CN107459449A - 一种醋酸与水分离方法 - Google Patents

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袁浩
胡维强
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Abstract

本发明公开了一种醋酸与水分离方法，属于化学工程领域，具体方案为将可溶性盐加入到稀醋酸溶液中，然后将稀醋酸溶液和萃取剂引入萃取塔，进行逆流萃取，萃取相从塔顶流出，萃余相从塔底流出。再将萃取相引入侧线精馏塔中，部分萃取剂及水从精馏塔塔顶流出，萃取剂从侧线采出，醋酸从精馏塔塔底流出。该方法工艺简单，易操作，可以从稀醋酸中提取95％以上的醋酸。

Description

一种醋酸与水分离方法
技术领域
本发明属于化学工程领域，具体涉及一种从稀醋酸溶液中获得醋酸的生产工艺。
背景技术
醋酸是工业生产中一种重要的溶剂，在使用过程中，醋酸浓度逐渐由95％以上降低到40％以下，需要将醋酸与水分离，使醋酸浓度提高到95％以上，以重复使用醋酸。工业上醋酸与水分离的方法主要采用普通精馏、共沸精馏、萃取与精馏相结合的方法。由于醋酸-水体系非理想行为十分明显，随着水含量的增加，醋酸-水相对挥发度趋于1，因此，为达到最终的分离效果，普通精馏需要较高的回流比和较多的塔板，能耗较高。而共沸精馏过程共沸剂能与水形成低沸物，增大了与醋酸的相对挥发度，从而有效的降低了回流比和塔板数，能耗较普通精馏可降低30％以上，但共沸精馏一般要求醋酸含量较高(醋酸浓度大于70％)，醋酸浓度较低时，其能耗较高。萃取法与共沸精馏法相结合处理低浓度醋酸，先采用萃取将醋酸浓缩至50％左右，然后再用共沸精馏进一步浓缩，但萃取剂的萃取能力不够强，萃取剂的损耗较高。也有采用混合萃取剂的报道，采用醋酸乙酯和苯为萃取剂，萃取后，苯与水形成共沸液，分离出高浓度醋酸。苯的存在可以降低酯在水中的溶解度，苯与水的共沸精馏可降低过程能耗。但该法仍存在萃取剂的选择性与共沸剂的带水能力、分配稀疏与极限浓度的矛盾。
发明内容
本发明针对目前稀醋酸萃取法中萃取剂的萃取能力不够强，萃取剂损耗较高的现状，提出了一种稀醋酸加盐萃取的方法，结合精馏工艺，分离醋酸与水的方法，该方法工艺简单，易操作，可以从稀醋酸中提取95％以上的醋酸。
本发明提出的技术方案为：
将可溶性盐加入到稀醋酸溶液中，可溶性盐的加入量为稀醋酸溶液质量的3％～15％，萃取剂醋酸正丙酯从上部引入萃取塔，含盐稀醋酸溶液从下部引入萃取塔，进行逆流萃取，萃取塔理论板数8～12块，萃取温度为25～30℃，压力为1atm，萃取剂与稀醋酸溶液质量比为1～4：1，经萃取后，将萃取相引入侧线精馏塔中，侧线精馏塔理论板数为25～35块，回流比为3～6，塔釜再沸温度保持在醋酸沸点，进料在塔中部，侧线采出在塔上部，萃取剂及水从精馏塔塔顶流出，萃取剂从侧线采出，醋酸从精馏塔塔底流出。
上述技术方案中，可溶性盐，通常为Na、K等盐类，例如，CH3COONa、CH3COOK等，可溶性盐的加入量为稀醋酸溶液质量的5％～10％。
将可溶性盐加入到稀醋酸溶液中，然后将稀醋酸溶液和萃取剂引入萃取塔，进行逆流萃取，萃取相从塔顶流出，萃余相从塔底流出。再将萃取相引入侧线精馏塔中，部分萃取剂及水从精馏塔塔顶流出，萃取剂从侧线采出，醋酸从精馏塔塔底流出。
上述技术方案中，本发明选用的萃取剂为醋酸正丙酯。
上述技术方案中，萃取塔的塔板数大于8块，含盐稀醋酸溶液从萃取塔底部引入萃取塔，醋酸正丙酯从萃取塔顶部引入萃取塔。
上述技术方案中，萃取剂与稀醋酸溶液质量比为1～4：1。
上述技术方案中，稀醋酸的质量浓度为20％～40％。
上述技术方案中，侧线精馏塔理论板数为25～35块，进料在侧线精馏塔中部，侧线采出在侧线精馏塔中上部。
