从水流中回收乙酸的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术披露了一种从乙酸／水废液中回收乙酸的方法和装置，其包括，一个所述废液被送入其中的脱水塔；一个用以从脱水塔的塔顶馏出物的冷凝物中回收乙酸的液－液抽提系统。选择性地，还可提供低压和／或高压吸收体系用以处理回收体系和／或乙酸利用工厂中的气流和／或液流，从而进一步地回收乙酸和减少大气污染。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种回收乙酸的新的方法和装置，乙酸是典型地用于生产对苯二酸的溶剂，并且还是其它重要工业过程中的可回收的废液。本专利技术方法和装置能够显著降低能耗，增加现有工厂的生产能力，并且消除大多数对苯二酸生产工厂存在的有机物排放问题。本专利技术以较好的方式提供了一种现有乙酸蒸馏系统的改进方案，以及一种新的乙酸抽提系统和一种新的吸收方法。乙酸是一种在许多方法中用于对苯二酸生产的可回收的溶剂，参见美国专利4，769，487，英国专利1，583，755，加拿大专利1，113，957以及日本专利53-71034，58-39812，59-33579，53-79836和56-4587。在上述的乙酸回收的方法中蒸馏已被广泛地用作一项主要的单元操作，为回收乙酸继续用于氧化步骤的目的，采用一或多个蒸馏塔处理一些不同浓度的乙酸流，蒸馏塔的产物包括一个浓乙酸的底部产物物流(bottom stream)和一个理想地应是纯水的塔顶馏出物流(overhead stream)。由于乙酸/水系统较多的非理想状态以及该系统的平衡限制，因此有必要采用具有大量理论塔板数和高回流率的蒸馏塔以便使蒸馏水中乙酸含量尽可能地低。这些方法带来如下问题，即由于所需设备的大尺寸而产生的高设备费用以及由于高蒸汽消耗而产生的高操作费用。进一步地，传统方法设计不能经济地得到完全不含乙酸的馏出物。这种限制依次又产生两个主要问题即由于乙酸流失而产生的操作费用问题，以及由于始终越来越严格的可接受环境排放量的标准而引起的持续增长的环境问题。已有努力去寻找解决问题的办法。已经采用恒沸点蒸馏，其中包括在蒸馏塔中加入一附加元件从而增加分离的相对挥发度及降低分离的要求。这种现行方法降低了一些操作费用但却产生了一些附带的操作及环境问题。乙酸/水组分的气液平衡的研究显示出减少蒸馏水中的乙酸含量这一稀释乙酸领域中存在的难度。将塔顶馏出物乙酸含量从典型的设计值0.5%(重量)降低到0.1%(重量)需要增加回流率约10-15%或者加入数个附加的理论塔板以保持相同的回流率。几年来，液-液萃取法是一种公知的从稀释物流中回收乙酸的方法。已发现了数种萃取剂，从含0.1%(重量)到20%(重量)乙酸的物流中经济地回收乙酸已成为可能。常用的一些溶剂为乙酸酯、胺类、酮类、氧化膦及其混合物。一旦萃取步骤结束，则需要一系列蒸馏步骤来回收乙酸并且使萃取剂循环回到萃取阶段。进料的杂质含量以及特定的萃取剂对水的亲和力决定了在体系中所需的附加步骤。本专利技术基于公知的单元操作技术的具体应用以及近年来开发出的乙酸萃取剂的仔细选择。这些萃取剂相互独立地应用并不产生本专利技术中所见的主要优点，但是这些方法如本专利技术中的安排在一起利用时，就会产生一种具有如前述优点的新方法。通过下述方法可使所需能量显著降低(通过回流率测得)，即将乙酸回收蒸馏釜中塔顶馏出组合物中乙酸含量的要求由0.1%(重量)放宽到0.5%(重量)，由此可使能耗降低10-15%。如塔顶馏出组合物中乙酸含量进一步地由0.5%(重量)放宽到10%，则能耗可降低40-50%。根据本专利技术，塔顶馏出物流中较高的乙酸浓度可以被接受，由此回流率降低，典型的乙酸脱水塔的内部填充物减少，表明处理能力相应增大。进一步地根据本专利技术，提供一种处理塔顶馏出物中多余的酸的新体系。在本专利技术的一种较佳的方案中，提供了一种萃取单元以处理脱水塔的塔顶馏出物。萃取单元能够处理塔顶馏出物中2%到20%的乙酸，并且可以采用任何公知的萃取溶剂(乙酸乙酯，其它乙酸酯，伯胺、仲胺、叔胺、甲乙酮(MEK)、甲基异丁基甲酮(MIBK)、其它酮类、氧化膦)。优选的溶剂是由Cytek公司生产的商品名为Cyanex的氧化膦和胺。因为乙酸脱水塔的操作要求已大大地改变，因此典型的工厂作业流程图也有可能改变。利用本专利技术的体系，以前送入脱水塔的稀释酸流(0.5%(重量)到40%(重量))现可直接送入抽提系统。这表明在整个溶剂回收体系中节约了大量能量，因为这些物流中的水分不需蒸发，并且还可增加脱水塔的处理能力。为增加有限的脱水塔的处理能力，典型地需要一个新塔。