CN1867537B

CN1867537B - 用于对苯二甲酸生产过程的乙酸回收的系统和方法

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Publication number: CN1867537B
Application number: CN038271680A
Authority: CN
Inventors: 张智荣; 金恩庆; 吴光
Original assignee: AMT International Inc
Current assignee: AMT International Inc
Priority date: 2003-08-12
Filing date: 2003-08-12
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2023-08-12
Also published as: AU2003262636A1; CN1867537A; WO2005019149A1

Abstract

本发明公开了一种用于从在对苯二甲酸生产过程中产生的包含乙酸和水流的供料流回收乙酸的蒸馏系统和方法。本发明包括用于回收乙酸的利用共沸蒸馏的脱水塔，并结合有用于回收能量的冷凝系统。脱水塔以在塔顶部处至少1.2kg/cm²abs.的压强或者更高的压强工作。冷凝系统是蒸汽发生器，其将蒸气冷凝为浓缩乙酸流，同时产生0.6-2.0kg/cm²abs.的低压蒸汽。

Description

用于对苯二甲酸生产过程的乙酸回收的系统和方法

背景技术

本发明涉及用于工业化学品蒸馏的化学工艺。更具体地，本发明涉及在对苯二甲酸的生产过程中所使用的乙酸的回收。

对苯二甲酸可用于各种不同的工业应用和化学工艺。例如，对苯二甲酸是用于生产包括用于纺织品和容器生产的塑料和Dacron^TM聚酯在内的众多聚酯的起始原料。聚对苯二甲酸乙二酯(PET)是一种形式的聚酯或者Mylar^TM，其是极坚韧的树脂并且可用于多种工业和消耗品应用。除了用于消耗品运输和食品配送的合瓣式包装和塑料罐之外，软饮料和水瓶也由此树脂制成。

对苯二甲酸一般通过对二甲苯与分子氧在催化剂的存在下反应来生产。在生产过程中，乙酸被用作对苯二甲酸的溶剂。在生产循环中对苯二甲酸装置(plant)的反应器段中的氧化期间，乙酸变为稀释在水中。乙酸水流的一部分然后被送到脱水单元，以去除在反应器中生成的水，来进行废物收回。

三种不同的方法已被用于对苯二甲酸装置，来分离乙酸和水，使得乙酸可以被回收到反应器中，同时由反应生成的水被送到废水处理设备以进行安全处理。一种方法是通过常规的蒸馏，其中组分的不同沸点保证了乙酸和水的分离。共沸蒸馏法利用夹带剂(entrainer)来形成与乙酸和水的共沸物，提供了加工所需的能量变化。液-液萃取是用于对苯二甲酸生产过程中乙酸和水的分离的最后方法。

蒸馏已经被广泛地用作用于从水回收乙酸的基本单元操作。在这样的过程中，一个或者多个塔被用来处理多个不同乙酸浓度的流，以达到将其回收来再用于氧化步骤。来自蒸馏塔的产品是浓缩乙酸的底部流和顶部流，其中顶部流理想地将是纯水，以使有价值的乙酸溶剂的损失最小。更纯的顶部水流还将减小下游废水处理设备的负担，由此防止意外的化学品溢出。

但是，由于乙酸/水体系的高度非理想的汽液平衡特性，乙酸和水的蒸馏不是非常高效的。传统的蒸馏系统要求使用高的理论级数，即实际的塔板数量，以及高的回流比，即高的能耗，来在顶部蒸馏水中获得合理低的水平的乙酸，通常是0.5-0.8wt％的范围。顶部废水随后被处理以回收某些有机副产品，然后被送到废水处理设备，在此任何剩余的乙酸将被中和并且不再被使用。

因此，使用常规蒸馏因为大尺寸的所需塔和塔设备而需要高的投资成本，并且因为需要大量的蒸汽消耗而需要高的运行成本。此外，传统的工艺方案不允许经济地获得完全不含乙酸的蒸馏物。此限制回过头来带来了运行问题，包括与由于乙酸损失导致的操作相关的成本、与处理废水中的乙酸相关的成本、下游废水处理设备的容量限制以及因为对于向环境排放的合格水平的越来越严格的标准导致的不断增大的环境问题。

