一種從含醋酸廢水中回收醋酸的方法
2023-05-14 21:05:41
專利名稱：一種從含醋酸廢水中回收醋酸的方法
技術領域：
本發明涉及從含醋酸的廢水中回收醋酸的方法。
背景技術：
醋酸是一種重要的常用化工原料或產品，許多化工過程均涉及到醋酸的利用和回收。最早是採用普通精餾法分離水-醋酸混合物以回收醋酸，該法需要的塔板多，回流比大，回收率低，能耗高；最老的節能方法是加醋酸酯或物理性質與醋酸相近的物質進行共沸精餾，其操作條件較難掌握，並且分離後的水中仍含有共沸劑和少量醋酸，需要再回收，節能的幅度不大。近年來，一些研究者進行了以液-液萃取精餾的方法分離水和醋酸的研究，利用一種與水不互溶且沸點顯著高於醋酸並與醋酸有強烈親和力的的溶劑，如二甲基甲醯胺、N-甲基乙醯胺、N-甲醯嗎啉、環丁碸、烷基乙醇胺等，將醋酸從水中轉移至加入的溶劑中，再利用精餾方法將溶劑與醋酸分離，達到萃取分離水-醋酸的目的；該法由於所選的溶劑在水裡總有一定的溶解度，往往帶來第三種物質的汙染，而且需要採用至少兩個精餾塔，投資大，工藝複雜，與普通精餾相比，節能效果並不明顯。
發明內容
本發明的目的是提供一種從含醋酸廢水中回收醋酸的新方法，該方法在保證獲得高純度醋酸的同時，還可大大降低能耗。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種從含醋酸廢水中回收醋酸的方法，採用多效精餾系統回收醋酸。
上述多效精餾系統為由至少兩個壓力不同的精餾塔構成，且依壓力由高到低或者由低到高的順序，相鄰兩個塔的高壓塔塔頂蒸汽作低壓塔再沸器的熱源。精餾塔的數目(即效數)優選為由2-5個壓力不同的精餾塔構成。所用的精餾塔可以是填料塔，也可以是板式塔；優選採用阻力較小的高效填料塔。
上述多效精餾系統中所用的壓力不同的精餾塔，可選用不同壓力的加壓精餾塔、常壓精餾塔和減壓精餾塔。各精餾塔的操作條件為具有15-80理論塔板數，回流比(塔頂回流入塔的液體量與塔頂產品量之比)1.0-7，加壓精餾塔壓力為0.20-0.50MPa(絕對壓力，下同)、常壓精餾塔壓力為0.1-0.15MPa、減壓精餾塔壓力為0.01-0.06MPa。
多效精餾的原理為原料被近似均勻地輸送到各個塔中。塔的操作壓力由第1效到最後一效逐級降低，使得前一效的塔頂溫度略高於後一效的塔釜溫度。第1效塔的塔釜由水蒸汽供熱，其塔頂蒸汽作為熱源加熱第2效的塔釜，同時被冷凝得到產品。以此類推，前一效塔頂蒸汽作為熱源向後一效塔釜提供熱量，同時後一效塔釜液作為冷卻介質將其冷凝。這樣反覆進行。直到最後一效，在其塔釜被上一效塔頂蒸汽加熱後，塔頂蒸汽由外界冷卻介質冷凝。這樣，在整個流程中，只是在第1效加入新鮮蒸汽，在最後一效加入冷卻介質，中間各塔則不再需要外加蒸汽和冷卻介質，由此達到節能目的。當然，如果原料中還含有其它雜質，可根據情況在其它塔增加冷凝介質等。
在精餾過程中，精餾塔的分離能力，主要取決於精餾塔所相當的理論板數和回流比的大小。回流比的大小，對精餾過程的分離效果和經濟性有著重要的影響。增大回流比，就可提高產品純度，但也增加了能耗。因此，在精餾設計時，回流比是一個需認真選定的參數。
另一方面，多數精餾的節能效果是以其效數來決定的。從理論上講，與單塔相比，由雙塔組成的雙效精餾的節能效果為50％，而三效精餾的節能效果為67％，四效精餾的節能效果為75％。以此類推，對於N效精餾，其節能效果可用一個公式來表示，即=N-1N100%,]]>其中η為節能效果，N為多效精餾的效數。但是，上述的節能效果均為理論值，在實際應用時則會低一些。而且還要考慮到節省的能量與增加的設備投資間的關係。可根據廢水中醋酸的濃度、熱源的溫度和其它經濟原則等情況確定其效數。效數的增加，投資當然會有所增加，但並不是成正比關係，因每個塔的處理量與效數成反比，即效數越多，塔的直徑越小，每個換熱器面積也減少。
