CN102649748B

CN102649748B - 一种柠檬酸酯的中和水洗连续化装置

Info

Publication number: CN102649748B
Application number: CN201210104744.9A
Authority: CN
Inventors: 周永芳; 陈平; 王志刚; 曹立军
Original assignee: JIANGSU LEMON CHEMICAL INDUSTRY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Raymond New Material Co., Ltd.
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2032-04-11
Also published as: CN102649748A

Abstract

一种柠檬酸酯的中和水洗连续化装置，属于产品精制工艺领域，包括依次并排设立并管道连接的中和釜、碱洗分层罐、若干组水洗釜和水洗分层罐，将酯化好的柠檬酸酯的粗酯液与Na₂CO₃水溶液加入带搅拌的反应釜里，然后通过液位差进入碱洗分层罐，碱液依靠比重差自动排出，酯液进入水洗釜，同时加入软水水洗，再依靠液位差进入水洗分层罐，并重复水洗三遍，最后一遍水洗液送至配碱罐使用，本装置投资小，占地少，能实现自动化连续生产，节约人力，易操作，减少废水排放，且有利于提高产品品质和原料收率。

Description

一种柠檬酸酯的中和水洗连续化装置

技术领域

本发明涉及一种增塑剂柠檬酸三丁酯（TBC）生产过程中，进行中和水洗工艺的连续化生产装置，属于产品精制工艺领域。

背景技术

柠檬酸酯（柠檬酸三丁酯TBC、乙酰柠檬酸三丁酯ATBC）作为邻苯二甲酸酯类的有效的替代品，目前在国内外已形成共识，将以较快的增长速度进入塑料加工市场。

与其他增塑剂一样，柠檬酸三丁酯的合成工艺，是由柠檬酸与过量的丁醇进行反应，通过丁醇共沸脱水，再脱去过量的丁醇，得到柠檬酸三丁酯粗品，然后经中和水洗，最后脱水经过滤得到产品。

由于柠檬酸三丁酯的密度（25℃）为1.037～1.045，比水大，所以它不同于常规的增塑剂（它们大多都小于1），其中和水洗工艺也有所不同。在中和时，碱液的浓度要配得偏高些，以有利于中和后碱液的分层。在水洗时，则水层在上，酯层在下。

对柠檬酸三丁酯粗品的中和水洗工艺，传统采用间歇法：将柠檬酸三丁酯粗品（酸值一般为0.5～1.5mgKOH/g）投入反应釜中，再加入相应量的15～50%的碱液（含Na2CO3 6～10%），搅拌半小时，再静止1小时，放去下层碱液，再加15～50%的软水，同样搅拌半小时，静止1小时，放出下层的酯，放去上层的水，将酯再投入反应釜中，加水搅拌，静止分层，最后的酯层进入脱水釜，经脱水、压滤得到产品。这种间歇法工艺，设备数量多，难以自动控制，用工多，且工人有时因界面掌握不好而造成产品进入废水浪费原料或废水进入产品影响产品质量，另外投资大、占地多。

发明内容

本发明的目的是要解决较大规模（如50000吨/年产品）生产柠檬酸三丁酯生产过程中中和、水洗工艺的连续化问题，连续化中和水洗工艺的设备少、投资小，可以实行自动控制，用工少，产品品质有保证，同时，能减少碱的用量，减少废水的生成量。

具体是这样实施的：一种柠檬酸酯的中和水洗连续化装置，包括依次并排设立并管道连接的中和釜、碱洗分层罐、若干组水洗釜和水洗分层罐，其特征在于：

1）中和釜顶部置有柠檬酸三丁酯粗品和碱液的接入管道；

2）中和釜底部的管道从下向上形成一“冂”形的混合液溢流管后接入碱洗分层罐下部，碱洗分层罐底部的管道从下向上形成一“冂”形的废碱水溢流管后连接污水调节池，碱洗分层罐上部的酯层出管连接第一组水洗釜；