已经试图寻找替代方法，以使与用于分离乙酸和水的常规蒸馏相关的高的运行成本最小化。化学品加工商和公司已经采取包含将选择性的乙酸烷基酯作为夹带剂添加到脱水塔的共沸蒸馏，其中所述乙酸烷基酯例如为乙酸异丁酯(IBA)、乙酸正丁酯(NBA)、乙酸正丙酯(NPA)等。夹带剂形成与水的低沸点共沸物，并由此提高了乙酸和乙酸烷基酯/水共沸物之间的分离的相对挥发度。这减少了对于进行相同的分离所要求的能量和理论级数。与常规的蒸馏相比，共沸蒸馏法通常将乙酸/水脱水塔的能量(即蒸汽)消耗减小了20-40％，同时在蒸馏水中提供了较低的乙酸浓度，即300-800ppm。在所有现有技术的系统中的对苯二甲酸装置中，共沸蒸馏塔一般运行在环境压力下。

通过利用使用特殊的萃取剂的液-液萃取来从水流回收乙酸使其仅仅包含0.1wt％乙酸到20％乙酸的努力，也有报道。常用的一些萃取剂为乙酸酯、胺、酮和氧化膦及其混合物。一旦完成萃取步骤，要求进行复杂的一系列蒸馏步骤来回收酸并将萃取剂再循环回到萃取阶段。

鉴于这样的由于使用常规的蒸馏系统导致的能量浪费，所需要的是这样的蒸馏系统，其是高能效的并且产生较少的废物和不希望的副产品。该系统还应该以环境友好的方式再循环能量和初始产品。该蒸馏系统和工艺还应该可容易地针对现有的化学工艺系统进行改造，来改善目前和现有的装置。而且，回收系统应该易于建造而不用大量的资金花费。

由于这些原因，理想的是，用于回收乙酸的蒸馏系统使用更少的能量，产生用于该装置中的其他用途的能量。该系统应该节省原料化学品和原材料，导致更少的乙酸随着废水流失掉，并且省钱。这样的系统和方法还应该适用于针对宽范围工业化学品的各种化学工艺。该系统还应该是制造简单并且不那么昂贵的，同时还与常规的系统和工艺相容。

发明内容

本发明公开了一种用于在对苯二甲酸生产过程从水回收乙酸的蒸馏系统，其包括具有顶部段的脱水塔，其中所述顶部段具有冷凝器或者蒸汽发生器。该脱水塔具有至少一个在对苯二甲酸生产过程中产生的包含乙酸和水混合物的输入供料流，其中乙酸是用于生产的溶剂，水是生产对苯二甲酸的反应的副产品。

所述脱水塔具有用于对苯二甲酸的共沸蒸馏的夹带剂。在一个实施方式中，夹带剂是乙酸正丁酯。在另一个实施方式中，夹带剂是乙酸异丁酯或者乙酸正丁酯和乙酸异丁酯的混合物。该蒸馏塔具有至少1.2kg/cm²abs.的顶部压强，但也可以大于1.2kg/cm²abs.。

塔的输出底部流具有比所述至少一个输入供料流更高的乙酸浓度。

该蒸馏系统还具有用于从水分离乙酸的冷凝器。塔的输出顶部蒸气流具有比所述至少一个输入供料流更低的乙酸浓度。冷凝器冷凝来自脱水塔的顶部的蒸气，以产生低压蒸汽。低压蒸汽具有至少0.6kg/cm²abs.的压强，但是可以达到大于2.0kg/cm²abs.的压强。

本发明还公开了一种用于在对苯二甲酸生产过程从水回收乙酸的蒸馏方法。所述方法包括提供包含乙酸的水的输入供料流的步骤，和在具有顶部的共沸脱水塔中将输入供料流蒸馏成蒸气流的步骤。该蒸气流利用乙酸正丁酯或者乙酸异丁酯或其组合被夹带。然后蒸气流被冷凝，以从水分离乙酸，并输出具有比输入供料流更高乙酸浓度的底部流，和具有比输入供料流更稀乙酸浓度的输出顶部流。

