CN108299202A - 一种采用萃取精馏从pgmea/水溶液中连续回收pgmea的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用萃取精馏从PGMEA/水溶液中连续地回收高纯PGMEA的方法，通过萃取剂乙基苄基醚的添加，破坏PGMEA与水的共沸，萃取剂将PGMEA从混合液中萃取出来，塔顶得到水、PGMEA、萃取剂的混合液，经分相后水相去废水处理，有机相返回至萃取剂暂存罐，再次进入萃取精馏塔；萃取精馏塔塔釜采出PGMEA和萃取剂的混合液，去减压精馏塔进行分离，减压精馏塔塔顶得到PGMEA产品，塔釜的共沸剂循环使用。本发明排放的废水中有机物含量降至极低浓度，简单处理后即可排放，减少含有机物废水的处理量，降低废水中有机物浓度，大大降低了对环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种PGMEA/水溶液连续脱水的方法。
背景技术
PGMEA（丙二醇甲醚醋酸酯）是一种性能优良、低毒的高级工业溶剂，对极性物质和非极性物质均有较强的溶解能力。PGMEA通常作为清洗溶剂的主要成分，适于添加至高档涂料、油墨等各种聚合物中，可用来溶解氨基甲基酸酯、乙烯基、聚酯、纤维素醋酸酯、丙烯酸树脂、环氧树脂及硝化纤维素、酚醛清漆树脂等。PGMEA作为清洗溶剂难免形成与水的混合液，从经济和环保方面考虑，回收PGMEA废液中PGMEA具有巨大的经济价值和社会价值。
从PGMEA/水这个物系的性质来考虑，PGMEA与水会形成最低共沸物，共沸点为96.8℃，共沸物组成为PGMEA：水=0.49：0.51（质量比）。根据精馏原理，物系形成共沸物时，难以通过普通精馏操作实现二者的完全分离，且共沸物与水的沸点很接近，更是增大了分离难度。
关于PGMEA废液的回收利用，不少企业和研究院所做了大量工作，但之前的工作主要是关于含PGMEA、PGME、酚醛清漆树脂、酮类化合物、苯类化合物、水等多种物质的溶剂回收问题，主要围绕上述混合液脱除树脂、脱除金属离子等方面展开，分离过程中并未考虑PGMEA与水的共沸问题。
发明内容
为克服现有技术存在的问题，本发明提供一种采用萃取精馏从PGMEA/水溶液中连续回收PGMEA的方法，能解决PGMEA、水形成最低共沸物，无法用普通精馏操作分离提纯的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：发明一种采用萃取精馏从PGMEA/水溶液中连续回收PGMEA的方法，其特征在于按以下步骤依次进行：
（1）萃取精馏
将PGMEA/水溶液、萃取剂分别连续进料至萃取精馏塔，进行萃取精馏操作，从塔顶连续采出含水、PGMEA、萃取剂的混合液；塔釜连续采出含PGMEA、萃取剂的混合液；
（2）分相操作
步骤（1）中，萃取精馏塔塔顶所得水、PGMEA、萃取剂的混合液在分相罐中分相，分相后水在下层，PGMEA和萃取剂在上层；上层PGMEA、萃取剂返回萃取剂暂存罐循环使用；
（3）减压精馏
步骤（1）中塔釜PGMEA、萃取剂的混合液连续进入减压精馏塔，从塔顶采出质量分数大于99.9%的PGMEA产品，塔釜采出的萃取剂返回至萃取剂暂存罐循环使用。
