一種丙烯酸裝置中甲苯分離系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于甲苯分離領(lǐng)域，具體涉及一種丙烯酸裝置中的甲苯分離系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 丙烯酸裝置中一般采用共沸蒸餾的方法除去丙烯酸粗溶液(丙烯酸氧化單元產(chǎn)生 的丙烯酸含水溶液)的水和醋酸，丙烯酸裝置中多用甲苯作為丙烯酸粗溶液的共沸劑。甲苯 共沸劑與丙烯酸粗溶液在輕組份分餾塔中共沸蒸餾，塔底再沸器泵強(qiáng)制循環(huán)，低壓蒸汽作 為再沸器熱源將塔底溫度升高；塔頂用塔回流泵打入共沸劑溶液，利用共沸蒸餾方法使大 部分水、醋酸與丙烯酸分離后從輕組份分餾塔頂流出，經(jīng)輕組份分餾塔塔頂冷凝器冷凝后， 進(jìn)入回流罐，共沸劑甲苯與含醋酸等組分的廢水分層，共沸劑甲苯溢流至回流罐中擋板的 另一側(cè)循環(huán)使用；回流罐內(nèi)未被冷凝的氣體，在罐頂排放氣冷凝器中用冷凍水進(jìn)一步冷凝 冷卻后，凝液流入回流罐，未凝氣被水環(huán)式真空泵抽至真空泵分離器進(jìn)行氣、水分離。
[0003] 目前生產(chǎn)過(guò)程中共沸劑甲苯的回收是通過(guò)在輕組份分餾塔回流罐內(nèi)與含醋酸等 組分的廢水自然分層，并通過(guò)溢流至回流罐中擋板的另一側(cè)來(lái)回收再循環(huán)使用，由于化工 連續(xù)生產(chǎn)是處于動(dòng)態(tài)過(guò)程，而甲苯與廢水的分層在動(dòng)態(tài)下分層效果差，導(dǎo)致部分甲苯與廢 水混合排出系統(tǒng)，造成了甲苯的消耗，丙烯酸行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)一噸丙烯酸要消耗4. 5~6公斤甲 苯，這是導(dǎo)致甲苯消耗較高的主要原因。
[0004] 雖然，在理論上延長(zhǎng)甲苯與廢水的靜態(tài)分層時(shí)間可以大大提高甲苯與廢水的分離 效果，但由于化工連續(xù)生產(chǎn)，很難提供長(zhǎng)時(shí)間的靜態(tài)分層，導(dǎo)致甲苯與廢水的分層在動(dòng)態(tài)下 分層效果差，丙烯酸行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)一噸丙烯酸要消耗4. 5~6公斤甲苯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種丙烯酸裝置中 的甲苯分離系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)可明顯降低甲苯的消耗量，實(shí)現(xiàn)改善工作環(huán)境、節(jié)能減排， 該方法靈活簡(jiǎn)便，提高甲苯的回收效率。
[0006] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：該用于丙烯酸裝置中的甲苯分離系統(tǒng)，包括 用于分離丙烯酸粗品中輕組分的分餾塔，分餾塔塔中段設(shè)有分餾塔進(jìn)料管，分餾塔塔底設(shè) 有塔底出料管，其特征在于：分餾塔塔頂氣相管路連接有冷凝機(jī)構(gòu)，冷凝機(jī)構(gòu)通過(guò)管路與用 于分離甲苯的回流罐連接，回流罐底部設(shè)有廢水輸出管路和甲苯輸出管路；回流罐內(nèi)部沿 液體流動(dòng)方向依次設(shè)有用于油水分離的聚結(jié)器和用于截流甲苯的擋板，擋板位于廢水輸出 管路和甲苯輸出管路之間，廢水輸出管路位于聚結(jié)器和擋板之間，冷凝機(jī)構(gòu)通過(guò)管路連接 有壓力調(diào)節(jié)裝置。
[0007] 所述的甲苯輸出管路包括甲苯回流管路和甲苯回收管路，甲苯回流管路與分餾塔 塔頂相連接，甲苯回收管路與甲苯儲(chǔ)存容器相連接，甲苯回流管路和甲苯回收管路上均設(shè) 有用于控制管路開(kāi)閉的閥門。
