CN219023294U - 一种甲基丙烯酸的提纯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开甲基丙烯酸的提纯装置，包括预萃取罐、萃取塔和精馏塔；所述预萃取罐上设置有甲基丙烯酸水溶液进口、油相进料口、采出水相物料出口和采出油相物料出口；所述采出水相物料出口与所述萃取塔的水相物料进口连接，所述采出油相物料出口与所述精馏塔的油相物料进口连接；所述精馏塔的塔顶设置有轻组分采出口；所述精馏塔的塔侧设置有循环萃取剂采出口，通过精馏塔侧线循环萃取剂管路与所述萃取塔的萃取剂回流口连接；所述精馏塔的塔侧设置有甲基丙烯酸产品采出口；所述精馏塔的塔底设置有重组分采出口。本实用新型装置提纯甲基丙烯酸，温度可控，有效降低了甲基丙烯酸的聚合度，产品纯度达到99.4%以上，固废产生量小，经济效益显著。

Description

一种甲基丙烯酸的提纯装置

技术领域

本实用新型涉及一种甲基丙烯酸的回收提纯装置。

背景技术

甲基丙烯酸作为重要的有机化工原料和聚合物的中间体，其重要的衍生产品可用于生产有机玻璃、聚合物改性、涂料、粘结剂、复合材料、紫外光固化剂、皮革、化纤造纸、印染等。

异丁烯二级催化氧化是合成甲基丙烯酸的有效方法之一，异丁烯经二级催化氧化，生成含甲基丙烯酸的气体，工业上常采用水吸收法，将甲基丙烯酸、反应生成的少量含酸副产溶于水中，实现甲基丙烯酸与其他气体的分离。但是在甲基丙烯酸与水分离中，由于甲基丙烯酸与水存在共沸，其分离成为本技术领域的难题之一。

EP345083B公开了一种采用6～9个碳原子的饱和烃萃取甲基丙烯酸的方法，CN111217687B公开了一种含有离子液体和有机溶剂混合萃取分离甲基丙烯酸水溶液的方法，所述有机溶剂选自正己烷、正辛烷、苯、甲苯、二甲苯和正庚烷中的一种或多种。选用离子液体和有机溶混合做萃取剂，使得离子液体与甲基丙烯酸生成氢键，后续分离能耗大大提高；同时选用这些萃取剂进行甲基丙烯酸萃取时，甲基丙烯酸水溶液一股物料直接进入萃取塔中，萃取剂直接从塔釜进入萃取塔，萃取剂与甲基丙烯酸水溶液不存在预萃取的工序，萃取剂对甲基丙烯酸选择性较差，导致了萃取剂用量大，后续甲基丙烯酸分离提纯能耗显著提高。

针对萃取后的甲基丙烯酸有机相，专利CN103819331B公开了一种甲基丙烯酸的脱色和提纯方法，采用萃取溶剂回收塔、脱轻组分塔和脱重脱色塔完成甲基丙烯酸的提纯，这也是目前甲基丙烯酸有机相分离提纯的常用方法，甲基丙烯酸在整个生产过程停留时间长，且常存在于精馏塔的塔釜，极易发生聚合，导致甲基丙烯酸的收率低。

发明内容

发明目的：本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提供一种能耗低、回收率高的甲基丙烯酸的提纯装置。

技术方案：本实用新型所述甲基丙烯酸的提纯装置，包括预萃取罐、萃取塔和精馏塔。

所述预萃取罐上设置有甲基丙烯酸水溶液进口、油相进料口、采出水相物料出口和采出油相物料出口；所述采出水相物料出口与所述萃取塔的水相物料进口连接，所述采出油相物料出口与所述精馏塔的油相物料进口连接；

所述精馏塔的塔顶设置有轻组分采出口，与塔顶冷凝器连接，所述塔顶冷凝器的出口与冷凝器回流罐的进口连接；所述冷凝器回流罐的回流物料采出口与所述精馏塔的甲基丙烯酸水溶液回流口连接，所述冷凝器回流罐的循环物料采出口与所述萃取塔的甲基丙烯酸水溶液回流口连接，所述冷凝器回流罐的不凝气采出口与真空***连接，不凝气排出；所述精馏塔的塔侧设置有循环萃取剂采出口，通过精馏塔侧线循环萃取剂管路与所述萃取塔的萃取剂回流口连接；所述精馏塔的塔侧设置有甲基丙烯酸产品采出口；所述精馏塔的塔底设置有重组分采出口。

