專利名稱：從水流中回收乙酸的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種回收乙酸的新的方法和裝置，乙酸是典型地用于生產(chǎn)對苯二酸的溶劑，并且還是其它重要工業(yè)過程中的可回收的廢液。本發(fā)明方法和裝置能夠顯著降低能耗，增加現(xiàn)有工廠的生產(chǎn)能力，并且消除大多數(shù)對苯二酸生產(chǎn)工廠存在的有機(jī)物排放問題。
本發(fā)明以較好的方式提供了一種現(xiàn)有乙酸蒸餾系統(tǒng)的改進(jìn)方案，以及一種新的乙酸抽提系統(tǒng)和一種新的吸收方法。
乙酸是一種在許多方法中用于對苯二酸生產(chǎn)的可回收的溶劑，參見美國專利4，769，487，英國專利1，583，755，加拿大專利1，113，957以及日本專利53-71034，58-39812，59-33579，53-79836和56-4587。
在上述的乙酸回收的方法中蒸餾已被廣泛地用作一項(xiàng)主要的單元操作，為回收乙酸繼續(xù)用于氧化步驟的目的，采用一或多個蒸餾塔處理一些不同濃度的乙酸流，蒸餾塔的產(chǎn)物包括一個濃乙酸的底部產(chǎn)物物流(bottom stream)和一個理想地應(yīng)是純水的塔頂餾出物流(overhead stream)。
由于乙酸/水系統(tǒng)較多的非理想狀態(tài)以及該系統(tǒng)的平衡限制，因此有必要采用具有大量理論塔板數(shù)和高回流率的蒸餾塔以便使蒸餾水中乙酸含量盡可能地低。
這些方法帶來如下問題，即由于所需設(shè)備的大尺寸而產(chǎn)生的高設(shè)備費(fèi)用以及由于高蒸汽消耗而產(chǎn)生的高操作費(fèi)用。進(jìn)一步地，傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)不能經(jīng)濟(jì)地得到完全不含乙酸的餾出物。這種限制依次又產(chǎn)生兩個主要問題即由于乙酸流失而產(chǎn)生的操作費(fèi)用問題，以及由于始終越來越嚴(yán)格的可接受環(huán)境排放量的標(biāo)準(zhǔn)而引起的持續(xù)增長的環(huán)境問題。
已有努力去尋找解決問題的辦法。已經(jīng)采用恒沸點(diǎn)蒸餾，其中包括在蒸餾塔中加入一附加元件從而增加分離的相對揮發(fā)度及降低分離的要求。這種現(xiàn)行方法降低了一些操作費(fèi)用但卻產(chǎn)生了一些附帶的操作及環(huán)境問題。
乙酸/水組分的氣液平衡的研究顯示出減少蒸餾水中的乙酸含量這一稀釋乙酸領(lǐng)域中存在的難度。將塔頂餾出物乙酸含量從典型的設(shè)計(jì)值0.5%(重量)降低到0.1%(重量)需要增加回流率約10-15%或者加入數(shù)個附加的理論塔板以保持相同的回流率。
幾年來，液-液萃取法是一種公知的從稀釋物流中回收乙酸的方法。已發(fā)現(xiàn)了數(shù)種萃取劑，從含0.1%(重量)到20%(重量)乙酸的物流中經(jīng)濟(jì)地回收乙酸已成為可能。常用的一些溶劑為乙酸酯、胺類、酮類、氧化膦及其混合物。
一旦萃取步驟結(jié)束，則需要一系列蒸餾步驟來回收乙酸并且使萃取劑循環(huán)回到萃取階段。進(jìn)料的雜質(zhì)含量以及特定的萃取劑對水的親和力決定了在體系中所需的附加步驟。
本發(fā)明基于公知的單元操作技術(shù)的具體應(yīng)用以及近年來開發(fā)出的乙酸萃取劑的仔細(xì)選擇。這些萃取劑相互獨(dú)立地應(yīng)用并不產(chǎn)生本發(fā)明中所見的主要優(yōu)點(diǎn)，但是這些方法如本發(fā)明中的安排在一起利用時，就會產(chǎn)生一種具有如前述優(yōu)點(diǎn)的新方法。
