CN1342637A - 一种回收稀醋酸的集成工艺方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种回收稀醋酸的集成工艺方法及系统,涉及一种从含稀醋酸的溶液中回收醋酸的技术。本发明以20%～80%磷酸三丁酯与80%～20%煤油(v/v)混合成的有机溶剂为萃取剂,利用萃取、真空蒸馏、溶剂再生、油洗等操作步骤组成回收稀醋酸的集成工艺。由于选用了合适的萃取剂,在蒸馏分离醋酸时可以大大降低能耗,减小萃取剂损失。同时采用溶剂再生釜可以有效的清除溶剂中的杂质,保证了工艺的稳定运行。采用油洗塔洗涤萃取过的废水,可以有效回收废水中的萃取剂。因此该工艺具有回收率高,处理量大,能耗低,溶剂损失小,运行稳定等优点。该工艺适用于醋酸含量为1%－15%的醋酸溶液,整套工艺醋酸的回收率达92%。

Description

一种回收稀醋酸的集成工艺方法及系统

技术领域

本发明涉及一种化工分离技术，尤其涉及一种回收稀醋酸的集成工艺方法及系统。

背景技术

醋酸是重要的轻工、化工原料，广泛应用于醋酸纤维素、醋酸烷基酯类等制造过程。我国年产醋酸约30万吨，仍供不应求。在醋酸生产和应用过程中，产生了大量的醋酸稀溶液。从这些废水中回收醋酸，具有很高的社会效益和经济效益。

现有技术中从含醋酸废水中回收醋酸的方法主要有萃取法和吸附法、电渗析法。

利用萃取法回收醋酸，是最常用的方法之一。但当前萃取法回收醋酸的工艺存在以下几个主要问题。一是萃取剂选择不合适，造成了工艺能耗大，溶剂损失大甚至不能稳定操作。例如黄峰、张玉林发表的文章“从含酸废水中回收醋酸的方法”，《石油化工环境保护》，1997年第一期pp6-9，选择醋酸乙酯做为萃取剂，从含有醋酸的有机废水中回收醋酸。醋酸乙酯虽然具有较大的分配系数(0.9-1.0)，但由于醋酸乙酯的沸点(77.1)比醋酸的沸点(118)低很多，大量的萃取剂醋酸乙酯在分离工段要蒸发掉，耗能很大，而且醋酸乙酯在水中有较大的溶解度，造成萃取剂损失较大，因此醋酸乙酯做萃取剂存在较多缺点。还有一些工艺采用辛胺为萃取剂，张运明(广西师范大学学报，1994，Vol.19，No.4，pp372)和美国专利US4353784均采用三正辛胺为萃取剂回收醋酸。在这些工艺中，虽然三正辛胺对醋酸的萃取能力强，但因为三正辛胺体系在长时间操作时容易产生乳化，给工艺的稳定操作带来了很大困难。醋酸与其他羧酸相比，与水的亲和性高。对于醋酸，大多数萃取剂的分配系数都比较小，为了达到一定的抽提效果，就要用大量的溶剂，在分离工段增加能耗。应该采用沸点高于醋酸的萃取剂，这样的萃取剂在分离段不必蒸出，可以降低能耗。基于此点，日本专利昭57-197240采用的是双溶剂，即把沸点比醋酸高的溶剂和沸点比醋酸低的溶剂混合起来，用此混合溶剂从水溶液中抽提醋酸，然后再蒸馏抽提液回收醋酸。一股来说，对醋酸分配系数大的溶剂，其对水的相溶性也大。该专利采用的第一溶剂沸点高，分配系数大，但对水的相溶性也大，为了克服第一溶剂的缺点，采用的第二溶剂为低沸点，与第一溶剂比较，分配系数小，但对水的相溶性小。这种混合溶剂能抑制水向抽提液的流动，在后加工方面也非常有利。虽然此技术采用了混合萃取剂，可以有效降低能耗，但第一萃取剂与水的相溶性仍较大，造成了萃取剂损失大。目前采用萃取法回收稀醋酸工艺，萃取剂的损失直接影响工艺的经济可行性，现有技术中都未充分考虑如何有效回收处理过的废水中所含的萃取剂。这是因为在萃取时，含醋酸的稀溶液不可避免要夹带和溶解一定的萃取剂，而且由于废水的流量很大，一般为5-15m³/hr，所以如果不回收这部分萃取剂，则萃取剂的损失较大。另外，一般含醋酸废水中都会有其他一些杂质，随着萃取的进行，这些杂质会在有机相中积累，这些积累的杂质会影响萃取剂的性质以及设备的正常操作，所以需要将这些杂质与萃取剂进行分离

