CN210506156U - 一种丙酸甲酯、甲醇、水三元共沸物分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种丙酸甲酯、甲醇、水三元共沸物分离装置，包括系统结构，由循环罐、循环泵与膜组件形成液料循环连接，膜组件的渗透侧出口输出端经一级冷凝器连接一级废水罐，一级废水罐的一个输出端经一级废水泵与精馏塔连接，一级废水罐设有另一输出端与真空泵、二级冷凝器连接，二级冷凝器与二级废水罐连接，二级废水罐经二级废水泵与精馏塔连接，精馏塔输出端分别连接精馏塔冷凝器、精馏塔再沸器，由精馏塔冷凝器输出甲醇产品，精馏塔再沸器输出直排废水，而循环结束后循环罐得到丙酸甲酯产品，本装置系统结构简单实用，能将丙酸甲酯、甲醇、水等三元共沸物简单、有效将其分离出来，分离后的液物达到回收套用的要求，达到环保和效益双丰收。

Description

一种丙酸甲酯、甲醇、水三元共沸物分离装置

技术领域

本实用新型涉化工设备领域，具体涉及一种丙酸甲酯、甲醇、水三元共沸物分离装置，即是实现简单高效节能的分离丙酸甲酯、甲醇和水三元混合物的装置。

背景技术

丙酸甲酯无色透明液体微溶于水，可混溶于乙醇、乙醚。具有酯的一般性质，在苛性碱存在下容易水解。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源，库温不宜超过37℃。保持容器密封。应与氧化剂、酸类分开存放，切忌混储。丙酸甲酯用作硝酸纤维素、硝基喷漆、涂料、清漆等的溶剂，也可用作香料及调味品的溶剂，还用作有机合成中间体。丙酸甲酯作为有机合成工业的基本原料，以丙酸甲酯为原料可以通过反应合成丙酸乙酯、丙酸苄酯、丙酸异戊酯等高级赋香剂，在制酒产业和香精产业应用的十分广泛。目前丙酸甲酯作为主要合成方法有浓硫酸为催化剂，丙酸和甲醇直接合成法，也有以醋酸钯为催化剂合成的丙酸甲酯，这两种方法均会产生丙酸甲酯、甲醇和水混合物。而且丙酸甲酯和甲醇、丙酸甲酯和水均会产生共沸物，常规精馏很难将其分离。

传统工业中丙酸甲酯的精制通常采用碳酸氢钠或者碳酸钠饱和溶液洗涤，再用碳酸钠或硫酸钠干燥后精馏；或者再用饱和氯化钠水溶液洗涤，再用无水硫酸钠干燥后在五氧化二磷存在下蒸馏，该过程工艺复杂，设备易腐蚀，碱和盐循环过程能耗高，大量“三废”排放，易形成一系列环境问题。

曹宇锋等在多级精馏塔精馏分离丙酸甲酯/甲醇/水体系中申请了一系列专利CN102731299A、CN102826956、CN103073423和CN103483192，无论是精馏集成技术、盐效萃取、萃取精馏或组合精馏，其所述的工艺均极其复杂，操作难度大，能耗高。因此在丙酸甲酯、甲醇、水等三元共沸物的分离，市场上是没有一种简单有效的方法将其进行分离，急需相关的技术方法解决这一难点。为提供一种利用渗透汽化膜连接系统结构技术将丙酸甲酯-甲醇-水三者分离，分别达到回收套用的要求，达到环保和效益双丰收，所以现需要一种简单高效代替精馏塔纯化酯化产物丙酸甲酯的装置。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，提供了一种简单高效节能分离丙酸甲酯、甲醇和水的装置，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型提供了一种丙酸甲酯、甲醇、水三元共沸物分离装置，包括循环罐、膜组件、循环泵、一级冷凝器、一级废水罐、二级废水罐、一级废水泵、二级废水泵、真空泵和二级冷凝器，精馏塔，精馏塔冷凝器，精馏塔再沸器，其特征在于，所述循环罐的输出端连接所述循环泵的输入端，所述循环泵的输出端连接所述膜组件的输入端，所述膜组件的输出端再次连接所述循环罐内，由循环罐、循环泵与膜组件形成液料循环连接，能够实现共沸物高效分离的循环运动结构，所述膜组件是一种料液分离膜组件，其侧端设有渗透侧出口，其渗透侧出口输出端连接所述一级冷凝器的输入端，所述一级冷凝器的输出端连接所述一级废水罐的输入端，所述一级废水罐的一个输出端连接所述一级废水泵的输入端，所述一级废水罐设有另一输出端，其输出端连接所述真空泵的输入端，所述真空泵的输出端连接所述二级冷凝器输入端，所述二级冷凝器的输出端连接所述二级废水罐的输入端，所述二级废水罐的输出端连接所述二级废水泵的输入端，所述的一级废水泵、二级废水泵的输出端分别连接精馏塔进料口，所述的精馏塔输出端分别连接精馏塔冷凝器、精馏塔再沸器，所述的精馏塔冷凝器输出甲醇产品，精馏塔再沸器输出直排废水，而循环结束后循环罐得到丙酸甲酯产品。

