分离，再分离去除含碱性物质的碱水，获得Na⁺的残留量低于5mg/L的环己烷氧化溶液。

在一个优选的实施方式中，在步骤(a)中，注水后环己烷氧化液的水体积含量为1.0-2.0％。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(c)中，所述第二步分离是在60-130℃的温度、0.15MPa的压降下进行的。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(d)中，所述第三步分离是在60-130℃的温度、0.08MPa的压降下进行的。

另一方面，本发明提供了一种对环己烷氧化液废碱进行分离的装置，该装置包括

(a)重力沉降罐，它用于分离去除环己烷氧化液废碱原料中含碱性物质的碱水以获得脱除了80-90％碱水的环己烷氧化溶液，所述重力沉降罐包括一罐体、一用于供入环己烷氧化液废碱原料的入口、一用于排出含碱性物质的碱水的出口、以及一用于排出脱除了80-90％碱水的环己烷氧化溶液的出口；

(b)旋流分离器，它用于进一步分离去除环己烷氧化液废碱原料中含碱性物质的碱水以获得进一步脱除了50％碱水的环己烷氧化溶液，所述旋流分离器包括一罐体、一用于供入来自重力沉降罐的脱除了80-90％碱水的环己烷氧化溶液的入口、一用于排出含碱性物质的碱水的出口、以及一用于排出进一步脱除了50％碱水的环己烷氧化溶液的出口，其中，所述用于供入来自重力沉降罐的脱除了80-90％碱水的环己烷氧化溶液的入口与重力沉降罐的用于排出脱除了80-90％碱水的环己烷氧化溶液的出口通过管道连接；

(c)聚结分离器，它用于再分离去除环己烷氧化液废碱原料中含碱性物质的碱水以获得Na⁺的残留量低于5mg/L的环己烷氧化溶液，所述聚结分离器包括一罐体、一用于供入来自旋流分离器的进一步脱除了50％碱水的环己烷氧化溶液的入口、一用于排出含碱性物质的碱水的出口、以及一用于排出Na⁺的残留量低于5mg/L的环己烷氧化溶液的出口，其中，所述用于供入来自旋流分离器的进一步脱除了50％碱水的环己烷氧化溶液的入口与旋流分离器的用于排出进一步脱除了50％碱水的环己烷氧化溶液的出口通过管道连接。

在一个优选的实施方式中，所述装置还包括通过管道与重力沉降罐的用于供入环己烷氧化液废碱原料的入口连接的水洗分离罐，以及通过管道与所述水洗分离罐连接的皂化分离罐。

在另一个优选的实施方式中，所述旋流分离器的排出的碱水流量为其入口流量的1-5％。

在另一个优选的实施方式中，所述重力沉降罐采用单级或多级串联。

在另一个优选的实施方式中，所述旋流分离器采用单级或多级串联。

在另一个优选的实施方式中，所述聚结分离器采用单级或多级串联。

附图说明

图1为现有技术中采用的环己烷氧化液废碱分离***的示意图。

图2为根据本发明一个实施方式的重力沉降罐、旋流分离器和聚结分离器组合分离流程的示意图。

图3为根据本发明另一个实施方式的重力沉降罐、两级旋流分离器和聚结分离器组合分离流程的示意图。

其中，附图标记10、20、30、40和50分别代表以下设备：

10：皂化分离罐

20：水洗分离罐

30：重力沉降罐

40：聚结分离器

50：旋流分离器。

具体实施方式

本发明的发明人在经过了广泛而深入的研究之后发现，通过结合使用重力沉降罐、旋流分离器和聚结分离器对环己烷氧化液废碱进行三步分离，能有效地解决现有技术中环己烷氧化装置废碱液分离不彻底的问题，克服现有的重力沉降法效果不理想以及聚结分离法冲洗频繁等缺点，大幅度地延长烷蒸馏塔的有效生产时间，从而显著降低了生产成本。基于上述发现，本发明得以完成。

