[12]发明专利申请公布说明书
[21]申请号200610021835.0
[51]Int.CI.
C07C 53/08 (2006.01)C07C 51/44 (2006.01)
[43]公开日2007年2月28日[22]申请日2006.09.13[21]申请号200610021835.0
[71]申请人西南化工研究设计院
地址610255四川省成都市外南机场路445信箱[72]发明人胡文励 曾健 廖炯 毛震波 马磊 吴路
平
[11]公开号CN 1919821A
[74]专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公
司
代理人刘明芳
权利要求书 1 页 说明书 9 页 附图 3 页
[54]发明名称
一种从含醋酸废水中回收醋酸的方法
[57]摘要
本发明公开了一种从含醋酸废水中回收醋酸的方法，采用多效精馏系统回收醋酸，将前一个塔的塔顶蒸汽作为后一个塔再沸器的热源，或将后一个塔的塔顶蒸汽作为前一个塔再沸器的热源。该方法可使整个精馏过程的能耗大大降低，消耗热量接近普通精馏的1/效数，而且回收所得的醋酸纯度高，回收率也高。此外，本发明方法回收醋酸不需加入其它溶剂，工艺简单，不会带来其它物质的污染。
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权 利 要 求 书
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1.一种从含醋酸废水中回收醋酸的方法，其特征在于：采用多效精馏系统回收醋酸。
2.根据权利要求1所述的从含醋酸废水中回收醋酸的方法，其特征在于：所述的多效精馏系统为由至少两个压力不同的精馏塔构成，且依压力由高到低或者由低到高的顺序，相邻两个塔的高压塔塔顶蒸汽作低压塔再沸器的热源。
3.根据权利要求2所述的从含醋酸废水中回收醋酸的方法，其特征在于：所述的多效精馏系统为由2-5个压力不同的精馏塔构成。
4.根据权利要求2所述的从含醋酸废水中回收醋酸的方法，其特征在于：所述的精馏塔为填料塔或板式塔。
5.根据权利要求4所述的从含醋酸废水中回收醋酸的方法，其特征在于：所述的精馏塔为阻力较小的高效填料塔。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的从含醋酸废水中回收醋酸的方法，其特征在于：所述的压力不同的精馏塔包括加压精馏塔、常压精馏塔和减压精馏塔。
7.根据权利要求6所述的从含醋酸废水中回收醋酸的方法，其特征在于：所述的各精馏塔的操作条件为：具有15-80理论塔板数，回流比1.0-7，加压精馏塔压力为0.20-0.50MPa、常压精馏塔压力为0.1-0.15MPa、减压精馏塔压力为0.01-0.06MPa。
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说 明 书
一种从含醋酸废水中回收醋酸的方法
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技术领域
本发明涉及从含醋酸的废水中回收醋酸的方法。 背景技术
醋酸是一种重要的常用化工原料或产品，许多化工过程均涉及到醋酸的利用和回收。最早是采用普通精馏法分离水-醋酸混合物以回收醋酸，该法需要的塔板多，回流比大，回收率低，能耗高；最老的节能方法是加醋酸酯或物理性质与醋酸相近的物质进行共沸精馏，其操作条件较难掌握，并且分离后的水中仍含有共沸剂和少量醋酸，需要再回收，节能的幅度不大。近年来，一些研究者进行了以液-液萃取精馏的方法分离水和醋酸的研究，利用一种与水不互溶且沸点显著高于醋酸并与醋酸有强烈亲和力的的溶剂，如二甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N-甲酰吗啉、环丁砜、烷基乙醇胺等，将醋酸从水中转移至加入的溶剂中，再利用精馏方法将溶剂与醋酸分离，达到萃取分离水-醋酸的目的；该法由于所选的溶剂在水里总有一定的溶解度，往往带来第三种物质的污染，而且需要采用至少两个精馏塔，投资大，工艺复杂，与普通精馏相比，节能效果并不明显。 发明内容
本发明的目的是提供一种从含醋酸废水中回收醋酸的新方法，该方法在保证获得高纯度醋酸的同时，还可大大降低能耗。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种从含醋酸废水中回收醋酸的方法，采用多效精馏系统回收醋酸。
