CN103373919A

CN103373919A - 聚乙烯醇生产中醇解废液的分离回收方法及设备

Info

Publication number: CN103373919A
Application number: CN2013102792068A
Authority: CN
Inventors: 李洪; 高鑫; 董文威; 李鑫钢
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2013-10-30

Abstract

本发明涉及一种聚乙烯醇生产中醇解废液的分离回收方法及设备，PVA醇解废液分离装置由脱重稳定塔T1、甲醇塔T2、脱水塔T3、醋酸甲酯塔T4组成，原料PVA醇解废液通过管线进入脱重稳定塔T1，塔顶采出的稳定共沸物通过管线进入甲醇塔T2中部，塔釜采出甲醇—水富集液通过管线进入脱水塔T3。甲醇塔T2顶部采出低压共沸物通过管线进入到醋酸甲酯塔T4中部，塔釜采出塔釜甲醇液。醋酸甲酯塔T4塔顶采出高压共沸物通过管线进入到脱重稳定塔T1循环操作，塔釜采出醋酸甲酯8。脱水塔T3塔顶采出塔顶甲醇液，塔釜采出水。通过本发明可以达到分离回收醋酸甲酯、甲醇并使水达到排放标准，投资成本低，具有较好的经济效益和环境效益。

Description

聚乙烯醇生产中醇解废液的分离回收方法及设备

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯醇(PVA)生产中醇解废液的分离回收方法及设备，具体涉及一种从醋酸甲酯—甲醇—水体系中利用压力变化使体系的共沸组成不同达到分离回收醋酸甲酯、甲醇并使水达到排放标准的方法。

背景技术

醋酸甲酯是一种重要的有机溶剂和化工原料，工业上广泛用作油脂萃取剂、涂料洗涤剂、人造革及香料的原料，硝酸纤维素及醋酸纤维素的快干剂。目前获得醋酸甲酯主要有两个途径：1、有机合成方法通过醋酸和甲醇直接合成；2、通过提纯现法获得。但是要得到较高纯度的醋酸甲酯都涉及到醋酸甲酯的提纯。

聚乙烯醇（PVA）生产过程当中会产生大量的醇酸甲酯，每生产1吨的PVA就产生1.5-1.7吨的醇解废液，主要组成为醋酸甲酯、甲醇、水、醋酸钠及微量的乙醛等杂质。该体系的分离难度较大，存在多种两元、三元共沸物。

目前针对醋酸甲酯分离主要有以下方法：

（1）专利200510110282.1公开了一种分离醋酸甲酯—甲醇的方法，但此专利限于醋酸甲酯—甲醇二元体系，适用范围有限。

（2）专利200810053554.2公开了一种生产高纯度醋酸甲酯的工艺方法和装置，此方法只是介绍了如何在生产过程中提高醋酸甲酯的纯度和产量，并没有详细的介绍产物分离的状况。

（3）专利201010167288.3公开了两种溶剂侧线进料粗取精馏分离醋酸甲酯—甲醇—水的方法，采用的是萃取精馏工艺，需要额外的增加萃取剂，工艺较复杂。

（4）此外还有利用水解方法直接将PVA副产物进行水解，然后再进行分离，单程转化率低，能耗巨大；水解后涉及到醋酸、水、甲醇、醋酸甲酯四元物系的分离，对设备和控制的要求都很严格，分离负荷大；加盐萃取工艺，合适盐的筛选工作复杂、繁琐，盐回收处理工艺复杂，对设备要求高。

针对现有技术的不足和局限性，对甲醋酸甲酯—甲醇—水组成的复杂共沸体系，本发明通过对PVA醇解废液体系深入的研究，发明了一套采用4塔变压精馏工艺对PVA醇解废液进行分离的方法及设备，投资成本低，具有较好的经济效益和环境效益。

发明内容

本发明精馏分离PVA醇解废液醋酸甲酯—甲醇—水体系回收醋酸甲酯、甲醇的方法及设备如附图所示：

具体的技术方案是：

聚乙烯醇生产中醇解废液的分离回收装置由脱重稳定塔T1、甲醇塔T2、脱水塔T3和醋酸甲酯塔T4组成，原料PVA醇解废液通过管线进入脱重稳定塔T1，稳定塔顶采出的稳定共沸物1通过管线进入甲醇塔T2中部，稳定塔釜采出甲醇—水富集液2通过管线进入脱水塔T3；甲醇塔T2顶部采出低压共沸物3通过管线进入到醋酸甲酯塔T4中部，甲醇塔釜设置采出塔釜甲醇液4管线；醋酸甲酯塔T4塔顶采出高压共沸物7通过管线进入到脱重稳定塔T1，醋酸甲酯塔釜设置采出醋酸甲酯8管线；脱水塔T3塔顶设置采出塔顶甲醇液5管线，醋酸甲酯塔釜设置采出水6管线；四塔顶均设置冷凝器，利用冷却水冷却，四塔底均设置再沸器，塔釜均采取蒸汽加热。

