CN110156590A - 一种基于萃取/共沸精馏耦合工艺回收稀醋酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用醋酸异丙酯和异丙醇混合物作为溶剂的萃取‑共沸精馏耦合回收稀醋酸的工艺流程。该方法中醋酸异丙酯和异丙醇同时充当萃取塔中的萃取剂以及共沸精馏塔中的共沸剂。首先让低浓度醋酸废水与溶剂在萃取塔中进行逆流接触，发生液液萃取。富含醋酸的萃取相被送到共沸精馏塔，在共沸精馏塔塔底得到高纯度的醋酸产品。富含水的萃余相被送入溶剂回收塔顶部回收溶剂。共沸精馏塔和溶剂回收塔顶部的产品均送入分相器中进行液液分相，有机相送回萃取塔底部进行循环，水相送入溶剂回收塔。本发明使用液液萃取法进行预提浓操作，大大减少了能耗，同时采用醋酸异丙酯和异丙醇混合溶剂，减少溶剂循环量，可以减少设备投资，进一步降低能耗。本发明具有分离效率高、回收率高的特点。

Description

一种基于萃取/共沸精馏耦合工艺回收稀醋酸的方法

技术领域

本发明涉及一种基于萃取/共沸精馏耦合工艺回收稀醋酸的方法，属于化工分离过程，适用于低浓度醋酸废水中醋酸的回收。

背景技术

醋酸是最常见的有机酸之一，在工业生产过程中的用途十分广泛，可以用作溶剂或反应物。比如在对二甲苯氧化生成对苯二甲酸的生产过程中，它充当反应的溶剂。同时它也是乙酸酐，阿司匹林等有机合成工业中的重要原料。在醋酸的使用过程中，通常会产生稀醋酸废水，而《国家行业排放标准》规定废水排放中醋酸的含量要低于2%（质量百分比），因此回收醋酸废水中醋酸是很多化工分离过程需要面临的问题。醋酸的回收循环利用对于绿色化工有着极为重要的作用。

目前，用于分离醋酸和水的方法主要包括普通精馏法、共沸精馏法、酯化法和液液萃取法等。普通精馏法需要很多塔板数，较高的回流比，会产生大量的能耗，是非常不经济的分离方法。共沸精馏由于加入了共沸剂可以降低回流比，减少所需塔板数，在对高浓度的醋酸废水回收是很经济环保的。然而当醋酸废水中醋酸含量较低时，需要加大夹带剂的量，增加了体系的能耗。

中国专利CN102267889报道了一种萃取-共沸精馏耦合的工艺流程，选用的溶剂剂如醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸异丙酯及醋酸正丙酯及其混合物等从萃取塔底部加入，但是整个工艺流程比较复杂，且进料需要从萃取塔和共沸精馏塔分别加入。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本文提出一种萃取-共沸精馏耦合的工艺流程，并且采用醋酸异丙酯和异丙醇作为混合溶剂。

本发明的方法包括如下过程：

（1）萃取过程

在液液萃取塔中，稀醋酸溶液从塔的顶部加入，萃取剂从塔的底部加入，选定的萃取剂为醋酸异丙酯和异丙醇的混合物，两相在萃取塔中逆流接触。萃取塔塔顶得到的是含有大部分萃取剂、醋酸以及少量水的萃取相，萃取塔塔底得到含有大量水、少量萃取剂以及少量醋酸的萃取相。萃取相送入共沸精馏塔，萃取相送入溶剂回收塔。

（2）共沸精馏塔和溶剂回收塔精馏过程

将过程（1）中的萃取相注入共沸精馏塔，共沸精馏塔塔底得到高纯度的醋酸产物，塔顶得到水与溶剂。塔顶产物经过分相后形成水相（包含大多数水）和有机相（包含大多数溶剂）。水相与过程（1）中的萃取塔塔底的萃余相一起通入溶剂回收塔塔顶回收溶剂，有机相则循环回萃取塔的塔底。补充溶剂在分相器中加入。

该种萃取-共沸耦合工艺比较适用于醋酸质量分数范围在10-40%之间的醋酸废液脱水。

萃取塔的操作条件为：在常压下操作；操作温度在10-50 ℃之间；选用填料塔，填料高度相当于20~30块理论板；稀醋酸与溶剂质量比为1∶1.5~1∶3.5。

共沸精馏塔的操作条件为：在常压下操作；理论板数在25~35块；萃取塔顶的萃取相进入共沸精馏塔的位置在12~17块理论板的高度。

溶剂回收塔的操作条件为：在常压下操作；理论板数在6~12块；萃取塔底的萃取相和分相器中的水相在塔顶进料。

选用的溶剂异丙醇和醋酸异丙酯的质量比为1∶5~1∶20。所述萃取塔的醋酸回收率≥96%，共沸精馏塔塔底的醋酸的质量分数≥96%。

本发明的优点：本文采用萃取-共沸精馏耦合的工艺流程，对于醋酸含量较低的醋酸废水处理具有较好地经济效益。一方面，液液萃取耗能低，可以在不消耗大量能量的情况下对于进料中的稀醋酸有预提浓的效果；另一方面，使用的溶剂为醋酸异丙酯和异丙醇，既充当萃取剂，也充当共沸剂。与现有技术中使用的单一组分萃取剂相比，在完成相同的回收率要求下，可以减少工艺流程中的溶剂循环量，进一步减少了流程中共沸精馏塔的能耗，还可以缩小设备尺寸，带来更显著的经济效益。

