CN111643915A - 一种用于羰基合成醋酸的精馏装置及精馏方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于羰基合成醋酸的精馏装置，内部设有隔板(1)，用于羰基合成醋酸中粗醋酸的隔壁精馏，所述的隔板(1)垂直设于塔顶精馏段和塔底部提馏段之间，使得隔板(1)两侧的空间分别形成第一精馏区(2)和第二精馏区(3)；所述的第一精馏区(2)与第二精馏区(3)的底端和顶端连通，形成公共精馏段(4)和公共提馏段(5)；所述的第一精馏区(2)设有粗醋酸进料口(21)和甲醇注入组件(22)；所述的第二精馏区(3)设有高纯醋酸出料口(31)。与现有技术相比，本发明产品醋酸纯度达到优等品级别，能耗比三塔精馏的1.8t蒸汽/t醋酸降低到0.5‑0.8t蒸汽/t醋酸。

Description

一种用于羰基合成醋酸的精馏装置及精馏方法
技术领域
本发明涉及粗醋酸精馏工艺，尤其是涉及一种用于羰基合成醋酸的精馏装置及精馏方法。
背景技术
传统醋酸装置采用三个精馏塔，首先脱轻、然后脱水(二次脱轻)，最后脱重，塔顶采出醋酸，流程长，设备多，由于羰基化生产醋酸的材质要求高，因此造成了醋酸装置的一次性投资大；另一方面，三精馏塔中两个需要使用中压蒸汽，醋酸吨耗蒸汽约1-1.8t左右，能耗大，醋酸分离成本高。
因此亟需研发一种适合于羰基合成醋酸的高效节能装置以及具体精馏方法，以此实现工业化的投产。
CN107638709A公开了一种醋酸和水的分离装置及其操作方法。该装置主要包括一分隔壁精馏塔、一冷凝器、两再沸器以及一分层器；所述分隔壁精馏塔的内部设置有一个垂直隔板，隔板下端封闭、上端连通，全塔分成三个区域，上部为公共精馏区域，下部分别为主塔提馏区域、副塔提馏区域。其工艺流程为：待分离的稀醋酸从主塔提馏区域进料，下部采出纯醋酸循环使用，水和共沸剂在公共精馏区域形成共沸物从塔顶蒸出，冷凝为液体后进入分层器分层，油相加压后回流，水相加压后进入副塔提馏区域，精馏分离，公共精馏区域回收共沸剂，副塔提馏区域采出废水排出***。该装置及工艺方法中仅适用于醋酸和水体系，采用的是下端封闭的简单隔壁塔，面对成分复杂的羰基合成醋酸体系，隔壁塔的设计、出料位置、及辅助塔设计方面难以实现本体系的具体要求，就难以实现有效的分离，并且面对副产物中的碘化氢也无法处理。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于羰基合成醋酸的精馏装置及精馏方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于羰基合成醋酸的精馏装置，内部设有隔板，用于羰基合成醋酸中粗醋酸的隔壁精馏，所述的隔板垂直设于塔顶精馏段和塔底部提馏段之间，使得隔板两侧的空间分别形成第一精馏区和第二精馏区；
所述的第一精馏区与第二精馏区的底端和顶端连通，形成公共精馏段和公共提馏段；
所述的第一精馏区设有粗醋酸进料口和甲醇注入组件；
所述的第二精馏区设有高纯醋酸出料口和氢氧化钾注入组件；
所述的公共精馏段顶部设有冷凝回流组件以及塔顶出料口；
所述的公共提馏段底部设有加热器和底部重组分集液箱。
进一步地，所述的甲醇注入组件包括甲醇计量泵和第一自动取样口，第一自动取样口外接有第一质谱，第一质谱实时检测粗醋酸进料口中碘离子的含量，第一质谱与电脑终端连接，电脑终端用于向甲醇计量泵的电机控制器发出调速指令。
进一步地，所述的氢氧化钾注入组件包括氢氧化钾溶液计量泵和第二自动取样口，第二自动取样口外接有第二质谱，第二质谱实时检测高纯醋酸出料口中碘离子的含量，第二质谱与电脑终端连接，电脑终端用于向氢氧化钾溶液计量泵的电机控制器发出调速指令。
进一步地，所述的甲醇计量泵在第一精馏区上的注入位置低于粗醋酸进料口；
所述的氢氧化钾溶液计量泵在第二精馏区上的注入位置低于高纯醋酸出料口。
进一步地，所述的底部重组分集液箱上设有排液口。
进一步地，塔板总层数为60～150层。
进一步地，第一精馏区或第二精馏区占50～90％的塔板数。
进一步地，甲醇进料口位于30～100层塔板中的一层。
本发明中利用上述精馏装置的羰基合成的粗醋酸精馏方法，包括以下步骤：
S1：将羰基合成醋酸产生的粗醋酸由粗醋酸进料口通入同时开启甲醇注入组件，根据实时获得的碘化氢的浓度实时改变甲醇的注入流量，使得甲醇与碘化氢反应生成碘甲烷；根据采出醋酸的碘离子的含量改变注入氢氧化钾溶液的流量，使得氢氧化钾与碘离子反应生成碘化钾，累积于重组分集液箱中。
