CN217757172U - 固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及化工技术领域，具体涉及一种固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统。包括固定床反应器，固定床反应器顶部连接特戊酸生产废酸储罐和洗脱液储罐，特戊酸生产废酸储罐与固定床反应器之间的管路上设置静态混合器；固定床反应器底部与蒸发室底部贯通连接，蒸发室底部还通过泵二分别连接硫酸回收罐、洗脱液回收罐；固定床反应器内部的床层上填充有吸附剂。本实用新型工艺简单、硫酸回收效率高，有效解决了废硫酸排放污染问题，废酸经过处理后能够循环套用于特戊酸的生产中，并不影响特戊酸纯度；而且节约了硫酸使用量，降低了生产成本，进而提高了整个工艺的经济效益，易于工业化生产。

Description

固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统

技术领域

本实用新型涉及化工技术领域，具体涉及一种固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统。

背景技术

特戊酸又称新戊酸，化学名称为2,2-二甲基丙酸，常温下呈固态，易溶于醇、醚，是一种重要化工原料，不仅常作为农药、医药、染料等的中间体，还用于高档涂料、聚合引发剂、感光材料、香料等，是用途最为广泛的烷基羧酸之一。

工业生产一般采用Koch法合成特戊酸，以烯烃、一氧化碳和水为原料，以硫酸作为催化剂。该方法的特点是：采用廉价的CO气体与水为原料，大大节约了成本，但存在的问题是硫酸单耗较高，反应结束后一般要加入水对反应液进行水解，在水解的过程中，浓硫酸被稀释，不能直接回收利用，且会产生大量酸性废液增加后续污水工段的压力。特戊酸生产厂家一般选择将酸性废液低价出售，影响企业经济效益。

有关特戊酸生产过程中产生的酸性废液处理方法有以下几种：

(1)有机溶剂萃取法：采用有机溶剂对酸性废水萃取，萃取后母液，蒸发浓缩得到浓硫酸并实现硫酸回收套用，如文章Koch法合成特戊酸中催化剂的循环使用，专利CN111269110A。该方法虽然可以实现硫酸回收套用，但用到大量有机溶剂作为萃取剂，萃取后还需要经过分层，蒸馏回收萃取剂，成本高、步骤繁琐、效率低。

(2)大孔树脂吸附法：专利CN104058948A用到有机溶媒萃取50-65％废酸，分层后，有机相进行精馏，回收有机溶剂和特戊酸，水相经大孔树脂吸附得到60-65％硫酸。该操作步骤复杂不适用于工业化生产，同时适用废酸浓度范围较窄，制备得到硫酸浓度较低不能直接用于Koch法合成特戊酸。

因此，亟需研发一种工艺简单、硫酸回收效率高、回收的硫酸能够用于Koch法合成特戊酸的固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统，工艺简单、硫酸回收效率高、回收的硫酸能够用于Koch法合成特戊酸，易于工业化生产，有效解决了废硫酸排放污染问题。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：

所述的固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统，包括固定床反应器，固定床反应器顶部连接特戊酸生产废酸储罐和洗脱液储罐，特戊酸生产废酸储罐与固定床反应器之间的管路上设置静态混合器；固定床反应器底部与蒸发室底部贯通连接，蒸发室底部还通过泵二分别连接硫酸回收罐、洗脱液回收罐；固定床反应器内部的床层上填充有吸附剂。

其中：

所述的静态混合器与特戊酸生产废酸储罐之间设置废酸中转罐、泵一，特戊酸生产废酸储罐、废酸中转罐、泵一、静态混合器依次连接。

所述的废酸中转罐顶部连接双氧水储罐。

所述的固定床反应器内顶部设置进料分布器，静态混合器和洗脱液储罐均与进料分布器连接。

所述的泵二通过管路还与固定床反应器内顶部的进料分布器连接。

所述的蒸发室顶部连接气体冷凝器，气体冷凝器底部连接接收罐，接收罐通过泵三与回收水罐连接。

所述的蒸发室内顶部设置除雾器。

所述的气体冷凝器底部还与真空系统连接。

所述的固定床反应器上部连接蒸汽罐，下部连接冷凝水罐。优选的，固定床反应器内部床层的上端连接蒸汽罐，下端连接冷凝水罐。蒸汽罐内的蒸汽为固定床反应器提供热量后，形成的冷凝水进入冷凝水罐中。蒸汽罐和冷凝水罐之间通过管路连接，该管路经过床层内部。