在-300，000MTY的工厂，为增加30%的处理能力所建的新塔的投资可能在六百万到八百万美元之间。建造本专利技术的体系所需投资可能为上述数目的一半，并且不仅达到增加处理能力，而且降低对大气的排放量。本专利技术的另一主要方面为回收体系中包括了新的高压和低压吸收体系。在典型的对苯二酸生产工厂的现行设计中，氮气被导入脱水体系。如此产生了带走乙酸的非冷凝物流，并且其中一些乙酸最终被带入大气中。另外，此类典型设计中在塔顶气体管道中有一排气道不断地将有机物排放到大气中。本专利技术提供了两种改进方法来降低这些有机物的排放。一优选的设计为利用脱水塔的自由冷凝能力冷凝更多的有机物并连接有一种新的去除尚未冷凝的酸的低压吸收体系。该新的低压吸收体系可处理所有的工厂低压气体，主要是处理塔顶气体管道和塔顶冷凝器气体管道中的气体。吸收液体可以为冷却水，稀乙酸(由预先送去脱水的物流中获得)或者优选为氧化膦溶剂(Cyanex)。若选用冷却水或稀乙酸，低压吸收器中的底部产物物流可以送至新的萃取单元。若采用氧化膦，物流送至抽提系统中的回收塔。现行的典型生产工厂的设计中有两个用来从氧化器的塔顶馏出物(oxidizer overheads)中回收有机物的高压吸收器。第一个吸收器主要用乙酸回收对二甲苯和乙酸甲酯;第二个吸收器则用脱水塔的塔顶馏出物中的水回收剩余的乙酸。在本专利技术设计中，两个高压吸收器，如果需要，可以结合成一体，或者第二个吸收器可以改用氧化膦作为吸收溶剂。这种改变省去了工厂中的由高压吸收器到脱水塔再回到高压吸收器的循环水流的步骤，其优点是增加了回收体系中的能效和处理能力。一个吸收器或第二个吸收器中的氧化膦流通过改进吸收减少了氧化器塔顶馏出物的排放。改进的高压吸收器以及新的低压吸收器体系结合在一起有助于对苯二酸生产工厂将大气排放水平经济地降至低于环境机构要求的数值。本专利技术对典型工厂产生巨大利益的另一方面在水处理方面。目前最典型地送去中和的水流是乙酸含量在0.2%(重量)到1%(重量)之间的脱水塔塔顶馏出物。这对于工厂的中和/生物处理部门意味着是一个沉重的、令人讨厌的负担。本专利技术可使水中乙酸含量根据工厂的需要显著地降低到约100ppm(重量)至500ppm(重量)(预计溶剂含量在10ppm(重量)至200ppm(重量)之间)。含如此乙酸浓度的水经合适的活性炭处理后可被用作工厂中的冷却水或加工用水。若水中的乙酸浓度很低，这种水的另一种主要用途是可以作为对苯二酸结晶过程的溶剂。这样，通过将生产对苯二酸的氧化步骤中产生的水用于满足工厂中的大部分用水需求可以使工厂的用水量大大地降低。总之，获得了一种显著改进的回收生产对苯二酸的溶剂的方法，该方法包含由已知技术的特殊用途产生的本专利技术的所有方面。这种新方法产生了如下利益即增加处理能力、能耗降低以及对大气和处理工厂的有机物排放量显著减少。本专利技术的一个优选实施方案中提供了一种用于利用乙酸水溶液的工厂的乙酸和水分离体系。该体系包括一个脱水装置，优选的和最常用的是一个脱水塔，该脱水塔用来从所述工厂接收至少一个含乙酸的输入水流，并且向由所述脱水塔接收的所述输入水流供热以从塔中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在使用乙酸水溶液的工厂应用的乙酸和水的分离体系，包括：（ａ）一种脱水装置，用以接收至少一种来自所述工厂的含乙酸的水流的输入物流，以及向由所述装置接收的所述输入物流供热以在所述装置中将水从乙酸中分离出来，并由此产生一个水中含有相对较浓 的乙酸的底部物流输出，和一个水中含有相对较稀的乙酸的塔顶馏出物物流输出；（ｂ）冷凝装置，用以液化所述塔顶馏出物物流输出中的乙酸和水，从而形成一塔顶馏出物冷凝物输出；（ｃ）一种液－液抽提系统，其包括：（ｉ）一种接触器，其接收所述塔 顶馏出物冷凝物输出并将其与液体萃取剂接触，从所述冷凝物中萃取乙酸并由此形成一个含有乙酸和萃取剂的第一接触器输出物流（ｆｉｒｓｔ ｃｏｎｔａｃｔｏｒ ｏｕｔｐｕｔ ｓｔｒｅａｍ），一个含水的第二接触器输出物流（ｓｅｃｏｎｄ ｃｏｎｔａｃｔｏｒ ｏｕｔｐｕｔ ｓｔｒｅａｍ）；以及（ｉｉ）一种抽提系统分离装置，其接收所述第一接触器输出物流并分离其中的乙酸和萃取剂，以产生一个循环回到所述接触器的萃取剂输出物流和一个乙酸输出物流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳德G格瓦利，威斯顿拉姆森，约瑟夫C金特里，费尔南多瓦雷拉，
申请(专利权)人：戈里特斯奇公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]