本发明专利技术涉及一种乙酸、水分离系统中水回收利用的方法，将含水率较高的物料加入共沸精馏塔，轻组分油相全回流到共沸精馏塔；水相进入渗透蒸发器，渗透蒸发器底部得到有机物含量小于100ppm的水相，共沸精馏塔塔底可生产基本不含共沸剂的醋酸溶剂，其中溶剂中水的含量控制在4-10%（质量百分比）；共沸精馏塔塔顶可生产有机物总含量低于100ppm的水，本发明专利技术能进一步提高醋酸和水分离系统的分离效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，特别是芳烃二元酸的生产过程中，采用共沸精馏分离后的水回收利用的方法。
技术介绍
传统的芳烃羧酸生产过程，通常采用高压下烷基芳烃的液相空气氧化获得。烷基芳烃液相氧化是在含有低级脂肪羧酸的水相介质和金属催化剂体系存在下，芳烃上的烷基逐步氧化生成醛和羧酸，最终得到芳烃羧酸。烷基芳烃的氧化过程将产生大量的热量，为了保持反应过程温度的稳定，通常采用含水的低级脂肪羧酸(如乙酸)蒸发方式将热量移出。移出的低级脂肪羧酸和水的混合物通过塔顶冷凝器冷却，然后将冷凝后的液体溶剂回流反应器再利用。随着氧化反应的进 行，反应器中水的含量将逐步增加，为保持反应器内水分含量的稳定，通常将反应器上部冷凝的蒸汽一部分回流反应器，一部分进入低级脂肪羧酸和水的分离系统，将低级脂肪羧酸、水进行分离后，常常将低级脂肪羧酸循环再利用。近年来，随着节能减排要求的提高，进一步降低低级脂肪羧酸和水的分离用能，提高分离水质量，使更多的水能够再利用，已经成为人们关注的焦点。在芳烃羧酸生产过程中，低级脂肪羧酸用作溶剂溶解芳烃羧酸和催化剂，在生产系统中用量较大，因此，低级脂肪羧酸的消耗通常作为控制的指标之一，而为了提高水的利用率，如何更加合理、高效的分离水，使水中有机物的含量满足循环利用的水平就成为关键。芳烃羧酸生产过程中，低级脂肪羧酸多数采用直链C2-C6单元羧酸，如醋酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸和己酸，其中醋酸是最常用的溶剂。但是由于醋酸和水沸点较接近，当醋酸水混合物中醋酸含量很低时，两者分离难度急剧增加。目前醋酸和水分离的方法有三种，普通的精馏方法、共沸精馏方法和液-液萃取方法。在芳烃羧酸生产过程，特别是对苯二甲酸的生产中的醋酸和水精馏过程，通常不同生产阶段的多股物料进入到精馏塔中，进行醋酸和水分离，塔顶理想状态是获取纯水，而塔底是获取有价值的醋酸。但是，由于在高水浓度条件下，醋酸、水汽液呈高度非理想特性，因此，为达到高的水纯度，传统的精馏系统需要很多理论板数，导致的能量消耗高。为实现操作成本的最低化，普通精馏塔的塔顶水中醋酸含量通常控制在大于O. 8%。这些水中由于含有较高浓度的有机副产物，常常无法进行水的循环再利用，只能作为废水进入废水处理厂处理。因此，传统的精馏系统存在塔板数多，能量消耗大，水的分离纯度低，投入建设成本高，操作费用高等问题。人们致力于寻找更加高效的分离手段，与传统的精馏相比，共沸精馏塔在乙酸的脱水分离中，可节约能量20-40%。共沸精馏工艺用于分离醋酸、水的方法，US2050234,US4250330, CN1907940A, CN101445444A, CN101312936A 都有所描述。专利 GB1576787 认为乙酸正丁酯(沸点126. 2°C)特别适合于醋酸、水的分离，这是由于它可以使共沸精馏塔回流比较小，这样就减少了分离所需的能量。