3）第一组水洗釜底部的管道从下向上形成一“冂”形的第一组酯水混合溢流管后接入第一组水洗分层罐中部，第一组水洗分层罐底部的酯层出管连接第二组水洗釜，第一组水洗分层罐上部另置有废水出管；

4）第二组水洗釜底部的管道从下向上形成一“冂”形的第二组酯水混合溢流管后接入第二组水洗分层罐中部，第二组水洗分层罐底部的酯层出管连接脱水釜，第二组水洗分层罐上部另置有废水出管；

5）所述的混合液溢流管、废碱水溢流管、第一组酯水混合溢流管、第二组酯水混合溢流管的水平管高度顺次递减，即相邻两溢流管的水平管间留有位差。

设备工作时，柠檬酸酯粗品与碱液同时进入中和釜进行中和，中和后经碱洗分层罐除去废碱液的粗酯加软水水洗，通过连接管道间设置的“冂”形溢流管，让工艺水流依靠重力自流完成，不需另配动力。

本装置根据需要若要三次水洗，则第二组水洗分层罐底部的酯层出管连接第三组水洗釜，第三组水洗釜底部的管道从下向上形成一“冂”形的第三组酯水混合溢流管后接入第三组水洗分层罐中部，第三组水洗分层罐底部的酯层出管连接脱水釜，第三组水洗分层罐上部另置有废水出管连接配碱工序，通过三次水洗，最后一遍的废水可用于配碱以节约水资源。

本装置中，进入各分层罐的管道的进口位置与罐内分界液面位置相当。根据粗酯和碱液、粗酯和软水在工作条件下的比重，可以计算出各分层罐酯层出口溢流管和废液出口溢流管的位置和位差，以最大限度保证罐内液面的稳定而提高分层效果。

本装置中，中和釜、水洗釜中均置有搅拌装置，水洗釜顶部设有软水进管，中和釜、碱洗分层罐、各组水洗釜与水洗分层罐及其废水出管、各溢流管均管道连通放空管。

本装置将酯化好的柠檬酸酯的粗酯液与Na₂CO₃水溶液加入带搅拌的反应釜里，然后通过液位差进入碱洗分层罐，碱液依靠比重差自动排出，酯液进入水洗釜，同时加入软水水洗，再依靠液位差进入水洗分层罐，并重复水洗三遍，最后一遍水洗液送至配碱罐使用。

本装置实现了较大规模（如50000吨/年产品）生产柠檬酸三丁酯生产过程中中和、水洗工艺的连续化问题，设备少、投资小、占地少，可以实行自动控制，用工少，易操作，提高了产品品质和原料收率，同时，能减少碱的用量，减少废水的生成量和排放，该装置同样适用于TBC、ATBC的中和水洗的连续化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

一种柠檬酸酯的中和水洗连续化装置，包括依次并排设立并管道连接的中和釜1、碱洗分层罐5、若干组水洗釜和水洗分层罐：

1）中和釜1顶部置有柠檬酸三丁酯粗品和碱液的接入管道；

2）中和釜1底部的管道从下向上形成一“冂”形的混合液溢流管后接入碱洗分层罐5下部，碱洗分层罐5底部的管道从下向上形成一“冂”形的废碱水溢流管后连接污水调节池，碱洗分层罐5上部的酯层出管连接第一组水洗釜2；

3）第一组水洗釜2底部的管道从下向上形成一“冂”形的第一组酯水混合溢流管后接入第一组水洗分层罐6中部，第一组水洗分层罐6底部的酯层出管连接第二组水洗釜3，第一组水洗分层罐6上部另置有废水出管；

4）第二组水洗釜3底部的管道从下向上形成一“冂”形的第二组酯水混合溢流管后接入第二组水洗分层罐7中部，第二组水洗分层罐7底部的酯层出管连接第三组水洗釜4，第二组水洗分层罐7上部另置有废水出管；