上述技术方案中，侧线精馏塔回流比为3～6。
具体的说，加盐萃取和精馏组合工艺处理稀醋酸溶液的步骤如下：将可溶性钠盐、钾盐、钙盐按一定比例加入到稀醋酸溶液中，可溶性盐的加入量为稀醋酸溶液质量的3％～15％，较好为5％～10％。萃取剂醋酸正丙酯从上部引入萃取塔，含盐稀醋酸溶液从下部引入萃取塔，进行逆流萃取，萃取塔理论板数大于8块，较好为大于10块，萃取温度为25～30℃，压力为1atm，萃取溶剂比为，萃取剂与稀醋酸溶液质量比为1～4：1。经萃取后，萃取相中醋酸浓度富集到70％以上(不含萃取剂)。将萃取相引入侧线精馏塔中，侧线精馏塔理论板数为25块以上，回流比为3～6，塔釜再沸温度保持在醋酸沸点以上，进料在塔中部，侧线采出在塔上部。侧线及塔顶采出的萃取剂混合后可重复使用，塔底采出95％以上的醋酸。
有益效果
在稀醋酸溶液中，醋酸与水通过氢键形成强缔合体系，普通萃取剂很难破坏此体系，因此萃取后获得的醋酸浓度不高，萃取剂在水中的溶解度较大增加了萃取剂的损耗。与现有技术相比，本发明通过在醋酸中加入可溶性盐后，通过盐析效应破坏了醋酸与水形成的强缔合体系，提高了萃取分离效果，更好的富集醋酸溶液，同时由于盐的加入，降低了萃取剂在水中的溶解度，减少了萃取剂的损耗。由于通过加盐萃取后，醋酸浓度得到富集，再通过萃取剂与水形成共沸物的特点以及萃取剂沸点低于醋酸沸点的特点，采用侧线精馏工艺，通过侧线精馏，从侧线精馏塔塔釜采出醋酸、从侧线精馏塔塔顶采出萃取剂剂与水的共沸物，从侧线精馏塔上部侧线采出萃取剂，由此降低了萃取剂与醋酸分离难度与能耗，可有效的分离萃取剂与醋酸，从而获得高浓度醋酸。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明，但是需要指出的是，本发明的保护范围并不受这些具体实施方式的限制，而是由权利要求书来确定。
实施例1
将质量浓度为30％的稀醋酸和CH3COOK混合，CH3COOK的质量为稀醋酸溶液质量的5％。将含盐稀醋酸溶液从下部引入萃取塔，醋酸正丙酯从上部引入萃取塔，萃取塔理论板数为10，萃取温度为25℃，压力为常压，醋酸正丙酯的量为稀醋酸量的2倍。萃取相从萃取塔塔顶流出，萃取相中醋酸含量为75％(不含萃取剂)。将萃取相引入侧线精馏塔中，侧线精馏塔理论板数为25，回流比为4，塔釜再沸器温度为118℃，进料在第12块塔板，塔顶采出醋酸正丙酯和水的共沸物，在第20块塔板采出醋酸正丙酯，塔釜采出纯度为98％的醋酸。
实施例2
将质量浓度为30％的稀醋酸和CH3COOK混合，CH3COOK的质量为稀醋酸溶液质量的10％。将含盐稀醋酸溶液从下部引入萃取塔，醋酸正丙酯从上部引入萃取塔，萃取塔理论板数为10，萃取温度为25℃，压力为常压，醋酸正丙酯的量为稀醋酸量的2倍。萃取相从萃取塔塔顶流出，萃取相中醋酸含量为77％(不含萃取剂)。将萃取相引入侧线精馏塔中，侧线精馏塔理论板数为25，回流比为4，塔釜再沸器温度为118℃，进料在第12块塔板，塔顶采出醋酸正丙酯和水的共沸物，在第20块塔板采出醋酸正丙酯，塔釜采出纯度为98％的醋酸。
实施例3
将质量浓度为30％的稀醋酸和CH3COOK混合，CH3COOK的质量为稀醋酸溶液质量的15％。将含盐稀醋酸溶液从下部引入萃取塔，醋酸正丙酯从上部引入萃取塔，萃取塔理论板数为10，萃取温度为25℃，压力为常压，醋酸正丙酯的量为稀醋酸量的2倍。萃取相从萃取塔塔顶流出，萃取相中醋酸含量为77.6％(不含萃取剂)。将萃取相引入侧线精馏塔中，侧线精馏塔理论板数为25，回流比为4，塔釜再沸器温度为118℃，进料在第12块塔板，塔顶采出醋酸正丙酯和水的共沸物，在第20块塔板采出醋酸正丙酯，塔釜采出纯度为98％的醋酸。
实施例4
