【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化合物合成，具体涉及一种丙烯酸生产中含乙酸废水的资源化利用系统及其方法。
技术介绍
1、丙烯酸的工业化生产中，产生了大量含乙酸的废水，该废水的组分为：乙酸9%，丙烯酸0.8%，同时含有少量高沸点的杂质，其余组分都是水。由于该废水有机物cod浓度很高，无法直接进入生化处理，目前该废水同其它废弃物混合后进入焚烧炉焚烧处理，导致能耗和生产成本高等缺陷，这也使乙酸废水中的有效组分（乙酸、丙烯酸）无法得到充分利用以生产乙酸丁酯等下游产品。
2、乙酸正丁酯简称乙酸丁酯，化学式为ch3coo(ch2)3ch3，是一种优良的有机溶剂，对乙基纤维素、醋酸丁酸纤维素、聚苯乙烯、甲基乙酸树脂、氯化橡胶以及多种天然树胶均有较好的溶解性能。目前主要采用釜式间歇化生产乙酸正丁酯，即在装有过量正丁醇的反应釜中加入乙酸，在一定温度、压力及催化剂的作用下，使乙酸与正丁醇反应生成乙酸正丁酯，正丁醇残留较多，反应转化率不高。且后续由于水、正丁醇、乙酸正丁酯三元共沸体系的存在，乙酸正丁酯和过量正丁醇的分离及其困难。因此在乙酸正丁酯生产过程中往往会出现反应釜体积大，反应效果差，杂质含量高等问题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种丙烯酸生产中含乙酸废水的资源化利用系统及其方法。
2、采用的技术方案如下：
3、一种丙烯酸生产中含乙酸废水的资源化利用系统，包括乙酸废水提浓分离模块、乙酸储罐、丙烯酸储罐、乙酸正丁酯制备模块和聚丙烯酸钠制备模块，乙酸废水提
4、乙酸正丁酯制备模块包括正丁醇储罐、第一静态混合器、多级串联反应釜、精馏塔和乙酸正丁酯储罐，乙酸储罐和正丁醇储罐的出料口分别连接第一静态混合器的进料口，第一静态混合器的出料口连接多级串联反应釜，多级串联反应釜的出料口依次连接精馏塔和乙酸正丁酯储罐。
5、进一步地，多级串联反应釜包括第一级反应釜、第二级反应釜和第三级反应釜，第一静态混合器的顶部出料口依次连接第一级反应釜、第二级反应釜和第三级反应釜，第一级反应釜的顶部循环连接有釜一分相器，第二级反应釜的顶部循环连接有釜二分相器，第三级反应釜的顶部循环连接有釜三分相器，第三级反应釜的顶部出料口连接精馏塔，第三级反应釜的底部通过催化剂循环冷却器循环连接第一级反应釜。
6、进一步地，乙酸废水提浓分离模块包括液相膜浓缩装置、乙酸废水减压蒸馏釜和乙酸废水精馏塔，液相膜浓缩装置依次连接乙酸废水减压蒸馏釜和乙酸废水精馏塔，乙酸废水精馏塔的塔顶气相出料口通过冷凝器连接乙酸储罐。
7、进一步地，聚丙烯酸钠制备模块包括聚丙烯酸钠第一级反应釜、聚丙烯酸钠第二级反应釜、聚丙烯酸钠储罐、第二静态混合器、亚硫酸钠储罐、多硫酸钾储罐和氢氧化钠储罐，丙烯酸储罐依次连接聚丙烯酸钠第一级反应釜、聚丙烯酸钠第二级反应釜和聚丙烯酸钠储罐，亚硫酸钠储罐和多硫酸钾储罐汇合连接后与第二静态混合器连接，第二静态混合器的出料口连接聚丙烯酸钠第一级反应釜，氢氧化钠储罐出料口连接聚丙烯酸钠第二级反应釜。
8、一种采用上述系统对丙烯酸生产中含乙酸废水进行资源化利用的方法，包括如下步骤：
9、1）丙烯酸生产过程中产生的乙酸废水，首先通过液相膜浓缩装置进行浓缩，浓缩后的乙酸废水先进入乙酸废水减压蒸馏釜去除重组分，随后进入乙酸废水精馏塔，塔顶气相经冷凝后进入乙酸储罐，塔釜液相进入丙烯酸储罐；
