專利名稱：一種應(yīng)用帶離心攪拌的篩板式萃取塔在羰基合成醋酐工藝中去除焦油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在羰基合成醋酐工藝中去除焦油的方法，更具體的說是涉及一種利用帶離心攪拌的篩板式萃取塔在羰基合成醋酐工藝中去除焦油的方法。
背景技術(shù)：
利用醋酸甲酯的羰基化反應(yīng)制備醋酐，并在反應(yīng)中使用銠和碘化物組成的催化劑，已經(jīng)眾所周知。例如美國(guó)專利US3927078、US4046807、US4374070、US4559183和歐洲專利EP0087869、EP0087870均公開了相關(guān)內(nèi)容。實(shí)際操作時(shí)，對(duì)來自反應(yīng)器的物流進(jìn)行閃蒸分離，從閃蒸頂部除去碘甲烷、醋酸甲酯、部分醋酸、醋酐和其它揮發(fā)性成分，并將其送入其后的輕組分分離塔，再次將碘甲烷、醋酸甲酯等低沸點(diǎn)組份與醋酸、醋酐等分離，而含有催化劑及助催化劑、醋酸、醋酐和其它高沸點(diǎn)組份則從閃蒸底部循環(huán)回流至反應(yīng)器。在上述制備過程中，通常都會(huì)產(chǎn)生羰化副反應(yīng)生成的丙酮或其他有機(jī)化合物，隨著反應(yīng)地不斷進(jìn)行丙酮或其他有機(jī)化合物將會(huì)聚合成更高沸點(diǎn)化合物，俗稱“焦油”。焦油隨著催化劑在反應(yīng)主流程中循環(huán)，不斷累積的焦油隨羰化反應(yīng)的進(jìn)行將逐漸包裹貴金屬催化劑，使催化劑喪失催化活性進(jìn)而終止羰化反應(yīng)。一般而言，當(dāng)焦油在主反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)含量達(dá)到10％以上，即可明顯降低反應(yīng)的時(shí)空速率1～1.5mol/L.h。因此為了控制焦油含量在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)保持恒量和低量，在反應(yīng)過程中必須間接或連續(xù)的抽取反應(yīng)液，除去反應(yīng)液中的焦油，并回收反應(yīng)液中的貴金屬催化劑循環(huán)利用。
由美國(guó)專利US3927078、US4046807、US4374070、US4559183，歐洲專利EP0087869、EP0087870以及中國(guó)專利CN87100396、美國(guó)專利US4340569、US4578368、US4605541、US4945075可知，目前在羰基合成醋酐工藝中除去焦油并回收催化劑的方法大致有沉淀法、萃取法、焚燒法等。其中沉淀法中貴金屬催化劑的回收率僅為50～60％，焚燒法中貴金屬催化劑的回收率為70～85％，而萃取法中貴金屬催化劑的回收率可達(dá)90％以上。因此用萃取法回收羰基合成醋酐反應(yīng)液中的貴金屬催化劑的方法具有廣泛的前景。
在萃取法中通常使用的萃取塔有脈沖塔、篩板塔、轉(zhuǎn)盤塔等。萃取塔的性能將直接影響到生產(chǎn)過程的能耗和經(jīng)濟(jì)效益等。萃取設(shè)備的處理能力和設(shè)備效率亦是衡量設(shè)備性能的兩項(xiàng)最重要的指標(biāo)，而上述普通萃取塔對(duì)此二者往往難以兼顧。比如脈沖填料塔設(shè)備效率高，但通量小，限制了其應(yīng)用范圍；震動(dòng)篩板塔以其突出的高通量而達(dá)到廣泛應(yīng)用，但存在傳質(zhì)不夠理想，萃取性能欠佳的問題，并且往復(fù)運(yùn)動(dòng)的中心軸由凸輪驅(qū)動(dòng)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的幅度不便調(diào)節(jié)，存有較大的徑向受力，影響了設(shè)備的運(yùn)行性能。