所述的洗脱液储罐中的洗脱液是高沸点酯类有机溶剂，优选丁酸丙酯、甲酸正戊酯、乙酸戊酯、乙酸酸异戊酯或丙酸异戊酯。

所述的吸附剂优选大孔树脂。

本实用新型的回收过程如下：

将特戊酸生产废酸储罐中的特戊酸生产废酸(硫酸的浓度为55wt.％)注入废酸中转罐中，同时将双氧水储罐中的双氧水注入废酸中转罐中，在双氧水的作用下，特戊酸生产废酸氧化脱色，其中的高分子聚合物被氧化断裂成小分子物质；之后特戊酸生产废酸由泵一泵入静态混合器中使物料混合均匀后进入固定床反应器，由顶部的进料分布器均匀喷洒在固定床反应器中，固定床反应器内部的床层上填充有吸附剂，在吸附剂的作用下，特戊酸生产废酸中残留的特戊酸和少量小分子杂质被吸附，吸附后的酸液流至固定床反应器底部；固定床反应器底部的酸液进入蒸发室中进行蒸发，蒸发形成的气体经除雾器处理后进入气体冷凝器中，冷凝下来的液体进入接收罐中，之后再进入回收水罐中暂存，气体冷凝器中产生的不凝气进入真空系统中进行下一步处理；检测蒸发室底部的酸液中硫酸的浓度，若浓度达不到合格要求时，由泵二再次泵入固定床反应器中继续进行吸附、蒸发，直至蒸发室底部的酸液浓度在88wt.％以上后，经泵二泵入硫酸回收罐中，套用于特戊酸的合成中；最后将洗脱液储罐中的洗脱液注入固定床反应器，将固定床反应器床层上吸附的特戊酸洗脱下来，得到的混合液经泵二泵入洗脱液回收罐中。经精馏分离特戊酸后，洗脱液再返回工艺中。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型固定床反应器顶部连接特戊酸生产废酸储罐和洗脱液储罐，特戊酸生产废酸储罐与固定床反应器之间的管路上设置静态混合器，特戊酸生产废酸储罐、废酸中转罐、泵一、静态混合器依次连接；固定床反应器底部与蒸发室底部贯通连接，固定床反应器内部的床层上填充有吸附剂。

本实用新型在废酸中转罐中特戊酸生产废酸(硫酸的浓度为55wt.％)与双氧水混合，在双氧水的作用下，特戊酸生产废酸氧化脱色，其中的高分子聚合物被氧化断裂成小分子物质；之后特戊酸生产废酸通过静态混合器进入固定床反应器，在吸附剂的作用下，特戊酸生产废酸中残留的特戊酸和少量小分子杂质被吸附，再经过蒸发室的蒸发，除去废酸中的轻组分，得到的酸液中酸液浓度在88wt.％以上，能够循环套用于特戊酸的合成过程中。

本实用新型工艺简单、硫酸回收效率高，有效解决了废硫酸排放污染问题，废酸经过处理后能够循环套用于特戊酸的生产中，且不影响特戊酸纯度；而且节约了硫酸使用量，降低了生产成本，进而提高了整个工艺的经济效益，易于工业化生产。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图中：1、双氧水储罐；2、洗脱液储罐；3、静态混合器；4、进料分布器；5、固定床反应器；6、吸附剂；7、除雾器；8、气体冷凝器；9、真空系统；10、接收罐；11、回收水罐；12、蒸发室；13、泵三；14、硫酸回收罐；15、洗脱液回收罐；16、泵二；17、泵一；18、冷凝水罐；19、蒸汽罐；20、废酸中转罐；21、特戊酸生产废酸储罐。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型做进一步描述。

实施例1

如图1所示，所述的固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统，包括固定床反应器5，固定床反应器5顶部连接特戊酸生产废酸储罐21和洗脱液储罐2，特戊酸生产废酸储罐21与固定床反应器5之间的管路上设置静态混合器3；固定床反应器5底部与蒸发室12底部贯通连接，蒸发室12底部还通过泵二16分别连接硫酸回收罐14、洗脱液回收罐15；固定床反应器5内部的床层上填充有吸附剂6。

其中：

所述的静态混合器3与特戊酸生产废酸储罐21之间设置废酸中转罐20、泵一17，特戊酸生产废酸储罐21、废酸中转罐20、泵一17、静态混合器3依次连接。

所述的废酸中转罐20顶部连接双氧水储罐1。

所述的固定床反应器5内顶部设置进料分布器4，静态混合器3和洗脱液储罐2均与进料分布器4连接。

所述的泵二16通过管路还与固定床反应器5内顶部的进料分布器4连接。

所述的蒸发室12顶部连接气体冷凝器8，气体冷凝器8底部连接接收罐10，接收罐10通过泵三13与回收水罐11连接。

所述的蒸发室12内顶部设置除雾器7，气体冷凝器8底部还与真空系统9连接。

所述的固定床反应器5上部连接蒸汽罐19，下部连接冷凝水罐18。优选的，固定床反应器5内部床层的上端连接蒸汽罐19，下端连接冷凝水罐18。蒸汽罐19内的蒸汽为固定床反应器5提供热量后，形成的冷凝水进入冷凝水罐18中。蒸汽罐19和冷凝水罐18之间通过管路连接，该管路经过床层内部。