优选的，所述PGMEA/水溶液中PGMEA的质量浓度在10%-95%之间。所述萃取剂为乙基苄基醚。所述萃取剂的用量为PGMEA/水溶液中PGMEA质量的2—10倍。萃取精馏塔为常压操作，理论板数为20—40块，回流比为0.1—1，其塔顶温度为70—90℃，塔釜温度为160—170℃。萃取精馏塔塔顶采出液在分相罐中的分相时间1—5h，分相温度25—45℃。减压精馏塔为减压操作，理论板数为20—40块，回流比为3—7，其塔顶温度为80—85℃，塔釜温度为110—120℃。
本发明的有益效果是：本发明以乙基苄基醚为萃取剂，通过萃取精馏技术来脱除PGMEA中的水。由于乙基苄基醚与水不互溶，萃取精馏塔得到的水、PGMEA、萃取剂混合物可通过分相操作分离出水相和有机相，得到的废水经处理后即可排放，有机相返回至萃取剂暂存罐。该工艺能够有效分离PGMEA和水的混合物，工艺流程简单，萃取剂循环利用，可创造良好的社会效益和经济效益。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图中物料标号如下：1：萃取剂；2：待处理PGMEA/水溶液；3：水、PGMEA、萃取剂；4：分相所得PGMEA、萃取剂；5：废水；6：PGMEA、萃取剂混合液；7：PGMEA产品；8：萃取剂；9：补充萃取剂。
图中设备标号如下：A：萃取精馏塔；B：萃取精馏塔冷凝器；C：萃取精馏塔捕集器；D：萃取精馏塔回流罐；E：分相罐；F：减压精馏塔；G：减压精馏塔冷凝器；H：减压精馏塔捕集器；I：减压精馏塔回流罐；J：萃取剂暂存罐。
具体实施方式
本发明是依据萃取精馏和减压精馏基本理论提出的。萃取精馏是一种特殊的精馏分离技术，适用于共沸体系的分离。在含共沸物的精馏塔中加入萃取剂，使其将被分离系统中的一种物质萃取出来，以改变原组分间的相对挥发度来达到分离的目的。萃取精馏的难点在于萃取剂的选择，新加入的萃取剂既要降低原物系的分离难度，又应能通过简便的方法从体系中除去，回收方便。
通过查阅资料，PGMEA与水在96.8℃下形成共沸物，共沸物中PGMEA质量分数为49%。加入的乙基苄基醚与水在91.5℃下形成共沸物，共沸物中水的质量分数为48%。由于萃取剂对PGMEA的萃取作用大于萃取剂与水产生共沸物从塔顶馏出的倾向，因此萃取精馏塔塔顶馏出液大部分为水。PGMEA和萃取剂可通过普通减压精馏方式分离。从以上数据得知，加入萃取剂能破坏PGMEA与水的共沸，达到分离目的。
下面结合本发明的具体实施例来对本发明的工艺方法作进一步的详细说明，但实施例并不能限制本发明的发明范围。
实施例一
如图1所示，待处理PGMEA/水溶液2和萃取剂1分别连续进料至萃取精馏塔A。萃取剂采用乙基苄基醚，PGMEA/水溶液中PGMEA的质量分数为10%，进料流率为200kg/h，萃取剂乙基苄基醚的循环流率为200kg/h，此时乙基苄基醚为PGMEA质量的10倍。萃取精馏塔A含31块理论板，待处理PGMEA/水溶液从萃取精馏塔A第14块理论板连续进料，萃取剂乙基苄基醚从萃取精馏塔A第2块理论板连续进料，物料在塔釜受热变为蒸汽，向上进入萃取精馏塔冷凝器B和萃取精馏塔捕集器C进行冷凝，冷凝液进入萃取精馏塔回流罐D，萃取精馏塔回流比为0.1，塔顶馏出物3的流率为210kg/h，其中水、PGMEA、乙基苄基醚的质量分数分别为86.5%、0.05%、13.45%。塔釜馏出物即PGMEA、萃取剂混合液6的流率为190kg/h，其中PGMEA、乙基苄基醚的质量分数分别为11.8%、88.2%。此时，萃取精馏塔为常压操作，萃取精馏塔塔顶温度70℃，塔釜温度170℃。