通過下述方法可使所需能量顯著降低(通過回流率測得)，即將乙酸回收蒸餾釜中塔頂餾出組合物中乙酸含量的要求由0.1%(重量)放寬到0.5%(重量)，由此可使能耗降低10-15%。如塔頂餾出組合物中乙酸含量進(jìn)一步地由0.5%(重量)放寬到10%，則能耗可降低40-50%。
根據(jù)本發(fā)明，塔頂餾出物流中較高的乙酸濃度可以被接受，由此回流率降低，典型的乙酸脫水塔的內(nèi)部填充物減少，表明處理能力相應(yīng)增大。進(jìn)一步地根據(jù)本發(fā)明，提供一種處理塔頂餾出物中多余的酸的新體系。在本發(fā)明的一種較佳的方案中，提供了一種萃取單元以處理脫水塔的塔頂餾出物。
萃取單元能夠處理塔頂餾出物中2%到20%的乙酸，并且可以采用任何公知的萃取溶劑(乙酸乙酯，其它乙酸酯，伯胺、仲胺、叔胺、甲乙酮(MEK)、甲基異丁基甲酮(MIBK)、其它酮類、氧化膦)。優(yōu)選的溶劑是由Cytek公司生產(chǎn)的商品名為Cyanex的氧化膦和胺。因?yàn)橐宜崦撍牟僮饕笠汛蟠蟮馗淖?，因此典型的工廠作業(yè)流程圖也有可能改變。利用本發(fā)明的體系，以前送入脫水塔的稀釋酸流(0.5%(重量)到40%(重量))現(xiàn)可直接送入抽提系統(tǒng)。這表明在整個溶劑回收體系中節(jié)約了大量能量，因?yàn)檫@些物流中的水分不需蒸發(fā)，并且還可增加脫水塔的處理能力。
為增加有限的脫水塔的處理能力，典型地需要一個新塔。在-300，000MTY的工廠，為增加30%的處理能力所建的新塔的投資可能在六百萬到八百萬美元之間。建造本發(fā)明的體系所需投資可能為上述數(shù)目的一半，并且不僅達(dá)到增加處理能力，而且降低對大氣的排放量。
本發(fā)明的另一主要方面為回收體系中包括了新的高壓和低壓吸收體系。在典型的對苯二酸生產(chǎn)工廠的現(xiàn)行設(shè)計(jì)中，氮?dú)獗粚?dǎo)入脫水體系。如此產(chǎn)生了帶走乙酸的非冷凝物流，并且其中一些乙酸最終被帶入大氣中。另外，此類典型設(shè)計(jì)中在塔頂氣體管道中有一排氣道不斷地將有機(jī)物排放到大氣中。
本發(fā)明提供了兩種改進(jìn)方法來降低這些有機(jī)物的排放。一優(yōu)選的設(shè)計(jì)為利用脫水塔的自由冷凝能力冷凝更多的有機(jī)物并連接有一種新的去除尚未冷凝的酸的低壓吸收體系。該新的低壓吸收體系可處理所有的工廠低壓氣體，主要是處理塔頂氣體管道和塔頂冷凝器氣體管道中的氣體。吸收液體可以為冷卻水，稀乙酸(由預(yù)先送去脫水的物流中獲得)或者優(yōu)選為氧化膦溶劑(Cyanex)。若選用冷卻水或稀乙酸，低壓吸收器中的底部產(chǎn)物物流可以送至新的萃取單元。若采用氧化膦，物流送至抽提系統(tǒng)中的回收塔。
現(xiàn)行的典型生產(chǎn)工廠的設(shè)計(jì)中有兩個用來從氧化器的塔頂餾出物(oxidizer overheads)中回收有機(jī)物的高壓吸收器。第一個吸收器主要用乙酸回收對二甲苯和乙酸甲酯;第二個吸收器則用脫水塔的塔頂餾出物中的水回收剩余的乙酸。在本發(fā)明設(shè)計(jì)中，兩個高壓吸收器，如果需要，可以結(jié)合成一體，或者第二個吸收器可以改用氧化膦作為吸收溶劑。這種改變省去了工廠中的由高壓吸收器到脫水塔再回到高壓吸收器的循環(huán)水流的步驟，其優(yōu)點(diǎn)是增加了回收體系中的能效和處理能力。一個吸收器或第二個吸收器中的氧化膦流通過改進(jìn)吸收減少了氧化器塔頂餾出物的排放。
改進(jìn)的高壓吸收器以及新的低壓吸收器體系結(jié)合在一起有助于對苯二酸生產(chǎn)工廠將大氣排放水平經(jīng)濟(jì)地降至低于環(huán)境機(jī)構(gòu)要求的數(shù)值。