工艺路线主要包括以下步骤：

原料PVA醇解废液进入脱重稳定塔T1进行常压操作，脱重稳定塔T1塔底采出甲醇—水富集液2，塔顶得采出稳定共沸物1；

T1塔顶采出稳定共沸物1进入甲醇塔T2进行减压操作，压力的降低使得醋酸甲酯—甲醇的共沸体系中醋酸甲酯的含量增加，塔釜采出塔釜甲醇液4质量含量≥99.5%。塔顶采出该压力下的低压共沸物3；

T2塔顶采出低压共沸物3进入醋酸甲酯塔T4进行加压操作，压力增加使得醋酸甲酯的在共沸物体系中的含量降低，富余的醋酸甲酯由塔釜采出醋酸甲酯8，醋酸甲酯的质量含量≥99.5%，塔顶采出的循环物流高压共沸物7进入T1循环操作；

T1塔釜采出甲醇—水富集液2进入T3进行常压操作分离甲醇—水，塔顶采出塔顶甲醇液3，甲醇的质量含量≥99.5%，塔釜采出达标排放的水6，有机物含量≤0.1%。

所述的脱重稳定塔T1、甲醇塔T2、脱水塔T3、醋酸甲酯塔T4采用填料塔或板式塔，塔顶采用液体分布器对回流液体进行分布，如采用填料塔，各段填料之间采用气液再分布器进行气体和液体再分布；如采用板式塔，塔板采用浮阀或筛孔塔板，并设置降液管和溢流堰。

所述的脱重稳定塔T1的理论板数为30～60块、操作压力在100～120kpa（绝压）、塔顶温度在53～58℃、塔釜温度为69～73℃、质量回流比在2～4；

所述的甲醇塔T2的理论板数为30～50块、操作压力在65～80kpa（绝压）、塔顶温度为42～47℃、塔釜温度为60～64℃、质量回流比在0.5～2；

所述的脱水塔T3的理论板数为10～20块、操作压力100～120kpa（绝压）、塔顶温度为64～69℃、塔釜温度为100～106℃、质量回流比在0.5～2。

所述的醋酸甲酯塔T4的理论板数为25～50块、操作压力500～1000kpa（绝压）、塔顶温度为103～131℃、塔釜温度为113～143℃、质量回流比在2～5。

本发明与现有工艺相比具有以下优点：通过对PVA醇解废液体系深入的研究，发明了一套采用4塔变压精馏工艺对PVA醇解废液进行分离回收的方法及设备。通过简单的精馏操作解决了醋酸甲酯—甲醇—水的分离回收难题，对于醇—酯多共沸体系分离提供了一种经济可行的方法

附图说明

附图：为变压精馏分离回收醋酸甲酯、甲醇工艺流程图

其中：T1、脱重稳定塔；T2、甲醇塔；T3、脱水塔；T4、醋酸甲酯塔；原料、PVA醇解废液；1、稳定共沸物；2、甲醇—水富集液；3、低压共沸物；4、塔釜甲醇液；5、塔顶甲醇液；6、水；7、高压共沸物；8、醋酸甲酯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体地说明本发明，但是本发明不局限于附图和实施例。

设备说明：PVA醇解废液分离装置由脱重稳定塔T1、甲醇塔T2、脱水塔T3、醋酸甲酯塔T4组成，原料PVA醇解废液通过管线进入脱重稳定塔T1，塔顶采出的稳定共沸物1通过管线进入甲醇塔T2中部，塔釜采出甲醇—水富集液2通过管线进入脱水塔T3。甲醇塔T2顶部采出低压共沸物3通过管线进入到醋酸甲酯塔T4中部，塔釜采出塔釜甲醇液4。醋酸甲酯塔T4塔顶采出高压共沸物7通过管线进入到脱重稳定塔T1循环操作，塔釜采出醋酸甲酯8。脱水塔T3塔顶采出塔顶甲醇液5，塔釜采出水6。四塔顶均设置冷凝器，利用冷却水冷却，四塔底均设置再沸器，塔釜均采取蒸汽加热。四塔顶均设置冷凝器，利用冷却水冷却，四塔底均设置再沸器，塔釜均采取蒸汽加热。