将质量浓度为30％的稀醋酸和CH3COOK混合，CH3COOK的质量为稀醋酸溶液质量的3％。将含盐稀醋酸溶液从下部引入萃取塔，醋酸正丙酯从上部引入萃取塔，萃取塔理论板数为10，萃取温度为25℃，压力为常压，醋酸正丙酯的量为稀醋酸量的2倍。萃取相从萃取塔塔顶流出，萃取相中醋酸含量为72％(不含萃取剂)。将萃取相引入侧线精馏塔中，侧线精馏塔理论板数为25，回流比为3，塔釜再沸器温度为118℃，进料在第12块塔板，塔顶采出醋酸正丙酯和水的共沸物，在第20块塔板采出醋酸正丙酯，塔釜采出纯度为98％的醋酸。
实施例5
将质量浓度为30％的稀醋酸和CH3COOK混合，CH3COOK的质量为稀醋酸溶液质量的5％。将含盐稀醋酸溶液从下部引入萃取塔，醋酸正丙酯从上部引入萃取塔，萃取塔理论板数为8，萃取温度为25℃，压力为常压，醋酸正丙酯的量为稀醋酸量的2倍。萃取相从萃取塔塔顶流出，萃取相中醋酸含量为70％(不含萃取剂)。将萃取相引入侧线精馏塔中，侧线精馏塔理论板数为25，回流比为3，塔釜再沸器温度为118℃，进料在第12块塔板，塔顶采出醋酸正丙酯和水的共沸物，在第20块塔板采出醋酸正丙酯，塔釜采出纯度为98％的醋酸。
实施例6
将质量浓度为30％的稀醋酸和CH3COOK混合，CH3COOK的质量为稀醋酸溶液质量的5％。将含盐稀醋酸溶液从下部引入萃取塔，醋酸正丙酯从上部引入萃取塔，萃取塔理论板数为10，萃取温度为30℃，压力为常压，醋酸正丙酯的量为稀醋酸量的2倍。萃取相从萃取塔塔顶流出，萃取相中醋酸含量为75.3％(不含萃取剂)。将萃取相引入侧线精馏塔中，侧线精馏塔理论板数为25，回流比为4，塔釜再沸器温度为118℃，进料在第12块塔板，塔顶采出醋酸正丙酯和水的共沸物，在第20块塔板采出醋酸正丙酯，塔釜采出纯度为98％的醋酸。
实施例7
将质量浓度为30％的稀醋酸和CH3COOK混合，CH3COOK的质量为稀醋酸溶液质量的5％。将含盐稀醋酸溶液从下部引入萃取塔，醋酸正丙酯从上部引入萃取塔，萃取塔理论板数为10，萃取温度为25℃，压力为常压，醋酸正丙酯的量为稀醋酸量的3倍。萃取相从萃取塔塔顶流出，萃取相中醋酸含量为76.8％(不含萃取剂)。将萃取相引入侧线精馏塔中，侧线精馏塔理论板数为25，回流比为4，塔釜再沸器温度为118℃，进料在第12块塔板，塔顶采出醋酸正丙酯和水的共沸物，在第20块塔板采出醋酸正丙酯，塔釜采出纯度为98％的醋酸。
实施例8
将质量浓度为30％的稀醋酸和CH3COOK混合，CH3COOK的质量为稀醋酸溶液质量的5％。将含盐稀醋酸溶液从下部引入萃取塔，醋酸正丙酯从上部引入萃取塔，萃取塔理论板数为10，萃取温度为25℃，压力为常压，醋酸正丙酯的量为稀醋酸量的4倍。萃取相从萃取塔塔顶流出，萃取相中醋酸含量为79％(不含萃取剂)。将萃取相引入侧线精馏塔中，侧线精馏塔理论板数为25，回流比为4，塔釜再沸器温度为118℃，进料在第12块塔板，塔顶采出醋酸正丙酯和水的共沸物，在第20块塔板采出醋酸正丙酯，塔釜采出纯度为98％的醋酸。
实施例9
将质量浓度为30％的稀醋酸和CH3COOK混合，CH3COOK的质量为稀醋酸溶液质量的5％。将含盐稀醋酸溶液从下部引入萃取塔，醋酸正丙酯从上部引入萃取塔，萃取塔理论板数为10，萃取温度为25℃，压力为常压，醋酸正丙酯的量为稀醋酸量的1倍。萃取相从萃取塔塔顶流出，萃取相中醋酸含量为70％(不含萃取剂)。将萃取相引入侧线精馏塔中，侧线精馏塔理论板数为25，回流比为4，塔釜再沸器温度为118℃，进料在第12块塔板，塔顶采出醋酸正丙酯和水的共沸物，在第20块塔板采出醋酸正丙酯，塔釜采出纯度为98％的醋酸。
实施例10
将质量浓度为30％的稀醋酸和CH3COOK混合，CH3COOK的质量为稀醋酸溶液质量的5％。将含盐稀醋酸溶液从下部引入萃取塔，醋酸正丙酯从上部引入萃取塔，萃取塔理论板数为10，萃取温度为25℃，压力为常压，醋酸正丙酯的量为稀醋酸量的2倍。萃取相从萃取塔塔顶流出，萃取相中醋酸含量为75％(不含萃取剂)。将萃取相引入侧线精馏塔中，侧线精馏塔理论板数为25，回流比为3，塔釜再沸器温度为118℃，进料在第12块塔板，塔顶采出醋酸正丙酯和水的共沸物，在第20块塔板采出醋酸正丙酯，塔釜采出纯度为96％的醋酸。