本發(fā)明對典型工廠產(chǎn)生巨大利益的另一方面在水處理方面。目前最典型地送去中和的水流是乙酸含量在0.2%(重量)到1%(重量)之間的脫水塔塔頂餾出物。這對于工廠的中和/生物處理部門意味著是一個沉重的、令人討厭的負(fù)擔(dān)。本發(fā)明可使水中乙酸含量根據(jù)工廠的需要顯著地降低到約100ppm(重量)至500ppm(重量)(預(yù)計(jì)溶劑含量在10ppm(重量)至200ppm(重量)之間)。含如此乙酸濃度的水經(jīng)合適的活性炭處理后可被用作工廠中的冷卻水或加工用水。若水中的乙酸濃度很低，這種水的另一種主要用途是可以作為對苯二酸結(jié)晶過程的溶劑。這樣，通過將生產(chǎn)對苯二酸的氧化步驟中產(chǎn)生的水用于滿足工廠中的大部分用水需求可以使工廠的用水量大大地降低。
總之，獲得了一種顯著改進(jìn)的回收生產(chǎn)對苯二酸的溶劑的方法，該方法包含由已知技術(shù)的特殊用途產(chǎn)生的本發(fā)明的所有方面。這種新方法產(chǎn)生了如下利益即增加處理能力、能耗降低以及對大氣和處理工廠的有機(jī)物排放量顯著減少。
本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案中提供了一種用于利用乙酸水溶液的工廠的乙酸和水分離體系。該體系包括一個脫水裝置，優(yōu)選的和最常用的是一個脫水塔，該脫水塔用來從所述工廠接收至少一個含乙酸的輸入水流，并且向由所述脫水塔接收的所述輸入水流供熱以從塔中的水中分離出乙酸，并在此產(chǎn)生一個含有相對較濃的乙酸的輸出底部產(chǎn)物流，以及一個含有相對較稀的乙酸的輸出的塔頂餾出物流。所述體系還包括液化所述輸出的塔頂餾出物流中的乙酸和水以形成輸出的塔頂餾出物冷凝物的冷凝裝置。所述體系還提供了一種液-液抽提系統(tǒng)，該抽提系統(tǒng)包括一接觸器，用以接收所述輸出的塔頂餾出物冷凝物并將其與液體萃取劑接觸以萃取其中的乙酸，并且在此形成一個含有乙酸和萃取劑的第一接觸器輸出物流，和一個含水的第二接觸器輸出物流;該抽提系統(tǒng)還包括一抽提系統(tǒng)分離柱，用以接收上述的第一接觸器輸出物流并分離其中的乙酸和萃取劑，從而產(chǎn)生一個循環(huán)回到所述接觸器的萃取劑輸出流和一個乙酸輸出流。
當(dāng)上述乙酸和水分離體系采用一種沸點(diǎn)高于乙酸沸點(diǎn)的液體萃取劑時，由上述抽提系統(tǒng)分離柱流出的乙酸輸出物流是塔頂餾出物流，相反，當(dāng)采用沸點(diǎn)低于乙酸沸點(diǎn)的液體萃取劑時，由上述抽提系統(tǒng)分離柱流出的乙酸輸出物流是底部產(chǎn)物流。
上述乙酸和水分離體系可以包括一種輸送裝置，用以從工廠向其液-液抽提系統(tǒng)輸送至少一種附加的相對較稀的乙酸物流和從脫水塔輸出的塔頂餾出物冷凝物流，該附加物流可以是一種來自工廠中高壓吸收器的底部物流，或一種來自干燥體系的冷凝物流。
上述乙酸和水分離體系還可以包括一低壓吸收單元，該單元用來將至少一種來自所述乙酸和水分離體系的含乙酸的蒸氣流與吸收溶劑接觸，進(jìn)一步地，該單元還被用來將與所述蒸氣流接觸后的吸收溶劑輸送到所述的液-液抽提系統(tǒng)。該含乙酸的蒸氣流可以至少是所述脫水塔產(chǎn)生的輸出塔頂餾出物氣流的一部分;或是塔頂冷凝器所產(chǎn)生的排放氣流的一部分，該冷凝器用以處理所述脫水塔產(chǎn)生的輸出塔頂餾出物氣流;或可以是工廠中除所述乙酸和水分離體系之外的裝置所產(chǎn)生的含乙酸的蒸氣流。進(jìn)一步地，上述乙酸和水分離體系還可以包括一種裝置，該裝置用以從工廠向所述液-液抽提系統(tǒng)輸送至少一種附加的相對較稀的乙酸流和所述脫水塔產(chǎn)生的輸出塔頂餾出物流。該附加的相對較稀的乙酸流可以是工廠中高壓吸收器產(chǎn)生的底部物流，或者是干燥體系產(chǎn)生的冷凝物流。以上所述的第一種乙酸和水分離體系可進(jìn)一步地包括一種高壓吸收體系，用以將高壓下吸收液體與工廠中的含乙酸的塔頂餾出物氣流在其中接觸;以及一種裝置，用以將接觸過所述工廠塔頂餾出物氣流的吸收液體輸送至所述的分離體系，并在那里將其處理。所述輸送裝置連接后可以輸送吸收液體至脫水塔中，或可以輸送吸收液體至所述液-液抽提系統(tǒng)的接觸器中。另一種方式是，所述的輸送裝置連接后可以輸送吸收液體至所述液-液抽提系統(tǒng)的抽提系統(tǒng)分離柱。