实施例1：

表1原料组成

组分	含量wt%
		醋酸甲酯	30.7
甲醇	66.6
		水	2.56

将原料1（原料组成如表1所示）以25kg/h送入脱重稳定塔T1进行常压精馏操作，进料温度30℃，塔顶压力控制在100kpa（绝压），塔顶温度为53℃，塔釜温度为69℃，质量回流比控制在2，T1顶部采出稳定共沸物2进入甲醇塔T2，甲醇塔T2顶压力控制65kpa(绝压)，塔顶温度为42℃，塔釜温度为47℃，质量回流比控制在0.5，甲醇塔塔釜采出甲醇，纯度≥99.5%，塔顶采出该压力下的低压共沸物3进入到醋酸甲酯塔T4进行加压精馏操作，醋酸甲酯塔T4塔顶压力控制在500kpa（绝压），塔顶温度为103℃，塔釜温度为113℃，质量回流比控制在2，由塔釜采出醋酸甲酯8产品，纯度≥99.5%。脱重稳定塔T1塔釜采出甲醇—水富集液2进入到脱水塔T3，脱水塔T3塔顶压力控制在100kpa（绝压），塔顶温度为64℃，塔釜温度为100℃，质量回流比控制在0.5，塔顶采出甲醇产品，纯度≥99.5%，塔釜采出含有少量有机物的水6，其中有机物含量≤0.1%。脱重稳定塔T1、甲醇塔T2、脱水塔T3、醋酸甲酯塔T4采用填料塔，塔顶采用液体分布器对回流液体进行分布，各段填料之间采用气液再分布器进行气体和液体再分布。实施例1中各产品的纯度及质量见表2。

表2数据表

从表2中可以看出醋酸甲酯的收率≥99.9%，甲醇收率≥99%，满足了分离回收醋酸甲酯—甲醇的工艺。

实施例2：

将原料1（原料组成如表1所示）以20kg/h送入脱重稳定塔T1进行常压精馏操作，进料温度30℃，塔顶压力控制在120kpa（绝压），塔顶温度为58℃，塔釜温度为73℃，质量回流比控制在4，T1顶部采出稳定共沸物2进入甲醇塔T2，甲醇塔T2顶压力控制80kpa(绝压)，塔顶温度为47℃，塔釜温度为64℃，质量回流比控制在2，甲醇塔T2塔釜采出甲醇，纯度≥99.5%，塔顶采出该压力下的低压共沸物3进入到醋酸甲酯塔T4加压操作，醋酸甲酯塔T4塔顶压力控制在1000kpa（绝压），塔顶温度为131℃，塔釜温度为143℃，质量回流比控制在3，由塔釜采出醋酸甲酯8产品，纯度≥99.5%。脱重稳定塔T1塔釜采出甲醇—水富集液2进入到脱水塔T3，脱水塔T3塔顶压力控制在120kpa（绝压），塔顶温度为69℃，塔釜温度为106℃，质量回流比控制在2，塔顶采出甲醇产品，纯度≥99.5%，塔釜采出含有少量有机物的水6，其中有机物含量≤0.1%。脱重稳定塔T1、甲醇塔T2、脱水塔T3、醋酸甲酯塔T4采用板式塔，塔板采用浮阀或筛孔塔板，并设置降液管和溢流堰。实施例2中各产品的纯度及质量见表3。

表3数据表

从表3中可以看出醋酸甲酯的收率≥99.9%，甲醇收率≥99%，满足了分离回收醋酸甲酯—甲醇的工艺。

实施例3：

表4原料2组成

组分	含量wt%
		醋酸甲酯	10.1
甲醇	85.7
		水	4.2

将原料2（原料组成如表4所示）以20kg/h送入脱重稳定塔T1进行常压精馏操作，进料温度30℃，塔顶压力控制在110kpa（绝压），塔顶温度为56℃，塔釜温度为71℃，质量回流比控制在3，T1顶部采出稳定共沸物2进入甲醇塔T2，甲醇塔T2顶压力控制70kpa(绝压)，塔顶温度为44℃，塔釜温度为61℃，质量回流比控制在1，甲醇塔T2塔釜采出甲醇，纯度≥99.5%，塔顶采出该压力下的低压共沸物3进入到醋酸甲酯塔T4加压操作，醋酸甲酯塔T4塔顶压力控制在700kpa（绝压），塔顶温度为116℃，塔釜温度为127℃，质量回流比控制在4，由塔釜采出醋酸甲酯8产品，纯度≥99.5%。脱重稳定塔T1塔釜采出甲醇—水富集液2进入到脱水塔T3，脱水塔T3塔顶压力控制在110kpa（绝压），塔顶温度为67℃，塔釜温度为104℃，质量回流比控制在1，塔顶采出甲醇产品，纯度≥99.5%，塔釜采出含有少量有机物的水6，其中有机物含量≤0.1%。脱重稳定塔T1、甲醇塔T2、脱水塔T3、醋酸甲酯塔T4采用填料塔，塔顶采用液体分布器对回流液体进行分布，各段填料之间采用气液再分布器进行气体和液体再分布。实施例3中各产品的纯度及质量见表5。