所述萃取塔的塔顶设置有萃取相采出口，塔底设置有萃余相采出口；所述萃取相采出口与所述预萃取罐上油相进料口连接；所述萃取塔中水相物料进口采入的水相物料、甲基丙烯酸水溶液回流口回流的甲基丙烯酸溶液和萃取剂回流口回流的萃取剂逆流接触。

优选地，为了提高物料利用效率，所述重组分采出口分为两路，一路为回流管路，通过塔釜再沸器与精馏塔的萃取剂回流口连接；另一路为采出管路，再次分为两条管路，一条管路为塔釜采出的循环萃取剂管路，并入精馏塔侧线循环萃取剂管路后，通过循环萃取剂冷凝器与萃取塔的萃取剂回流口连接，另一条管路为重组分管路排出***。

优选地，为了方便控制塔釜的温度，所述采出管路上设置有温度检测器，所述循环萃取剂冷凝器上设置有补充萃取剂管路；精馏塔侧线循环萃取剂管路上设置有第一调节阀；塔釜采出的循环萃取剂管路上设置有第二调节阀；重组分管路上设置有第三调节阀；补充萃取剂管路上设置有第四调节阀；当温度检测器温度高于设定值时，则打开第一调节阀、第三调节阀和第四调节阀，关闭第二调节阀；当温度检测器温度低于设定值时，则关闭第一调节阀、第三调节阀和第四调节阀，打开第二调节阀。

优选地，所述萃取塔设有5～15块筛板，进一步优选为5～10块。

优选地，所述精馏塔设有30～50块塔板，油相物料进口位于第20～30块塔板，甲基丙烯酸产品采出口位于第17～25块塔板，循环萃取剂采出口位于第25～45块塔板。

本实用新型中萃取剂选用沸点高于161℃的有机酸酯类，比如邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丙酯、邻苯二甲酸二丁酯、六氢化邻苯二甲酸二异丁酯或癸二酸二丁酯中的至少一种。

甲基丙烯酸水溶液中的甲基丙烯酸与有机酸酯类的质量比为1：(1～2)，进一步优选为1：(1.2～1.5)。

循环萃取剂从精馏塔的塔侧采出后冷凝至25～40℃后回流至萃取塔，更优选为冷凝至30～35℃，可以通过设置循环萃取剂冷凝器的温度实现。

精馏塔为减压操作，优选工作压力为0.001MPa～0.01MPa。

有益效果：(1)本实用新型通过在萃取塔前设置预萃取罐，降低了萃取剂的用量；(2)本实用新型通过在精馏塔采出管路上设置有温度检测器，对精馏塔的采出进行控制，灵活调控精馏塔，降低生产过程的能耗，增加产品收率；(3)本实用新型在萃取塔设置甲基丙烯酸水溶液回流口，根据萃取效果回流甲基丙烯酸溶液，促进甲基丙烯酸更好地溶解于萃取剂中，保证萃取效果，降低后续分离过程能耗；(4)本实用新型装置提纯甲基丙烯酸，甲基丙烯酸在全程中停留时间短，温度可控，有效降低了甲基丙烯酸的聚合度，产品纯度达到99.4％以上，固废产生量小，经济效益显著。

附图说明

图1为本实用新型工艺流程图。

图中：D1-预萃取罐，T1-萃取塔，T2-精馏塔，E1-塔顶冷凝器，E2-塔釜再沸器，D2-冷凝器回流罐，P1-真空***，E3-循环萃取剂冷凝器。

1-待萃取的甲基丙烯酸水溶液，2-预萃取罐中采出水相物料，3-循环萃取剂，4-萃取相采出物料，5-萃余相采出物料，6-含甲基丙烯酸的凝液，7-预萃取罐中采出油相物料，8不凝的轻组分，9-提纯的甲基丙烯酸产品，10-循环萃取剂，11-塔釜采出的循环萃取剂，12-重组分，13-塔釜进再沸器物料，14-不凝气，15-补充萃取剂。