10、2）正丁醇储罐内加入正丁醇、催化剂对甲苯磺酸，乙酸储罐和正丁醇储罐内的物料进入第一静态混合器中进行充分混合，混合后的物料依次进入第一级反应釜、第二级反应釜和第三级反应釜内进行反应，同时釜一分相器、釜二分相器和釜三分相器分别对第一级反应釜、第二级反应釜和第三级反应釜的顶部出料有机相进行回流，水相去废水处理；第三级反应釜的气相进入精馏塔内精馏，经精馏塔塔顶冷凝器冷凝后，精馏塔塔顶采出乙酸正丁酯产品，并在乙酸正丁酯储罐中储存，第三级反应釜釜底少量没有完全反应的乙酸以及催化剂流入第一级反应釜内进行循环利用；
11、3）丙烯酸储罐内的物料进入聚丙烯酸钠第一级反应釜，在亚硫酸钠储罐中加入亚硫酸钠，过硫酸钾储罐内加入过硫酸钾，亚硫酸钠储罐和过硫酸钾储罐内的物料进入第二静态混合器中进行充分混合，混合后的物料进入聚丙烯酸钠第一级反应釜进行反应，氢氧化钠储罐内的物料进入聚丙烯酸钠第二级反应釜，充分反应后，聚丙烯酸钠第二级反应釜内的聚丙烯酸钠水溶液进入聚丙烯酸钠储罐中储存。
12、进一步地，步骤2）中第一级反应釜内的温度为100℃，第二级反应釜内的温度为100-126℃，第三级反应釜内的温度为126℃。
13、进一步地，步骤3）中聚丙烯酸钠第一级反应釜内的温度为70℃，聚丙烯酸钠第二级反应釜内的温度为50℃。
14、进一步地，步骤2）中正丁醇和乙酸的投料摩尔比为1:1.1~1.5。
15、进一步地，催化剂对甲苯磺酸的用量为正丁醇质量的1-1.5%。
16、进一步地，乙酸储罐中的乙酸的质量分数为60%~90%，丙烯酸储罐中的丙烯酸的质量分数为80%~90%。
17、本专利技术的有益效果在于：
18、1）乙酸废水采用液相膜进行初步提浓，流出液相膜的水相可去丙烯酸车间重复利用，操作简便，节省废水提浓过程的蒸汽消耗；
19、2）原料在液相多级串联连续化装置中进行反应，反应过程逐级进行，乙酸、正丁醇不需要气化直接进入反应釜，液液传质充分，且节省能耗，物料在反应釜中的停留时间长，正丁醇转化率提高，杂质含量减少，可以制得含量99.5%以上的乙酸正丁酯；
20、3）采用60~90%乙酸水溶液替代无水乙酸为原料，生产成本低，液相多级串联连续化装置生产稳定，反应时间合适，生产效率高，可以大幅度提高乙酸正丁酯的生产量；
21、4）乙酸废水中的少量丙烯酸，通过分离可以得到质量分数为80%~90%的丙烯酸水溶液，利用上述丙烯酸水溶液可以制得聚丙烯酸钠产品；
22、5）全过程连续化反应，产品质量稳定，物料循环使用，可以较好地做到节能减排的效果。
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1.一种丙烯酸生产中含乙酸废水的资源化利用系统，其特征在于，包括乙酸废水提浓分离模块、乙酸储罐（4）、丙烯酸储罐（15）、乙酸正丁酯制备模块和聚丙烯酸钠制备模块，乙酸废水提浓分离模块的乙酸出料口依次连接乙酸储罐（4）和乙酸正丁酯制备模块，乙酸废水提浓分离模块的丙烯酸出料口依次连接丙烯酸储罐（15）和聚丙烯酸钠制备模块；
2.如权利要求1所述的一种丙烯酸生产中含乙酸废水的资源化利用系统，其特征在于，多级串联反应釜包括第一级反应釜（7）、第二级反应釜（8）和第三级反应釜（9），第一静态混合器（6）的顶部出料口依次连接第一级反应釜（7）、第二级反应釜（8）和第三级反应釜（9），第一级反应釜（7）的顶部循环连接有釜一分相器（10），第二级反应釜（8）的顶部循环连接有釜二分相器（11），第三级反应釜（9）的顶部循环连接有釜三分相器（12），第三级反应釜（9）的顶部出料口连接精馏塔（13），第三级反应釜（9）的底部通过催化剂循环冷却器循环连接第一级反应釜（7）。
3.如权利要求2所述的一种丙烯酸生产中含乙酸废水的资源化利用系统，其特征在于，乙酸废水提浓分离模块包括液相
