共沸蒸馏方法技术

一种共沸蒸馏方法，该方法包括在共沸蒸馏塔中采用共沸剂蒸馏需进行蒸馏的溶液，将含有共沸剂的共沸组分作为塔顶馏出物进行回收，而将所述共沸组分含量减少的溶液作为塔底产物进行回收；所述方法的特征在于该方法还包括预先设定共沸剂滞留量的目标值以便使蒸馏塔内的共沸区在塔中的预定范围内，求出共沸剂的实际滞留量，并控制蒸馏塔的操作条件以使实际滞留量与所述目标值一致。（*该技术在2021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。更具体而言，本专利技术涉及一种用共沸剂滞留量作为指标来控制蒸馏塔操作条件进行共沸蒸馏的方法。本专利技术的应用例子包括在含有脂族羧酸的反应介质中生产芳族羧酸过程中的蒸馏方法，其中将包含生产过程中产生的水及脂族羧酸的蒸汽从反应器部分取出，通过共沸蒸馏分离出包含在所述蒸汽冷凝液中的水，同时采用共沸剂滞留量作为指标来控制蒸馏塔的操作条件，从而实现从所述冷凝液中回收脂族羧酸的目的。可以应用上述的工业领域是用于生产芳族羧酸的工艺。更具体而言，共沸蒸馏法可应用于从生产芳族羧酸的工艺中回收反应介质的步骤。通常在含有脂族羧酸如乙酸的反应介质中生产芳族羧酸如对苯二甲酸。然而在该过程中产生了水，因此必须防止水在反应体系中积聚。通过以下步骤加以实现从反应器中取出脂族羧酸与水的混合物的蒸汽，蒸馏包含所述蒸汽冷凝液的进料流，从脂族羧酸中分离出水，将至少部分所得脱水脂族羧酸循环至原料液体制备槽中。在脂族羧酸当中被广泛用作反应介质的乙酸的情况下，通常使用精馏将水从乙酸中分离出来。但从设备成本及可变费用的角度而言共沸蒸馏可以更为有利。关于共沸蒸馏的技术开发的主要观点可大致分为分离能力、可控性、回流比减少以及回收馏出液的后处理。一般而言，回流比越高，则操作稳定性越好，而当回流比减少时，操作稳定性通常变差。此外，当回流比减少至低于某一临界值时，共沸蒸馏本身的分离能力急剧变差。该临界值通常称为最小回流比，该值随以下参数的不同而异进料溶液的组成、共沸剂的种类、进料点、进料线的数量、回流的方式、共沸剂返回的方式等。当采用非常高的回流比进行操作时，很容易满足可控性及分离性。但由于这种操作在经济上是不合算的，因此所述操作实际上是采用尽可能接近最小回流比的回流比进行的。例如，还以通过共沸蒸馏从水和乙酸的液体混合物中获得乙酸的情况为例，为了使从共沸蒸馏塔的底部排出的液体(此后将该液体称为“塔底产物”)的纯度达到实际所需的要求，分离能力必须不低于一给定的水平。另一方面，从经济的角度出发要求回流比减少。回流比的减少容易使分离能力降低，而在减少回流比的同时保持分离能力则容易使可控性变差。当实际的水回流比与最小的水回流比之差减少至1.0或更低时，稳定性开始变差。当该差值减少至0.5时，稳定性进一步恶化。当该差值达到0.3时，稳定性极度恶化。恶化的操作稳定性导致了各种不合需要的结果，例如由于操作发生波动而使乙酸夹杂进馏出液或共沸剂夹杂进塔底产物。用于从水中分离出乙酸的公开于日本专利公开号41219/1987、WO 98-45239、公开的未经审查的国际专利申请号504556/1998、日本专利公开号31091/1986等。日本专利公开号41219/1987提出了一种方法，其中使来自共沸蒸馏塔的蒸汽冷凝液进行液/液分离，并通过气提水相液体减少已进入水相中的油相成分。然而，由于水相液体通常是排放的，因此从可变费用及环境的角度而言夹杂油相成分是不合需要的。WO 98-45239提出了一种将杂质从共沸剂中除去的改进方法，该方法包括部分冷凝来自共沸蒸馏塔顶部的蒸汽，并在连续塔中蒸馏包含在未冷凝蒸汽中的共沸剂和水相。这些技术的每一种均提出关于对来自共沸蒸馏塔顶部的回收蒸汽进行后处理的步骤的改进，而对控制共沸蒸馏的操作则与此前所用的相同。其中没有公开关于改进可控性的技术。公开的未经审查的国际专利申请号504556/1998提出了一种方法，其中将来自共沸蒸馏塔顶部的蒸汽冷凝液作为进料流提供给共沸区藉此省去水的回流。由于水回流量的降低可以减少共沸蒸馏塔的使用热量，因此可以预见该方法在设备成本及可变费用方面的优点。至于控制方面，该方法同时提出将水回流返回至塔的中部并调节其量藉此控制塔底产物的水含量。