一種共沸精餾提純乙酸和水的快速響應(yīng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種共沸精餾提純乙酸和水的快速響應(yīng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的芳烴羧酸生產(chǎn)過程，通常采用高壓下烷基芳烴的液相空氣氧化獲得。烷基芳烴液相氧化是在含有醋酸的水相介質(zhì)和金屬催化劑體系存在下，芳烴上的烷基逐步氧化生成醛和羧酸，最終得到芳烴羧酸。
[0003]烷基芳烴的氧化過程將生成水，同時伴隨大量的熱量，為了保持反應(yīng)過程溫度和反應(yīng)器內(nèi)水含量的穩(wěn)定，通常采用溶劑蒸發(fā)方式將熱量移出。移出的醋酸和水混合蒸汽，通過冷凝器冷凝，發(fā)生低壓蒸汽的形式，移出反應(yīng)熱量，然后大部分冷凝液回流到反應(yīng)器內(nèi)，而部分凝液進(jìn)入到溶劑脫水系統(tǒng)，進(jìn)行乙酸和水的分離，將分離得到的醋酸循環(huán)再利用，一部分水用作系統(tǒng)配料或洗滌液，大部分以污水形式進(jìn)入水處理系統(tǒng)。
[0004]醋酸和水分離通常采用普通的精餾方法、共沸精餾方法和液-液萃取方法。由于醋酸和水沸點較接近，當(dāng)醋酸水混合物中醋酸含量很低時，兩者分離難度急劇增加。因此，當(dāng)分離要求水中低醋酸含量時，人們普遍認(rèn)為非均相共沸精餾精餾技術(shù)是一種更節(jié)能、操作成本低的分離方法。
[0005]采用共沸精餾分離醋酸和水，雖然達(dá)到了節(jié)約分離用能量的目的，但是導(dǎo)致塔內(nèi)的汽液組分濃度分布復(fù)雜，系統(tǒng)中操作變量如回流的共沸劑量、回流比、進(jìn)料組成和溫度等的微小變化都將引起組分濃度分布較大的變化。因此，與傳統(tǒng)的精餾塔相比，共沸精餾塔的穩(wěn)態(tài)操作十分困難。有時，操作條件的微小變化將明顯影響共沸塔的分離效率，導(dǎo)致塔頂醋酸含量增加或?qū)е滤坠卜袆┖康脑黾?，從而污染釜底醋酸的純度，影響系統(tǒng)對醋酸再利用。
[0006]傳統(tǒng)分離塔中出現(xiàn)上述情況，通常通過調(diào)整回流比或控制塔底再沸器的熱負(fù)荷等實現(xiàn)裝置穩(wěn)定，而在共沸精餾塔內(nèi)上述控制方法已經(jīng)不足以保持塔內(nèi)組分的變化，特別是共沸區(qū)組分的變化。針對這個問題，提出了不同的共沸精餾分離醋酸和水的控制方法:
[0007]1)GB1576787提出了通過以共沸區(qū)下部區(qū)域的溫度為檢測手段，通過相應(yīng)調(diào)整進(jìn)入該區(qū)域的共沸劑量來維持該區(qū)域溫度的穩(wěn)定，從而達(dá)到穩(wěn)定該區(qū)域中汽液組分濃度分布穩(wěn)定的目的。
[0008]2)考慮生產(chǎn)芳烴羧酸過程，未反應(yīng)的二烷基苯進(jìn)入共沸精餾塔后對穩(wěn)定分離的影響，CN200810185619.9發(fā)明了在以醋酸正丁酯為共沸劑的條件下，在共沸區(qū)提取二烷基苯的操作方式，既采用間歇或分批地提取方式，并結(jié)合模擬結(jié)果給出了最佳溫度范圍和最佳二烷基苯與共沸劑的濃度比。
[0009]3)CN95194732.X發(fā)明了在以醋酸異丁酯或醋酸正丙酯為共沸劑的醋酸和水的共沸精餾工藝，專利發(fā)現(xiàn)采用發(fā)明的共沸劑可以降低共沸精餾塔的理論板數(shù)，為保持共沸精餾過程穩(wěn)定運(yùn)行，采用單相回流的方式，從而避免了塔頂流出物體系的復(fù)雜化。為防止進(jìn)料組成變化對塔操作的干擾，采用了在共沸精餾塔下部加入一股水進(jìn)料和調(diào)節(jié)回流比方式，控制塔底產(chǎn)品中水的含量。
[0010]上述專利的方案考慮了共沸精餾的特點，同時也考慮了未轉(zhuǎn)化的二烷基苯對共沸精餾塔穩(wěn)定分離的影響時，采取了對應(yīng)的控制策略。但是由于芳烴羧酸的生產(chǎn)過程中的分離物料中也含有醋酸甲酯，當(dāng)加入共沸劑時，系統(tǒng)會存在多個共沸物，這些共沸物存在共沸塔精餾段，當(dāng)采用共沸劑作為回流穩(wěn)定或調(diào)整精餾塔頂部的溫度分布時，由于共沸精餾塔內(nèi)部的汽液傳遞和共沸區(qū)溫度變化突變的特點，可能遠(yuǎn)離塔頂區(qū)域的溫度波動的調(diào)整，會花費(fèi)很長時間達(dá)到穩(wěn)定，導(dǎo)致過多的醋酸進(jìn)入到共沸塔的上部，造成醋酸消耗增大，同時也會使共沸劑向塔下部提餾段移動，造成塔底部的共沸劑含量增加，上述專利都沒有考慮如何及時、迅速調(diào)整塔內(nèi)溫度變化，防止醋酸向塔頂部移動和共沸劑向塔底部的移動，使精餾塔因外部干擾產(chǎn)生的擾動很快恢復(fù)或穩(wěn)定，減少系統(tǒng)醋酸和共沸劑的損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011 ] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，本發(fā)明新提供了一種共沸精餾提純乙酸和水的快速響應(yīng)方法。