與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明採用多效精餾系統回收醋酸，依壓力高低的順序，相鄰兩個塔的高壓塔塔頂蒸汽作低壓塔再沸器的熱源，也就是說，除最後一個塔之外，其餘各塔塔頂蒸汽的冷凝潛熱均被精餾系統自身回收利用，從而使整個精餾過程的能耗大大降低，消耗熱量接近普通精餾的1/效數；而且回收所得的醋酸純度高，回收率也高。此外，本發明方法回收醋酸不需加入其它溶劑，工藝簡單，不會帶來其它物質的汙染。
圖1為本發明實施例2的雙效精餾流程圖；圖2為本發明實施例3的雙效精餾逆流流程圖；圖3為本發明實施例5的三效精餾流程圖；圖4為本發明實施例7的四效精餾流程圖；圖5為本發明實施例9的四效精餾流程圖。
其中，1為預熱器，2為加壓精餾塔，3為再沸器，4為常壓精餾塔，5為減壓精餾塔，6為冷凝器，7為真空泵。
具體實施例方式
下面結合具體實施方式
對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於下述實施例。
實施例1本實施例為普通精餾，作為實施例2和3的對照例採用現有技術普通精餾(單塔)方法從含醋酸的廢水中回收醋酸。單塔，為常壓精餾塔，波紋填料，理論板數50。
操作條件見下表
物料平衡見下表
本實施例方法每小時加熱蒸汽(0.6MPaf)消耗量為9.148t/t(醋酸)；醋酸回收率為99.07％。(表中的「原料」是指回收醋酸前的含醋酸廢水原料，「產品」是指經精餾塔回收後所得的高純度醋酸，「廢水」是指回收醋酸後剩下的水溶液；壓力均為絕對壓力；下同。)實施例2本實施例為雙效精餾採用本發明方法(雙效精餾)從含醋酸的廢水中回收醋酸，流程見圖1，兩個塔依次分別為加壓精餾塔和常壓精餾塔，均為波紋填料，理論板數均為50。
各塔操作條件見下表
物料平衡見下表
本實施例方法每小時加熱蒸汽(0.6MPaf)消耗量為4.465t/t(醋酸)，與實施例1相比，節約能耗51.19％；醋酸回收率為98.41％。
實施例3本實施例為雙效精餾(逆流)採用本發明方法(雙效精餾，逆流)從含醋酸的廢水中回收醋酸，流程見圖2，兩個塔依次分別為常壓精餾塔和加壓精餾塔，均為波紋填料，理論板數均為50。
各塔操作條件見下表
物料平衡見下表
本實施例方法每小時加熱蒸汽(0.6MPaf)消耗量為4.70t/t(醋酸)，與實施例1相比，節約能耗48.62％；醋酸回收率為99.32％。
實施例4本實施例為普通精餾，作為實施例5的對照例採用現有技術普通精餾(單塔)方法從含有輕雜質的醋酸廢水中回收醋酸。單塔，為常壓精餾塔，浮閥板，理論板數50，板效率65％。
操作條件見下表
物料平衡見下表
本實施例方法每小時加熱蒸汽(0.6MPaf)消耗量為15.731t/t(醋酸)；醋酸回收率為97.36％。
實施例5本實施例為三效精餾採用本發明方法(三效精餾)從含有輕雜質的醋酸廢水中回收醋酸，流程見圖3，三個塔依次分別為加壓精餾塔、常壓精餾塔和減壓精餾塔；前兩個加壓精餾塔為浮閥板塔，每個塔理論板數50，板效率65％；減壓精餾塔為波紋填料，理論板數40。因原料中有少量輕雜質，加壓精餾塔塔頂蒸汽部分冷凝，汽相引出輕雜質。
各塔操作條件見下表
物料平衡見下表
本實施例方法每小時加熱蒸汽(0.6MPaf)消耗量為5.588t/t(醋酸)，與實施例4相比，節約能耗64.48％；醋酸回收率為98.02％。
實施例6本實施例為普通精餾，作為實施例7的對照例採用現有技術普通精餾(單塔)方法從含醋酸的廢水中回收醋酸。單塔，為常壓精餾塔，波紋填料，理論板數50。
操作條件見下表
物料平衡見下表
本實施例方法每小時加熱蒸汽(0.6MPaf)消耗量為25.47t/t(醋酸)；醋酸回收率為96.66％。
實施例7本實施例為四效精餾採用本發明方法(四效精餾)從含醋酸的廢水中回收醋酸，流程見圖4，四個塔分別為1號塔、2號塔、3號塔和4號塔。1號塔和2號塔均為加壓精餾塔，2號塔內壓力小於1號塔內壓力，3號塔為常壓精餾塔，4號塔為減壓精餾塔；四個塔均為波紋填料，理論板數均為50。