再如轉(zhuǎn)盤塔，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理量大的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)大塔徑轉(zhuǎn)盤塔的液滴直徑預(yù)測(cè)、傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)聯(lián)、液滴特征速度、轉(zhuǎn)盤塔徑的大小對(duì)傳質(zhì)的影響等方面的研究相當(dāng)困難，至今缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，因而放大困難。由于上述原因，一般萃取塔在羰基合成醋酐工藝中去除焦油處理的實(shí)際應(yīng)用時(shí)，往往難以達(dá)到更高的貴金屬催化劑回收率和有效地除去反應(yīng)液中的焦油，因此必須對(duì)現(xiàn)有的萃取塔進(jìn)行改進(jìn)，使貴金屬催化劑和焦油能更好地實(shí)現(xiàn)分離目的。
實(shí)用新型專利200420114546.1是發(fā)明人的另一項(xiàng)專利技術(shù)，該實(shí)用新型公開了一種新型的帶離心攪拌的篩板萃取塔。這種帶離心攪拌的篩板萃取塔包括萃取筒體、離心式攪拌槳、固定篩板和動(dòng)力傳動(dòng)裝置。萃取塔筒體呈啞鈴形，分為上(上澄清段)、中(萃取段)、下(下澄清段)三段構(gòu)成。離心式攪拌槳由2～4片槳葉構(gòu)成，每片槳葉與水平均成20～45℃傾斜，并固定于筒體內(nèi)的中心軸上，其分布特征為一攪拌槳置于兩塊篩板之間，而每?jī)蓚€(gè)攪拌槳中間隔2～10塊篩板?？偹苍O(shè)有20～200塊篩板，每塊篩板間隔25～200mm。此外，萃取塔內(nèi)的固定篩板由3～6根支撐桿固定于筒體中段，固定篩板的開孔率為10～30％，攪拌軸邊緣小孔直徑為10～20mm，篩板邊緣小孔直徑為4～10mm。該萃取塔的動(dòng)力傳動(dòng)裝置為一變頻式電機(jī)，并與筒體內(nèi)的中心軸連接，構(gòu)成攪拌軸。同時(shí)，中心軸(攪拌軸)下端設(shè)有導(dǎo)向固定裝置，防止中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)晃動(dòng)。新型帶離心攪拌的篩板萃取塔結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。為了使該萃取塔能更適用于羰基合成醋酐中的焦油處理，實(shí)際應(yīng)用中，在該萃取塔的中段(萃取段)增設(shè)了循環(huán)物料出口和循環(huán)物料進(jìn)口，由此可有效增加物料停留時(shí)間，降低塔高。更重要的是由于原始物料中含有一定量的醋酐，萃取劑中含有一定量的水，醋酐與水反應(yīng)將放出大量熱而導(dǎo)致塔內(nèi)出現(xiàn)溫度分布梯度，進(jìn)而出現(xiàn)各級(jí)萃取效率不規(guī)則波動(dòng)，所以通過物料的循環(huán)可將反應(yīng)熱移出萃取塔，如此保證了塔內(nèi)萃取穩(wěn)定連續(xù)進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用實(shí)用新型專利200420114546.1所述的帶離心攪拌的篩板式萃取塔在羰基合成醋酐工藝中去除焦油的方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案一種應(yīng)用帶離心攪拌的篩板式萃取塔在羰基合成醋酐工藝中去除焦油的方法，包括以下步驟a.含焦油與貴金屬催化劑的原始物料與萃取塔側(cè)線采出循環(huán)物料混合后一并從萃取塔中段進(jìn)入萃取塔，所述原始物料是來自羰基合成醋酐主反應(yīng)流程中反應(yīng)器或閃蒸槽底部的物料，經(jīng)過濃縮后形成的含焦油與貴金屬催化劑的濃縮物料；b.萃取塔的中段(萃取段)設(shè)有循環(huán)物料出口和循環(huán)物料進(jìn)口，萃取劑1從萃取塔中段的較上位置進(jìn)入，萃取劑2從萃取塔中段的較下位置進(jìn)入，在萃取塔內(nèi)物料與兩種萃取劑互為逆流接觸并分層，其中貴金屬催化劑主要溶于輕相，焦油主要溶于重相，所述萃取劑1選自不溶于水的有機(jī)溶劑，所述萃取劑2是13％～50％的氫碘酸水溶液，原始物料、萃取劑1、萃取劑2的質(zhì)量比是1∶(1～7)∶(0.2～0.8)。所述萃取塔是實(shí)用新型專利200420114546.1所述的一種帶離心攪拌的篩板式萃取塔。