上述多效精馏系统为由至少两个压力不同的精馏塔构成，且依压力由高到低或者由低到高的顺序，相邻两个塔的高压塔塔顶蒸汽作低压塔再沸器的热源。精馏塔的数目(即效数)优选为由2-5个压力不同的精馏塔构成。所用的精馏塔可以是填料塔，也可以是板式塔；优选采用阻力较小的高效填料塔。 上述多效精馏系统中所用的压力不同的精馏塔，可选用不同压力的加压精
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馏塔、常压精馏塔和减压精馏塔。各精馏塔的操作条件为：具有15-80理论塔板数，回流比(塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比)1.0-7，加压精馏塔压力为0.20-0.50MPa(绝对压力，下同)、常压精馏塔压力为0.1-0.15MPa、减压精馏塔压力为0.01-0.06MPa。
多效精馏的原理为：原料被近似均匀地输送到各个塔中。塔的操作压力由第1效到最后一效逐级降低，使得前一效的塔顶温度略高于后一效的塔釜温度。第1效塔的塔釜由水蒸汽供热，其塔顶蒸汽作为热源加热第2效的塔釜，同时被冷凝得到产品。以此类推，前一效塔顶蒸汽作为热源向后一效塔釜提供热量，同时后一效塔釜液作为冷却介质将其冷凝。这样反复进行。直到最后一效，在其塔釜被上一效塔顶蒸汽加热后，塔顶蒸汽由外界冷却介质冷凝。这样，在整个流程中，只是在第1效加入新鲜蒸汽，在最后一效加入冷却介质，中间各塔则不再需要外加蒸汽和冷却介质，由此达到节能目的。当然，如果原料中还含有其它杂质，可根据情况在其它塔增加冷凝介质等。
在精馏过程中，精馏塔的分离能力，主要取决于精馏塔所相当的理论板数和回流比的大小。回流比的大小，对精馏过程的分离效果和经济性有着重要的影响。增大回流比，就可提高产品纯度，但也增加了能耗。因此，在精馏设计时，回流比是一个需认真选定的参数。
另一方面，多数精馏的节能效果是以其效数来决定的。从理论上讲，与单塔相比，由双塔组成的双效精馏的节能效果为50％，而三效精馏的节能效果为67％，四效精馏的节能效果为75％。以此类推，对于N效精馏，其节能效果可用一个公式来表示，即：
其中η为节能效果，N为多效精馏的
效数。但是，上述的节能效果均为理论值，在实际应用时则会低一些。而且还要考虑到节省的能量与增加的设备投资间的关系。可根据废水中醋酸的浓度、热源的温度和其它经济原则等情况确定其效数。效数的增加，投资当然会有所增加，但并不是成正比关系，因每个塔的处理量与效数成反比，即效数越多，塔的直径越小，每个换热器面积也减少。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用多效精馏系统回收醋酸，依压力高低的顺序，相邻两个塔的高压塔塔顶蒸汽作低压塔再沸器的热源，也就是说，除最后一个塔之外，其余各塔塔顶蒸汽的冷凝潜热均被精馏系统自身回收利用，从而使整个精馏过程的能耗大大降低，消耗热量接近普通精馏的
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1/效数；而且回收所得的醋酸纯度高，回收率也高。此外，本发明方法回收醋酸不需加入其它溶剂，工艺简单，不会带来其它物质的污染。 附图说明
图1为本发明实施例2的双效精馏流程图； 图2为本发明实施例3的双效精馏逆流流程图； 图3为本发明实施例5的三效精馏流程图； 图4为本发明实施例7的四效精馏流程图； 图5为本发明实施例9的四效精馏流程图。
其中，1为预热器，2为加压精馏塔，3为再沸器，4为常压精馏塔，5为减压精馏塔，6为冷凝器，7为真空泵。 具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。 实施例1
本实施例为普通精馏，作为实施例2和3的对照例：采用现有技术普通精馏(单塔)方法从含醋酸的废水中回收醋酸。单塔，为常压精馏塔，波纹填料，理论板数50。
操作条件见下表：
设备单塔
塔顶压力MPa(a)0.105
回流比3.0
塔顶温度℃101.0
塔釜温度℃119.4
物料平衡见下表：
组成％(mass)
物料
流量kg/h
水
原料产品废水
570192.54377.46
660.2899.52
醋酸3499.720.48
本实施例方法每小时加热蒸汽(0.6MPaf)消耗量为9.148t/t(醋酸)；醋酸回收率为99.07％。(表中的“原料”是指回收醋酸前的含醋酸废水原料，“产
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品”是指经精馏塔回收后所得的高纯度醋酸，“废水”是指回收醋酸后剩下的水溶液；压力均为绝对压力；下同。) 实施例2