[0008] 所述的冷凝機(jī)構(gòu)包括第一冷凝器和第二冷凝器，第一冷凝器與分餾塔塔頂氣相出 口管路連接，第二冷凝器與第一冷凝器氣相出口管路連接，第一冷凝器和第二冷凝器的冷 凝產(chǎn)物輸出管路分別與回流罐相連接。
[0009] 所述的壓力調(diào)節(jié)裝置包括真空泵、封水罐和封水冷凝器，真空泵通過(guò)管路與冷凝 機(jī)構(gòu)連接，真空泵的水和廢氣排出管路與封水罐相連接，封水罐底部通過(guò)管路與封水冷凝 器連接，封水冷凝器通過(guò)管路與真空泵相連接。
[0010] 所述的甲苯輸出管路上設(shè)有回流泵，廢水輸出管路上設(shè)有蒸餾泵。
[0011] 所述的回流罐為臥式罐，回流罐內(nèi)部沿液體流動(dòng)方向依次設(shè)有冷凝機(jī)構(gòu)接口、聚 結(jié)器、廢水輸出管路接口、擋板和甲苯輸出管路接口，聚結(jié)器和擋板固定在回流罐底面上， 擋板和回流罐頂壁之間存在液體流動(dòng)的空間，擋板高度高于聚結(jié)器高度。
[0012] 所述的冷凝機(jī)構(gòu)接口設(shè)置在回流罐頂部，并通過(guò)管路通至回流罐底部；廢水輸出 管路接口設(shè)置在回流罐底部。
[0013] 所述的聚結(jié)器包括沿液體流動(dòng)方向依次設(shè)置的孔板和絲網(wǎng)，孔板和絲網(wǎng)之間 存在間隙，孔板的高度高于或等于絲網(wǎng)的高度，孔板上分布有多個(gè)開(kāi)孔，絲網(wǎng)的厚度為 300~500mm，絲網(wǎng)的高度為回流罐高度的60~80%。
[0014] 以上所述的用于丙烯酸裝置中的甲苯分離系統(tǒng)的方法，步驟如下： a) 通過(guò)壓力調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)冷凝機(jī)構(gòu)和回流罐中壓力為13. 5~15. 5kPa ;將分餾塔塔頂 餾出的氣相產(chǎn)物經(jīng)冷凝機(jī)構(gòu)冷凝，獲得溫度23~33°C的冷凝混合液； b) 冷凝混合液通過(guò)管路進(jìn)入回流罐，回流罐中溫度23~33°C，回流罐中的冷凝混合 液通過(guò)聚結(jié)器使水和甲苯分層獲得分層溶液，分層溶液的分層界面保持在聚結(jié)器高度的 50~80%，分層溶液經(jīng)擋板截流后獲得甲苯； c) 回流罐底部分離的廢水經(jīng)蒸餾泵排放至廢水處理單元，廢水輸出管路排出量為 9000~11000kg/h，回流罐中獲得的甲苯通過(guò)甲苯輸出管路流出回流罐。
[0015] 所述的甲苯輸出管路包括甲苯回流管路和甲苯回收管路，甲苯回流管路與分餾塔 塔頂相連接，甲苯回收管路與甲苯儲(chǔ)存容器相連接，甲苯回流管路和甲苯回收管路上均設(shè) 有用于控制管路開(kāi)閉的閥門，控制甲苯回流管路流量與廢水輸出管路排出量的比值為7:1。
[0016] 在本發(fā)明中，申請(qǐng)人設(shè)計(jì)的工藝流程如下：丙烯酸粗品從分餾塔中段進(jìn)入，所述的 分餾塔塔頂設(shè)有甲苯加入管道，甲苯作為共沸劑，丙烯酸粗品中的水和微量醋酸與從分餾 塔塔頂加入的甲苯共沸，氣相組分從塔頂蒸出。氣相組分的主要成分為水、甲苯和微量醋 酸，微量醋酸含量較少可以忽略不計(jì)。氣相組分經(jīng)過(guò)作為冷凝機(jī)構(gòu)的第一冷凝器和第二冷 凝器冷凝后，以水和甲苯為主要成分的冷凝混合液進(jìn)入回流罐，在回流罐中聚結(jié)分層形成 分層溶液。分層溶液中的下層為廢水，分層溶液中的下層為甲苯。下層廢水經(jīng)廢水輸出管 路直接排出本發(fā)明的分離系統(tǒng)，上層甲苯經(jīng)甲苯輸出管路輸出到回流罐外部。通過(guò)回流泵 提供動(dòng)力，甲苯輸出管路輸出的甲苯一方面可經(jīng)甲苯回流管路打到塔內(nèi)繼續(xù)作為共沸劑利 用，另一方面可經(jīng)甲苯回收管路回收至甲苯儲(chǔ)存容器中保存。