本发明的技术构思如下：由于旋流分离器的分离精度比重力沉降罐的高(其分割粒径为10μm，处理的环己烷氧化液的碱水含量可以为0.1-30％，操作弹性比较大)，而聚结分离器的分离精度要比旋流分离器的高(其分割粒径为0.1μm，但处理的环己烷氧化液的碱水含量不能太高，碱水含量太高会使碱水颗粒来不及聚结，造成分离效率下降。工业实践证明，将重力沉降罐和聚结分离器串联使用对环己烷氧化液中的碱水进行脱除，重力沉降罐出口即聚结分离器进口的环己烷氧化液的碱水含量还是比较高，对聚结分离器的分离不利)，因此，如果在重力沉降罐与聚结分离器之间设置单级或多级旋流分离器，能降低聚结分离器进口的环己烷氧化液的碱水含量，大大提高聚结分离器的处理效果，从而降低聚结分离器出口的环己烷氧化液的碱水含量。本发明充分考虑到重力沉降罐、旋流分离器和聚结分离器的特点，首先用重力沉降罐对环己烷氧化液中的碱水进行第一步分离，接着用旋流分离器处理粒径大于10μm的碱水颗粒以进行第二步分离，最后用聚结分离器处理含量比较少的粒径小于10μm的碱水颗粒以进行第三步分离，将三者有效组合对环己烷氧化液的碱水进行处理，提高了分离效果。

以下，结合附图进一步阐述本发明。

图2示出了根据本发明一个实施方式的重力沉降罐、旋流分离器和聚结分离器组合分离流程。首先，将水注入环己烷氧化液原料中以使注水后的环己烷氧化液的水体积含量达到约0.5-3.0％，较佳的是约1.0-2.0％，接着将其送入皂化分离罐10和水洗分离罐20中进行皂化分离和水洗分离，以完成水与原料弥散混合、原料中碱性物质向水迁移、以及水中碱性物质富集，获得环己烷氧化液原料和水的混合物。其次，待环己烷氧化液原料与水充分混合、碱性物质和水充分传递后，将环己烷氧化液原料与水的混合物送入重力沉降罐30中(视需要，可补入一定量的水)以进行第一步分离，分离除去含碱性物质的碱水，获得脱除了约80-90％碱水的环己烷氧化溶液，即第一步分离的混合物。再次，将经第一步分离的混合物送入旋流分离器50中，在约50-200℃的温度、约0.1-0.25MPa的压降下进行第二步的旋流分离，进一步分离去除含碱性物质的碱水，获得进一步脱除了约50％碱水的环己烷氧化溶液，即第二步分离的混合物。接着，将经第二步分离的混合物送入聚结分离器40中，在约50-200℃的温度、约0.05-0.15MPa的压降下进行第三步的聚结分离，再分离去除含碱性物质的碱水，获得Na⁺的残留量低于约5mg/L的环己烷氧化溶液，即净化的环己烷氧化溶液。所述净化的环己烷氧化溶液可送入下游装置如烷蒸馏塔中用于进一步的加工。

所述旋流分离器采用的旋流管可以共用一个进料腔、一个油相出口腔、一个含油污水出口腔，所述进料腔和出口腔可以是三个单独的容器，也可以是一个容器中的三个部分，以简化生产装置的结构。

可用于本发明的旋流分离器可以是本领域常规的各种旋流分离器。旋流分离器可以是单级或多级的。一种优选的旋流分离器的结构特点及原理可参见，例如中国专利ZL 00217613.0。

对本发明中使用的重力沉降罐没有特别的限制，可以是环己烷氧化液废碱分离领域中常规使用的各种重力沉降罐。重力沉降罐可以是单级或多级的，通常使用三级串联的重力沉降罐。

对本发明中使用的聚结分离器也没有特别的限制，可以是环己烷氧化液废碱分离领域中常规使用的各种聚结分离器。聚结分离器可以是单级或多级的。

上述分离采用了重力沉降、旋流分离和聚结分离结合的技术对环己烷氧化溶液脱碱，该技术充分考虑到旋流分离器操作弹性大、不易阻塞、对大颗粒分离效果好，以及聚结分离器内件不适合长周期运行、对细小颗粒分离效果好的特点。先通过重力沉降罐进行第一步分离；接着采用旋流分离器进行第二步分离以去除大颗粒；在大大降低了聚结分离器的工作负荷和操作成本后，再利用聚结分离器进行第三步分离(细分离)，从而提高了分离效果。本领域技术人员可以根据实际的分离效果确定旋流分离器和/或聚结分离器采用单级或多级串联，以求达到最理想的效果。

对旋流分离器和聚结分离器的操作温度没有特别的限制，本领域技术人员可以根据实际的生产需要作出灵活的符合实际需要的选择。所述温度通常约为50-200℃，较佳的是约60-130℃。旋流分离器的操作压降通常约为0.1-0.25MPa，较佳的是约0.15MPa；聚结分离器的操作压降通常约为0.05-0.15MPa，较佳的是约0.08MPa。