本实施例为双效精馏：采用本发明方法(双效精馏)从含醋酸的废水中回收醋酸，流程见图1，两个塔依次分别为加压精馏塔和常压精馏塔，均为波纹填料，理论板数均为50。 各塔操作条件见下表：
设备加压精馏塔常压精馏塔
塔顶压力MPa(a)0.3080.105
回流比3.22.85
塔顶温度℃134.5101.1
塔釜温度℃137.0119.5
物料平衡见下表：组成％(mass)
物料
流量kg/h
水
原料产品
570191.2
660.25
醋酸3499.75
废水378.899.180.82 本实施例方法每小时加热蒸汽(0.6MPaf)消耗量为4.465t/t(醋酸)，与
实施例1相比，节约能耗51.19％；醋酸回收率为98.41％。 实施例3
本实施例为双效精馏(逆流)：采用本发明方法(双效精馏，逆流)从含醋酸的废水中回收醋酸，流程见图2，两个塔依次分别为常压精馏塔和加压精馏塔，均为波纹填料，理论板数均为50。 各塔操作条件见下表：
设备常压精馏塔
塔顶压力MPa(a)0.105
回流比2.903.82
塔顶温度℃101.0118.9
塔釜温度℃103.7140.5
物料平衡见下表：加压精馏塔0.191
组成％(mass)
物料
流量
kg/h
水
6醋酸
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原料产品废水
570192.7377.3
660.1199.66
3499.890.34
本实施例方法每小时加热蒸汽(0.6MPaf)消耗量为4.70t/t(醋酸)，与实施例1相比，节约能耗48.62％；醋酸回收率为99.32％。 实施例4
本实施例为普通精馏，作为实施例5的对照例：采用现有技术普通精馏(单塔)方法从含有轻杂质的醋酸废水中回收醋酸。单塔，为常压精馏塔，浮阀板，理论板数50，板效率65％。 操作条件见下表：
设备塔顶压力MPa(a)回流比3.7
塔顶温度℃102.4
塔釜温度℃130.0
单塔0.110 物料平衡见下表：组成％(mass)
物料
流量kg/h
乙酯甲酯
原料产品
2238.7587.1
0.990
水72.180.39
醋酸26.8399.61
本实施例方法每小时加热蒸汽(0.6MPaf)消耗量为15.731t/t(醋酸)；废水1651.61.3597.70.95醋酸回收率为97.36％。 实施例5
本实施例为三效精馏：采用本发明方法(三效精馏)从含有轻杂质的醋酸废水中回收醋酸，流程见图3，三个塔依次分别为加压精馏塔、常压精馏塔和减压精馏塔；前两个加压精馏塔为浮阀板塔，每个塔理论板数50，板效率65％；减压精馏塔为波纹填料，理论板数40。因原料中有少量轻杂质，加压精馏塔塔顶蒸汽部分冷凝，汽相引出轻杂质。 各塔操作条件见下表：
设备加压精馏塔
塔顶压力MPa(a)0.355
回流比4.0
7
塔顶温度℃131.3
塔釜温度℃144.2
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常压精馏塔减压精馏塔
0.1260.040
3.513.73
106.175.9
116.591.0
物料平衡见下表：组成％(mass)
物料
流量kg/h
乙酸甲酯
原料产品轻馏分
2238.7589.713.3
0.99051.53
水72.180.1648.23
醋酸26.8399.840.24
废水1635.70.9498.350.72醋酸)，与 本实施例方法每小时加热蒸汽(0.6MPaf)消耗量为5.588t/t(实施例4相比，节约能耗64.48％；醋酸回收率为98.02％。 实施例6
本实施例为普通精馏，作为实施例7的对照例：采用现有技术普通精馏(单塔)方法从含醋酸的废水中回收醋酸。单塔，为常压精馏塔，波纹填料，理论板数50。
操作条件见下表：
设备单塔
塔顶压力MPa(a)回流比2.7
塔顶温度℃102.4
塔釜温度℃121.2
物料平衡见下表：0.110
组成％(mass)
物料
流量kg/h
水
原料产品废水
4643671
85.070.14
醋酸14.9399.860.57
本实施例方法每小时加热蒸汽(0.6MPaf)消耗量为25.47t/t(醋酸)；醋酸回收率为96.66％。 实施例7
本实施例为四效精馏：采用本发明方法(四效精馏)从含醋酸的废水中回收醋酸，流程见图4，四个塔分别为1号塔、2号塔、3号塔和4号塔。1号塔
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397299.43