本发明是共沸蒸馏工艺的进一步改进，用于在对苯二甲酸(PTA)装置中从水分离乙酸，同时经过能量回收产生蒸汽。本发明在乙酸蒸馏塔中使用乙酸异丁酯(IBA)或者乙酸正丁酯(NBA)或其混合作为夹带剂，其中所述乙酸蒸馏塔处在1.3kg/cm²abs.或者更高的顶部工作压强下。本发明包括处在脱水塔顶部的蒸汽产生系统，其通过冷凝离开脱水塔的顶部蒸气并且产生用于各种下游用途的0.6-2.0kg/cm²abs.下低压蒸汽以蒸汽的形式回收能量。在常规蒸馏设备的基础上，顶部水中的乙酸含量可以被从一般超过7000ppm减小到约300-800ppm。通过在塔中使用更高性能的传质装置，诸如多孔浮阀和大容量塔板和降液管，可以实现乙酸含量的进一步减小(到150ppm或者更小)，而不用花费额外的蒸汽消耗。

利用现有规范和分离要求，在现有装置内使用现有传质设备和装置时，本发明明显减小了分离所需的再沸器负载(即蒸汽消耗)。当与常规蒸馏相比时，本系统和方法一般要求比常规蒸馏工艺低20-40％的能量。结合在乙酸/水分离过程中明显更低的能耗，本发明明显减小了在顶部水中的乙酸，一般从0.5-0.8wt％减小到300-800ppm或者甚至更低。

当用来改装或者置换使用常规蒸馏的乙酸脱水塔时，本发明是最有利的。不仅能耗被显著降低，而且在废水处理之前蒸馏过程中的乙酸损失明显减小。通过蒸汽产生回收一些能量，并且有助于减小现有废水处理设备的运行成本和负载。

本发明涉及一种用于回收乙酸的新方法，其中乙酸是常用于对苯二甲酸的生产的溶剂并且也是在其他重要工业过程中的可回收废物流。该系统和方法还明显减小了装置总的净能量消耗，并且允许增大现有装置的容量。根据本发明的装置产生0.6kg/cm²abs.或者更高压强的蒸汽，以用于装置内的附加发电和使用。经改进的对苯二甲酸装置还使得对废水处理装置的要求最小化，并且消除了目前存在于大多数对苯二甲酸生产装置中的有机物排放问题。在一个实施方式中，本发明结合在高于环境工作压强下工作的共沸蒸馏系统，提供了对现有乙酸蒸馏系统的改进，由此节省能量并回收更多乙酸。

本发明还在新的对苯二甲酸装置构建中提供了经济上的好处，其中本发明的总能耗在所有目前和现有技术的方法中是最低的。在现有装置在翻新或者定期维护过程中用新的部件进行升级改装时，本发明也是特别有用的。该系统和方法也可以被设计成新的对苯二甲酸装置结构。

当结合下面的描述和附图进行考虑时，本发明的这些和其他的目标和实施方式将被更好地理解和了解。但是，应该理解，下面的描述虽然指明了本发明的优选实施方式和许多具体细节，但其是为了说明而不是为了限制而给出的。在本发明的范围内可以进行许多变化和修改，而不偏离其精神，并且本发明包括所有这些修改。

附图说明

图1是概述在对苯二甲酸生产过程的典型装置中的各种工艺单元的方框图。

图2示出了常见于现有技术的对苯二甲酸装置中的使用常规蒸馏的乙酸脱水塔的流程图。

图3示出了在对苯二甲酸装置中使用环境工作压力下的典型共沸蒸馏的乙酸脱水塔的流程图。

图4是根据本发明的乙酸回收系统的流程图，其中共沸蒸馏塔装备有冷凝器，所述冷凝器是用于生成低压蒸汽的顶部蒸汽生成系统。

图5示出了利用常规蒸馏工艺所生成的蒸汽的流程图。

图6是仅仅由反应段生成蒸汽并且其在典型的对苯二甲酸装置中的用途的流程图。

图7示出了在对苯二甲酸生产过程中由反应段结合在脱水过程中生成的蒸汽生成蒸汽的流程图。

具体实施方式

本发明源自这样的观察结果，即大量的能量被消耗于用于生产对苯二甲酸的系统中。除了能量消耗以外，很少甚至于没有进行再循环，其中诸如乙酸之类的溶剂没有被回收并且被送到废水处理设备，由此由于要求装置系统范围外的进一步处理而增大了对能量的要求。

通常，诸如对苯二甲酸之类的工业化学品在多个分馏级中被生产，在多个分馏级中，较重的液体以较轻的蒸气蒸馏。所使用的蒸馏塔包括圆筒形塔壳，其具有多个塔内部构件用于促进蒸气和液体之间的相互作用。