各塔操作條件見下表
物料平衡見下表
本實施例方法每小時加熱蒸汽(0.6MPaf)消耗量為6.85t/t(醋酸)，與實施例6相比，節約能耗73.11％；醋酸回收率為96.93％。
實施例8本實施例為普通精餾，作為實施例9的對照例採用現有技術普通精餾方法從含有輕雜質和重雜質的醋酸廢水中分離醋酸，因為原料中除含有水和輕雜質外，還含有重雜質，故需要用2個塔，第1個塔為脫水塔，波紋填料，理論板數50，塔頂蒸出廢水；第二塔為脫重塔，塔頂蒸出純醋酸。兩個塔的再沸器分別用蒸汽加熱。
操作條件見下表
物料平衡見下表
本實施例方法每小時加熱蒸汽(0.6MPaf)消耗量為脫輕塔7.86t/t(醋酸)，脫重塔0.51t/t(醋酸)，共計8.37t/t(醋酸)；醋酸回收率為97.50％。
實施例9本實施例為四效精餾採用本發明方法(四效精餾)從含有輕雜質和重雜質的醋酸廢水中分離醋酸，流程見圖5，四個塔分別為1號塔、2號塔、3號塔和4號塔。1號塔和2號塔均為加壓精餾塔，2號塔內壓力小於1號塔內壓力，3號塔和4號塔均為減壓精餾塔，4號塔內壓力小於3號塔內壓力；四個塔均為波紋填料，前三個塔理論板數均為50，4號塔理論塔板數10。因原料中有少量輕、重雜質，在1號塔塔頂蒸汽部分冷凝，汽相引出輕雜質。以4號塔作為分離重雜質用，因分離重雜質不需要較高的回流比，3號塔塔頂蒸汽僅部分供4號塔再沸器加熱，多餘的蒸汽在3號塔冷凝器中冷凝。
各塔操作條件見下表
物料平衡見下表
本實施例方法每小時加熱蒸汽(0.6MPaf)消耗量為3.17t/t(醋酸)，與實施例8相比，節約能耗62.13％；醋酸回收率為98.04％。
由以上各實施例可見，本發明醋酸回收方法可大大降低能耗，消耗熱量接近普通精餾的1/效數，獲得的醋酸純度較高，醋酸的回收率也高；而且工藝簡單，沒有其它物質的汙染。
權利要求
1.一種從含醋酸廢水中回收醋酸的方法，其特徵在於採用多效精餾系統回收醋酸。
2.根據權利要求1所述的從含醋酸廢水中回收醋酸的方法，其特徵在於所述的多效精餾系統為由至少兩個壓力不同的精餾塔構成，且依壓力由高到低或者由低到高的順序，相鄰兩個塔的高壓塔塔頂蒸汽作低壓塔再沸器的熱源。
3.根據權利要求2所述的從含醋酸廢水中回收醋酸的方法，其特徵在於所述的多效精餾系統為由2-5個壓力不同的精餾塔構成。
4.根據權利要求2所述的從含醋酸廢水中回收醋酸的方法，其特徵在於所述的精餾塔為填料塔或板式塔。
5.根據權利要求4所述的從含醋酸廢水中回收醋酸的方法，其特徵在於所述的精餾塔為阻力較小的高效填料塔。
6.根據權利要求2-5中任一項所述的從含醋酸廢水中回收醋酸的方法，其特徵在於所述的壓力不同的精餾塔包括加壓精餾塔、常壓精餾塔和減壓精餾塔。
7.根據權利要求6所述的從含醋酸廢水中回收醋酸的方法，其特徵在於所述的各精餾塔的操作條件為具有15-80理論塔板數，回流比1.0-7，加壓精餾塔壓力為0.20-0.50MPa、常壓精餾塔壓力為0.1-0.15MPa、減壓精餾塔壓力為0.01-0.06MPa。
全文摘要
本發明公開了一種從含醋酸廢水中回收醋酸的方法，採用多效精餾系統回收醋酸，將前一個塔的塔頂蒸汽作為後一個塔再沸器的熱源，或將後一個塔的塔頂蒸汽作為前一個塔再沸器的熱源。該方法可使整個精餾過程的能耗大大降低，消耗熱量接近普通精餾的1/效數，而且回收所得的醋酸純度高，回收率也高。此外，本發明方法回收醋酸不需加入其它溶劑，工藝簡單，不會帶來其它物質的汙染。
文檔編號C07C51/42GK1919821SQ20061002183
公開日2007年2月28日 申請日期2006年9月13日 優先權日2006年9月13日
發明者胡文勵, 曾健, 廖炯, 毛震波, 馬磊, 吳路平 申請人:西南化工研究設計院