CN104725212B - 吸附加蒸汽解吸分离醋酸/水体系的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸附加蒸汽解吸分离醋酸/水体系的方法，即：使醋酸水溶液经过吸附剂床层，其中的醋酸被吸附在吸附剂床层中，再用水蒸汽通过吸附剂床层进行解吸，吹脱吸附剂吸附的醋酸并实现吸附剂活性的再生，从而实现醋酸/水体系的分离。通过该方法处理浓度低于5％的醋酸水溶液，醋酸的去除率可达到90％以上。蒸汽解吸为物理过程，高效且无残留，避免了吸附剂污染。全过程不使用化学药剂，避免了给主生产装置和环境带来负担。吸附-解吸操作过程简单，可实现程控自动化，减轻人员工作负荷。蒸汽解吸简单高效，且可利用生产装置已有的低压蒸汽，无需新增热源。

Description

吸附加蒸汽解吸分离醋酸/水体系的方法

技术领域

本发明涉及一种吸附加蒸汽解吸分离醋酸/水体系的方法。

背景技术

醋酸作为一种重要的化工原料，常被用来生产醋酸乙醋、对苯二甲酸、氟醋酸、纤维素酯及其他类型的酯类。长期以来，由于醋酸在生产和应用过程中通常需要脱水精制，这就涉及到水/醋酸体系分离问题。研究水/醋酸体系分离对化工分离、化工环保等学科的发展具有重要意义，因此解决水/醋酸体系的分离问题一直受到人们的重视。然而，水/醋酸体系属于高度非理想二元体系，且二者相对挥发度很小，分离起来比较困难。目前国内外生产和研究中所采用的水/醋酸分离的方法很多，主要有精馏法、萃取法、酯化法、中和法、和吸附法等。其中酯化法和中和法需向系统内引入了新的化学物质，并且改变了醋酸的存在形式，难以回收利用。萃取法在分离过程中形成了新的二元体系。精馏适于处理醋酸浓度较高的原料，但处理过程需要消耗能量，经济性较差。

吸附法是一种较为广泛的分离提取方法，其优点是设备简单，易于自动化，生产过程中产生的三废少，耗能低等。但在通常的应用中，需要使用化学试剂进行解吸。如在邱挺等在“离子交换树脂法吸附醋酸工艺”(《过程工程学报》，Vol.9，No.3，2009)的研究中，就曾使用吸附法吸附醋酸，并用氢氧化钠进行解吸。这种方法能够实现醋酸/水体系的分离，但没有回收其中的醋酸。并且这种方法向系统内引入了新的化学物质，给后续的处理增加了负担。

发明内容

本发明的目的在于，使用一种更为合理的方法，实现醋酸/水体系的分离，不向系统内引入新的化学物质，有利于醋酸的回收利用和低浓度醋酸溶液的后续处理。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种吸附加蒸汽解吸分离醋酸/水体系的方法，首先用吸附剂吸附醋酸水溶液中的醋酸，再向吸附剂中通入水蒸汽进行解吸，从而实现醋酸/水体系的分离。

进一步地，为了进一步提高解吸液中醋酸的浓度，并同时提高解吸效率和蒸汽消耗，在吸附完成后进行解吸前，还向吸附剂床层内通入带有一定压力的惰性气体，排出其中残留的原料溶液。惰性气体为不与溶液反应和不引起吸附剂效率降低或失效的气体，可以为氮气或压缩空气。

对于吸附剂采用吸附树脂，耐受温度范围为100～120摄氏度，优选大孔树脂，例如D301G，D311等。

吸附操作时原料醋酸溶液的温度不超过吸附剂的耐受温度，通常为低于100摄氏度，原料溶液在床层中的流速不超过吸附剂的工作流速，通常低于15米/小时，经过床层吸附后醋酸水溶液中的醋酸被吸附在吸附剂床层中，流出的液体为浓度较低的醋酸水溶液，使之进入储罐或直接使用。