具体实施方式

下面通过附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：甲基丙烯酸含量(质量分数，下同)29.21％，水含量61.51％，醋酸含量6.1％，其他轻组分杂质(沸点低于甲基丙烯酸的杂质，下同)含量1.98％，重组分杂质(沸点高于甲基丙烯酸的杂质，下同)含量1.2％的待萃取的甲基丙烯酸水溶液1以5000kg/h的流率由预萃取罐D1的甲基丙烯酸水溶液进口进入，甲基丙烯酸含量(质量分数，下同)8.03％，邻苯二甲酸二丁酯含量89.83％，重组分杂质含量2.14％的循环萃取剂3以1902kg/h的流率进入萃取塔T1。萃取塔T1塔板数为9块塔板，预萃取罐D1中温度为30℃。经预萃取、萃取，甲基丙烯酸溶于邻苯二甲酸二丁酯中，萃取相采出物料4从萃取塔塔顶采出，萃余相采出物料5从萃取塔塔釜采出，预萃取罐中采出油相物料7从采出油相物料出口采出，预萃取罐中采出水相物料2从采出水相物料出口采出，其中物料2、4、5和7各物质的含量如表1所示。

表1预萃取罐和萃取罐出口物料含量

经萃取后预萃取罐中采出油相物料7从第28块塔板进入塔板数为40操作压力为0.003MPa的精馏塔T2，经精馏分离，轻组分物料从精馏塔T2塔顶采出经冷凝器E1冷凝至30℃，部分回流，未回流的液相为含甲基丙烯酸的凝液6进入萃取塔第3块塔板，不凝气14从真空***排出***；提纯的甲基丙烯酸产品9从精馏塔T2第24块塔板采出，侧线采出的循环萃取剂10从精馏塔T2第26块塔板采出；塔釜采出的循环萃取剂11和重组分12从精馏塔T2塔釜采出。

经塔釜采出管路上温度检测器显示，塔釜物料温度为109.5℃，则关闭精馏塔侧线循环萃取剂10管路和重组分12管路上的第一调节阀和第三调节阀，打开塔釜采出的循环萃取剂11管路上的第二调节阀，同时关闭补充萃取剂15管路上的第四调节阀。塔釜采出的循环萃取剂11经循环萃取剂冷凝器E3冷却至30℃，回流至萃取塔T1进行循环使用。其中物料6、9、11和14各物质的含量如表2所示。

表2精馏塔及冷凝器回流罐出口物料含量

实施例2：甲基丙烯酸含量(质量分数，下同)29.21％，水含量61.51％，醋酸含量6.1％，其他轻组分杂质(沸点低于甲基丙烯酸的杂质，下同)含量1.98％，重组分杂质(沸点高于甲基丙烯酸的杂质，下同)含量1.2％的待萃取的甲基丙烯酸水溶液1以5000kg/h的流率由预萃取罐D1的甲基丙烯酸水溶液进口进入，甲基丙烯酸含量(质量分数，下同)8.03％，邻苯二甲酸二丁酯含量89.83％，重组分杂质含量2.14％的循环萃取剂3以1902.7kg/h的流率进入萃取塔T1。萃取塔塔板数为9块塔板，预萃取罐D1中温度为30℃。经预萃取、萃取，甲基丙烯酸溶于邻苯二甲酸二丁酯中，萃取相采出物料4从萃取塔塔顶采出，萃余相采出物料5从萃取塔塔釜采出，预萃取罐中采出油相物料7从采出油相物料出口采出，预萃取罐中采出水相物料2从采出水相物料出口采出，其中物料2、4、5和7各物质的含量如表3所示。

表3预萃取罐和萃取罐出口物料含量

经萃取后预萃取罐中采出油相物料7从第28块塔板进入塔板数为40操作压力为0.003MPa的精馏塔T2，经精馏分离，轻组分物料从精馏塔T2塔顶采出经冷凝器E1冷凝至30℃，部分回流，未回流的液相为含甲基丙烯酸的凝液6进入萃取塔第3块塔板，不凝气14从真空***排出***；提纯的甲基丙烯酸产品9从精馏塔T2第24块塔板采出，侧线采出的循环萃取剂10从精馏塔T2第26块塔板采出；塔釜采出的循环萃取剂11和重组分12从精馏塔T2塔釜采出。