发明内容

本发明自在提供一种回收稀醋酸的集成工艺方法及系统，通过选择合适的萃取剂及集成工艺，使该工艺不仅能有效降低能耗，萃取剂损失小，醋酸回收率高，而且能有效清除在有机溶剂中积累的杂质，保证设备的正常运行。

该集成工艺及其系统是通过如下技术方案实现的：

一种回收稀醋酸的集成工艺系统，该系统包括萃取塔，有机溶剂回收塔，溶剂醋酸分离装置，有机溶剂储槽以及相应的连接管道，其特征在于该集成系统中设有一个用于清除有机溶剂中积累的杂质的有机溶剂再生釜，再生釜通过管道与有机溶剂储槽相连，其底部设有残渣排除口；该系统中还设有一个用于回收萃取剂的油洗塔，该油洗塔上部与萃取塔的底部用管道相连，其底部设有废水出口管，在油洗塔的外部设有煤油储槽，该储槽通过管道分别与油洗塔的上部和下部连通。

一种采用上述回收稀醋酸的集成工艺方法，其特征是该方法以20％～80％磷酸三丁酯与80％～20％煤油(体积含量)混合成的有机溶剂为萃取剂，利用萃取、真空蒸馏、溶剂再生、油洗等操作步骤组成回收稀醋酸的集成工艺，该工艺方法依次按如下步骤进行：

a.含醋酸的稀溶液由管道进入萃取塔的上部，有机溶剂从萃取塔的下部进入塔内，两者逆流接触传质，废水由萃取塔底部流出，负载醋酸的有机溶剂由萃取塔顶部流出；

b.负载醋酸的有机溶剂经管道进入采用真空蒸馏的有机溶剂回收塔内，经蒸馏后的醋酸和煤油蒸气由有机溶剂回收塔的顶部出口排出，冷凝后经管道进入煤油醋酸分离装置，分相后，煤油由煤油醋酸分离装置经管道全部回流到有机溶剂回收塔内，浓醋酸由煤油醋酸分离装置的出口管排除；

c.脱除醋酸后的有机溶剂由有机溶剂回收塔经管道进入有机溶剂储槽，有机溶剂储槽内的大部分有机溶剂经管道进入萃取塔的下部，另一部分则经管道进入溶剂再生釜，溶剂再生釜采用真空蒸馏，溶剂再生釜内的有机溶剂蒸气经冷凝后由管道返回有机溶剂储槽，经蒸馏后生成的残渣由溶剂再生釜底部的出口管道排出；

d.由萃取塔底部流出的废水经管道进入油洗塔的上部，与由油洗塔下部进入的煤油逆流接触后，由油洗塔底部流出；油洗塔内的煤油从塔上部经管道进入煤油储槽，煤油储槽内的煤油经管道返回油洗塔的下部，即煤油储槽内的煤油循环使用用于回收萃取过的废水中的萃取剂，油洗过的废水从油洗塔的底部排出。

在上述工艺中，所述有机溶剂回收塔及溶剂再生釜采用真空蒸馏，其真空度均为0.096-0.098MPa；

本发明适用于醋酸含量为1％-15％的醋酸稀溶液。

本发明由于采用了萃取、真空蒸馏、溶剂再生及油洗等操作步骤组成的一整套集成工艺，同时选择了合适的混合萃取剂，其分配系数较高，且混合萃取剂中的两组分与水的相溶性都较小，这样萃取剂损失小，而且两个组分沸点都较高，在蒸馏分离醋酸时可以大大降低能耗，减小萃取剂损失。同时采用溶剂再生釜可以有效的清除溶剂中的杂质，保证了工艺的稳定运行。采用油洗塔洗涤萃取过的废水，可以有效回收废水中的萃取剂。因此该工艺具有回收率高，处理量大，能耗低，溶剂损失小，运行稳定等优点。整套工艺醋酸的回收率达92％。