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和2号塔均为加压精馏塔，2号塔内压力小于1号塔内压力，3号塔为常压精馏塔，4号塔为减压精馏塔；四个塔均为波纹填料，理论板数均为50。 各塔操作条件见下表：
设备1号塔2号塔3号塔4号塔
塔顶压力MPa(a)0.2900.1930.1210.040
回流比3.003.033.093.04
塔顶温度℃132.4119.1104.975.9
塔釜温度℃133.3120.3107.192.9
物料平衡见下表：组成％(mass)
物料
流量kg/h
水
原料产品
4643673.3
85.070.21
醋酸14.9399.79
废水3969.799.470.53 本实施例方法每小时加热蒸汽(0.6MPaf)消耗量为6.85t/t(醋酸)，与
实施例6相比，节约能耗73.11％；醋酸回收率为96.93％。 实施例8
本实施例为普通精馏，作为实施例9的对照例：采用现有技术普通精馏方法从含有轻杂质和重杂质的醋酸废水中分离醋酸，因为原料中除含有水和轻杂质外，还含有重杂质，故需要用2个塔，第1个塔为脱水塔，波纹填料，理论板数50，塔顶蒸出废水；第二塔为脱重塔，塔顶蒸出纯醋酸。两个塔的再沸器分别用蒸汽加热。 操作条件见下表：
设备脱轻塔
塔顶压力MPa(a)0.11
回流比2.701.00
塔顶温度℃101.8120.6
塔釜温度℃121.1132.0
物料平衡见下表：脱重塔0.11
组成％(mass)
物料流量
kg/h
轻杂水质
醋酸
9
重杂质
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原料产品废水重杂质
571.43195.37374.081.98
4.000.006.110.00
61.000.1993.080.00
35.0099.810.8175.00
0.090.000.0025.00
本实施例方法每小时加热蒸汽(0.6MPaf)消耗量为：脱轻塔7.86t/t(醋酸)，脱重塔0.51t/t(醋酸)，共计8.37t/t(醋酸)；醋酸回收率为97.50％。 实施例9
本实施例为四效精馏：采用本发明方法(四效精馏)从含有轻杂质和重杂质的醋酸废水中分离醋酸，流程见图5，四个塔分别为1号塔、2号塔、3号塔和4号塔。1号塔和2号塔均为加压精馏塔，2号塔内压力小于1号塔内压力，3号塔和4号塔均为减压精馏塔，4号塔内压力小于3号塔内压力；四个塔均为波纹填料，前三个塔理论板数均为50，4号塔理论塔板数10。因原料中有少量轻、重杂质，在1号塔塔顶蒸汽部分冷凝，汽相引出轻杂质。以4号塔作为分离重杂质用，因分离重杂质不需要较高的回流比，3号塔塔顶蒸汽仅部分供4号塔再沸器加热，多余的蒸汽在3号塔冷凝器中冷凝。 各塔操作条件见下表：
设备1号塔2号塔3号塔
塔顶压力MPa(a)0.4350.1640.085
回流比3.203.263.381.00
塔顶温度℃130.2114.085.271.7
塔釜温度℃149.0117.9102.073.2
4号塔0.020 物料平衡见下表：组成％(mass)
物料
流量kg/h
轻杂质
原料产品废水轻杂质重杂质
571.43196.26353.6419.551.98
4.000.002.6569.800.00
水61.000.0996.8130.07
10醋酸35.0099.910.540.1275.00
重杂质0.090.000.000.0025.00
0.00
200610021835.0说 明 书 第9/9页
本实施例方法每小时加热蒸汽(0.6MPaf)消耗量为3.17t/t(醋酸)，与实施例8相比，节约能耗62.13％；醋酸回收率为98.04％。
由以上各实施例可见，本发明醋酸回收方法可大大降低能耗，消耗热量接近普通精馏的1/效数，获得的醋酸纯度较高，醋酸的回收率也高；而且工艺简单，没有其它物质的污染。
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说 明 书 附 图
第1/3页
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200610021835.0说 明 书 附 图 第2/3页
13
200610021835.0说 明 书 附 图 第3/3页
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