经塔釜采出管路上温度检测器显示，塔釜物料温度为230.6℃，则关闭塔釜采出的循环萃取剂11管路上的第二调节阀，打开精馏塔侧线循环萃取剂10管路和重组分12管路上的第一调节阀和第三调节阀，同时打开补充萃取剂15管路上的第四调节阀，补充萃取剂15管线以390kg/h的流率补充进入***，控制精馏塔侧线循环萃取剂10管路流量，确保循环萃取剂10管路采出物料温度为110℃。侧线采出的循环萃取剂10管路和补充萃取剂15管路物料经循环萃取剂冷凝器冷却至30℃，返回至萃取塔T1进行循环使用。其中物料6、9、10、12和14各物质的含量如表4所示。

表4精馏塔及冷凝器回流罐出口物料含量

实施例3：甲基丙烯酸含量(质量分数，下同)30.60％，水含量61.10％，醋酸含量5.1％，其他轻组分杂质(沸点低于甲基丙烯酸的杂质，下同)含量2.19％，重组分杂质(沸点高于甲基丙烯酸的杂质，下同)含量1.01％的待萃取的甲基丙烯酸水溶液1以3000kg/h的流率由预萃取罐D1的甲基丙烯酸水溶液进口进入，甲基丙烯酸含量(质量分数，下同)9.64％，邻苯二甲酸二丙酯含量88.26％，重组分杂质含量2.1％的循环萃取剂3以1106.55k/h的流率进入萃取塔T1。萃取塔塔板数为8块塔板，预萃取器中温度为34℃。经预萃取、萃取，甲基丙烯酸溶于邻苯二甲酸二丙酯中，萃取相采出物料4从萃取塔塔顶采出，萃余相采出物料5从萃取塔塔釜采出，预萃取罐中采出油相物料7从采出油相物料出口采出，预萃取罐中采出水相物料2从采出水相物料出口采出，其中物料2、4、5和7各物质的含量如表5所示。

表5预萃取罐和萃取罐出口物料含量

经萃取后预萃取罐中采出油相物料7从第28块塔板进入塔板数为30操作压力为0.004MPa的精馏塔T2，经精馏分离，轻组分物料从精馏塔T2塔顶采出经冷凝器E1冷凝至34℃，部分回流，未回流的液相为含甲基丙烯酸的凝液6进入萃取塔第3块塔板，不凝气14从真空***排出***；提纯的甲基丙烯酸产品9从精馏塔T2第20块塔板采出，侧线采出的循环萃取剂10从精馏塔T2第26块塔板采出；塔釜采出的循环萃取剂11和重组分12从精馏塔塔釜采出。

经塔釜采出管路上温度检测器显示，塔釜物料温度为109.8℃，则关闭精馏塔侧线循环萃取剂10管路和重组分12管路上的第一调节阀和第三调节阀，打开塔釜采出的循环萃取剂11管路上的第二调节阀，同时关闭补充萃取剂15管路上的第四调节阀。塔釜采出的循环萃取剂11经循环萃取剂冷凝器E3冷却至34℃，回流至萃取塔T1进行循环使用。其中物料6、9、11和14各物质的含量如表6所示。

表6精馏塔及冷凝器回流罐出口物料含量

实施例4：甲基丙烯酸含量(质量分数，下同)30.60％，水含量61.10％，醋酸含量5.1％，其他轻组分杂质(沸点低于甲基丙烯酸的杂质，下同)含量2.19％，重组分杂质(沸点高于甲基丙烯酸的杂质，下同)含量1.01％的待萃取的甲基丙烯酸水溶液1以3000kg/h的流率由预萃取罐D1的甲基丙烯酸水溶液进口进入，甲基丙烯酸含量(质量分数，下同)10.53％，邻苯二甲酸二丙酯含量87.39％，重组分杂质含量2.08％的循环萃取剂3以1117.65kg/h的流率进入萃取塔T1。萃取塔塔板数为8块塔板，预萃取罐D1中温度为34℃。经预萃取、萃取，甲基丙烯酸溶于邻苯二甲酸二丙酯中，萃取相采出物料4从萃取塔塔顶采出，萃余相采出物料5从萃取塔塔釜采出，预萃取罐中采出油相物料7从采出油相物料出口采出，预萃取罐中采出水相物料2从采出水相物料出口采出，其中物料2、4、5和7各物质的含量如表7所示。