步驟b中所述萃取劑1選自二氯甲烷或碘甲烷，所述萃取劑2是20％～35％的氫碘酸水溶液。
步驟b中所述原始物料、萃取劑1、萃取劑2的質(zhì)量比是1∶(1.5～4)∶(0.3～0.6)。
步驟b中萃取劑1的進(jìn)口位置在第1～3塊篩板處，萃取劑2進(jìn)口位置在最后1～3塊篩板處，循環(huán)物料側(cè)線采出位置在中段(萃取段)1/4～1/2處，循環(huán)物料進(jìn)口位置在中段(萃取段)1/3～3/4處，所述輕相物料出口位置在上澄清段頂部，所述重相物料出口位置在下澄清段底部。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明在羰基合成醋酐工藝中去除焦油時(shí)從反應(yīng)器或閃蒸器底部適量抽取含焦油和催化劑的反應(yīng)液，經(jīng)過蒸發(fā)濃縮后，與來自萃取塔中段循環(huán)物料出口流出的一股物料充分混合，再由萃取塔中段循環(huán)物料進(jìn)口進(jìn)入萃取塔。為了更好地分離催化劑和焦油，本發(fā)明使用了兩種萃取劑，其中萃取劑1由萃取塔中段上部進(jìn)口進(jìn)入萃取塔，萃取劑2由萃取塔中段下部進(jìn)口進(jìn)入萃取塔。通過這樣的步驟，原始物料與萃取劑在萃取塔是逆流接觸的，同時(shí)由于離心攪拌槳葉的轉(zhuǎn)動(dòng)，所產(chǎn)生的離心力可使輕相沿軸積累，特別是在快速攪拌條件下，輕相滯存率將在軸的附近出現(xiàn)最大值，重相物流在離心作用下將以射流方式撞擊塔壁，而后在篩板邊緣逐級(jí)向下累積。此外，固定篩板可限制了塔內(nèi)流體返混，更由于每?jī)蓚€(gè)離心攪拌槳葉中間隔2～10塊篩板，可有效增加停留時(shí)間，使來自上(或下)一級(jí)的混合物料能進(jìn)行靜止、分層，利于下(或上)一級(jí)進(jìn)一步離心攪拌分離，如此，輕相濃度則沿?cái)嚢栎S向上越來越高，而重相濃度則沿塔壁向下越來越高，最終達(dá)到兩相分離的目的。本發(fā)明在相同的處理能力和物料配比條件下，比一般篩板塔、轉(zhuǎn)盤塔等現(xiàn)有方法更能提高貴金屬催化劑的回收效率3～5％和更有效地除去焦油。應(yīng)用本發(fā)明方法，萃取塔傳質(zhì)及分離效果優(yōu)異，在達(dá)到貴金屬催化劑相同萃取效率的情況下可使用更少的萃取劑，有效地降低了萃取成本。


圖1是本發(fā)明工藝流程示意圖；圖2是新型的帶離心攪拌的篩板式萃取塔結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過附圖1、2對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述一種應(yīng)用帶離心攪拌的篩板式萃取塔在羰基合成醋酐工藝中去除焦油的方法，包括以下步驟a.含焦油與貴金屬催化劑的原始物料與萃取塔側(cè)線采出循環(huán)物料混合后一并從萃取塔中段進(jìn)入萃取塔，所述原始物料是來自羰基合成醋酐主反應(yīng)流程中反應(yīng)器或閃蒸槽底部的物料，經(jīng)過濃縮后形成的含焦油與貴金屬催化劑的濃縮物料；b.萃取塔的中段(萃取段)設(shè)有循環(huán)物料出口和循環(huán)物料進(jìn)口，萃取劑1從萃取塔中段的較上位置進(jìn)入，萃取劑2從萃取塔中段的較下位置進(jìn)入，在萃取塔內(nèi)物料與兩種萃取劑互為逆流接觸并分層，其中貴金屬催化劑主要溶于輕相，焦油主要溶于重相。如圖1所示，經(jīng)濃縮后的原始物料與來自f的循環(huán)物料在混合槽內(nèi)充分混合，再以一定流速?gòu)膅進(jìn)入萃取塔。萃取劑1為碘甲烷從a進(jìn)入萃取塔，而萃取劑2為HI水溶液從c進(jìn)入萃取塔。物料與萃取劑在塔內(nèi)逆流接觸、分層后，輕相物料為含貴金屬催化劑的HI水溶液從b流出，重相物料為含焦油的碘甲烷溶液從d流出。所述萃取塔是實(shí)用新型專利200420114546.1所述的新型帶離心攪拌的篩板式萃取塔。所述萃取劑1選自不溶于水的有機(jī)溶劑，可以是二氯甲烷或碘甲烷，其中碘甲烷效果更好。所述萃取劑2是13％～50％的氫碘酸水溶液，優(yōu)選20％～35％的氫碘酸水溶液。