常规的塔内部构件包括筛和浮阀塔板，其无规和结构化填料或其任意的组合。优选地，高性能塔内部构件将被用于根据本发明的对苯二甲酸的生产中。这包括微分浮阀(advance dispersion valve)，诸如在美国专利No.6145816中公开的钻孔浮阀，该美国专利的全部公开内容通过引用被包含在本文中。还可以使用多个降液管和大容量发泡器来提高蒸馏塔的效率和容量。

现在转向附图，其中类似的标号表示相似的部件，图1是典型的对苯二甲酸工艺装置的示意性方框流程图。该装置的主要段包括反应段或者单元2，结晶段或者单元3，干燥段或者单元4，纯化段或者单元5，脱水段或者单元1。废水处理设备6一般是对苯二甲酸装置中用于处理的最后部件。

给料或者进料包括对二甲苯73和分子氧(即，空气71)以及催化剂72，它们被供料到反应段2或者反应器中。对苯二甲酸95(PTA)是反应器的产品。根据下面的化学反应产生产品和废物：

对二甲苯氧气对苯二甲酸水

对苯二甲酸产品被送到结晶单元3、干燥单元4和纯化单元5，用于进行进一步的下游处理来生产经纯化的对苯二甲酸95。由反应生成的水81和在反应中使用的溶剂，即乙酸82，被送到脱水段，以回收乙酸92并且将其返回到反应段以进行再利用。在被进一步纯化为用于反应中的对苯二甲酸95之前，也可以生产和回收中等等级的对苯二甲酸96(MTA)。然后，水94被送到废水处理设备进行处置。

通常，在上述用于生产对苯二甲酸的放热反应中生成的热通过产生中压蒸汽93而被回收。中压蒸汽一般被用于脱水段。本发明适用于脱水段。

图2示出了使用用于对苯二甲酸生产装置的脱水段的乙酸脱水的常规蒸馏方法的典型流程图。常规蒸馏系统包括蒸汽发生器，用于回收一些蒸汽以进行再利用。

脱水塔200一般包括塔板290和再沸器202。包含乙酸溶剂282和少量有机副产品283，乙酸甲酯，的水流281被供料到脱水塔200，所述脱水塔200一般包括70-90个蒸馏塔板290。一般浓度为92-95wt％的乙酸292被从脱水塔200的底部回收，并被返回到反应段。

水，有机副产品，乙酸甲酯和任何未回收的乙酸(一般浓度为0.5-0.8wt％)作为顶部蒸气299从塔200的顶部流出。然后顶部蒸气由顶部冷凝器220利用沸腾供料水274冷凝。顶部冷凝器220在冷凝过程中产生低压蒸汽291，以回收一些能量将其再循环到装置中用于各种用途。通常，常规的脱水塔在塔的顶部产生低压蒸汽(一般为0.6-0.7kg/cm²)。

然后，所得的顶部蒸气299的冷凝物被供料到回流罐233。第二冷凝器231利用通过通风装置通入的不凝性蒸汽进一步冷凝所述冷凝物。所得回流物的一部分作为回流物被再循环到塔200中。

回流物的剩余部分向下游供料到乙酸甲酯塔210，以分离作为顶部产品的有机副产品乙酸甲酯283和作为底部产品的水和乙酸。塔210具有冷凝器211，接收器或者回流罐213以及再沸器212。然后，包含乙酸的水流284被送到废水处理设备以进行处置。乙酸甲酯283被供回反应器，以进行再循环。

通常，在反应段中产生的中压蒸汽的一部分为用于乙酸/水分离过程中的脱水塔200的再沸器202提供热源。如图5所示，蒸汽结余被用于发电或者其他的目的。在此常规的蒸馏方法过程中，接近50％的所生成的中压蒸汽被用于脱水段中的蒸馏需要。

图3示出了在典型的对苯二甲酸装置的脱水段中使用利用诸如乙酸异丁酯(IBA)或者乙酸正丁酯(NBA)之类的夹带剂的现有技术的共沸蒸馏的典型流程图。

包含乙酸溶剂382和少量有机副产品383乙酸甲酯的水流381被供料到脱水塔300。所述塔具有冷凝器301和再沸器302。脱水塔300一般包括60-70个工作在环境压力下或者附近的蒸馏塔板390。一般浓度为92-95wt％的乙酸392被从脱水塔300的底部生产，并被返回到反应段。通过形成低沸点共沸物，水连同痕量的未回收的乙酸和少量的反应副产品乙酸甲酯作为顶部蒸气399从塔顶部流出。共沸物是多种纯组分的具有恒沸点的混合物，并且不能通过常规蒸馏而容易地分离。共沸物的沸点低于两个纯组分的任一一个的沸点。