经过一段时间吸附在吸附剂饱和后进行解吸，饱和时间可以根据吸附剂的工作容量，醋酸分子量，原料醋酸含量等参数进行物料衡算即可得出饱和时间。

蒸汽的温度不超过吸附剂的耐受温度，通常范围为100～120摄氏度。

吸附剂床层中的醋酸被蒸汽携带离开床层，经过冷凝器冷凝后进入收集容器，形成浓度较高的醋酸水溶液，其浓度远高于原料液的醋酸浓度。

通过解吸后的吸附剂可以再次循环使用，即再次通入原料醋酸水溶液进行吸附。

本发明的有益效果在于：本发明将醋酸/水体系进行分离，通过将传统树脂吸附分离用液体洗脱液洗脱的解吸方式，开创性地采用蒸汽使吸附剂吸附的醋酸汽化实现解吸，并意外发现解吸后得到的是醋酸浓度更高的水溶液，回收后的醋酸和水可以直接进行利用，且在全过程中不向系统内引入新的化学物质，不给系统带来新的单元操作。另外，用水蒸汽解吸与用洗脱溶液洗脱相比，解吸所需要的时间更短。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为10次循环后流出液醋酸浓度与循环次数关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

在本发明的实施例中，采用D311氢氧型大孔吸附树脂，D311为市场标准型号，使用PH值范围1-9。

其方法如图1所示，作为原料的醋酸水溶液经过吸附床层，溶液中的醋酸被吸附剂吸附，作为吸附产物的稀醋酸水溶液流出吸附床层，稀醋酸水溶液的醋酸浓度低于原料。等吸附剂饱和后停止原料吸附，将蒸汽发生器产生的水蒸汽引入吸附床层，使水蒸汽由床层下方经过床层，使被吸附的醋酸解吸并与水蒸汽一起从床层顶部流出，经冷凝器冷却后的凝液——浓醋酸水溶液被回收，浓醋酸水溶液的醋酸浓度高于原料。

具体方法为：

(1)树脂预处理：将树脂用水漂洗，去除漂浮物，再用水过滤洗涤，洗涤至出水澄清，然后取40ml(28.86g)树脂用水装入吸附柱中，在吸附柱内于树脂下方加有丝网或纱布拦截树脂，以形成吸附床层。

(2)吸附：将5％醋酸溶液(质量百分比)加入到吸附柱里，按40ml/h的流速过柱，收集流出液，检测流出液的醋酸浓度。流出液中醋酸浓度接近5％时表明吸附剂已经饱和，此时停止吸附，测试流出液的醋酸浓度。

(3)脱水：向吸附柱中通入压缩空气，空气压力和流速以保证吸附床层稳定为原则，将吸附柱中残留的水尽量压出。

(4)解吸：将蒸汽发生器产生的一个大气压的水蒸汽通入吸附剂床层进行解吸，水蒸汽通过吸附柱后经冷凝形成冷凝液被收集起来。

(5)下一循环：当水蒸汽解吸完毕后，重复上述步骤(1)-(4)进行下一个循环的吸附操作，记录10次吸附-解吸循环的实验数据。

附图2为10次循环测得的流出液即流经床层后的醋酸水溶液浓度，吸附树脂经过10次循环使用后5％的醋酸水溶液经吸附后浓度均降至0.25％以下，且变化较少，说明吸附剂对醋酸的吸附以及蒸汽解吸都是有效的，而且树脂吸附性能稳定。

解吸后的浓醋酸溶液中醋酸浓度为20％(质量百分比)，明显高于原料浓度。通过该方法处理浓度低于5％的醋酸水溶液，醋酸的去除率可达到90％以上。蒸汽解吸为物理过程，高效且无残留，避免了吸附剂污染。全过程不使用化学药剂，避免了给主生产装置和环境带来负担。吸附-解吸操作过程简单，可实现程控自动化，减轻人员工作负荷。蒸汽解吸简单高效，且可利用生产装置已有的低压蒸汽，无需新增热源。

以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种吸附加蒸汽解吸分离醋酸/水体系的方法，其特征是：首先用吸附剂吸附醋酸水溶液中的醋酸，醋酸水溶液通过吸附剂时的温度不超过100摄氏度，工作流速不高于15米/小时，吸附剂在吸附醋酸水溶液达到饱和后停止吸附操作，在吸附后且通入水蒸汽之前向吸附剂中通入惰性气体以排出吸附剂床层内的部分或全部溶液，再向吸附剂中通入水蒸汽进行解吸，蒸汽的温度范围为100~120摄氏度，从而实现醋酸/水体系的分离；解吸汽经过冷凝器冷凝后进入收集容器；

所述吸附剂为吸附树脂，耐受温度范围为100~120摄氏度，吸附剂在解吸后再次通入原料醋酸水溶液进行吸附。