[0017] 申請(qǐng)人在研宄中發(fā)現(xiàn)：丙烯酸粗品的分餾精制過(guò)程中，作為共沸劑的甲苯存在損 耗較大的問(wèn)題，雖然對(duì)甲苯進(jìn)行了回收再利用，但通過(guò)計(jì)算甲苯投入量發(fā)現(xiàn)仍然有大量甲 苯流失。共沸劑的甲苯大量購(gòu)買，增加了丙烯酸粗品的分餾精制成本。
[0018] 申請(qǐng)人通過(guò)研宄確定：共沸劑甲苯的大量流失主要，包括氣相流失和液相流失兩 個(gè)方面。氣相流失是在分餾塔塔頂氣相輕組分經(jīng)冷凝機(jī)構(gòu)冷凝過(guò)程中有大量甲苯以氣態(tài) 的形式揮發(fā)流失，甲苯具有毒性和刺激性氣味，氣相流失還會(huì)造成空氣中甲苯濃度過(guò)高、工 作環(huán)境惡劣的問(wèn)題，對(duì)工人的身體健康有不良影響，也變相的增加了人工成本；液相流失 是由于冷凝混合液中的甲苯和水無(wú)法較快較好的分離，導(dǎo)致分離后排放的廢水中仍含有大 量甲苯，廢水中的大量甲苯排放后會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染。申請(qǐng)人設(shè)計(jì)了壓力調(diào)節(jié)裝置， 壓力調(diào)節(jié)裝置能夠通過(guò)相連接的管路調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的壓力，壓力調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)壓力的范 圍包括分餾塔、冷凝機(jī)構(gòu)和回流罐。通過(guò)壓力調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)冷凝機(jī)構(gòu)和回流罐內(nèi)的壓力為 13. 5~15· 5kPa，優(yōu)選的通過(guò)壓力調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)冷凝機(jī)構(gòu)和回流罐內(nèi)的壓力為14~14· 8kPa， 使該系統(tǒng)外的工作環(huán)境中甲苯的氣味減小到可以忽略不計(jì)，也同時(shí)減少了系統(tǒng)內(nèi)甲苯的氣 相流失。
[0019] 本發(fā)明采用回流罐中的聚結(jié)器來(lái)加快水相甲苯在冷凝混合液中的聚結(jié)，聚結(jié)器 豎直固定在回流罐內(nèi)，聚結(jié)器下邊緣與罐底相接，上邊緣位于水和甲苯分界面以上，結(jié)合 高和低表面自由能，冷凝混合液中的水和甲苯經(jīng)過(guò)聚結(jié)器時(shí)，當(dāng)液滴被捕獲，且在孔板和 絲網(wǎng)中、孔板和絲網(wǎng)之間聚集，這樣就大大地提高了聚集的速率。申請(qǐng)人設(shè)計(jì)絲網(wǎng)的厚度 為300~500mm，優(yōu)選的，絲網(wǎng)的厚度為350~400mm。是由于申請(qǐng)人在研宄中發(fā)現(xiàn)：冷凝混合 液在沿絲網(wǎng)厚度方向穿過(guò)時(shí)，如絲網(wǎng)厚度小于300mm則穿過(guò)絲網(wǎng)的冷凝混合液分層效果不 理想，導(dǎo)致所排放的廢水中含有大量甲苯，造成排污嚴(yán)重和液相甲苯流失；當(dāng)絲網(wǎng)厚度大于 500mm時(shí)，會(huì)造成聚結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，降低甲苯的分離效率。經(jīng)申請(qǐng)人研宄發(fā)現(xiàn)300~500mm的設(shè) 計(jì)，既可以保證回流罐中甲苯有較高的分離效率，又可保證甲苯有效的聚結(jié)，避免液態(tài)甲苯 在廢水中的大量流失。
[0020] 申請(qǐng)人通過(guò)研宄發(fā)現(xiàn)：不僅可以用于分離