用於回收乙酸的方法
2023-05-13 09:46:31
用於回收乙酸的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於回收乙酸的方法。本發明更具體地涉及一種方法，該方法包括從包含乙酸的水溶液進行液/液萃取的階段以及所得萃取物的蒸餾階段。
【專利說明】用於回收乙酸的方法
[0001]本發明涉及一種用於乙酸回收的方法。本發明更具體地涉及一種方法，該方法包括包含乙酸的水溶液的液/液萃取階段以及所得萃取物的蒸餾階段。
[0002]在有機化學工業中乙酸、乙酸酐和過乙酸被用於，例如乙酸纖維素、乙酸烷基酯類、烯酮類、丙三醇和環氧鏈烷酸類的生產，並且從這些過程萃取包含乙酸的溶液。
[0003]例如，乙酸在用於製備乙酸纖維素的過程中作為濃度為20%至40%的副產品形成，並且乙酸在用於通過使用過乙酸製備丙三醇的過程中作為濃度為10%至15%的副產品形成。包含在大約7%和大約40%之間的平均濃度的乙酸的水溶液作為副產品大量產生，而且從這些水溶液中回收該乙酸對於提高主過程的經濟效益是必需的並且是重要的。此外，乙酸被用於其他領域，例如被用於金屬加工業和被用於發酵業，而且包含乙酸的水溶液也可以在這些領域中形成。為了提高有價值物質的使用度以及為了避免環境汙染，高效地從這些水溶液中回收該乙酸是非常重要的。
[0004]用於從水溶液中回收乙酸的方法是已知的。這些方法之一在於進行用低沸點溶劑的液/液萃取。乙酸重新出現在該溶劑相中。然後構成該溶劑相的該乙酸、該溶劑、少量的溶解的水和可能的高沸點混合物通常通過蒸餾被回收。通過蒸餾來純化許多化合物可以證明實施起來是非常複雜而且非常昂貴的。
[0005]而且，在通過蒸餾純化的領域中，已經開發了間壁塔和熱耦合精餾(Petlyuk)塔。與具有傳統塔的純化過程相比，這些塔使得能夠限制在純化過程中所使用的塔的數量，這簡化了純化過程而且確保了能量消耗的降低。
[0006]尋找用於回收乙酸的簡單並且相對便宜的方法(使得能夠獲得高純度的化合物)
一直在進行著。`
[0007]為此，本發明提供了一種用於回收乙酸的方法，該方法包括:為了從該水溶液中萃取這種酸，用低沸點溶劑對包含乙酸的水溶液進行液/液萃取的階段，以及這種萃取物的蒸餾階段，其特徵在於，蒸餾是在間壁塔或熱耦合精餾塔中進行。
[0008]本發明的、在該萃取階段中被引入的、包含乙酸的水溶液有利地包含按重量計在20%和40%之間的乙酸。該乙酸可以產生自動物或植物來源的可再生材料。
[0009]根據本發明方法的一個具體實施方案，這種包含乙酸的水溶液由用於木漿乙醯化的方法產生。
[0010]通常，用於木漿乙醯化的方法包括使木漿與乙酸接觸的階段以及為了乙醯化纖維素而與乙酸酐反應的階段。所得產品是三乙酸纖維素，其隨後用水和一種催化劑水解以形成2，5-乙酸纖維素。在用水沉澱和清洗該產品的後段回收了包含按重量計在20%和40%之間的乙酸的水溶液。
[0011]根據這個實施方案，該包含乙酸的水溶液總體上包含高沸點化合物。本發明方法使將這些化合物與乙酸高效地分離成為可能。可以提及的是，作為高沸點化合物的例子，糖類、鹽類，如NaHSO4或CaSO4、半纖維素類等。
[0012]根據這個實施方案，在至少一個中間餾分中，在用間壁塔或用熱耦合精餾塔的該蒸餾階段期間回收的乙酸在用於該木漿乙醯化的過程中被再循環。在這種(這些)中間餾分中回收的乙酸可以是實質上純態的或者是例如，包含以重量計60%量級乙酸的濃縮水溶液形式。
[0013]本發明方法包括為了從該水溶液中萃取這種酸，用低沸點溶劑對包含乙酸的水溶液進行液/液萃取的階段。
[0014]該低沸點溶劑具有比乙酸低的沸點。
[0015]該溶劑有利地選自由醚類、醇類、乙酯類和酮類組成的組。
[0016]優選地，該溶劑選自二乙醚、甲基叔丁基醚、異丙醇、乙酸異丙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯和甲基乙基酮。