然后，顶部蒸气399被冷凝和供料到滗析器(decanter)340中。由顶部蒸气399形成的所得液体冷凝物形成两个相，有机相和水相。在滗析器440中，有机相和乙酸与来自夹带剂补给375的诸如IBA或者NBA的夹带剂相结合。含有夹带剂和有机副产品的有机相的一部分连同乙酸作为回流物被再循环回到塔300中。

有机相的剩余部分向下游供料到乙酸甲酯塔310，以将有机副产品乙酸甲酯与夹带剂分离。乙酸甲酯塔310优选是具有塔板390的蒸馏塔。塔310具有冷凝器311，接收器或者回流罐313以及再沸器312。在顶部乙酸甲酯383被回收，并且被再循环到反应器段。夹带剂为乙酸甲酯塔310的底部产品，并且被再循环回到滗析器340中。

然后，包含水、夹带剂、溶解在水相中的乙酸甲酯和痕量的乙酸(通常为300-800ppm)的滗析器340水相向下游供料到汽提塔330中，以分离乙酸甲酯和乙酸。汽提塔330具有冷凝器331，接收器或者回流罐333以及再沸器332。乙酸甲酯作为顶部产品被分离出，然后其被送到乙酸甲酯塔310以分离乙酸甲酯和夹带剂。然后来自塔330的底部产品的包含少量未回收的乙酸的水产品384被送到废水处理设备，以进行处置。

共沸蒸馏相对于常规蒸馏有两个主要优点，即1)低20-40％的能量(即，蒸汽)消耗以及2)废水中的从0.5-0.8wt％的乙酸到废水处理设备的更低的乙酸损失。相比之下，利用共沸蒸馏的乙酸损失一般为300-800ppm，而常规蒸馏为7000-7500ppm。

在对苯二甲酸生产装置中的常规现有技术的共沸蒸馏脱水塔工作在环境工作压力下。由于低的共沸沸腾温度，从脱水塔的顶部的热回收是不可行的，因此在对苯二甲酸装置中的用于乙酸脱水的典型共沸蒸馏过程中，没有使用蒸汽生成系统。因此，没有能量被回收用于其他用途，由此增大了该装置中总的净能耗。

通常，在反应段(没有示出)中产生的中压蒸汽的一部分为用于所需的乙酸/水分离的脱水塔300的再沸器302提供热源。如图6所示，蒸汽结余被用于发电或者其他的目的。在现有技术的共沸蒸馏过程中，仅仅接近百分之三十(30％)的所生成的中压蒸汽被用于脱水段中的蒸馏需要。

图4示出了本发明的流程图，本发明在对苯二甲酸装置的脱水段中使用了利用夹带剂形成共沸物的共沸蒸馏和蒸汽生成/热回收系统两种。本发明通过在对苯二甲酸生产的蒸馏阶段中的乙酸与水分离的过程中生成蒸汽，进一步改进了共沸蒸馏系统。乙酸异丁酯(IBA)或者乙酸正丁酯(NBA)或其混合物被用作乙酸脱水塔中的夹带剂。该塔具有1.3kg/cm²abs.或者更高的顶部工作压强。蒸汽发生系统位于脱水塔的顶部，以通过冷凝塔的顶部蒸气来回收蒸汽能量。蒸汽为约0.6-2.0kg/cm²abs.的低压蒸汽。乙酸以300-800ppm的量被从该系统回收。

根据本发明的并入到现有传质装置的系统明显地减小了分离工艺所要求的再沸器负载(即，蒸汽消耗)。与现有技术的方法相比，能耗降低了20-50％，同时保持了0.5-0.8wt％到300-800ppm或者更低的废水中的乙酸损失。当与诸如钻孔浮阀、先进降流管和塔内部构件之类的先进传质设备或者任何等效的高性能装置结合时，乙酸损失可以被减小到仅仅150ppm或者更小。