5）第三组水洗釜4底部的管道从下向上形成一“冂”形的第三组酯水混合溢流管后接入第三组水洗分层罐8中部，第三组水洗分层罐8底部的酯层出管连接脱水釜，第三组水洗分层罐8上部另置有废水出管连接配碱工序；

6）所述的混合液溢流管、废碱水溢流管、第一、二、三组酯水混合溢流管的水平管高度顺次递减，即相邻两溢流管的水平管间留有位差。

本装置中，进入各分层罐的管道的进口位置与罐内分界液面位置相当，中和釜、水洗釜中均置有搅拌装置，水洗釜顶部设有软水进管，中和釜、碱洗分层罐、各组水洗釜与水洗分层罐及其废水出管、各溢流管均管道连通放空管。

将酯化后经脱醇的粗酯和6～10%的Na2CO3溶液经计量泵以100︰15～50的比例注入中和釜，启动搅拌，转速以50转/分为宜，当加入一定量时，经搅拌的混合液由下部向上溢流进入碱洗分层罐，控制流出溢流管和废碱水溢出管的位差，当碱洗分层罐满后，废碱水进入废碱水罐再送污水调节池处理，酯层进入第一遍水洗罐，加入软水，比例为粗酯量的15～50%，启动搅拌，当水洗釜达到一定数量时，混合液进入废水分层罐，罐的上部出废水（去污水调节池），下部的酯进入下一遍水洗，再行水洗2遍。

以年产50000吨TBC为例，粗酯的数量约为51000～51200吨，按300天连续计算，每小时的量为7.1吨左右，即按7.2吨/h的速度注入中和釜。碱水的注入量为粗酯量的25%，以后3遍的水量均也控制在25%。为了节约用水，可将最后一遍水洗出来的废水配制碱液。这样每吨产品的用水量和废水生产量约为0.75吨（不包括酯化生成的水）。

中和（水洗）釜的有效容积可在8～10m3，分层罐的容积18m3，各4台共8台。若在间歇法中和水洗工艺时，中和（水洗）釜的有效容积和分层罐的容积均为18m3，各8台共16台，且釜体积较大。所以连续法能有效地减少设备投资和厂房占地面积。

用工方面，在本发明中，粗酯、碱水、软水在进料时，均可采用计量泵进行电子自动控制，每班操作工仅需2人。在间歇法中，由于每釜转移时，均需人工观察液面，故每人只能负责2只釜，连班长总共需每班9人，且经常有可能因错过界面而造成操作失误。

柠檬酸三丁酯（TBC）经乙酰化后，生成乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC），也可用以上装置进行连续法中和水洗，最后经脱水和过滤得到成品。

Claims

1.一种柠檬酸酯的中和水洗连续化装置，包括依次并排设立并管道连接的中和釜、碱洗分层罐、若干组水洗釜和水洗分层罐，其特征在于：

1）中和釜顶部置有柠檬酸三丁酯粗品和碱液的接入管道；

2.根据权利要求1所述的一种柠檬酸酯的中和水洗连续化装置，其特征在于第二组水洗分层罐底部的酯层出管连接第三组水洗釜，第三组水洗釜底部的管道从下向上形成一“冂”形的第三组酯水混合溢流管后接入第三组水洗分层罐中部，第三组水洗分层罐底部的酯层出管连接脱水釜，第三组水洗分层罐上部另置有废水出管连接配碱工序。

3.根据权利要求1或2所述的一种柠檬酸酯的中和水洗连续化装置，其特征在于进入各分层罐的管道的进口位置与罐内分界液面位置相当。

4.根据权利要求1或2所述的一种柠檬酸酯的中和水洗连续化装置，其特征在于中和釜、水洗釜中均置有搅拌装置，水洗釜顶部设有软水进管。

5.根据权利要求1或2所述的一种柠檬酸酯的中和水洗连续化装置，其特征在于中和釜、碱洗分层罐、各组水洗釜与水洗分层罐及其废水出管、各溢流管均管道连通放空管。