[0017]該萃取階段可以在許多設備中進行，其中使兩個液相相互接觸。為了高效的萃取，優選的是選擇一種裝置，其中這兩個液相之間的界面不時地被「更新的」。在化學工業中，一般使用具有規整填料或無規填料的塔，或孔板塔作為連續萃取設備。使用混合器/傾析器的級聯也是可行的。
為了改進該溶劑和這些水相之間的混合，可以使用攪拌塔萃取設備，如RDC(轉盤式接觸器)型盤/環塔或Oldshue-Rushton型攪拌塔。
[0018]優選地，在包含待萃取乙酸的該溶液和該低沸點溶劑之間的接觸是逆流地進行。
[0019]有利地，在該萃取階段期間的溫度低於或等於50°C。在這個階段期間，壓力優選為大氣壓。
[0020]由該萃取過程(萃取物)產生的該溶劑相主要包含乙酸和溶劑，少量的溶解的水以及可能的高沸點化合物。
[0021]本發明方法還包括在間壁塔或熱耦合精餾塔中，由該萃取階段產生的該萃取物的蒸餾階段。
[0022]在間壁塔或熱耦合精餾塔中這個蒸餾的目的是該萃取物的各種化合物，即該萃取溶劑、該乙酸和可能的這些高沸點化合物，的高效分離和回收。
[0023]總體上回收了以下各項:
-在塔頂，該萃取溶劑和可能的少量水，
-在塔的側部中，至少一種中間餾分；這種(這些)中間餾分包含實質上純態的乙酸或濃縮水溶液形式的乙酸，
-在塔底，高沸點化合物，單獨地或作為與乙酸的混合物。
[0024]該術語「間壁(choison)塔」被理解為是指一個塔，該塔的一部分用間壁豎直分離成兩個部分。該間壁的存在產生了位於該進料區的預分餾段。
[0025]熱耦合精餾塔是間壁塔的替代物。它是這樣一種塔:其中該間壁塔的預分餾段用分開的預分餾塔替代，其頂部產品被引入後面的塔(不是間壁塔)的頂部，並且其底部產品被引入這個塔的底部。該預分餾塔沒有鍋爐或冷凝器，具有間壁，但是來自該預分餾塔後的該塔頂部的液體和來自這個後面的塔底部的蒸汽被引入該預分餾塔。
[0026]本發明的間壁塔包括至少一個間壁。優選地，它只包括一個間壁。
[0027]該間壁可以是一塊焊接於該塔上的金屬板，它可以，例如，具有大約1.5mm的厚度。它也可以是不焊接於該殼體而且與該塔的內部件成一體的間壁。
[0028]該間壁優選位於該塔的中間，在該塔中進料流的引入點的任何一側以及在這種(這些)中間餾分的回收點的任何一側。[0029]該間壁塔的尺寸可以是高度地可變的。它的直徑，例如，在0.3m和大於5m之間。它的高度可以變化至100m。
[0030]有利地，該塔的壓力為大氣壓。
[0031]優選地，在塔頂和塔底之間的溫度範圍在20°C和130°C之間。
[0032]這種(這些)回收的中間餾分有利地包含按重量計在50%和100%之間的乙酸。
[0033]有利地，在該蒸餾期間，在塔頂回收的該萃取溶劑，在該萃取階段中被再循環。在塔頂，該萃取溶劑可以包含少量的水，它可以，例如，包含按重量計在O %和10 %之間的水。並且，在該萃取階段中被再循環前，水可以，例如通過簡單的沉降操作，與該溶劑分離。
[0034]本發明的方法，包括萃取階段和用間壁塔或熱耦合精餾塔的蒸餾階段，使得能夠以高純度回收該乙酸和該萃取溶劑。該過程簡單並且是在經濟上高度有利的。通過使用間壁塔或熱耦合精餾塔，有可能減少塔的個數(從而減少塔筒、鍋爐、冷凝器或內部件的數量)，這樣可顯著地減少蒸餾裝置的投資費用及其複雜性。這也可能使能量消耗顯著降低。
[0035]圖1表示用於乙酸回收的傳統方法的示意圖。
圖2表示本發明方法的一個實施例的示意圖。
圖3表示本發明方法的另一個實施例的示意圖。
[0036]鑑於下面給出的實例，本發明的其他細節或優點將變得更加清楚。
實例ι(對比)` 圖1表示用於乙酸回收的傳統方法的示意圖。
在用於纖維素乙醯化的過程結束時，進行包含按重量計30%乙酸的乙酸水溶液的萃取階段。該萃取溶劑是二乙醚。萃取是在孔板塔中在25°C和大氣壓下進行的。