原始物料、萃取劑1、萃取劑2的質(zhì)量比是1∶(1～7)∶(0.2～0.8)，優(yōu)選質(zhì)量比是1∶(1.5～4)∶(0.3～0.6)。如圖2所示(圖2中1封頭、2大徑筒體、3視鏡、4導(dǎo)向固定套、5小徑筒體、6固定篩板、7攪拌軸、8離心攪拌槳、9變頻式電機(jī)、10液位計(jì)、a重相物料進(jìn)口、b輕相物料出口、c輕相物料進(jìn)口、d重相物料出口、e備用放料口、f循環(huán)物料出口、g循環(huán)物料進(jìn)口)萃取劑1的進(jìn)口位置在第1～3塊篩板處，萃取劑2進(jìn)口位置在最后1～3塊篩板處，循環(huán)物料側(cè)線采出位置在中段(萃取段)1/4～1/2處，循環(huán)物料進(jìn)口位置在中段(萃取段)1/3～3/4處，所述輕相物料出口位置在上澄清段頂部，所述重相物料出口位置在下澄清段底部。
不同萃取塔的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果如下取2000g羰基合成醋酐中含焦油和催化劑的反應(yīng)液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，以6ml/min流速與來自f的物料一并從g進(jìn)入萃取塔，其中來自f的物料流速為4ml/min。一種萃取劑1碘甲烷以3ml/min流速?gòu)腶進(jìn)入萃取塔；另一種萃取劑2HI水溶液以0.7ml/min流速?gòu)腸進(jìn)入萃取塔。該萃取塔分別為2L的篩板式萃取塔、轉(zhuǎn)盤式萃取塔和帶離心攪拌的篩板式萃取塔。試驗(yàn)結(jié)果見表1。
表1

取2000g羰基合成醋酐中含焦油和催化劑的反應(yīng)液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，以6ml/min流速與來自f的物料一并從g進(jìn)入萃取塔，同時(shí)在該混合物中加入約20g碘，其中來自f的物料流速為4ml/min。萃取劑1碘甲烷以3ml/min流速?gòu)腶進(jìn)入萃取塔；萃取劑2HI水溶液以0.7ml/min流速?gòu)腸進(jìn)入萃取塔。該萃取塔分別為2L的篩板式萃取塔、轉(zhuǎn)盤式萃取塔和帶離心攪拌的篩板式萃取塔。試驗(yàn)結(jié)果見表2。
表2

取2000g羰基合成醋酐中含焦油和催化劑的反應(yīng)液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，以6ml/min流速與來自f的物料一并從g進(jìn)入萃取塔，其中來自f的物料流速為4ml/min。要求貴金屬催化劑萃取率為95％以上。該萃取塔分別為2L的篩板式萃取塔、轉(zhuǎn)盤式萃取塔和帶離心攪拌的篩板式萃取塔。試驗(yàn)結(jié)果見表3。
表3

從上述對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果可知，在相同的處理能力和物料配比條件下，該帶離心攪拌的篩板式萃取塔比一般篩板塔、轉(zhuǎn)盤塔等能提高貴金屬催化劑的萃取效率3～5％和更有效地除去焦油；由表3可以看出達(dá)到貴金屬催化劑相同萃取效率的情況下，帶離心攪拌的篩板式萃取塔使用萃取劑1的量與轉(zhuǎn)盤塔相同，比篩板塔少，使用萃取劑2的量比轉(zhuǎn)盤塔和篩板塔都要少，由于該新型萃取塔傳質(zhì)及分離效果優(yōu)異，所以可使用更少的萃取劑，有效降低萃取成本。
實(shí)施1-3取2000g羰基合成醋酐中含焦油和催化劑的反應(yīng)液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，以6ml/min流速與來自f的物料一并從g進(jìn)入萃取塔，其中來自f的物料流速為4ml/min。萃取劑1碘甲烷以3ml/min流速?gòu)腶進(jìn)入萃取塔；萃取劑2HI水溶液以0.7ml/min流速?gòu)腸進(jìn)入萃取塔。于2L的帶離心攪拌的篩板式萃取塔進(jìn)行不同進(jìn)料位置的試驗(yàn)，其中該萃取塔共有篩板80塊，試驗(yàn)結(jié)果見表4。
表4