但在控制包含在共沸蒸馏塔底部排放液体中共沸剂的数量或控制包含在馏出物中乙酸的数量方面，这些建议并未给出改进的方法。因此需要一种控制方法，使得可以将共沸剂在塔底产物中的数量及杂质在馏出物中的数量调节至所需范围的值或使其减少，同时还能满足经济上的要求。日本专利公开号31091/1986提出了一种采用增强响应的控制方法，该方法包括将循环的共沸剂流分流，将其一部分返回至塔顶，另一部分返回至塔的中部，藉此容易实现操作条件的改变。更具体而言，所公开的技术为测量塔内的温度或共沸剂、乙酸或水的浓度，然后根据这些因素中的任何变化来改变提供给塔中部的共沸剂流的量，藉此改进稳定性。然而这个效果只有当共沸剂流被分流时才能获得。由于该技术在共沸蒸馏工艺中需要一个特殊的流路，因此对于一般用途而言其适用性较差。此外，在该参考文献中公开的方法中，如何调节共沸剂的流量需根据塔内的温度或共沸剂本身的浓度变化作为指标进行判断。但由本专利技术者们所做的研究得到以下的发现当出于经济上的要求而采用减少的回流比进行操作时，这些指标需要较长时间才能反映出共沸剂流量调节的效果。因此在流量调节中容易使流量发生过度的变化。另外，由于塔内的温度分布易随共沸剂的流量变化过程发生不规则波动，因而进行稳定操作是一件极其困难的事情。由上述从乙酸中分离水的的例子可知，在共沸蒸馏中同时获得分离能力和可控性的改进及回流比的降低等是极为困难的，这是重要的技术课题之一。具体而言，为了采用降低的回流比并藉此进行稳定的操作，需要一个指标来代替温度分布或共沸剂或另一种物质的浓度变化。鉴于这些情况本专利技术已取得突破。其目的之一是提供一种基于一个新的指标进行控制的更加稳定的。换言之，本专利技术的要点基于以下(1)-(10)(1)一种，其中在共沸蒸馏塔中采用共沸剂蒸馏待蒸馏溶液，以馏出液的形式回收包含所述共沸剂的共沸组分，并以塔底产物的形式回收共沸组分含量减少的液体，其特征在于预先设定共沸剂滞留量的目标值以便在共沸蒸馏塔的给定范围内营造一个共沸区，确定共沸蒸馏塔内共沸剂的实际滞留量，控制蒸馏塔的操作条件使得该实际滞留量达到所述目标值。(2)在(1)中所述的方法，其特征在于由进入或离开共沸蒸馏塔的液体之间的质量平衡确定共沸剂的实际滞留量。(3)在(1)中所述的方法，其特征在于通过从引入到共沸蒸馏塔内的共沸剂量中减去该共沸蒸馏塔之外的蒸馏体系中的共沸剂实际滞留量来确定共沸剂的实际滞留量。(4)在(1)-(3)中任一项所述的方法，其特征在于根据由共沸蒸馏塔内的组成变化或温度变化所确定的共沸区范围来设定共沸剂滞留量的目标值。(5)在(1)-(4)中任一项所述的方法，其特征在于根据杂质在馏出液和在塔底产物中的测定量来设定共沸剂滞留量的目标值。(6)在(1)-(5)中任一项所述的方法，其特征在于通过从与共沸蒸馏塔相连的共沸剂循环部分返回至蒸馏塔的共沸剂量来控制共沸剂滞留量。(7)在(1)-(6)中任一项所述的方法，其特征在于通过调节返回至共沸蒸馏塔的回流量来控制共沸剂滞留量。(8)在(1)-(7)中任一项所述的方法，其特征在于通过调节施加于共沸蒸馏塔的热量来控制共沸剂滞留量。(9)在(1)-(8)中任一项所述的方法，其特征在于待蒸馏溶液为包含脂族羧酸和水的混合物，将包含水和共沸剂的共沸组分作为馏出液进行回收，并将浓缩的脂族羧酸作为塔底产物进行回收。(10)在(9)中所述的方法，其特征在于设定共沸剂滞留量的目标值时，将共沸蒸馏塔的馏出液中脂族羧酸浓度相对于馏出液的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共沸蒸馏方法，其中在共沸蒸馏塔中采用共沸剂蒸馏待蒸馏溶液，以馏出液的形式回收包含所述共沸剂的共沸组分，并以塔底产物的形式回收共沸组分含量减少的液体，其特征在于预先设定共沸剂滞留量的目标值以便在共沸蒸馏塔的给定范围内营造一个共沸区，确定共沸蒸馏塔内共沸剂的实际滞留量，控制蒸馏塔的操作条件使得该实际滞留量达到所述目标值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：沼田元千，矶贝隆行，
申请(专利权)人：三菱化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]