用于二醇-水混合物的分离方法和反应器系统技术方案

分离方法将多元醇化合物与水分离，从而获得包含输出浓度为至少90重量％的多元醇化合物的纯化产物流。为此，提供了多元醇化合物和水的混合物，所述混合物具有一定多元醇浓度。混合物的多元醇浓度在蒸发段增加，所述蒸发段的至少一部分在第一压力下操作。随后，将混合物在蒸馏段中进行处理以得到包含输出浓度为至少90重量％的多元醇化合物的流，该蒸馏段在第二压力下操作。本文中，操作所述蒸馏段以产生蒸汽输出物，该蒸汽输出物任选地被压缩至第三压力并且联接至蒸发段。该第二压力和/或任何第三压力高于第一压力。反应器系统被配置用于执行所述分离方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于二醇-水混合物的分离方法和反应器系统专利
本专利技术涉及一种将多元醇化合物与水至少部分地分离以获得包含输出浓度为至少90重量％的多元醇化合物的纯化产物流的方法，该方法包括以下步骤：提供多元醇化合物和水的混合物，以及在蒸馏段中处理该混合物以增加多元醇化合物的浓度。本专利技术还涉及用于实施所述方法的反应器系统。专利技术背景多元醇化合物如二醇可用于多种化学过程，包括天然气纯化，环氧乙烷、聚乙二醇和聚丙二醇的制备以及聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚合，和这样的聚酯的解聚，典型地作为再循环废弃材料的一个步骤。最常使用的二醇之一是乙二醇。典型地，由于使用了这些二醇，因此获得了具有水的混合物。本领域中的一个众所周知的问题是，纯的或几乎纯的二醇或其他多元醇化合物流的再生需要真空蒸馏和其他消耗大量能量的处理。此外，存在这样的风险，即混合物中存在的额外化合物也将被蒸发，从而潜在地导致环境污染。作为结果，对于从水中纯化二醇已经设想了多种方法，包括反渗透、膜蒸馏、全蒸发、真空蒸馏、臭氧化、使用活性炭吸收、通过汽提和离子交换进行醛分离。这些方法中的许多方法集中于降低含水废物流中的二醇的浓度。为了纯化混合物以获得纯化的二醇或其他多元醇，典型的方法是(真空)蒸馏、反渗透、全蒸发和/或它们的组合。从US2,218,234已知了一种特定的方法。该专利公开了一种用于分离异丙醇(50-75％)、乙二醇(10-30％)、水、染料和盐(总计5-15％)的方法。在第一步骤中，将混合物通过蒸馏进行处理，以除去异丙醇和一些水。残余物进入进料罐，并从那里供应到另一个蒸馏塔。然后将沸点低于140℃的烃(如甲苯)作为蒸气加入到第二蒸馏塔中。由于存在甲苯，因此二醇没有特别的脱水，但是甲苯会在109℃左右的温度下带出二醇和水。因此，该专利没有提供用于从二醇中除去水的有效方法。从US4,332,643中已知了另一种方法。该方法的目的是从水和二醇的“稀”混合物开始来提供浓度至少为99.9％的二醇如三乙二醇。该稀混合物被用作回流冷凝器冷却剂，在那里其被加热到140-150°F(60-65℃)，引导至三相分离器，其中任何气体被分离出来。然后，其浓度为约94.5重量％并且引导至蒸馏塔，在蒸馏塔中其被浓缩至98.5-99.0重量％。浓缩的二醇进入在198℃的温度下操作的再沸器，然后进入在198-221℃的温度下操作的排水器。这是一种用于获得无水二醇的昂贵过程，同时初始浓度已超过90重量％。同样从US5,234,552已知了另一种方法和系统。所公开的专利技术的目的是防止在二醇脱水期间芳族化合物排放到大气中。这样的排放物包括呈蒸气形式的作为液体的水和烃。所公开的系统包括低温分离系统，以分离来自馏出物井的可用气体和烃。在其中，注入干燥剂如二乙二醇、三乙二醇，其作为二醇和水与一些烃的混合流离开分离器。该流被转移到在350-400°F(177-204℃)的温度下操作的二醇再沸器中。然而，该温度远高于水的大气压沸点。换句话说，这不是一种能量有效的方法，并且希望对其进行改进。从US5,269,933已知了一种替代方法。在其中，二醇浓度为约20重量％(通常为5-70重量％)的二醇/水混合物被富集至二醇浓度为至少90％，优选至少95重量％。对该二醇/水混合物首先通过蒸馏进行处理，所述蒸馏可以在常压下以及在减压下(真空蒸馏)进行。下一步是使用水选择性膜和20-150毫巴的渗透侧压力，通过应用全蒸发来浓缩有机流体。将从蒸馏获得的水流在20-70巴的压力下利用反渗透进一步处理。然而，全蒸发的低压力(低于0.2巴)是深真空，并且反渗透的压力高。两者使得操作复杂化。
技术实现思路