现在转到图4，包含乙酸溶剂482和少量有机副产品483，乙酸甲酯，的水流481被供料到脱水塔400中。在一个实施例中，脱水塔400包括至少60个蒸馏塔板490。塔400工作于在脱水塔400的顶部处大于至少1.3kg/cm²abs.的更高工作压强下。一般浓度为92-95wt％的乙酸492从脱水塔400的底部被生产，并且返回到反应段。通过形成低沸点共沸物，水连同痕量的未回收的乙酸和少量的包括乙酸甲酯的反应副产品作为顶部蒸气499从塔400的顶部流出。然后顶部蒸气499被蒸汽发生器或者顶部冷凝器420冷凝，所述顶部冷凝器420产生低压蒸汽498。顶部冷凝器420具有第二冷凝器421，第二冷凝器421利用通过通风装置485通入的任何不凝性蒸气进一步冷凝顶部蒸气499。沸腾供料水474被提供到系统，以产生支持诸如顶部冷凝器之类的各种单元所必需的蒸汽。

然后，由顶部蒸气499形成的液体冷凝物被供料到滗析器440，并形成两个液体相，有机相和水相。在滗析器440中，有机相和乙酸与来自的夹带剂补给475的IBA或NBA夹带剂相结合。此混合物的一部分作为回流物被再循环回到塔400中。

有机相的剩余部分向下游供料到乙酸甲酯塔410，以将有机副产品乙酸甲酯与夹带剂分离。乙酸甲酯塔410优选是具有塔板490的蒸馏塔。塔410具有冷凝器411，接收器或者回流罐413以及再沸器412。在顶部乙酸甲酯483被回收，并且被再循环到反应器段。夹带剂为乙酸甲酯塔410的底部产品，并且被再循环回到滗析器440中。

然后，包含水、夹带剂、溶解在水相中的乙酸甲酯和痕量的乙酸(通常为300-800ppm)的滗析器440水相向下游供料到汽提塔430中，以分离乙酸甲酯和乙酸。汽提塔430优选是具有塔板490的蒸馏塔。塔430具有冷凝器431，接收器或者回流罐433以及再沸器432。乙酸甲酯作为顶部产品被分离出，然后其被送到乙酸甲酯塔410以分离乙酸甲酯和夹带剂。然后来自塔430的底部产品的包含少量未回收的乙酸的水产品被送到废水处理设备，以进行处置。

虽然当与工作在环境压强下的现有技术的共沸蒸馏系统相比，在本发明中所公开的更高的塔工作压强在能耗和乙酸损失上没有明显差异，但是本发明因为更高的初始工作压强而在冷凝器420中产生了压强为0.6-2.0kg/cm²的有用的低压蒸汽。不像现有技术的共沸蒸馏，本系统和方法允许共沸脱水塔中的顶部温度足够高，以产生可用于发电和/或其他用途的低压蒸汽498。虽然蒸汽生成处于低压，但是在用于对苯二甲酸装置的现有技术的共沸蒸馏系统中蒸汽生成是不可行的。

优选地，在反应段(没有示出)中产生的中压蒸汽的一部分为用于所需的乙酸/水分离的脱水塔400的再沸器402提供热源。如图7所示，蒸汽结余被用于发电或者其他的目的。在现有技术的共沸蒸馏过程中，仅仅小于约百分之三十(30％)的所生成的中压蒸汽被用于脱水段中的蒸馏需要。

相对于对苯二甲酸装置中的常规蒸馏方法和共沸蒸馏方案，本发明的关键优点提供了如下的好处，包括：

1.至少低20-40％的能量(即蒸汽)消耗和节省；

2.从常规蒸馏中废水中的0.5-0.8wt％的乙酸到废水处理设备的更低的乙酸损失，共沸蒸馏中可达到300ppm-800ppm或更低；和

3.通过产生至少0.6-2.0kg/cm²abs.的低压蒸汽用于发电或者其他在装置中的其他用途来对总净能量进行回收。

在一般地描述本发明之后，通过参考下面的实施例可以获得进一步的理解，其中下面的实施例仅仅为了说明的目的被提供于此，并且不是意在以任何的方式进行限制，除非是另有规定。

实施例

在典型的350,000MTA对苯二甲酸生产装置中，比较了各种乙酸脱水方法，即，常规蒸馏、在环境工作压强下的共沸蒸馏和本发明。各种方法的典型设计和工作效益被总结于下面的表中：