S2：通过高纯醋酸出料口收集高纯醋酸，由塔顶出料口收集水、醋酸甲酯、碘甲烷和不凝气体；
S3：通过分集液箱上的排液口间歇式的排出重组分及碘化钾。
进一步地，精馏塔内的操作压力5～200KPa，塔顶温度控制为80～130℃，塔釜温度为130～170℃，粗甲醇的进料位置为30～100层，氢氧化钾进料位置为30～100层，高纯醋酸出料口的出料温度为130～160℃。
在具体精馏过程中，粗甲醇首先由粗醋酸进料口进入第一精馏区，同时通入甲醇与碘化氢反应生成碘甲烷，同时注入氢氧化钾使第二精馏区内醋酸中的碘离子达到合格水平。醋酸甲酯、碘甲烷、水、及不凝气体在第一精馏区进行逐层精馏后向上富集，醋酸以及重组分在第一精馏区向下富集，进入公共提馏段，醋酸和重组分在第二精馏区中进行逐层分离，使得重组分向塔釜富集，醋酸向上富集并从高纯醋酸出料口出料。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本技术方案中的工艺采用一个塔代替原来三个塔，大大的节约了设备投资，同时节约了蒸汽消耗，蒸汽消耗可以降低60％以上。是很有市场竞争力的新技术。
2)第一精馏区和第二精馏区种分别设有甲醇注入组件和氢氧化钾注入组件，通过两者与隔壁塔的配合可实现碘离子的最大化去除。
3)本技术方案中采用的单塔替代三塔节省了两台锆材塔器及四台锆材换热器，节约设备投资在5000～10000万元(以40万吨规模为例)，同时节约运行蒸汽、循环水，利用了隔壁塔分离技术，实现了一塔分离三组分的功能。
4)产品醋酸纯度达到优等品级别，能耗比三塔精馏的1.8t蒸汽/t醋酸降低到0.5-0.8t蒸汽/t醋酸。
附图说明
图1为本发明中用于羰基合成醋酸的精馏装置的结构示意图；
图中：1、隔板，2、第一精馏区，21、粗醋酸进料口，22、甲醇注入组件，3、第二精馏区，31、高纯醋酸出料口，32、氢氧化钾注入组件，4、公共精馏段，41、塔顶出料口，5、公共提馏段，51、底部重组分集液箱，。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
一种用于羰基合成醋酸的精馏装置，内部设有隔板1，用于羰基合成醋酸中粗醋酸的隔壁精馏，所述的隔板1垂直设于塔顶精馏段和塔底部提馏段之间，使得隔板1两侧的空间分别形成第一精馏区2和第二精馏区3。塔板总层数为60～150层。第一精馏区2或第二精馏区3占50～90％的塔板数。
第一精馏区2与第二精馏区3的底端和顶端连通，形成公共精馏段4和公共提馏段5；第一精馏区2设有粗醋酸进料口21和甲醇注入组件22；第二精馏区3设有高纯醋酸出料口31和氢氧化钾注入组件32；公共精馏段4顶部设有冷凝回流组件以及塔顶出料口41；公共提馏段5底部设有加热器和底部重组分集液箱51。所述的底部重组分集液箱51上设有排液口。
甲醇注入组件22包括甲醇计量泵和第一自动取样口，第一自动取样口外接有第一质谱，第一质谱实时检测粗醋酸进料口21中碘离子的含量，第一质谱与电脑终端连接，电脑终端用于向甲醇计量泵的电机控制器发出调速指令。甲醇计量泵在第一精馏区2上的注入位置低于粗醋酸进料口21
氢氧化钾注入组件32包括氢氧化钾溶液计量泵和第二自动取样口，第二自动取样口外接有第二质谱，第二质谱实时检测高纯醋酸出料口31中碘离子的含量，第二质谱与电脑终端连接，电脑终端用于向氢氧化钾溶液计量泵的电机控制器发出调速指令。氢氧化钾溶液计量泵在第二精馏区3上的注入位置低于高纯醋酸出料口31。
本发明中利用上述精馏装置的羰基合成的粗醋酸精馏方法，包括以下步骤：
S1：将羰基合成醋酸产生的粗醋酸由粗醋酸进料口21通入同时开启甲醇注入组件22，根据实时获得的碘化氢的浓度实时改变甲醇的注入流量，使得甲醇与碘化氢反应生成碘甲烷；根据采出醋酸的碘离子的含量改变注入氢氧化钾溶液的流量，使得氢氧化钾与碘离子反应生成碘化钾，累积于重组分集液箱51中。
S2：通过高纯醋酸出料口31收集高纯醋酸，由塔顶出料口41收集水、醋酸甲酯、碘甲烷和不凝气体；
S3：通过分集液箱51上的排液口间歇式的排出重组分及碘化钾。
操作参数：精馏塔内的操作压力5～200KPa，塔顶温度控制为80～130℃，塔釜温度为130～170℃，粗甲醇的进料位置为30～100层，氢氧化钾进料位置为30～100层，高纯醋酸出料口31的出料温度为130～160℃。