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本實發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0013]一種共沸精餾提純乙酸和水的快速響應(yīng)方法，共沸精餾時，抽取塔頂回流的油相，進(jìn)入共沸精餾塔中段，抽取塔頂回流的油相為塔頂回流的油相總量的1.0%-30.0wt%。
[0014]上述方法在共沸精餾塔頂部，通過溫度控制器控制塔頂回流量，保證共沸劑“界面”的位置穩(wěn)定。通過調(diào)整進(jìn)入共沸精餾塔中段的油相(共沸劑)的回流量引起脫水塔溫度曲線的移動，從而改善工藝控制的響應(yīng)速度。上述方法有效防止了因塔溫急劇下降導(dǎo)致的醋酸組分迅速上升和共沸劑的迅速下移的缺陷。
[0015]抽取塔頂回流的油相優(yōu)選為塔頂回流的油相總量的6.0wt%-20.0wt%。這樣能更進(jìn)一步加快響應(yīng)速度，同時進(jìn)一步防止醋酸的上升和共沸劑的下移。
[0016]為了提高產(chǎn)品的純度，將原料中的二烷基芳烴有效地去除，從共沸精餾塔低于共沸區(qū)下限的位置抽取一股物料，物料抽取處的溫度為95°C -110°C，這股物料質(zhì)量流量是進(jìn)入共沸精餾塔物料中二烷基芳烴總質(zhì)量流量的50%-150%，優(yōu)選60%—110%。
[0017]采用共沸精餾方法進(jìn)行芳烴羧酸生產(chǎn)過程中揮發(fā)溶劑的提純，提純前，原料中水質(zhì)量含量為15-50%，二烷基芳烴的質(zhì)量含量為5%-50%，優(yōu)選是20%—50%。
[0018]本發(fā)明共沸精餾所用共沸劑是指能夠與水形成非均相共沸物的溶劑，優(yōu)選為乙酸烷基酯；更優(yōu)選為:醋酸正丙酯、醋酸正丁酯、醋酸異丁酯或醋酸仲丁酯；進(jìn)一步優(yōu)選為醋酸仲丁酯。
[0019]為確保底部的純度，再沸器熱負(fù)荷通常作為一個操作變量。傳統(tǒng)精餾塔的操作方法是通過塔底出料流量控制，保證塔底液位的穩(wěn)定，而用再沸器加熱量控制提餾段溫度，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)意外操作波動，共沸劑將有可能進(jìn)入共沸精餾塔底部，污染塔底產(chǎn)品。
[0020]本申請采用塔底溫度和提餾段溫度平均值控制再沸器熱的負(fù)荷。這樣可以較快地檢測到來自提餾段液體組分中濃度變化，便于更好控制精餾塔提留段中共沸劑和水，保證塔底水的濃度。為了降低能耗一般將塔底的水的濃度提純到小于7wt%即可。
[0021]塔頂以補(bǔ)充的共沸劑控制共沸精餾段共沸劑界面溫度，以回流的有機(jī)相控制傾析器內(nèi)液位；或塔頂以回流的有機(jī)相控制共沸精餾段共沸劑界面溫度，以補(bǔ)充的共沸劑控制傾析器內(nèi)液位。采用上述兩種技術(shù)方案均可穩(wěn)定控制精餾塔內(nèi)的物料分布，實現(xiàn)波動的快速響應(yīng)。
[0022]進(jìn)料流股為一股以上，進(jìn)料股在高于共沸區(qū)下限的位置進(jìn)入塔中。
[0023]雖然在本發(fā)明的詳細(xì)說明中并沒有提及任何水相的回流，然而我們并沒有否定不可以采用回流少量水相的可能性。
[0024]本發(fā)明進(jìn)一步改善分離效果的方法是采用高效的規(guī)整填料塔內(nèi)件替代板式填料，由于采用有機(jī)相和共沸劑回流的方式，規(guī)整填料更使得回流液的流動分布均勻，傳熱傳質(zhì)的效果得到提高。
[0025]本發(fā)明未提及的技術(shù)均為現(xiàn)有技術(shù)。
[0026]本發(fā)明是利用100°C -110°C時，共沸劑對塔內(nèi)組分濃度變化的敏感性，調(diào)整由于各組分在精餾段濃度分布，從而快速調(diào)整醋酸和共沸劑在共沸精餾塔內(nèi)的溫度和濃度分布達(dá)到預(yù)定的分布；有效防止了因塔溫急劇下降導(dǎo)致的醋酸組分迅速上升和共沸劑的迅速下移的缺陷。
[0027]說明書附圖