4.如权利要求3所述的一种丙烯酸生产中含乙酸废水的资源化利用系统，其特征在于，聚丙烯酸钠制备模块包括聚丙烯酸钠第一级反应釜（16）、聚丙烯酸钠第二级反应釜（17）、聚丙烯酸钠储罐（18）、第二静态混合器（19）、亚硫酸钠储罐（20）、多硫酸钾储罐（21）和氢氧化钠储罐（22），丙烯酸储罐（15）依次连接聚丙烯酸钠第一级反应釜（16）、聚丙烯酸钠第二级反应釜（17）和聚丙烯酸钠储罐（18），亚硫酸钠储罐（20）和多硫酸钾储罐（21）汇合连接后与第二静态混合器（19）连接，第二静态混合器（19）的出料口连接聚丙烯酸钠第一级反应釜（16），氢氧化钠储罐（22）出料口连接聚丙烯酸钠第二级反应釜（17）。
5.一种采用如权利要求4所述的系统对丙烯酸生产中含乙酸废水进行资源化利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2）中第一级反应釜（7）内的温度为100℃，第二级反应釜（8）内的温度为100-126℃，第三级反应釜（9）内的温度为126℃。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤3）中聚丙烯酸钠第一级反应釜（16）内的温度为70℃，聚丙烯酸钠第二级反应釜（17）内的温度为50℃。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤2）中正丁醇和乙酸的投料摩尔比为1:1.1~1.5。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，催化剂对甲苯磺酸的用量为正丁醇质量的1-1.5%。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，乙酸储罐（4）中的乙酸的质量分数为60%~90%，丙烯酸储罐（15）中的丙烯酸的质量分数为80%~90%。
...【技术特征摘要】
1.一种丙烯酸生产中含乙酸废水的资源化利用系统，其特征在于，包括乙酸废水提浓分离模块、乙酸储罐（4）、丙烯酸储罐（15）、乙酸正丁酯制备模块和聚丙烯酸钠制备模块，乙酸废水提浓分离模块的乙酸出料口依次连接乙酸储罐（4）和乙酸正丁酯制备模块，乙酸废水提浓分离模块的丙烯酸出料口依次连接丙烯酸储罐（15）和聚丙烯酸钠制备模块；
2.如权利要求1所述的一种丙烯酸生产中含乙酸废水的资源化利用系统，其特征在于，多级串联反应釜包括第一级反应釜（7）、第二级反应釜（8）和第三级反应釜（9），第一静态混合器（6）的顶部出料口依次连接第一级反应釜（7）、第二级反应釜（8）和第三级反应釜（9），第一级反应釜（7）的顶部循环连接有釜一分相器（10），第二级反应釜（8）的顶部循环连接有釜二分相器（11），第三级反应釜（9）的顶部循环连接有釜三分相器（12），第三级反应釜（9）的顶部出料口连接精馏塔（13），第三级反应釜（9）的底部通过催化剂循环冷却器循环连接第一级反应釜（7）。
3.如权利要求2所述的一种丙烯酸生产中含乙酸废水的资源化利用系统，其特征在于，乙酸废水提浓分离模块包括液相膜浓缩装置（1）、乙酸废水减压蒸馏釜（2）和乙酸废水精馏塔（3），液相膜浓缩装置（1）依次连接乙酸废水减压蒸馏釜（2）和乙酸废水精馏塔（3），乙酸废水精馏塔（3）的塔顶气相出料口通过冷凝器连接乙酸储罐（4）。
4.如权利要求3所述的一种丙烯酸生产中含乙酸废水的资源化利用系统，其特征在于，聚丙烯酸钠制备模块包括聚丙烯酸钠第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：高军，陈京奥，杨卫东，沈伟，亓虎，丁成荣，张国富，
申请(专利权)人：平湖石化有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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