图3示出了根据本发明另一个实施方式的重力沉降罐、两级旋流分离器和聚结分离器组合分离流程。其操作流程与图2所示相同，只是旋流分离器采用了两级串联。首先，将水注入环己烷氧化液原料中以使注水后的环己烷氧化液的水体积含量达到约0.5-3.0％，较佳的是约1.0-2.0％，接着将其送入皂化分离罐10和水洗分离罐20中进行皂化分离和水洗分离，以完成水与原料弥散混合、原料中碱性物质向水迁移、以及水中碱性物质富集，获得环己烷氧化液原料和水的混合物。其次，待环己烷氧化液原料与水充分混合、碱性物质和水充分传递后，将环己烷氧化液原料与水的混合物送入重力沉降罐30中(视需要，可补入一定量的水)以进行第一步分离，分离除去含碱性物质的碱水，获得脱除了约80-90％碱水的环己烷氧化溶液，即第一步分离的混合物。再次，将经第一步分离的混合物依次送入第一级旋流分离器50和第二级旋流分离器50中，在约50-200℃的温度、约0.1-0.25MPa的压降下进行第二步的旋流分离，进一步分离去除含碱性物质的碱水，获得进一步脱除了约50％碱水的环己烷氧化溶液，即第二步分离的混合物。接着，将经第二步分离的混合物送入聚结分离器40中，在约50-200℃的温度、约0.05-0.15MPa的压降下进行第三步的聚结分离，再分离去除含碱性物质的碱水，获得Na⁺的残留量低于约5mg/L的环己烷氧化溶液，即净化的环己烷氧化溶液。所述净化的环己烷氧化溶液可送入下游装置如烷蒸馏塔中用于进一步的加工。

本发明的主要优点在于：

(a)将旋流分离技术和聚结分离技术串联组合，充分发挥了旋流分离善于粗分离、聚结分离善于细分离的特点，从而通过更合理的梯度化分离方法，克服了现有环己烷氧化溶液脱碱设备操作成本高、分离效果不理想的缺点。

(b)虽然因增加了旋流分离器而导致设备投资的增加，但是通过大幅度地延长烷蒸馏塔的有效生产时间并降低了维护成本，从而显著地降低了生产成本，增加了产量。以400吨/小时分离装置计算，仅10％的旋流分离器设备投入，一年可产生2000万元的经济效益。

(c)本发明的生产装置结构简单，容易实施，操作方便，并适合长周期运转，适用于对环己烷氧化液废碱进行分离，也适用于炼油化工等装置互不相溶或溶解度很低的液-液分离，适合在石油化工行业上推广使用。

(d)本发明的应用可以使重力沉降罐体积减小了约50-60％，节约了大量钢材，减少了吹扫次数，节约了能耗。

下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非注明，否则所有的份数为重量份数，所有的百分比为重量百分比。

实施例1

按图2所示的重力沉降罐、旋流分离器和聚结分离器组合分离流程，对环己烷氧化液废碱进行分离，其中

(1)物料性质

采用的物料为有机相和无机相的混合物。额定流量约为275吨/小时，温度约为95-115℃，平均温度约为105℃。

密度：有机相平均约为856.4kg/m³，无机相按水在105℃时的密度，约为954.7kg/m³。

粘度：有机相平均约为0.665×10^-3pa·s。

(2)含量测定

Na⁺的含量采用原子吸收分光光度法测定。水的含量采用色谱法测定。

(3)应用效果

(a)***应用后，有效地避免了因带碱结垢被迫对烷蒸馏塔的停车清洗，烷蒸馏塔清洗次数由单独使用聚结分离器的5次/年减少到2次/年，提高了环己酮产量、降低了环己酮消耗，有显著的经济效益。

(b)设备体积减小了约50-60％。

(c)当进口碱水含量不大于约1600mg/L时，采用图2所示流程处理后的有机相中碱水含量平均达到约150mg/L以下，Na⁺的含量降低到约5mg/L以下。

实施例2

按图3所示的采用两级旋流分离器串联的流程对环己烷氧化液废碱进行分离，其中

(1)物料性质

物料为有机相和无机相的混合物。额定流量约为180吨/小时，温度约为95-115℃，平均约为105℃。

密度：有机相平均约为856.4kg/m³，无机相按水在105℃时的密度，约为954.7kg/m³。

粘度：有机相平均约为0.665×10^-3pa·s。

(2)含量测定

Na⁺的含量采用原子吸收分光光度法测定。水的含量采用色谱法测定。

(3)应用效果

(a)***应用后，有效地避免了因带碱结垢被迫对烷蒸馏塔的停车清洗，烷蒸馏塔清洗次数由单独使用聚结分离器的5次/年减少到2次/年，提高了环己酮产量、降低了环己酮消耗，有显著的经济效益。