专利认为，从回流比的角度，不适合采用相对低的沸点共沸物，如乙酸异丁酯(沸点117°C)。在芳烃羧酸生产过程中，由于精馏塔分离的乙酸部分要回流到羧酸氧化反应系统，因此,最终精馏塔塔底分离的乙酸中可以含有5%左右的水。US4250330考虑这方面的因素，分析认为当塔底组分水含量在5-10%条件下，采用乙酸异丁酯作为共沸剂具有更好的效果。专利US4250330不希望采用乙酸正丙酯(沸点101°C )，专利认为由于乙酸正丙酯的使用，使很多水夹带在络合物中，因此，专利优选乙酸异丁酯。CN101445444A专利是在以醋酸正丙酯为共沸剂精馏塔的基础上，增设一个萃取塔，使共沸精馏塔塔顶的水相在进入后面的溶剂回收塔前，先进行萃取，以提取其中的酸和酯类。该方法降低了后续溶剂回收塔的分离负荷，节约了能量。CN101312936专利考虑到进入醋酸水分离的物料流股的组成变化较大，提出了在共沸精馏塔前部增加萃取塔的工艺方法。采用此方法可以将部分含较大水浓度的物料进行 提浓处理，降低了分离过程的操作费用。结合共沸精馏塔和萃取塔，专利优选分离剂是乙酸异丁酯，乙酸正丁酯，乙酸异丙酯，乙酸正丙酯。共沸精馏塔顶水中有机物含量通常含量600-1000ppm，其中乙酸含量在 500_800ppm。CN1907940考虑到进入精馏塔物料流股中含有的对二甲苯，由于很难在分离过程中清除，导致生产操作费用上升，并且采用系统外的共沸剂增加了对系统的污染，生产中由于采用酯类共沸剂，使得分离物料中夹带部分醇类化合物，这些物质在精馏塔内的积累，增加了醋酸水分离的难度和分离的效果。专利认为采用芳烃为共沸剂的分离过程可以很好的解决上述问题。其中专利优选对二甲苯作为醋酸、水分离的共沸剂，但是，由于共沸物与芳烃羧酸生产过程产生的醋酸甲酯等化合物也较易形成共沸物，因此，分离需要采用较高回流比，消耗能量较大，同时，精馏塔顶水中有机物的含量较高，其中醋酸含量将大于O. 5%。在上述的共沸精馏专利技术中，为了回收利用塔顶水，通常将水相物料进入溶剂回收塔系统分离提纯，由于水相中含有水、乙酸和共沸剂三个组分，因此，为达到分离目的，溶剂回收塔系统还需要采用两塔精馏工艺，存在低的乙酸回收率、过多的蒸汽消耗以及由于分离水中含有高浓度的有机物(如共沸剂)，造成高额废水处理费用，而且这些水的利用上由于水质的问题受到种种限制。
技术实现思路
本专利技术是，特别是芳烃二元酸的生产过程中，采用共沸精馏分离后的水回收利用的方法。本专利技术提供，特别是芳烃二元酸的生产过程中，采用共沸精馏分离后的水回收利用的方法，包括以下步骤 1)将含水率较高的物料加入共沸精馏塔，塔顶馏出液进入倾析器，静置分成水、油两相，轻组分油相全回流到共沸精馏塔；水相进入渗透蒸发器，采用真空蒸发法，渗透蒸发器底部得到有机物含量小于IOOppm的水相，部分回流到共沸精馏塔提馏段； 2)共沸精馏采用乙酸仲丁酯、乙酸正丙酯或沸点介于乙酸仲丁酯和乙酸正丙酯沸点之间的共沸剂； 3)渗透蒸发器用分离膜为聚酰胺弹性体和聚醚组成的嵌段共聚物；4)共沸精馏塔塔顶冷凝液水相、油相全部回流到共沸精馏塔塔顶，水相进入渗透器，从精馏段上部区域提取烷基芳烃前体； 5)采用以提馏段温度控制再沸器热负荷、来自膜分离提纯的水进入提馏段； 6)共沸精馏塔塔底可生产基本不含共沸剂的乙酸溶剂，其中溶剂中水的含量控制在4-10% (质量百分比)；共沸精馏塔塔顶可生产有机物总含量低于IOOppm的水。