因此，仍然需要用于多元醇化合物如二醇的脱水的能量有效的方法，其中防止或至少显著地限制使用极高和极低的压力。还需要其中可以实现这样的方法的反应器系统。因此，根据第一方面，本专利技术提供了一种将多元醇化合物与水至少部分地分离以获得包含输出浓度为至少90重量％的多元醇化合物的纯化产物流的方法。本专利技术的方法包括以下步骤：(1)提供多元醇化合物和水的混合物，所述混合物具有一定多元醇浓度；(2)在蒸发段中增加所述混合物的多元醇浓度，该蒸发段的至少一部分在第一压力下操作；(3)在蒸馏段中处理所述混合物以得到(deliver)包含输出浓度为至少90重量％的多元醇化合物的流，所述蒸馏段在第二压力下操作。根据本专利技术，操作蒸馏段以产生蒸汽输出物，该蒸汽输出物任选地被压缩至第三压力并且借助于热交换联接至蒸发段，其中第二压力和/或任何第三压力高于第一压力。根据第二方面，本专利技术提供了一种用于将多元醇化合物与水至少部分地分离以获得包含输出浓度为至少90重量％的多元醇化合物的纯化产物流的反应器系统。本专利技术的反应器系统包括蒸发段，所述蒸发段包括用于多元醇化合物在水中的混合物的入口和用于富含多元醇化合物的流的出口，所述蒸发段被配置为，至少在所述蒸发段的一部分中，在第一压力下操作。反应器系统还包括蒸馏段，所述蒸馏段包括用于来自于蒸发段的富含多元醇化合物的流的入口、用于纯化产物流的出口和用于蒸汽输出物的出口，所述蒸馏段被配置为在第二压力下操作，其中该蒸汽输出物借助于热交换联接至蒸发段，并且其中该蒸汽输出物任选地被压缩至第三压力，以使得第二压力或任何第三压力高于第一压力。专利技术人已经发现，水-二醇混合物的沸点倾向于随着乙二醇的浓度而快速增加，特别是当二醇浓度高于50重量％而不是在20重量％左右，如US5,269,933。然而，这样的增加可以通过以下的方式防止或至少强烈地抑制，即将蒸发段和蒸馏段串联布置，其中压力从第一段到最后一段增加而不是相反地增加(如在具有多个蒸馏段或效应器的装置中是典型的)。另外，能量效率被保持，因为来自蒸馏段的蒸汽被用于加热蒸发段的至少一个部分。为此，将蒸汽输出物联接至蒸发段中的塔或效应器(effect)。当蒸发段包括蒸馏塔和/或闪蒸器时，经由热交换器进行联接。合适地，热交换器在蒸汽流与混合物的出口流的一部分之间交换热量，所述部分返回到所述蒸馏塔或闪蒸器中。当蒸发段包括用于多效蒸馏的装置时，可以将蒸汽流施加到其加热通道。优选地，所述系统被配置为使得该段内的蒸发温度(如在大气压下所定义的)比纯水在大气压下的沸点高至多30℃，更优选地高至多20℃。在本专利技术的一个合适实施方案中，蒸发段包括至少一个闪蒸器。这样的闪蒸器是过程工业中众所周知的鲁棒设备。其优点在于，当热量可用时，如当排空另一个在高温下操作的反应器时，它可以吸收临时(如偶尔)供应的额外能量。为了转移这样的间歇地可用的能量，可以使用缓冲罐。可选地，可以将来自所述其他反应器的材料直接加入到蒸馏段中。然后，所添加的热量经由热交换器转移至蒸发段。优选使用多个串联的闪蒸器。这样的串联反应器(或容器)能够实现压力可以逐步增加，并且每个反应器可以被配置为使得在它们的每一个中的被蒸发的水量相似或相等。术语“相似”在本文中是指最多25％的变化。优选地，至少一个闪蒸器设置有再沸器。这是在闪蒸器的底侧产生蒸汽的有效手段。如技术人员所知晓的，再沸器可以在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将多元醇化合物与水至少部分地分离以获得包含输出浓度为至少90重量％的多元醇化合物的纯化产物流的方法，所述方法包括以下步骤：/n-提供所述多元醇化合物和水的混合物，所述混合物具有一定多元醇浓度；/n-将所述混合物的所述多元醇浓度在蒸发段中增加，所述蒸发段的至少一部分在第一压力下操作；/n-在蒸馏段中处理所述混合物以得到包含输出浓度为至少90重量％的所述多元醇化合物的流，所述蒸馏段在第二压力下操作，/n其中操作所述蒸馏段以产生蒸汽输出物，所述蒸汽输出物任选地被压缩至第三压力并且联接至所述蒸发段，其中第二压力和/或任何第三压力高于所述第一压力。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181121 NL 20220371.一种将多元醇化合物与水至少部分地分离以获得包含输出浓度为至少90重量％的多元醇化合物的纯化产物流的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供所述多元醇化合物和水的混合物，所述混合物具有一定多元醇浓度；
-将所述混合物的所述多元醇浓度在蒸发段中增加，所述蒸发段的至少一部分在第一压力下操作；
-在蒸馏段中处理所述混合物以得到包含输出浓度为至少90重量％的所述多元醇化合物的流，所述蒸馏段在第二压力下操作，
其中操作所述蒸馏段以产生蒸汽输出物，所述蒸汽输出物任选地被压缩至第三压力并且联接至所述蒸发段，其中第二压力和/或任何第三压力高于所述第一压力。