所述循环罐上设置有加热器，其膜组件是一种现有技术的渗透汽化膜化组件。

所述循环罐、膜组件、循环泵、一级冷凝器、一级废水罐、二级废水罐、一级废水泵、二级废水泵、真空泵、二级冷凝器、精馏塔，精馏塔冷凝器和精馏塔再沸器之间均通过管道连接。

所述管道上设置有阀门，通过所述循环泵和所述阀门来控制所述膜组件的流速。

所述一级冷凝器内设置冷凝水，所述二级冷凝器内设置为常温水。

所述一级冷凝器和所述二级冷凝器通过所述真空泵进行液料流通连接。

本实用新型装置是一种丙酸甲酯、甲醇和水三元共沸物的装置，经过一定时间的系统循环分离后，由系统中的精馏塔冷凝器输出甲醇产品，精馏塔再沸器输出直排废水，循环罐得到丙酸甲酯产品，实现将丙酸甲酯、甲醇、水等三元共沸物简单有效将其进行分离，分离后的得到的丙酸甲酯和甲醇达到回收套用的要求，废水达到直排污水处理厂的要求，实现环保和效益双丰收，本实用新型结构简单，占地面积小，操作简单，节能高效，易于推广。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的主体结构示意图；

图中：1、循环罐；2、膜组件；3、循环泵；4、一级冷凝器；5、一级废水罐；6、二级废水罐；7、一级废水泵；8、二级废水泵；9、真空泵；10、二级冷凝器；11、精馏塔， 12精馏塔冷凝器，13、精馏塔再沸器、14加热器。

具体实施

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供了一种丙酸甲酯、甲醇、水三元共沸物分离装置，循环罐1、膜组件2、循环泵3、一级冷凝器4、一级废水罐5、二级废水罐6、一级废水泵7、二级废水泵8、真空泵9和二级冷凝器10，精馏塔11，精馏塔冷凝器12，精馏塔再沸器 13，其特征在于，所述循环罐2的输出端连接所述循环泵3的输入端，所述循环泵3的输出端连接所述膜组件1的输入端，所述膜组件2的输出端再次连接所述循环罐1内，由循环罐1、循环泵3与膜组件2形成液料循环连接，能够实现共沸物的高效分离的循环运动结构，所述膜组件2是一种料液分离膜组件，其侧端设有渗透侧出口，其渗透侧出口输出端连接所述一级冷凝器4的输入端，所述一级冷凝器4的输出端连接所述一级废水罐5的输入端，所述一级废水罐5的一个输出端连接所述一级废水泵7的输入端，所述一级废水罐5设有另一输出端，其输出端连接所述真空泵9的输入端，所述真空泵9的输出端连接所述二级冷凝器10输入端，所述二级冷凝器10的输出端连接所述二级废水罐6的输入端，所述二级废水罐6的输出端连接所述二级废水泵8的输入端，所述的一级废水泵7、二级废水泵8的输出端分别连接精馏塔11进料口，所述的精馏塔11输出端分别连接精馏塔冷凝器12、精馏塔再沸器13，所述的精馏塔冷凝器12输出甲醇产品，精馏塔再沸器12输出直排废水，而循环结束后循环罐1得到丙酸甲酯产品。

所述循环罐1上设置有加热器14，所述的膜组件2是一种渗透汽化膜的料液分离组件。

所述循环罐1、膜组件2、循环泵3、一级冷凝器4、一级废水罐5、二级废水罐6、一级废水泵7、二级废水泵8、真空泵9、二级冷凝器10、精馏塔11，精馏塔冷凝器12和精馏塔再沸器13之间均通过管道连接。

管道上设置有阀门，通过循环泵3和阀门来控制膜组件2的流速，控制物料中的流速，保证循环物料雷诺数大于13000，从而使得膜组件2内物料始终处于湍流状态。

一级冷凝器4内设置冷凝水，二级冷凝器10内设置为常温水，通过冷凝水可以冷凝绝大部分水和少量甲醇；通过常温水可以减少冷凝能耗，降低系统能耗，使用时，膜组件的渗透输出口侧是处于真空下，真空压力为2kpa。

一级冷凝器4和二级冷凝器10通过真空泵9进行连接，通过真空泵9甲醇不凝气通过真空泵9抽出后，压力有负压变为常压，使用常温水冷凝就可以把甲醇不凝气冷凝下来。

一级废水泵7和二级废水泵8的输出端分别连接精馏塔11输入端，塔顶连接精馏塔冷凝器12，输出是甲醇产品，塔釜连接精馏塔再沸器13，输出是废水，直排生化处理厂。

具体的工作时，把500kg丙酸甲酯、甲醇和水的混合物注入循环罐1，开启加热器14开始加热料液，开启真空泵3把膜组件(膜渗透汽化分离器)的渗透侧、冷凝器和废水罐逐步抽空到绝压2kPa，一级冷凝温度控制在2℃左右，循环温度为130℃，通过控制循环物料流速，使得膜组件物料处于湍流状态，雷诺数大于13000，经过循环泵3输送进入膜组件2，混合物中丙酸甲酯留在滞留侧，再次进入循环罐，而物料中的水和甲醇经过渗透汽化作用透过膜管壁进入渗透侧输出口，不断的循环不断的脱出甲醇和水，得到含水及甲醇量小于0.5wt.％的丙酸甲酯溶剂，从而使得丙酸甲酯达到产品要求，甲醇和水经过一级冷凝器4冷凝进入一级废液罐5，废液罐中主要为水，少量的甲醇，废液罐再次挥发的气体及渗透侧不凝气通过真空泵9进入二级冷凝器10，二级冷凝器10使用常温水冷凝，冷凝液进入二级废液罐6，待一级废液罐5和二级废液罐6达到一定液位时，使用一级废液泵7和二级废液泵8输送至精馏塔11，由于甲醇和水混合物并不共沸，经过简单精馏即可达到分离套用的要求。

其中，丙酸甲酯、甲醇和水混合溶液进入循环罐，通过不断循环脱出甲醇和水，推动力分别为甲醇和水的分压差，通过对循环罐内物料进行加热确保甲醇和水具有较高的饱和蒸气压；

控制物料中的流速，保证循环物料雷诺数大于13000，从而使得膜组件内物料始终处于湍流状态，通过循环泵、阀门等来控制流速；

冷凝渗透液方面，由于渗透侧是处于真空下，真空压力为2kpa，因此一级冷凝主要是冷凝水，冷凝绝大部分水和少量甲醇，二级冷凝为常温水，可以减少冷凝能耗，降低系统能耗，主要方法是在一二级冷凝之间增加一个真空泵，甲醇不凝气通过真空泵抽出后，压力有负压变为常压，使用常温水冷凝就可以把甲醇不凝气冷凝下来。

本实用新型涉及的循环罐1、膜组件2、循环泵3、一级冷凝器4、一级废水罐5、二级废水罐6、一级废水泵7、二级废水泵8、真空泵9、二级冷凝器10、精馏塔11，精馏塔冷凝器12和精馏塔再沸器13都是现有技术结构产品，直接引用，以组合连接实现整体分离装置结构，实际选用时，其根据废水的浓度及分离量进行选择不同功率或型号的选用。

经过本装置的系统一定时间的系统循环分离后，由系统中的精馏塔冷凝器输出甲醇产品，精馏塔再沸器输出直排废水，循环罐得到丙酸甲酯产品，实现将丙酸甲酯、甲醇、水等三元共沸物简单有效将其进行分离，分离后的得到的丙酸甲酯和甲醇达到回收套用的要求，废水达到直排污水处理厂的要求，实现环保和效益双丰收，本实用新型结构简单，易于推广。

最后应说明的是：以上所述本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种丙酸甲酯、甲醇、水三元共沸物分离装置，包括系统结构，其特征在于，所述的系统包括循环罐(1)、循环泵(3)与膜组件(2)形成液料循环连接，所述的膜组件(2)的渗透侧出口输出端经一级冷凝器(4)连接一级废水罐(5)，一级废水罐(5)的一个输出端经一级废水泵(7)与精馏塔(11)连接，一级废水罐(5)设有另一输出端与真空泵(9)、二级冷凝器(10)连接，二级冷凝器(10)与二级废水罐(6)连接，二级废水罐(6)经二级废水泵(8)与精馏塔(11)连接，精馏塔(11)输出端分别连接精馏塔冷凝器(12)、精馏塔再沸器(13)，由精馏塔冷凝器(12)输出甲醇产品，精馏塔再沸器(13)输出直排废水，而循环结束后循环罐得到丙酸甲酯产品。

2.根据权利要求1所述的丙酸甲酯、甲醇、水三元共沸物分离装置，其特征在于：所述循环罐(1)的输出端连接所述循环泵(3)的输入端，所述循环泵(3)的输出端连接所述膜组件(2)的输入端，所述膜组件(2)的输出端再次连接所述循环罐(1)内，由循环罐(1)、循环泵(3)与膜组件(2)形成共沸物的加快分离的循环运动结构；

所述膜组件(2)是一种料液分离膜组件，其侧端设有渗透侧出口，其渗透侧出口输出端连接所述一级冷凝器(4)的输入端，所述一级冷凝器(4)的输出端连接所述一级废水罐(5)的输入端，所述一级废水罐(5)的一个输出端连接所述一级废水泵(7)的输入端，所述一级废水罐(5)设有另一输出端，其输出端连接所述真空泵(9)的输入端，所述真空泵(9)的输出端连接所述二级冷凝器(10)输入端，所述二级冷凝器(10)的输出端连接所述二级废水罐(6)的输入端，所述二级废水罐(6)的输出端连接所述二级废水泵(8)的输入端，所述的一级废水泵(7)、二级废水泵(8)的输出端分别连接精馏塔(11)进料口，所述的精馏塔(11)输出端分别连接精馏塔冷凝器(12)、精馏塔再沸器(13)。

3.根据权利要求1所述的一种丙酸甲酯、甲醇、水三元共沸物分离装置，其特征在于，所述循环罐(1)上设置有加热器(14)。

4.根据权利要求1所述的一种丙酸甲酯、甲醇、水三元共沸物分离装置，其特征在于，所述循环罐(1)、膜组件(2)、循环泵(3)、一级冷凝器(4)、一级废水罐(5)、二级废水罐(6)、一级废水泵(7)、二级废水泵(8)、真空泵(9)、二级冷凝器(10)、精馏塔(11)，精馏塔冷凝器(12)和精馏塔再沸器(13)之间均通过管道连接。

5.根据权利要求4所述的一种丙酸甲酯、甲醇、水三元共沸物分离装置，其特征在于，所述管道上设置有阀门，通过所述循环泵(3)和所述阀门来控制所述膜组件(2)的流速。

6.根据权利要求1所述的一种丙酸甲酯、甲醇、水三元共沸物分离装置，其特征在于，所述一级冷凝器(4)内设置冷凝水，所述二级冷凝器(10)内设置为常温水。

7.根据权利要求1所述的一种丙酸甲酯、甲醇、水三元共沸物分离装置，其特征在于，所述一级冷凝器(4)和所述二级冷凝器(10)通过所述真空泵(9)进行流通连接。

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