所述分离膜较好为聚酰胺11弹性体、聚酰胺12弹性体和聚醚部分组成的嵌段共聚物，例如聚醚嵌段酰胺(PEBAX) 2533 SA 01、聚醚嵌段酰胺(PEBAX) 2533 SA 02、聚醚嵌段酰胺(PEBAX) 3533 SA 01、聚醚嵌段酰胺(PEBAX) 3533 SA 02。最优选择是聚醚嵌段酰胺(PEBAX) 2533 SA 02。本专利技术所述的共沸精馏塔和渗透蒸发的组合工艺，是包括共沸精馏塔、渗透蒸发和喷射器。本专利技术所述的挥发溶剂进料流股是指芳烃羧酸生产过程中，使用含有低级脂肪羧酸和水溶剂后，通过气体蒸发或液固分离的形式得到富含水的低级脂肪羧酸溶剂，其中 水的质量含量在15-50%。本专利技术中进料流股可以是一股，也可以是多股，这些进料股在高于共沸区下限的位置进入塔中。本专利技术所述的挥发溶剂进料流股中的低级脂肪羧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种乙酸、水分离系统中水回收利用的方法，包括以下步骤：1）将含水率较高的物料加入共沸精馏塔，塔顶馏出液进入倾析器，静置分成水、油两相，轻组分油相全回流到共沸精馏塔；水相进入渗透蒸发器，采用真空蒸发法，蒸发器底部得到有机物含量小于100ppm的水相，部分回流到共沸精馏塔提馏段；2）共沸精馏采用乙酸仲丁酯、乙酸正丙酯或沸点介于乙酸仲丁酯和乙酸正丙酯沸点之间的共沸剂；3)？渗透蒸发器用分离膜为聚酰胺弹性体和聚醚组成的嵌段共聚物；4）共沸精馏塔塔顶冷凝液水相、油相全部回流到共沸精馏塔塔顶，水相进入渗透蒸发器，从精馏段上部区域提取烷基芳烃前体；5）采用以提馏段温度控制再沸器热负荷，来自膜分离提纯的水进入提馏段；6）共沸精馏塔塔底可生产基本不含共沸剂的乙酸溶剂，其中溶剂中水的含量控制在4？10%以质量计，共沸精馏塔塔顶可生产有机物总含量低于100ppm的水。
【技术特征摘要】
1.ー种こ酸、水分离系统中水回收利用的方法，包括以下步骤 1)将含水率较高的物料加入共沸精馏塔，塔顶馏出液进入倾析器，静置分成水、油两相，轻组分油相全回流到共沸精馏塔；水相进入渗透蒸发器，采用真空蒸发法，蒸发器底部得到有机物含量小于IOOppm的水相，部分回流到共沸精馏塔提馏段； 2)共沸精馏采用こ酸仲丁酷、こ酸正丙酯或沸点介于こ酸仲丁酯和こ酸正丙酯沸点之间的共沸剂； 3)滲透蒸发器用分离膜为聚酰胺弾性体和聚醚组成的嵌段共聚物； 4)共沸精馏塔塔顶冷凝液水相、油相全部回流到共沸精馏塔塔顶，水相进入渗透蒸发器，从精馏段上部区域提取烷基芳烃前体； 5)采用以提馏段温度控制再沸器热负荷，来自膜分离提纯的水进入提馏段； 6)共沸精馏塔塔底可生产基本不含共沸剂的こ酸溶剂，其中溶剂中水的含量控制在4-10%以质量计，共沸精馏塔塔顶可生产有机物总含量低于IOOp...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建新，刘波，柏基业，陈韶辉，邢跃军，徐彦，朱伟，周永兵，肖翔，王玉春，高宏伟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石化扬子石油化工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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