(b)设备体积减小约50-60％。

(c)当进口碱水含量不大于约50000mg/L时，采用图3所示的流程处理后的有机相中碱水含量平均达到约150mg/L以下，Na⁺的含量降低到约5mg/L以下。

从上述实施例中可以看出，本发明方法可将环己烷氧化液中的Na⁺含量由约50-100mg/L降低到约5mg/L以下，碱水含量可降至约150mg/L以下。因此，本发明有效地解决了环己烷氧化装置废碱液分离不彻底的问题，大幅度地延长了烷蒸馏塔的连续运转时间。

虽然为了清楚和理解的目的，已对本发明进行了详细的描述，但是在阅读了本申请说明书之后，本领域技术人员将会明白，在不偏离本发明的精神和实质的前提下，可以对本发明进行各种修改和改变，这些修改和改变均落入所附权利要求书及其等价内容所包括的范围之内。

Claims (10)

1.一种对环己烷氧化液废碱进行分离的方法，它包括以下步骤：

(a)将水注入环己烷氧化液废碱原料中，使注水后的环己烷氧化液的水体积含量为0.5-3.0％，并将所述原料进行皂化分离和水洗分离，使水与原料混合、原料中碱性物质向水迁移、以及水中碱性物质富集，获得水与原料的混合物；

(b)通过重力沉降对步骤(a)中的水与原料的混合物进行第一步分离，分离去除含碱性物质的碱水，获得脱除了80-90％碱水的环己烷氧化溶液，即第一步分离的混合物；

(c)在50-200℃的温度、0.1-0.25MPa的压降下，对所述第一步分离的混合物进行第二步的旋流分离，进一步分离去除含碱性物质的碱水，获得进一步脱除了50％碱水的环己烷氧化溶液，即第二步分离的混合物；

(d)在50-200℃的温度、0.05-0.15MPa的压降下，对所述第二步分离的混合物进行第三步的聚结分离，再分离去除含碱性物质的碱水，获得Na⁺的残留量低于5mg/L的环己烷氧化溶液。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中，注水后环己烷氧化液的水体积含量为1.0-2.0％。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述第二步分离是在60-130℃的温度、0.15MPa的压降下进行的。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(d)中，所述第三步分离是在60-130℃的温度、0.08MPa的压降下进行的。

5.一种对环己烷氧化液废碱进行分离的装置，它包括

(a)重力沉降罐(30)，它用于分离去除环己烷氧化液废碱原料中含碱性物质的碱水以获得脱除了80-90％碱水的环己烷氧化溶液，所述重力沉降罐(30)包括一罐体、一用于供入环己烷氧化液废碱原料的入口、一用于排出含碱性物质的碱水的出口、以及一用于排出脱除了80-90％碱水的环己烷氧化溶液的出口；

(b)旋流分离器(50)，它用于进一步分离去除环己烷氧化液废碱原料中含碱性物质的碱水以获得进一步脱除了50％碱水的环己烷氧化溶液，所述旋流分离器(50)包括一罐体、一用于供入来自重力沉降罐(30)的脱除了80-90％碱水的环己烷氧化溶液的入口、一用于排出含碱性物质的碱水的出口、以及一用于排出进一步脱除了50％碱水的环己烷氧化溶液的出口，其中，所述用于供入来自重力沉降罐(30)的脱除了80-90％碱水的环己烷氧化溶液的入口与重力沉降罐(30)的用于排出脱除了80-90％碱水的环己烷氧化溶液的出口通过管道连接；

(c)聚结分离器(40)，它用于再分离去除环己烷氧化液废碱原料中含碱性物质的碱水以获得Na⁺的残留量低于5mg/L的环己烷氧化溶液，所述聚结分离器(40)包括一罐体、一用于供入来自旋流分离器(50)的进一步脱除了50％碱水的环己烷氧化溶液的入口、一用于排出含碱性物质的碱水的出口、以及一用于排出Na⁺的残留量低于5mg/L的环己烷氧化溶液的出口，其中，所述用于供入来自旋流分离器(50)的进一步脱除了50％碱水的环己烷氧化溶液的入口与旋流分离器(50)的用于排出进一步脱除了50％碱水的环己烷氧化溶液的出口通过管道连接。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，它还包括通过管道与重力沉降罐(30)的用于供入环己烷氧化液废碱原料的入口连接的水洗分离罐(20)，以及通过管道与所述水洗分离罐(20)连接的皂化分离罐(10)。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述旋流分离器(50)的排出的碱水流量为入口流量的1-5％。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述重力沉降罐(30)采用单级或多级串联。

9.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述旋流分离器(50)采用单级或多级串联。

10.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述聚结分离器(40)采用单级或多级串联。

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