表5数据表

实施例4：

表6原料3组成

组分	含量wt%
		醋酸甲酯	65.5
甲醇	33.0

水

1.5

将原料3（原料组成如表5所示）以30kg/h送入脱重稳定塔T1进行常压精馏操作，进料温度30℃，塔顶压力控制在120kpa（绝压），塔顶温度为58℃，塔釜温度为73℃，质量回流比控制在2，T1顶部采出稳定共沸物2进入甲醇塔T2，甲醇塔T2顶压力控制80kpa(绝压)，塔顶温度为47℃，塔釜温度为64℃，质量回流比控制在0.5，甲醇塔T2塔釜采出甲醇，纯度≥99.5%，塔顶采出该压力下的低压共沸物3进入到醋酸甲酯塔T4加压操作，醋酸甲酯塔T4塔顶压力控制在1000kpa（绝压），塔顶温度为131℃，塔釜温度为143℃，质量回流比控制在5，由塔釜采出醋酸甲酯8产品，纯度≥99.5%。脱重稳定塔T1塔釜采出甲醇—水富集液2进入到脱水塔T3，脱水塔T3塔顶压力控制在120kpa（绝压），塔顶温度为69℃，塔釜温度为106℃，质量回流比控制在0.5，塔顶采出甲醇产品，纯度≥99.5%，塔釜采出含有少量有机物的水6，其中有机物含量≤0.1%。脱重稳定塔T1、甲醇塔T2、脱水塔T3、醋酸甲酯塔T4采用板式塔，塔板采用浮阀或筛孔塔板，并设置降液管和溢流堰。实施例4中各产品的纯度及质量见表7。

表7数据表

本发明提出了种聚乙烯醇(PVA)生产中醇解废液的分离回收方法及设备，已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的结构和技术方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims

1.一种聚乙烯醇生产中醇解废液的分离回收装置；其特征是由脱重稳定塔T1、甲醇塔T2、脱水塔T3和醋酸甲酯塔T4组成，原料PVA醇解废液通过管线进入脱重稳定塔T1，稳定塔顶采出的稳定共沸物（1）通过管线进入甲醇塔T2中部，稳定塔釜采出甲醇—水富集液（2）通过管线进入脱水塔T3；甲醇塔T2顶部采出低压共沸物（3）通过管线进入到醋酸甲酯塔T4中部，甲醇塔釜设置采出塔釜甲醇液（4）管线；醋酸甲酯塔T4塔顶采出高压共沸物（7）通过管线进入到脱重稳定塔T1，醋酸甲酯塔釜设置采出醋酸甲酯（8）管线；脱水塔T3塔顶设置采出塔顶甲醇液（5）管线，醋酸甲酯塔釜设置采出水（6）管线；四塔顶均设置冷凝器，利用冷却水冷却，四塔底均设置再沸器，塔釜均采取蒸汽加热。

2.如权利要求1所述的装置，其特征是所述的脱重稳定塔T1、甲醇塔T2、脱水塔T3和醋酸甲酯塔T4采用填料塔或板式塔，塔顶采用液体分布器对回流液体进行分布。

3.如权利要求2所述的装置，其特征是采用填料塔，各段填料之间采用气液再分布器进行气体和液体再分布。

4.如权利要求2所述的装置，其特征是采用板式塔，塔板采用浮阀或筛孔塔板，并设置降液管和溢流堰。

5.采用权利要求1的设备进行聚乙烯醇生产中醇解废液的分离回收方法，其特征是：

原料PVA醇解废液进入脱重稳定塔T1进行常压操作；

T1塔顶采出稳定共沸物1进入甲醇塔T2进行减压操作；

T1塔釜采出甲醇—水富集液2进入T3进行常压操作分离甲醇—水；

T2塔顶采出低压共沸物3进入醋酸甲酯塔T4进行加压操作；

塔顶采出的循环物流高压共沸物7进入T1循环操作。

6.如权利要求3所述的方法，其特征是脱重稳定塔T1的理论板数为30～60块、操作压力在100～120kpa、塔顶温度在53～58℃、塔釜温度为69～73℃、质量回流比在2～4。

7.如权利要求3所述的方法，其特征是甲醇塔T2的理论板数为30～50块、操作压力在65～80kpa、塔顶温度为42～47℃、塔釜温度为60～64℃、质量回流比在0.5～2。

8.如权利要求3所述的方法，其特征是脱水塔T3的理论板数为10～20块、操作压力100～120kpa、塔顶温度为64～69℃、塔釜温度为100～106℃、质量回流比在0.5～2。

9.如权利要求3所述的方法，其特征是醋酸甲酯塔T4的理论板数为25～50块、操作压力500～1000kpa、塔顶温度为103～131℃、塔釜温度为113～143℃、质量回流比在2～5。