	常规蒸馏	共沸蒸馏(现有技术)	本发明(情形1)	本发明(情形2)
					使用的夹带剂	没有	乙酸异丁酯	乙酸正丁酯和乙酸异丁酯	乙酸正丁酯和乙酸异丁酯
PTA生产	350,000	350,000	350,000	350,000
					脱水塔中的典型塔板数	90	70	70	90

从反应段产生的蒸汽的压强(kg/cm²abs.)	6和1.5	6和1.5	6和1.5	6和1.5
					在脱水段中的中压蒸汽(6kg/cm²abs.)消耗(吨/小时)	60	42	42	36
从脱水段产生的蒸汽的压强(kg/cm²abs.)	0.6-0.7	没有	0.6-2.0	0.6-2.0
					从脱水段产生的蒸汽量(吨/小时)	52	没有	38	34
到废水处理的典型乙酸浓度，ppm	7000	300	300	300
					到废水处理的废水流率，吨/小时	13	13	13	13
到废水处理的总乙酸损失，吨/年	728	31.2	31.2	31.2

如上面的表中所示，利用常规蒸馏的具有90个分馏塔板的脱水塔在脱水过程中以60T/小时消耗最高的中压蒸汽量，由此使用了更多的总能量。这样的蒸汽使用和消耗大于常规的共沸蒸馏和本发明。但是，在脱水中消耗的能量一般通过从脱水塔的顶部产生低压蒸汽而被回收。结果，通过使用常规蒸馏法造成的乙酸损失明显高于常规共沸蒸馏或者本发明。

在常规蒸馏过程中，理论上可以增大塔回流或者分馏塔板的数量，来进一步减小水流中的乙酸损失。但是，由于更高的能耗和/或因为需要更多的原材料用于塔构造而造成的更高的资金投入而带来的指数增长的成本，其在经济上是不可行的。

相比而言，在使用装备有70个分馏塔板的利用共沸蒸馏的脱水塔中，能耗是在常规蒸馏过程中能耗的约百分之七十(70％)。此外，如上面所示的，与常规蒸馏相比，乙酸损失明显减小。此方法的缺点在于，由于共沸蒸馏的较低的工作压强，不可通过在脱水过程中产生蒸汽来回收能量。

相反，本发明不仅提供最低的能耗，而且提供最低的乙酸损失。在一个实施方式中，根据本发明的对苯二甲酸生产系统和方法装备七十(70)个分馏塔板。在另一个实施方式中，系统包括九十(90)个分馏塔板。

此外，由于在脱水塔的顶部的升高的工作压强，本发明还通过在产生中压蒸汽的同时另外产生更多的低压蒸汽，回收了比现有技术的系统更大量的能量。此低压蒸汽可以被回收并且返回到系统，以用于装置中的许多其他用途，由此整体上节省了能量。

如在本发明的任一实施方式中所示的，总的乙酸损失保持与典型的共沸蒸馏一样低并且与常规蒸馏相比较低。本发明以新颖的方式结合了常规蒸馏和共沸蒸馏两者的优点，提供了与现有技术的系统和方法相比明显的经济上的优点。能量节省和更多原料和化学品的回收可以被用于新的装置构建和改装项目两者。

现在转到图5-7，示出了各种操作方案下的对苯二甲酸装置内的蒸汽流程和蒸汽的产生。图5描绘了在常规蒸馏中通过蒸汽产生系统产生的用于装置内的各种用途的蒸汽流。该系统产生中压蒸汽593和低压蒸汽591两者。

反应单元502产生压强为3.5-5.0kg/cm²的中压蒸汽593。中压蒸汽593中的大部分被主要消耗于脱水段501，用于乙酸和水的蒸馏过程。中压蒸汽593还转动在装置内用于发电的涡轮560，以用于诸如推动压缩机562和其他应用用途507之类的多种用途。

低压蒸汽591在乙酸和水的蒸馏过程中由脱水段501产生，一般压强为0.5-0.8kg/cm²abs.。低压蒸汽591然后被送到蒸汽涡轮560，用于装置内使用的附加发电。

与常规蒸馏不同，图6示出了在共沸蒸馏过程中在对苯二甲酸生产装置内的蒸汽流产生和使用。系统仅仅产生一般压强在3.5-6.0kg/cm²的中压蒸汽693。中压蒸汽693在装置的反应段602中产生，并且主要被消耗于脱水段601，以用于乙酸和水蒸馏。蒸汽693还用于涡轮660，用于发电和用于结晶段和其他应用用途607中的消耗。