附图说明

图1为醋酸脱水的萃取-共沸精馏耦合的工艺流程图

图1中T1为萃取塔，T2为共沸精馏塔，T3为溶剂回收塔，1为稀醋酸溶液，2为萃取相，3为萃余相，4为共沸精馏塔塔顶产品，5为高纯度醋酸，6为溶剂回收塔塔顶产物，7为补充溶剂，8为有机相，即循环的萃取剂，9为水相，10为废水。

稀醋酸1和萃取剂8分别从T1塔顶和塔底进入，经过萃取分离后，萃取相2和萃余相3分别从塔顶和塔底采出。物流2进入共沸精馏塔T2，物流3进入溶剂回收塔T3塔顶。T2的塔顶产物4和T3塔顶的产物6混合后经冷凝器冷凝并送入分相器分相，其中有机相物流（萃取剂8）送入T1底部循环，水相物流9送入T3顶部。T2和T3塔底分别得到高纯度醋酸物流5和废水物流10，补充溶剂物流7在分相器顶部加入。

具体实施方式

实施例1

实施例的具体流程图参见图1。本实施例的物料组成均以质量分数为基础。

物流1的流量为5000 kg/h，醋酸的质量分数为30%，水的质量分数为70%，进料温度为40 ℃，从萃取塔T1顶部加料。萃取塔T1选用选用填料塔，塔径为0.8 m，操作温度为40℃，在常压下操作，理论板数为26块。物流8流量为5403 kg/h，其中醋酸异丙酯的质量分数为76.9%，异丙醇的质量分数为19.2%，水的质量分数为3.9%。物流2进料位置为第14块理论板，流量为6724 kg/h，其中水的质量分数为10%，醋酸的质量分数为22%，醋酸异丙酯的质量分数为61%，异丙醇的质量分数为7%。物流3的质量流量为3680 kg/h，其中水的质量分数为83%，醋酸异丙酯的质量分数为3%，异丙醇的质量分数为14%，醋酸的质量分数＜0.05%。共沸精馏塔T2的操作条件为：常压操作，塔顶温度为74 ℃，塔底温度为118 ℃理论板数为26块，塔径为1.2 m，塔顶回流比为0.666。物流5的质量流量为1503 kg/h, 醋酸的质量分数为99.7%。物流4的流量为5220 kg/h，其中水的质量分数为13%，醋酸异丙酯的质量分数为79%，异丙醇的质量分数为8%。溶剂回收塔的操作条件：常压操作，理论板数为9块，塔径为0.6 m，塔顶温度为75 ℃，塔底温度为100 ℃。

物流10的流量为3500 kg/h，水的质量分数为99.5%。塔顶得到的物流6，质量流量为1077 kg/h，其中水的质量分数为26%，异丙醇的质量分数为14%，醋酸异丙酯的质量分数为60%。物流9的质量流量为897 kg/h，其中水的质量分数为82%，醋酸异丙酯的质量分数为3%，异丙醇的质量分数为15%，整个工艺流程醋酸的回收率达到99%。

实施例2

保持萃取塔T1和溶剂回收塔T3的操作条件如实施例1不变，共沸精馏塔T2的回流比为1.4，其他操作条件不变，改变萃取剂中醋酸异丙酯和异丙醇的比例，醋酸异丙酯的质量分数为95%，异丙醇的质量分数为5%。经过整个工艺流程分离后醋酸的回收率为97%。醋酸产品物流5的质量流量为1461.26 kg/h，醋酸的质量分数为99.8%。废水物流10的质量流量为3539 kg/h，水的质量分数为99%。

Claims (3)

1.一种基于萃取-共沸精馏耦合工艺回收稀醋酸的方法，其特征在于：该方法采用萃取-共沸精馏耦合工艺，其中包含萃取塔，共沸精馏塔，溶剂回收塔，分相器，以醋酸异丙酯/异丙醇二元混合物为萃取剂和共沸剂，并包括以下步骤：（1）让低浓度醋酸废水与萃取剂在萃取塔中进行逆流接触，发生液液萃取，萃取相被送到共沸精馏塔，萃余相被送入溶剂回收塔顶部回收溶剂；（2）共沸精馏塔塔底得到高纯度的醋酸产品，顶部的产品送入到分相器中；（3）分相器中的有机相送回萃取塔底部进行循环，水相送入溶剂回收塔；（4）溶剂回收塔塔底得到符合排放要求的废水，塔顶产品进入分相器中循环；所述异丙醇/醋酸异丙酯二元混合物中异丙醇和醋酸异丙酯的质量比为1∶3.5~20。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，萃取塔的工艺条件为：常压且操作温度在10~50 ℃之间，20~30块理论板，稀醋酸与萃取剂质量比为1∶1~3.5；共沸精馏塔的工艺条件为：常压，理论板数在25~35块，进料塔板位置为第12~17块理论板；溶剂回收塔的工艺条件为：常压，理论板数在6~12块，进料位置为塔顶。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，该方法适用于醋酸质量分数范围在10~40%之间的醋酸废液脱水。