表7预萃取罐和萃取罐出口物料含量

经萃取后预萃取罐中采出油相物料从第28块塔板进入塔板数为30，操作压力为0.005MPa的精馏塔T2，经精馏分离，轻组分物料从精馏塔T2塔顶采出经冷凝器E1冷凝至34℃，部分回流，未回流的液相为含甲基丙烯酸的凝液6进入萃取塔第3块塔板，不凝气14从真空***排出***；提纯的甲基丙烯酸产品9从精馏塔第20块塔板采出，侧线采出的循环萃取剂10从精馏塔T2第26块塔板采出；塔釜采出的循环萃取剂11和重组分12从精馏塔T2塔釜采出。

经塔釜物料采出口物料管线11上温度检测器显示，塔釜物料温度为211.3℃，则关闭塔釜采出的循环萃取剂11管路上的第二调节阀，打开精馏塔侧线循环萃取剂10管路和重组分12管路上的第一调节阀和第三调节阀，同时打开补充萃取剂15管路上的第四调节阀，补充萃取剂15管线以163.7kg/h的流率补充进入***，控制精馏塔侧线循环萃取剂10管路流量，确保循环萃取剂10管路采出物料温度为109.5℃。侧线采出的循环萃取剂10管路和补充萃取剂15管路物料经循环萃取剂冷凝器冷却至34℃，返回至萃取塔T1进行循环使用。其中物料6、9、10、12和14各物质的含量如表8所示。

表8精馏塔及冷凝器回流罐出口物料含量

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (5)

1.一种甲基丙烯酸的提纯装置，其特征在于：包括预萃取罐(D1)、萃取塔(T1)和精馏塔(T2)；

所述预萃取罐(D1)上设置有甲基丙烯酸水溶液进口、油相进料口、采出水相物料出口和采出油相物料出口；所述采出水相物料出口与所述萃取塔(T1)的水相物料进口连接，所述采出油相物料出口与所述精馏塔(T2)的油相物料进口连接；

所述精馏塔(T2)的塔顶设置有轻组分采出口，与塔顶冷凝器(E1)连接，所述塔顶冷凝器(E1)的出口与冷凝器回流罐(D2)的进口连接；所述冷凝器回流罐(D2)的回流物料采出口与所述精馏塔(T2)的甲基丙烯酸水溶液回流口连接，所述冷凝器回流罐(D2)的循环物料采出口与所述萃取塔(T1)的甲基丙烯酸水溶液回流口连接，所述冷凝器回流罐(D2)的不凝气采出口与真空***(P1)连接，不凝气排出；所述精馏塔(T2)的塔侧设置有循环萃取剂采出口，通过精馏塔侧线循环萃取剂管路与所述萃取塔(T1)的萃取剂回流口连接；所述精馏塔(T2)的塔侧设置有甲基丙烯酸产品采出口；所述精馏塔(T2)的塔底设置有重组分采出口；

所述萃取塔(T1)的塔顶设置有萃取相采出口，塔底设置有萃余相采出口；所述萃取相采出口与所述预萃取罐(D1)上油相进料口连接；所述萃取塔(T1)中水相物料进口采入的水相物料、甲基丙烯酸水溶液回流口回流的甲基丙烯酸溶液和萃取剂回流口回流的萃取剂逆流接触。

2.根据权利要求1所述的甲基丙烯酸的提纯装置，其特征在于：所述重组分采出口分为两路，一路为回流管路，通过塔釜再沸器(E2)与精馏塔(T2)的萃取剂回流口连接；另一路为采出管路，再次分为两条管路，一条管路为塔釜采出的循环萃取剂管路，并入精馏塔侧线循环萃取剂管路后，通过循环萃取剂冷凝器(E3)与萃取塔(T1)的萃取剂回流口连接，另一条管路为重组分管路排出***。

3.根据权利要求2所述的甲基丙烯酸的提纯装置，其特征在于：所述采出管路上设置有温度检测器，所述循环萃取剂冷凝器(E3)上设置有补充萃取剂管路；精馏塔侧线循环萃取剂管路上设置有第一调节阀；塔釜采出的循环萃取剂管路上设置有第二调节阀；重组分管路上设置有第三调节阀；补充萃取剂管路上设置有第四调节阀。

4.根据权利要求1所述的甲基丙烯酸的提纯装置，其特征在于：所述萃取塔(T1)设有5～15块筛板。

5.根据权利要求1所述的甲基丙烯酸的提纯装置，其特征在于：所述精馏塔设有30～50块塔板，油相物料进口位于第20～30块塔板，甲基丙烯酸产品采出口位于第17～25块塔板，循环萃取剂采出口位于第25～45块塔板。

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