萃取精馏塔塔顶馏出物，即水、PGMEA、萃取剂3进入分相罐E，确保分相时间5h，分相温度30℃，分相所得废水5中水的质量分数为99.5%，其流率为180.5kg/h；分相罐采出有机相分相所得PGMEA、萃取剂4中，水、PGMEA、乙基苄基醚的质量分数分别为1.15%、0.05%、98.8%，其流率为29.5kg/h，有机相返回至萃取剂暂存罐J。
减压精馏塔F理论板数为40块，萃取精馏塔塔釜液6从第20块理论板连续进入减压精馏塔，物料在塔釜受热变为蒸汽，向上进入减压精馏塔冷凝器G和减压精馏塔捕集器H进行冷凝，冷凝液进入减压精馏塔回流罐I，减压精馏塔回流比为3，塔顶馏出物PGMEA产品7的流率为19.8kg/h，其中PGMEA的质量分数为99.99%。塔釜馏出物即萃取剂8的流率为170.2kg/h，其中乙基苄基醚的质量分数为99.91%。萃取剂8、补充萃取剂9均进入萃取剂暂存罐J。此时，精馏塔操作压力为10kpa，塔顶温度80℃，塔釜温度110℃。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于：PGMEA/水溶液2中PGMEA的质量分数为50%，进料流率为50kg/h，萃取剂采用乙基苄基醚，乙基苄基醚的循环流率为100kg/h，此时乙基苄基醚为PGMEA质量的4倍。萃取精馏塔A含40块理论板，待处理PGMEA/水溶液从萃取精馏塔A第21块理论板连续进料，萃取剂乙基苄基醚从萃取精馏塔A第2块理论板连续进料，物料在塔釜受热变为蒸汽，向上进入萃取精馏塔冷凝器B和萃取精馏塔捕集器C进行冷凝，冷凝液进入萃取精馏塔回流罐D，萃取精馏塔回流比为0.2，塔顶馏出物3的流率为30kg/h，其中水、PGMEA、乙基苄基醚的质量分数分别为83.3%、1.8%、14.9%。塔釜馏出物6的流率为120kg/h，其中PGMEA、乙基苄基醚的质量分数分别为20.4%、79.6%。此时，萃取精馏塔为常压操作，萃取精馏塔塔顶温度75℃，塔釜温度163℃。
萃取精馏塔塔顶馏出物进入分相罐E，确保分相时间2h，分相温度25℃，分相所得水相5中水的质量分数为99.6%，其流率为24.96kg/h；分相罐采出有机相4中水、PGMEA、乙基苄基醚的质量分数分别为2.6%、8.9%、88.5%，其流率为5.04kg/h，有机相4返回至萃取剂暂存罐J。
减压精馏塔F理论板数为31块，萃取精馏塔塔釜液从第20块理论板连续进入减压精馏塔，物料在塔釜受热变为蒸汽，向上进入减压精馏塔冷凝器G和减压精馏塔捕集器H进行冷凝，冷凝液进入减压精馏塔回流罐I，减压精馏塔回流比为4，塔顶馏出物的流率为24.8kg/h，其中PGMEA的质量分数为99.99%。塔釜馏出物的流率为95.2kg/h，其中乙基苄基醚的质量分数为99.93%。减压精馏塔塔釜馏出物、补充萃取剂均进入萃取剂暂存罐J。此时，精馏塔操作压力为10kpa，塔顶温度80.5℃，塔釜温度116℃。
实施例三
本实施例与实施例二的不同之处在于：PGMEA/水溶液中PGMEA的质量分数为95%，进料流率为100kg/h，萃取剂乙基苄基醚的循环流率为190kg/h，此时乙基苄基醚为PGMEA质量的2倍。萃取精馏塔A含20块理论板，待处理PGMEA/水溶液从萃取精馏塔A第12块理论板连续进料，萃取剂乙基苄基醚从萃取精馏塔A第2块理论板连续进料，物料在塔釜受热变为蒸汽，向上进入萃取精馏塔冷凝器B和萃取精馏塔捕集器C进行冷凝，冷凝液进入萃取精馏塔回流罐D，萃取精馏塔回流比为1，塔顶馏出物的流率为9kg/h，其中水、PGMEA、乙基苄基醚的质量分数分别为55.5%、5.2%、39.3%。塔釜馏出物的流率为281kg/h，其中PGMEA、乙基苄基醚的质量分数分别为33.6%、66.4%。此时，萃取精馏塔为常压操作，萃取精馏塔塔顶温度90℃，塔釜温度160℃。