2.根据权利要求1所述的方法，其中操作所述蒸发段和所述蒸馏段以使得在大气压下定义的在所述蒸发段内的蒸发温度比纯水在大气压下的沸点高了至多30℃。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述蒸发段包括闪蒸器。


4.根据权利要求3所述的方法，其中所述闪蒸器设置有再沸器。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述闪蒸器包括在进料入口与来自所述再沸器的再循环流的入口之间的蒸馏塔板。


6.根据前述权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述蒸发段包括多个串联的容器，各个容器在不同的压力下工作。


7.根据权利要求6所述的方法，其中所述蒸馏段的蒸汽输出物联接至所述蒸发段的最下游容器。


8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述蒸发段的最下游容器具有借助于热交换而联接至直接在前容器的蒸汽输出物，并且其中所述最下游容器在比所述直接在前容器更高的压力下操作。


9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述蒸馏段的蒸汽输出物借助于蒸汽压缩机被压缩至所述第三压力。


10.根据前述权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述蒸发段至少部分地借助于多效蒸馏实现。


11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所提供的混合物的多元醇浓度为至少40重量％。


12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多元醇化合物是二醇化合物，并且更优选是乙二醇。


13.根据前述权利要求中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈·巴尼尔·德·哈恩，詹·沃尔科特·赞德，
申请(专利权)人：爱奥尼亚技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL