一种共沸精馏提纯乙酸和水的快速响应方法技术

本发明专利技术公开了一种共沸精馏提纯乙酸和水的快速响应方法，共沸精馏时，抽取塔顶回流的油相，进入共沸精馏塔中段，抽取塔顶回流的油相为塔顶回流的油相总量的1.0%-30.0wt%。本发明专利技术是利用100℃-110℃时，共沸剂对塔内组分浓度变化的敏感性，调整由于各组分在精馏段浓度分布，从而快速调整醋酸和共沸剂在共沸精馏塔内的温度和浓度分布达到预定的分布；有效防止了因塔温急剧下降导致的醋酸组分迅速上升和共沸剂的迅速下移的缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
传统的芳烃羧酸生产过程，通常采用高压下烷基芳烃的液相空气氧化获得。烷基芳烃液相氧化是在含有醋酸的水相介质和金属催化剂体系存在下，芳烃上的烷基逐步氧化生成醛和羧酸，最终得到芳烃羧酸。烷基芳烃的氧化过程将生成水，同时伴随大量的热量，为了保持反应过程温度和反应器内水含量的稳定，通常采用溶剂蒸发方式将热量移出。移出的醋酸和水混合蒸汽，通过冷凝器冷凝，发生低压蒸汽的形式，移出反应热量，然后大部分冷凝液回流到反应器内，而部分凝液进入到溶剂脱水系统，进行乙酸和水的分离，将分离得到的醋酸循环再利用，一部分水用作系统配料或洗涤液，大部分以污水形式进入水处理系统。醋酸和水分离通常采用普通的精馏方法、共沸精馏方法和液-液萃取方法。由于醋酸和水沸点较接近，当醋酸水混合物中醋酸含量很低时，两者分离难度急剧增加。因此，当分离要求水中低醋酸含量时，人们普遍认为非均相共沸精馏精馏技术是一种更节能、操作成本低的分离方法。采用共沸精馏分离醋酸和水，虽然达到了节约分离用能量的目的，但是导致塔内的汽液组分浓度分布复杂，系统中操作变量如回流的共沸剂量、回流比、进料组成和温度等的微小变化都将引起组分浓度分布较大的变化。因此，与传统的精馏塔相比，共沸精馏塔的稳态操作十分困难。有时，操作条件的微小变化将明显影响共沸塔的分离效率，导致塔顶醋酸含量增加或导致塔底共沸剂含量的增加，从而污染釜底醋酸的纯度，影响系统对醋酸再利用。传统分离塔中出现上述情况，通常通过调整回流比或控制塔底再沸器的热负荷等实现装置稳定，而在共沸精馏塔内上述控制方法已经不足以保持塔内组分的变化，特别是共沸区组分的变化。针对这个问题，提出了不同的共沸精馏分离醋酸和水的控制方法:1)GB1576787提出了通过以共沸区下部区域的温度为检测手段，通过相应调整进入该区域的共沸剂量来维持该区域温度的稳定，从而达到稳定该区域中汽液组分浓度分布稳定的目的。2)考虑生产芳烃羧酸过程，未反应的二烷基苯进入共沸精馏塔后对稳定分离的影响，CN200810185619.9专利技术了在以醋酸正丁酯为共沸剂的条件下，在共沸区提取二烷基苯的操作方式，既采用间歇或分批地提取方式，并结合模拟结果给出了最佳温度范围和最佳二烷基苯与共沸剂的浓度比。3)CN95194732.X专利技术了在以醋酸异丁酯或醋酸正丙酯为共沸剂的醋酸和水的共沸精馏工艺，专利发现采用专利技术的共沸剂可以降低共沸精馏塔的理论板数，为保持共沸精馏过程稳定运行，采用单相回流的方式，从而避免了塔顶流出物体系的复杂化。为防止进料组成变化对塔操作的干扰，采用了在共沸精馏塔下部加入一股水进料和调节回流比方式，控制塔底产品中水的含量。上述专利的方案考虑了共沸精馏的特点，同时也考虑了未转化的二烷基苯对共沸精馏塔稳定分离的影响时，采取了对应的控制策略。但是由于芳烃羧酸的生产过程中的分离物料中也含有醋酸甲酯，当加入共沸剂时，系统会存在多个共沸物，这些共沸物存在共沸塔精馏段，当采用共沸剂作为回流稳定或调整精馏塔顶部的温度分布时，由于共沸精馏塔内部的汽液传递和共沸区温度变化突变的特点，可能远离塔顶区域的温度波动的调整，会花费很长时间达到稳定，导致过多的醋酸进入到共沸塔的上部，造成醋酸消耗增大，同时也会使共沸剂向塔下部提馏段移动，造成塔底部的共沸剂含量增加，上述专利都没有考虑如何及时、迅速调整塔内温度变化，防止醋酸向塔顶部移动和共沸剂向塔底部的移动，使精馏塔因外部干扰产生的扰动很快恢复或稳定，减少系统醋酸和共沸剂的损失。
技术实现思路
为了解决现有技术中，本专利技术新提供了。为解决上述技术问题，本实专利技术采用如下技术方案:，共沸精馏时，抽取塔顶回流的油相，进入共沸精馏塔中段，抽取塔顶回流的油相为塔顶回流的油相总量的1.0%-30.0wt%。上述方法在共沸精馏塔顶部，通过温度控制器控制塔顶回流量，保证共沸剂“界面”的位置稳定。通过调整进入共沸精馏塔中段的油相(共沸剂)的回流量引起脱水塔温度曲线的移动，从而改善工艺控制的响应速度。上述方法有效防止了因塔温急剧下降导致的醋酸组分迅速上升和共沸剂的迅速下移的缺陷。抽取塔顶回流的油相优选为塔顶回流的油相总量的6.0wt%-20.0wt%。这样能更进一步加快响应速度，同时进一步防止醋酸的上升和共沸剂的下移。为了提高产品的纯度，将原料中的二烷基芳烃有效地去除，从共沸精馏塔低于共沸区下限的位置抽取一股物料，物料抽取处的温度为95°C -110°C，这股物料质量流量是进入共沸精馏塔物料中二烷基芳烃总质量流量的50%-150%，优选60%—110%。采用共沸精馏方法进行芳烃羧酸生产过程中挥发溶剂的提纯，提纯前，原料中水质量含量为15-50%，二烷基芳烃的质量含量为5%-50%，优选是20%—50%。本专利技术共沸精馏所用共沸剂是指能够与水形成非均相共沸物的溶剂，优选为乙酸烷基酯；更优选为:醋酸正丙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯或醋酸仲丁酯；进一步优选为醋酸仲丁酯。为确保底部的纯度，再沸器热负荷通常作为一个操作变量。传统精馏塔的操作方法是通过塔底出料流量控制，保证塔底液位的稳定，而用再沸器加热量控制提馏段温度，当系统出现意外操作波动，共沸剂将有可能进入共沸精馏塔底部，污染塔底产品。本申请采用塔底温度和提馏段温度平均值控制再沸器热的负荷。这样可以较快地检测到来自提馏段液体组分中浓度变化，便于更好控制精馏塔提留段中共沸剂和水，保证塔底水的浓度。为了降低能耗一般将塔底的水的浓度提纯到小于7wt%即可。塔顶以补充的共沸剂控制共沸精馏段共沸剂界面温度，以回流的有机相控制倾析器内液位；或塔顶以回流的有机相控制共沸精馏段共沸剂界面温度，以补充的共沸剂控制倾析器内液位。采用上述两种技术方案均可稳定控制精馏塔内的物料分布，实现波动的快速响应。进料流股为一股以上，进料股在高于共沸区下限的位置进入塔中。虽然在本专利技术的详细说明中并没有提及任何水相的回流，然而我们并没有否定不可以采用回流少量水相的可能性。本专利技术进一步改善分离效果的方法是采用高效的规整填料塔内件替代板式填料，由于采用有机相和共沸剂回流的方式，规整填料更使得回流液的流动分布均匀，传热传质的效果得到提高。本专利技术未提及的技术均为现有技术。本专利技术是利用100°C -110°C时，共沸剂对塔内组分浓度变化的敏感性，调整由于各组分在精馏段浓度分布，从而快速调整醋酸和共沸剂在共沸精馏塔内的温度和浓度分布达到预定的分布；有效防止了因塔温急剧下降导致的醋酸组分迅速上升和共沸剂的迅速下移的缺陷。说明书附图当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共沸精馏提纯乙酸和水的快速响应方法，其特征在于：共沸精馏时，抽取塔顶回流的油相，进入共沸精馏塔中段，抽取塔顶回流的油相为塔顶回流的油相总量的1.0%‑30.0wt%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建新，肖翔，孟海，钱学勤，邢跃军，朱伟，周永兵，
申请(专利权)人：中国石化扬子石油化工有限公司，中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32