萃取精馏塔塔顶馏出物进入分相罐E，确保分相时间1h，分相温度45℃，分相所得水相5中水的质量分数为99.5%，其流率为4.9kg/h；分相罐采出有机相中水、PGMEA、乙基苄基醚的质量分数分别为2.7%、11%、86.3%，其流率为4.1kg/h，有机相返回至萃取剂暂存罐J。
减压精馏塔F理论板数为20块，萃取精馏塔塔釜液从第13块理论板连续进入减压精馏塔，物料在塔釜受热变为蒸汽，向上进入减压精馏塔冷凝器G和减压精馏塔捕集器H进行冷凝，冷凝液进入减压精馏塔回流罐I，减压精馏塔回流比为7，塔顶馏出物的流率为95.1kg/h，其中PGMEA的质量分数为99.99%。塔釜馏出物的流率为185.9kg/h，其中乙基苄基醚的质量分数为99.99%。减压精馏塔塔釜馏出物、补充萃取剂均进入萃取剂暂存罐J。此时，精馏塔操作压力为10kpa，塔顶温度85℃，塔釜温度120℃。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种采用萃取精馏从PGMEA/水溶液中连续地回收高纯PGMEA的方法，其特征在于按以下步骤依次进行：
（1）萃取精馏
将PGMEA/水溶液、萃取剂分别连续进料至萃取精馏塔，进行萃取精馏操作，从塔顶连续采出含水、PGMEA、萃取剂的混合液；塔釜连续采出含PGMEA、萃取剂的混合液；
（2）分相操作
步骤（1）中，萃取精馏塔塔顶所得水、PGMEA、萃取剂的混合液在分相罐中分相，分相后水在下层，PGMEA和萃取剂在上层；上层PGMEA、萃取剂返回萃取剂暂存罐循环使用；
（3）减压精馏
步骤（1）中塔釜PGMEA、萃取剂的混合液连续进入减压精馏塔，从塔顶采出质量分数大于99.9%的PGMEA产品，塔釜采出的萃取剂返回至萃取剂暂存罐循环使用。
2.根据权利要求1所述的一种采用萃取精馏从PGMEA/水溶液中连续地回收高纯PGMEA的方法，其特征在于：所述PGMEA/水溶液中PGMEA的质量浓度在10%-95%之间。
3.根据权利要求1所述的一种采用萃取精馏从PGMEA/水溶液中连续地回收高纯PGMEA的方法，其特征在于：所述萃取剂为乙基苄基醚。
4.根据权利要求1所述的一种采用萃取精馏从PGMEA/水溶液中连续地回收高纯PGMEA的方法，其特征在于：所述萃取剂的用量为PGMEA/水溶液中PGMEA质量的2—10倍。
5.根据权利要求1所述的一种采用萃取精馏从PGMEA/水溶液中连续地回收高纯PGMEA的方法，其特征在于：萃取精馏塔为常压操作，理论板数为20—40块，回流比为0.1—1，塔顶温度为70—90℃，塔釜温度为160—170℃。
6.根据权利要求1所述的一种采用萃取精馏从PGMEA/水溶液中连续地回收高纯PGMEA的方法，其特征在于：萃取精馏塔塔顶采出液在分相罐中的分相时间1—5h，分相温度25—45℃。
7.根据权利要求1所述的一种采用萃取精馏从PGMEA/水溶液中连续地回收高纯PGMEA的方法，其特征在于：减压精馏塔为减压操作，理论板数为20—40块，回流比为3—7，塔顶温度为80—85℃，塔釜温度为110—120℃。
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