實(shí)施4-6取2000g羰基合成醋酐中含焦油和催化劑的反應(yīng)液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，與來自f的物料一并從g進(jìn)入萃取塔，其中來自f的物料流速為4ml/min。萃取劑1碘甲烷以3ml/min流速?gòu)腶進(jìn)入萃取塔；萃取劑2HI水溶液以0.7ml/min流速?gòu)腸進(jìn)入萃取塔。于2L的帶離心攪拌的篩板式萃取塔進(jìn)行不同進(jìn)料流速的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。
表5

以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用帶離心攪拌的篩板式萃取塔在羰基合成醋酐工藝中去除焦油的方法，包括以下步驟a.含焦油與貴金屬催化劑的原始物料與萃取塔側(cè)線采出循環(huán)物料混合后一并從萃取塔中段進(jìn)入萃取塔，所述原始物料是來自羰基合成醋酐主反應(yīng)流程中反應(yīng)器或閃蒸槽底部的物料，經(jīng)過濃縮后形成的含焦油與貴金屬催化劑的濃縮物料；b.萃取塔的中段(萃取段)設(shè)有循環(huán)物料出口和循環(huán)物料進(jìn)口，萃取劑1從萃取塔中段的較上位置進(jìn)入，萃取劑2從萃取塔中段的較下位置進(jìn)入，在萃取塔內(nèi)物料與兩種萃取劑互為逆流接觸并分層，其中貴金屬催化劑主要溶于輕相，焦油主要溶于重相，所述萃取劑1選自不溶于水的有機(jī)溶劑，所述萃取劑2是13％～50％的氫碘酸水溶液，原始物料、萃取劑1、萃取劑2的質(zhì)量比是1∶(1～7)∶(0.2～0.8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種應(yīng)用帶離心攪拌的篩板式萃取塔在羰基合成醋酐工藝中去除焦油的方法，其特征在于步驟b中所述萃取劑1選自二氯甲烷或碘甲烷，所述萃取劑2是20％～35％的氫碘酸水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種應(yīng)用帶離心攪拌的篩板式萃取塔在羰基合成醋酐工藝中去除焦油的方法，其特征在于步驟b中所述原始物料、萃取劑1、萃取劑2的質(zhì)量比是1∶(1.5～4)∶(0.3～0.6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種應(yīng)用帶離心攪拌的篩板式萃取塔在羰基合成醋酐工藝中去除焦油的方法，其特征在于步驟b中萃取劑1的進(jìn)口位置在第1～3塊篩板處，萃取劑2進(jìn)口位置在最后1～3塊篩板處，循環(huán)物料側(cè)線采出位置在中段(萃取段)1/4～1/2處，循環(huán)物料進(jìn)口位置在中段(萃取段)1/3～3/4處，所述輕相物料出口位置在上澄清段頂部，所述重相物料出口位置在下澄清段底部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用帶離心攪拌的篩板式萃取塔在羰基合成醋酐工藝中去除焦油的方法，包括以下步驟a.含焦油與貴金屬催化劑的原始物料與萃取塔側(cè)線采出循環(huán)物料混合后一并從萃取塔中段進(jìn)入萃取塔；b.萃取塔的中段(萃取段)設(shè)有循環(huán)物料出口和循環(huán)物料進(jìn)口，萃取劑1從萃取塔中段的較上位置進(jìn)入，萃取劑2從萃取塔中段的較下位置進(jìn)入，在萃取塔內(nèi)物料與兩種萃取劑互為逆流接觸并分層。本發(fā)明在相同的處理能力和物料配比條件下，比一般篩板塔、轉(zhuǎn)盤塔能提高貴金屬催化劑的萃取效率3～5％，能更有效地除去焦油。應(yīng)用本發(fā)明方法，萃取塔傳質(zhì)及分離效果優(yōu)異，可使用更少的萃取劑，能有效地降低萃取成本。
文檔編號(hào)C07C53/00GK101024607SQ20061002411
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2006年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月23日
發(fā)明者曹宇, 陳墨慶, 崔偉, 李俊嶺, 周亞明 申請(qǐng)人:上海焦化有限公司