所述的洗脱液储罐2中的洗脱液是高沸点酯类有机溶剂，优选丁酸丙酯、甲酸正戊酯、乙酸戊酯、乙酸酸异戊酯或丙酸异戊酯。

所述的吸附剂6优选大孔树脂。

回收特戊酸生产用硫酸的过程如下：

将特戊酸生产废酸储罐21中的特戊酸生产废酸(硫酸的浓度为55wt.％)注入废酸中转罐20中，同时将双氧水储罐1中的双氧水注入废酸中转罐20中，在双氧水的作用下，特戊酸生产废酸氧化脱色，其中的高分子聚合物被氧化断裂成小分子物质；之后特戊酸生产废酸由泵一17泵入静态混合器3中使物料混合均匀后进入固定床反应器5，由顶部的进料分布器4均匀喷洒在固定床反应器5中，固定床反应器5内部的床层上填充有吸附剂6，在吸附剂6的作用下，特戊酸生产废酸中残留的特戊酸和少量小分子杂质被吸附，吸附后的酸液流至固定床反应器5底部；固定床反应器5底部的酸液再进入蒸发室12中进行蒸发，蒸发形成的气体经除雾器7处理后进入气体冷凝器8中，冷凝下来的液体进入接收罐10中，之后再进入回收水罐11中暂存，气体冷凝器8中产生的不凝气进入真空系统9中进行下一步处理；检测蒸发室12底部的酸液中硫酸的浓度，若浓度达不到合格要求时，由泵二16再次泵入固定床反应器5中继续进行吸附、蒸发，直至蒸发室12底部的酸液浓度在88wt.％以上后，经泵二16泵入硫酸回收罐14中，套用于特戊酸的合成中；最后将洗脱液储罐2中的洗脱液注入固定床反应器5，将固定床反应器5床层上吸附的特戊酸洗脱下来，得到的混合液经泵二16泵入洗脱液回收罐15中，经精馏分离特戊酸后，洗脱液再返回工艺中。

Claims (10)

1.一种固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统，包括固定床反应器(5)，其特征在于：固定床反应器(5)顶部连接特戊酸生产废酸储罐(21)和洗脱液储罐(2)，特戊酸生产废酸储罐(21)与固定床反应器(5)之间的管路上设置静态混合器(3)；固定床反应器(5)底部与蒸发室(12)底部贯通连接，蒸发室(12)底部还通过泵二(16)分别连接硫酸回收罐(14)、洗脱液回收罐(15)；固定床反应器(5)内部的床层上填充有吸附剂(6)。

2.根据权利要求1所述的固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统，其特征在于：所述的静态混合器(3)与特戊酸生产废酸储罐(21)之间设置废酸中转罐(20)、泵一(17)，特戊酸生产废酸储罐(21)、废酸中转罐(20)、泵一(17)、静态混合器(3)依次连接。

3.根据权利要求2所述的固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统，其特征在于：所述的废酸中转罐(20)顶部连接双氧水储罐(1)。

4.根据权利要求1所述的固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统，其特征在于：所述的固定床反应器(5)内顶部设置进料分布器(4)，静态混合器(3)和洗脱液储罐(2)均与进料分布器(4)连接。

5.根据权利要求4所述的固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统，其特征在于：所述的泵二(16)通过管路还与固定床反应器(5)内顶部的进料分布器(4)连接。

6.根据权利要求1所述的固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统，其特征在于：所述的蒸发室(12)顶部连接气体冷凝器(8)，气体冷凝器(8)底部连接接收罐(10)，接收罐(10)通过泵三(13)与回收水罐(11)连接。

7.根据权利要求6所述的固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统，其特征在于：所述的蒸发室(12)内顶部设置除雾器(7)。

8.根据权利要求6所述的固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统，其特征在于：所述的气体冷凝器(8)底部还与真空系统(9)连接。

9.根据权利要求1所述的固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统，其特征在于：所述的固定床反应器(5)上部连接蒸汽罐(19)，下部连接冷凝水罐(18)。

10.根据权利要求9所述的固定床降膜浓缩回收特戊酸生产用硫酸的系统，其特征在于：所述的固定床反应器(5)内部床层的上端连接蒸汽罐(19)，下端连接冷凝水罐(18)。

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