附图说明

附图1为本发明的集成工艺系统的一种实施例流程图。

具体实施方式

下面结合附图具体说明本发明的工艺过程及具体实施步骤：

本发明的集成工艺系统主要由萃取塔1，有机溶剂回收塔2，溶剂再生釜3和油洗塔4，煤油醋酸分离装置5，有机溶剂储槽6和煤油储槽7以及相应的连接管道所组成。各设备之间的连接关系如下：萃取塔1的上部有管道8用于输入稀醋酸溶液，萃取塔1的顶部用管道9与有机溶剂回收塔2的上部相连；有机溶剂回收塔2的顶部用管道10与煤油醋酸分离装置5的顶部相连，煤油醋酸分离器5的上部用管道11与有机溶剂回收塔2的上部相连；煤油醋酸分离器的底部有管道12用于排出醋酸。有机溶剂回收塔2的底部用管道13和有机溶剂储槽6的顶部相连。有机溶剂储槽6的底部用管道14与萃取塔1的下部相连，有机溶剂储槽6的底部用管道15与溶剂再生釜3的上部相连。溶剂再生釜3的顶部用管道16与有机溶剂储槽6的顶部相连。溶剂再生釜3底部设有残渣排出管17。萃取塔1的底部与油洗塔4的顶部用管道18相连。将煤油储槽7的底部与油洗塔4的下部用管道20相连。将油洗塔4的顶部用管道19与煤油储槽7的顶部相连。油洗塔4底部有管道21排放油洗过的废水。

本集成工艺的具体实施步骤如下：

含1％～15％的醋酸稀溶液由管道8进入萃取塔1的上部，与由萃取塔1下部进入的有机溶剂逆流接触传质，有机溶剂采用20％～80％磷酸三丁酯与80％～20％煤油(体积含量)混合而成，废水由萃取塔底部通过管道18流出；负载醋酸的有机溶剂由萃取塔顶部流出，通过管道9进入有机溶剂回收塔2。有机溶剂回收塔2采用真空蒸馏，真空度为0.096-0.098MPa。有机溶剂回收塔2的底部采用加热器和再沸器加热，醋酸和煤油蒸气由有机溶剂回收塔2顶部出口排出，冷凝后经管道10进入煤油醋酸分离装置5，分相后，煤油由煤油醋酸分离装置经管道11全部回流到有机溶剂回收塔内。浓醋酸由煤油醋酸分离装置5的出口管12排除。脱除醋酸后的有机溶剂由有机溶剂回收塔2经管道13进入有机溶剂储槽6，有机溶剂储槽6内的大部分有机溶剂经管道14进入萃取塔的下部，另一部分经管道15进入溶剂再生釜3。溶剂再生釜采用减压蒸馏，真空度为0.096-0.098Mpa。溶剂再生釜3内的有机溶剂蒸气经冷凝后由管道16返回有机溶剂储槽6。溶剂再生釜3底部的残渣由设置在底部的出口管道17排出。由萃取塔1底部流出的废水经管道18进入油洗塔4的上部，与由油洗塔4下部进入的煤油逆流接触后，由油洗塔4底部通过管道21流出。油洗塔4内的煤油经管道19进入煤油储槽7，煤油储槽7内的煤油经管道20进入油洗塔4的下部。即煤油储槽内7的煤油可循环使用，用于回收萃取过的废水中的萃取剂。