实施例11
将质量浓度为30％的稀醋酸和CH3COOK混合，CH3COOK的质量为稀醋酸溶液质量的5％。将含盐稀醋酸溶液从下部引入萃取塔，醋酸正丙酯从上部引入萃取塔，萃取塔理论板数为10，萃取温度为25℃，压力为常压，醋酸正丙酯的量为稀醋酸量的2倍。萃取相从萃取塔塔顶流出，萃取相中醋酸含量为75％(不含萃取剂)。将萃取相引入侧线精馏塔中，侧线精馏塔理论板数为25，回流比为6，塔釜再沸器温度为118℃，进料在第12块塔板，塔顶采出醋酸正丙酯和水的共沸物，在第20块塔板采出醋酸正丙酯，塔釜采出纯度为99％的醋酸。
实施例12
将质量浓度为20％的稀醋酸和CH3COOK混合，CH3COOK的质量为稀醋酸溶液质量的5％。将含盐稀醋酸溶液从下部引入萃取塔，醋酸正丙酯从上部引入萃取塔，萃取塔理论板数为10，萃取温度为25℃，压力为常压，醋酸正丙酯的量为稀醋酸量的2倍。萃取相从萃取塔塔顶流出，萃取相中醋酸含量为70.5％(不含萃取剂)。将萃取相引入侧线精馏塔中，侧线精馏塔理论板数为25，回流比为4，塔釜再沸器温度为118℃，进料在第12块塔板，塔顶采出醋酸正丙酯和水的共沸物，在第20块塔板采出醋酸正丙酯，塔釜采出纯度为98％的醋酸。
实施例13
将质量浓度为30％的稀醋酸和CH3COONa混合，CH3COONa的质量为稀醋酸溶液质量的5％。将含盐稀醋酸溶液从下部引入萃取塔，醋酸正丙酯从上部引入萃取塔，萃取塔理论板数为10，萃取温度为25℃，压力为常压，醋酸正丙酯的量为稀醋酸量的2倍。萃取相从萃取塔塔顶流出，萃取相中醋酸含量为75％(不含萃取剂)。将萃取相引入侧线精馏塔中，侧线精馏塔理论板数为35，回流比为4，塔釜再沸器温度为118℃，进料在第17块塔板，塔顶采出醋酸正丙酯和水的共沸物，在第27块塔板采出醋酸正丙酯，塔釜采出纯度为98％的醋酸。
以上虽然已结合实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的说明，但是需要指出的是，本发明的保护范围并不受这些具体实施方式的限制，而是由权利要求书来确定。本领域技术人员可在不脱离本发明的技术思想和主旨的范围内对这些实施方式进行适当的变更，而这些变更后的实施方式显然也包括在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种醋酸与水分离方法，其特征在于：
将可溶性盐加入到稀醋酸溶液中，可溶性盐的加入量为稀醋酸溶液质量的3％～15％，萃取剂醋酸正丙酯从上部引入萃取塔，含盐稀醋酸溶液从下部引入萃取塔，进行逆流萃取，萃取塔理论板数8～12块，萃取温度为25～30℃，压力为1atm，萃取剂与稀醋酸溶液质量比为1～4：1，经萃取后，将萃取相引入侧线精馏塔中，侧线精馏塔理论板数为25～35块，回流比为3～6，塔釜再沸温度保持在醋酸沸点，进料在塔中部，侧线采出在塔上部，萃取剂及水从精馏塔塔顶流出，萃取剂从侧线采出，醋酸从精馏塔塔底流出。
2.根据权利要求1所述的醋酸与水分离方法，其特征在于：所述的可溶性盐为Na、K盐类，可溶性盐为稀醋酸溶液质量的5％～10％。
3.根据权利要求2所述的醋酸与水分离方法，其特征在于：所述的可溶性盐为CH3COONa、CH3COOK。
4.根据权利要求1所述的醋酸与水分离方法，其特征在于：所述的稀醋酸的质量浓度为20％～40％。
5.根据权利要求1所述的醋酸与水分离方法，其特征在于：萃取塔的塔板数10～12块。
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