参考图7，示出了根据本发明的系统的蒸汽流程图。系统同时产生中压蒸汽793和低压蒸汽791两者。

反应单元702产生压强为3.5-5.0kg/cm²的中压蒸汽793。中压蒸汽793被消耗于脱水段701，用于乙酸和水的蒸馏过程。中压蒸汽793还转动在装置内用于发电的涡轮760，以用于诸如推动压缩机762和其他应用用途707之类的多种用途。

低压蒸汽791在乙酸和水的蒸馏过程中由脱水段701产生，一般压强为0.4-2.2kg/cm²abs.。低压蒸汽791然后被送到蒸汽涡轮760，用于装置内使用的附加发电。

这样，根据本发明的对苯二甲酸装置、蒸馏系统和方法提供了较之常规蒸馏方法和共沸蒸馏法的各种优点。在本发明中仅需要更低的能量和蒸汽消耗。从反应水回收更多的乙酸，使得更少的乙酸将在废水设备处被处理而损失。此外，在对苯二甲酸生产过程中乙酸的脱水产生更有用的低压蒸汽，用于发电或者装置中的其他用途。

为了说明和描述的目的已经提供了前面对于本发明的优选实施方式的描述。这不是意在将本发明穷举或者限制到所公开的确切形式。显然，许多改进和变化对于本领域技术人员是明显的。其意在由所附的权利要求和其等价物来限定本发明的范围。

只要在此说明书中提及的每一个公布或者专利申请被明确和各自地指明通过引用被包含于此，则所有的公布和专利申请通过引用被包含于此。

虽然已经描述了本发明的优选实施方式，但是应该理解也可以包含其他的可选实施方式。例如，对于所有明确公开的实施方式，以及本发明的其他实施方式，可以包括包含不同塔板设计和布置的不同蒸馏系统。可以使用包括多脱水级的各种其他塔的改进方式和使用其他可选的夹带剂。可以对所公开的实施方式进行这些和各种其他的改进，而不会偏离本发明的主题。

Claims

1.一种用于在对苯二甲酸生产过程从水回收乙酸的蒸馏系统，包括：

具有夹带剂用于共沸蒸馏系统的脱水塔，该脱水塔包括具有至少1.2kg/cm²abs.的顶部压强的顶部段，该脱水塔能被操作来接收至少一个包含有机副产品、乙酸和水的输入供料流，该脱水塔能被操作来分离出底部流与顶部蒸汽流，其中所述底部流具有比所述至少一个输入供料流更高的乙酸浓度，所述顶部蒸汽流含有所述水和所述有机副产品且具有比所述至少一个输入供料流更低的乙酸浓度，该脱水塔在大于环境压强的压强下工作；

蒸汽发生装置，该蒸汽发生装置能被操作来从所述顶部蒸汽流产生具有从0.4kg/cm²abs.到2.2kg/cm²abs.的压强的低压蒸汽。

2.如权利要求1所述的蒸馏系统，其中所述夹带剂是乙酸正丁酯。

3.如权利要求1所述的蒸馏系统，其中所述夹带剂是乙酸异丁酯。

4.如权利要求1所述的蒸馏系统，其中所述夹带剂是乙酸正丁酯和乙酸异丁酯的混合物。

5.如权利要求1所述的蒸馏系统，其中所述脱水塔具有大于1.2kg/cm²abs.的顶部压强。

6.一种用于在对苯二甲酸生产过程从水回收乙酸的蒸馏方法，所述方法包括：

提供包含乙酸的水和有机副产品的输入供料流；

在具有夹带剂用于共沸蒸馏且具有顶部段的共沸脱水塔中分离出底部流与顶部蒸汽流，其中所述底部流具有比所述输入供料流更高的乙酸浓度，所述顶部蒸汽流含有所述有机副产品且具有比所述输入供料流更低的乙酸浓度，该共沸脱水塔在大于环境压强的压强下工作；以及

从所述顶部蒸汽流来产生具有从0.4kg/cm²abs.到2.2kg/cm²abs.的压强的低压蒸汽；

其中所述顶部段具有至少1.2kg/cm²abs.的顶部压强。

7.如权利要求6所述的蒸馏方法，其中所述顶部段具有大于1.2kg/cm²abs.的顶部压强。

8.如权利要求6所述的蒸馏方法，还包括使用所述低压蒸汽流来发电。