在具体精馏过程中，将羰基合成醋酸产生的粗醋酸由粗醋酸进料口21通入同时开启甲醇注入组件22，粗甲醇首先由粗醋酸进料口21进入第一精馏区2，根据实时获得的碘化氢的浓度实时改变甲醇的注入流量，使得甲醇与碘化氢反应生成碘甲烷，同时注入氢氧化钾使得碘离子向下沉降进入使第二精馏区3内醋酸中的碘离子达到合格水平；醋酸甲酯、碘甲烷、水、及不凝气体在第一精馏区进行逐层精馏后向上富集，醋酸以及重组分在第一精馏区向下富集进入底部重组分集液箱，进入公共提馏段，醋酸和重组分在第二精馏区3中进行逐层分离，使得重组分向塔釜富集，醋酸向上富集并从高纯醋酸出料口出料。通过高纯醋酸出料口31收集高纯醋酸，由塔顶出料口41收集水、醋酸、醋酸甲酯、碘甲烷和不凝气体；通过分集液箱51上的排液口间歇式的排出重组分和富集后的碘离子。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于羰基合成醋酸的精馏装置，内部设有隔板(1)，用于羰基合成醋酸中粗醋酸的隔壁精馏，其特征在于，所述的隔板(1)垂直设于塔顶精馏段和塔底部提馏段之间，使得隔板(1)两侧的空间分别形成第一精馏区(2)和第二精馏区(3)；
所述的第一精馏区(2)与第二精馏区(3)的底端和顶端连通，形成公共精馏段(4)和公共提馏段(5)；
所述的第一精馏区(2)设有粗醋酸进料口(21)和甲醇注入组件(22)；
所述的第二精馏区(3)设有高纯醋酸出料口(31)和氢氧化钾注入组件(32)；
所述的公共精馏段(4)顶部设有冷凝回流组件以及塔顶出料口(41)；
所述的公共提馏段(5)底部设有加热器和底部重组分集液箱(51)。
2.根据权利要求1所述的一种用于羰基合成醋酸的精馏装置，其特征在于，所述的甲醇注入组件(22)包括甲醇计量泵和第一自动取样口，第一自动取样口外接有第一质谱，第一质谱实时检测粗醋酸进料口(21)中碘离子的含量，第一质谱与电脑终端连接，电脑终端用于向甲醇计量泵的电机控制器发出调速指令。
3.根据权利要求2所述的一种用于羰基合成醋酸的精馏装置，其特征在于，所述的氢氧化钾注入组件(32)包括氢氧化钾溶液计量泵和第二自动取样口，第二自动取样口外接有第二质谱，第二质谱实时检测高纯醋酸出料口(31)中碘离子的含量，第二质谱与电脑终端连接，电脑终端用于向氢氧化钾溶液计量泵的电机控制器发出调速指令。
4.根据权利要求3所述的一种用于羰基合成醋酸的精馏装置，其特征在于，所述的甲醇计量泵在第一精馏区(2)上的注入位置低于粗醋酸进料口(21)；
所述的氢氧化钾溶液计量泵在第二精馏区(3)上的注入位置低于高纯醋酸出料口(31)。
5.根据权利要求1所述的一种用于羰基合成醋酸的精馏装置，其特征在于，所述的底部重组分集液箱(51)上设有排液口。
6.根据权利要求1所述的一种用于羰基合成醋酸的精馏装置，其特征在于，塔板总层数为60～150层。
7.根据权利要求6所述的一种用于羰基合成醋酸的精馏装置，其特征在于，第一精馏区(2)或第二精馏区(3)占50～90％的塔板数。
8.根据权利要求6所述的一种用于羰基合成醋酸的精馏装置，其特征在于，甲醇进料口(21)位于30～100层塔板中的一层。
9.一种利用权利要求1中精馏装置的羰基合成的粗醋酸精馏方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将羰基合成醋酸产生的粗醋酸由粗醋酸进料口(21)通入同时开启甲醇注入组件(22)，根据实时获得的碘化氢的浓度实时改变甲醇的注入流量，使得甲醇与碘化氢反应生成碘甲烷；根据采出醋酸的碘离子的含量改变注入氢氧化钾溶液的流量，使得氢氧化钾与碘离子反应生成碘化钾，累积于重组分集液箱(51)中。
S2：通过高纯醋酸出料口(31)收集高纯醋酸，由塔顶出料口(41)收集水、醋酸甲酯、碘甲烷和不凝气体；
S3：通过分集液箱(51)上的排液口间歇式的排出重组分及碘化钾。
10.根据权利要求9所述的一种用于羰基合成的粗醋酸精馏方法，其特征在于，精馏塔内的操作压力5～200KPa，塔顶温度控制为80～130℃，塔釜温度为130～170℃，粗甲醇的进料位置为30～100层，氢氧化钾进料位置为30～100层，高纯醋酸出料口(31)的出料温度为130～160℃。
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