实施例1：

流量为5.0m³/hr，含量为2.0％(质量含量)的醋酸稀溶液经管道8进入萃取塔1，萃取塔高为16.0米，塔径为0.8米，有机溶剂的组成为50％磷酸三丁酯+50％煤油，有机溶剂由管道14进入萃取塔1，水相和有机溶剂相相比为1∶1，两相逆流接触后，萃余液中醋酸含量为0.3％。负载醋酸的有机溶剂经萃取塔1经管道9进入有机溶剂回收塔2的中部，有机溶剂回收塔高为13米，塔径为1.2米，塔内平均真空度为0.097MPa，煤油和醋酸的蒸气经过塔顶冷凝后由管道10进入煤油醋酸分离器5，分相后，浓醋酸由煤油醋酸分离器5的出口管12排出，浓醋酸流量为0.22m³/h，含醋酸为38.6％，煤油醋酸分离器5中的煤油经管道11全部回流至有机溶剂回收塔2内。去除醋酸后的有机溶剂醋酸含量为0.3％。有机溶剂经管道13由有机溶剂回收塔2进入有机溶剂储槽6。有机溶剂储槽6内的有机溶剂大部分经管道14进入萃取塔1，另一部分由管道15进入溶剂再生釜3，溶剂再生釜减压蒸馏，真空度为0.096-0.098MPa，将磷酸三丁酯和煤油全部蒸发，蒸气经冷凝后由管道16进入有机溶剂储槽6。残渣由溶剂再生釜3底部的出口管17排出。由萃取塔1底部出口排出的废水醋酸含量为0.3％，此废水经管道18进入塔高为14米，塔径为0.6米的油洗塔4的上部，与流量为1.0m³/h的煤油逆流接触。经过油洗后的废水，其醋酸含量为0.3％。由油洗塔4顶部流出的煤油经管道19进入煤油储槽7，由煤油储槽7流出的煤油经管道20进入油洗塔，由油洗塔4底部排出的废水中TBP含量可以降到很低，大大减小了萃取剂损失。整套工艺醋酸的回收率为85％。

实施例2：

流量为5.0m³/hr，含量为10.0％(质量含量)的醋酸稀溶液经管道8进入萃取塔1，萃取塔高为18.0米，塔径为1.2米，有机溶剂的组成为20％磷酸三丁酯+80％煤油，有机溶剂由管道14进入萃取塔1，水相和有机溶剂相相比为3∶1，两相逆流接触后，萃余液中醋酸含量为1.0％。负载醋酸的有机溶剂经萃取塔1经管道9进入有机溶剂回收塔2的中部，有机溶剂回收塔高为16米，塔径为1.8米，塔内平均真空度为0.097MPa，煤油和醋酸的蒸气经过塔顶冷凝后由管道10进入煤油醋酸分离器5，分相后，浓醋酸由煤油醋酸分离器5出口管12排出，浓醋酸流量为0.75m³/h，含醋酸为60.0％，煤油醋酸分离器5中的煤油经管道11全部回流至有机溶剂回收塔2内。去除醋酸后的有机溶剂醋酸含量为0.3％。有机溶剂经管道13由溶剂回收塔2进入有机溶剂储槽6。有机溶剂储槽6内的有机溶剂一部分流经管道14进入萃取塔1，另一部分由管道15进入溶剂再生釜3，溶剂再生釜减压蒸馏，真空度为0.096-0.098MPa，将磷酸三丁酯和煤油全部蒸发，蒸气经冷凝后由管道16进入有机溶剂储槽6。残渣由溶剂再生釜3底部的出口管17排出。由萃取塔1底部出口排出的废水醋酸含量为1.0％，此废水经管道18进入塔高为14米，塔径为0.6米的油洗塔4的上部，与流量为1.0m³/h的煤油逆流接触。经过油洗后的废水，其醋酸含量为1.0％。由油洗塔4顶部流出的煤油经管道19进入煤油储槽7，由煤油储槽7流出的煤油经管道20进入油洗塔4。由油洗塔4底部排出的废水中TBP含量可以降到很低，大大减小了萃取剂损失。整套工艺醋酸的回收率为90％。