流I表示通過源自該萃取階段的溶劑萃取的產品。流I由水、溶劑、乙酸和高沸點化合物的混合物組成。流I被引入到蒸餾塔中。流2是在塔頂排出的餾出物；它主要由在萃取階段再循環的溶劑組成。在該塔的底部排出的流3被引入到閃蒸鼓中。這個閃蒸將流3分離成另外2個流:包含按重量計乙酸比例為75%的一種水和乙酸的混合物的流4，和包含大部分高沸點化合物的流5。流4送入用於乙酸純化的塔。在塔頂，包含按重量計從70%至90%水的富含水的混合物6被萃取並且被返回至該萃取階段。由水的比例範圍為從35%至45%的水和乙酸的混合物組成的流7，在這個塔的側部被抽出；這個流再循環到用於纖維素乙醯化的過程。從該塔底部抽出的流8，是純(99.5%)乙酸，再循環到用於纖維素乙醯化的過程。
實例2
圖2表不包括間壁塔和閃蒸鼓的本發明方法的一個實施方案的不意圖。
流15表示通過源自該萃取階段的溶劑而萃取的產品(該萃取階段的條件與對比實施例I的相同)。流15被引入間壁塔。流16和17產生自該間壁塔頂排出的流在5°C和40°C之間並且優選20°C的溫度下的沉降分離。流16主要地包含被再循環到該萃取階段的溶劑，並且流17主要地包含水。在與流15相對的被該間壁佔用的區域中，流18被抽出並且由包含按重量計在50%與70%之間乙酸的乙酸和水的混合物組成。這個流18被再循環到纖維素乙醯化的過程的反應段。流19在間壁塔底部被萃取並且包括乙酸和高沸點化合物。這個流送入閃蒸鼓。這個閃蒸將該物流19分離成另外2個流:包含純乙酸、被再循環到用於纖維素乙醯化的過程的反應段的流20，和包含高沸點化合物和乙酸的流21。
根據這個實施例實現該過程的一個實例如下所述。
各種流的組成和工作條件在下表1中進行了描述。在表中提及的百分比均為重量百分比。
【權利要求】
1.一種用於乙酸回收的方法，包括用低沸點溶劑對包含乙酸的水溶液進行液/液萃取的階段，以便從該水溶液中萃取這種酸，以及對這種萃取物進行蒸餾的階段，其特徵在於，該蒸餾在間壁塔或熱耦合精餾塔中進行。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於該水溶液包含按重量計在20%與40%之間的乙酸。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於該水溶液由用於木漿乙醯化的方法產生。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於該水溶液還包含高沸點化合物。
5.如權利要求4或5所述的方法，其特徵在於在用間壁塔或熱耦合精餾塔的該蒸餾階段過程中，在至少一個中間餾分中回收的乙酸被再循環到用於木漿乙醯化的過程中。
6.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於該低沸點溶劑選自由醚類、醇類、乙酸酯類或酮類的組。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於該低沸點溶劑選自二乙醚、甲基叔丁基醚、異丙醇、乙酸異丙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯和甲基乙基酮。
8.如以上權利要求中 任一項所述的方法，其特徵在於該塔的壓力為大氣壓。
9.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於在該塔頂和該塔底之間的溫度範圍是在20°C與130°C之間。
10.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於傾析在該塔頂排出的該溶劑/水混合物之後，回收該低沸點溶劑。
11.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於該低沸點溶劑被再循環到該萃取階段中。
【文檔編號】C07C51/48GK103827072SQ201280032863
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年5月14日 優先權日:2011年5月17日
【發明者】D.阿莫羅, M.布勒厄蘭, A.於梅爾, T.克倫賴 申請人:索爾維阿塞託有限公司