实施例3：

流量为6.0m³/hr，含量为15.0％(质量含量)的醋酸稀溶液经管道8进入萃取塔1，萃取塔高为19.0米，塔径为1.15米，有机溶剂的组成为80％磷酸三丁酯+20％煤油，有机溶剂由萃取塔1的下部进口进入萃取塔1，水相和有机溶剂相相比为1.5∶1，两相逆流接触后，萃余液中醋酸含量为1.2％。负载醋酸的有机溶剂经萃取塔1经管道9进入有机溶剂回收塔2的中部，有机溶剂回收塔高为16米，塔径为1.5米，塔内平均真空度为0.097MPa，煤油和醋酸的蒸气经过塔顶冷凝后由管道10进入煤油醋酸分离器5，分相后，浓醋酸由煤油醋酸分离器5底部的出口管12排出，浓醋酸流量为1.2m³/h，含醋酸为69.0％，煤油醋酸分离器5中的煤油经管道11全部回流至有机溶剂回收塔2内。去除醋酸后的有机溶剂醋酸含量为0.3％。有机溶剂经管道13由溶剂回收塔2进入有机溶剂储槽6。有机溶剂储槽6内的有机溶剂一部分流经管道14进入萃取塔1，另一部分由管道15进入溶剂再生釜3，溶剂再生釜减压蒸馏，真空度为0.096-0.098MPa，将磷酸三丁酯和煤油全部蒸发，蒸气经冷凝后由管道16进入有机溶剂储槽6。残渣由溶剂再生釜3底部的出口管17排出。由萃取塔1底部出口排出的废水醋酸含量为0.3％，此废水经管道18进入塔高为14米，塔径为0.6米的油洗塔4的上部，与流量为2.0m³/h的煤油逆流接触。经过油洗后的废水，其醋酸含量为1.2％。由油洗塔4顶部流出的煤油经管道19进入煤油储槽7，由煤油储槽7流出的煤油经管道20进入油洗塔4。由油洗塔4底部排出的废水中TBP含量可以降到很低，大大减小了萃取剂损失。整套工艺醋酸的回收率为92％。

Claims (4)

1.一种回收稀醋酸的集成工艺系统，该系统包括萃取塔[1]，有机溶剂回收塔[2]，溶剂醋酸分离装置[5]，有机溶剂储槽[6]以及相应的连接管道，其特征在于该集成系统中设有一个用于清除有机溶剂中积累的杂质的有机溶剂再生釜[3]，再生釜通过管道与有机溶剂储槽相连，其底部设有残渣排除口；该系统中还设有一个用于回收萃取剂的油洗塔[4]，该油洗塔上部与萃取塔的底部用管道相连，其底部设有废水出口管，在油洗塔的外部设有煤油储槽[7]，该储槽通过管道分别与油洗塔的上部和下部连通。

2.一种采用权利要求1所述集成系统的工艺方法，其特征是该方法以20％～80％磷酸三丁酯与80％～20％煤油(体积含量)混合成的有机溶剂为萃取剂，利用萃取、真空蒸馏、溶剂再生、油洗等操作步骤组成回收稀醋酸的集成工艺，该工艺方法依次按如下步骤进行：

a.含醋酸的稀溶液由管道[8]进入萃取塔[1]的上部，有机溶剂从萃取塔的下部进入塔内，两者逆流接触传质，废水由萃取塔底部流出，负载醋酸的有机溶剂由萃取塔顶部流出；

b.负载醋酸的有机溶剂经管道[9]进入采用真空蒸馏的有机溶剂回收塔[2]内，经蒸馏后的醋酸和煤油蒸气由有机溶剂回收塔的顶部出口排出，冷凝后经管道进入煤油醋酸分离装置[5]，分相后，煤油由煤油醋酸分离装置经管道[11]全部回流到有机溶剂回收塔内，浓醋酸由煤油醋酸分离装置的出口管排除[12]；

c.脱除醋酸后的有机溶剂由有机溶剂回收塔[2]经管道进入有机溶剂储槽[6]，有机溶剂储槽内的大部分有机溶剂经管道[14]进入萃取塔的下部，另一部分则经管道[15]进入溶剂再生釜[3]，溶剂再生釜采用真空蒸馏，溶剂再生釜内的有机溶剂蒸气经冷凝后由管道[16]返回有机溶剂储槽，经蒸馏后生成的残渣由溶剂再生釜底部的出口管道[17]排出；

d.由萃取塔底部流出的废水经管道[18]进入油洗塔[4]的上部，与由油洗塔下部进入的煤油逆流接触后，由油洗塔底部流出；油洗塔内的煤油从塔上部经管道[19]进入煤油储槽，煤油储槽内的煤油经管道[20]返回油洗塔的下部，即煤油储槽内的煤油循环使用用于回收萃取过的废水中的萃取剂，油洗过的废水从油洗塔的底部排出。

3.按照权利要求2所述的集成工艺方法，其特征在于所述有机溶剂回收塔及溶剂再生釜内的真空度均为0.096-0.098Mpa。

4.按照权利要求2或3所述的集成方法，其特征在于进入萃取塔内的醋酸稀溶液的醋酸含量为1％-15％。