附圖的簡要說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中典型的乙酸回收體系的流程圖;
圖2A是采用相對較高沸點(diǎn)萃取溶劑的抽提系統(tǒng)的流程圖;
圖2B是采用相對較低沸點(diǎn)萃取溶劑的抽提系統(tǒng)的流程圖;
圖3是根據(jù)本發(fā)明建造的乙酸回收體系的流程圖，其中，安裝一抽提系統(tǒng)以接收和處理由體系的脫水塔的塔頂餾出物流形成的冷凝物;
圖4是一個類似于圖3所示的本發(fā)明的實(shí)施方案的流程圖，兩者的區(qū)別是本圖中，工廠中的相對較稀的乙酸流直接送至抽提系統(tǒng)，而不是送至脫水塔;
圖5是一個可能被本發(fā)明某些實(shí)施方案采用的低壓吸收單元的流程圖;
圖6是一個根據(jù)本發(fā)明的乙酸回收體系的流程圖，其中圖5所示的低壓吸收器與例如圖3所示的基本體系連接在一起;
圖7是一個根據(jù)本發(fā)明建造的乙酸回收體系的流程圖;其中圖5所示的低壓吸收器體系是以圖4所示的本發(fā)明的方式被采用;
圖8是一根據(jù)本發(fā)明建造的乙酸回收體系的流程圖，其中進(jìn)一步地包括一高壓吸收體系，其底部輸出物流被送至體系的脫水塔;
圖9是一根據(jù)本發(fā)明建造的乙酸回收體系的流程圖，其中，高壓吸收器體系形成的底部物流被送至抽提系統(tǒng)，該抽提系統(tǒng)用以處理由脫水塔塔頂餾出物流形成的冷凝物;以及圖10是一根據(jù)本發(fā)明建造的乙酸回收體系的流程圖，其中，高壓吸收器體系形成的底部物流被送至圖9所示的抽提系統(tǒng)，但其中采用萃取溶劑來代替脫水塔塔頂餾出物流。
圖1為一典型的現(xiàn)有技術(shù)中乙酸回收體系的流程圖。該回收體系的主要單元為脫水塔20。脫水塔20接收幾種來源的輸入物，其中之一為汽提塔22的塔頂餾出物，來自工廠的母液又被輸入氣提塔。汽提塔22的底部物流富含乙酸，被輸回工廠再利用。汽提塔22包括一選擇性的冷凝體系24。
另外向脫水塔22輸送的原料輸入流包括管道26，其輸送工廠的高壓吸收器的底部液體;管道28，其輸送結(jié)晶器(crystollizer)中的液體;管道30，其輸送從氧化單元流出的塔頂餾出物流中的水，該氧化單元例如在典型的對苯二酸合成工廠中可以見到。管道32也向脫水塔20輸送由工廠干燥體系產(chǎn)生的冷凝物。脫水塔20可以以一定結(jié)構(gòu)地或隨機(jī)地填充填料，或者配有各種類型的塔盤(trays)。通過再沸器(reboiler)34給脫水塔20供熱，由脫水塔20流出的底部產(chǎn)物流富含乙酸，通過管道36將其送回工廠再利用。
脫水塔20的塔頂餾出物管道38與冷凝器40和轉(zhuǎn)鼓式分離器42(separation drum)相接。塔頂餾出物管道38可以裝有一排氣口44。轉(zhuǎn)鼓式分離器42可以包括一排氣口46。由轉(zhuǎn)鼓式分離器42流出的底部產(chǎn)物流被分流進(jìn)入回流管道48，以及塔頂餾出物管道50，管道50中主要是送至廢水處理系統(tǒng)的水。管道50可以有一分支，將一部分甚至全部沒有通過管道48回流的水送至高壓吸收器以進(jìn)一步地回收乙酸。通往高壓吸收器的管道是管道52。
圖2A和2B示出可以用于本發(fā)明的抽提系統(tǒng)。圖2A所示的抽提系統(tǒng)設(shè)計(jì)為采用“高沸點(diǎn)”(heavy boiler)溶劑，即該溶劑沸點(diǎn)高于乙酸沸點(diǎn)，這種抽提系統(tǒng)由54A一般性地示出。圖2B所示的抽提系統(tǒng)設(shè)計(jì)為采用“低沸點(diǎn)”(light boiler)的萃取溶劑，即該溶劑的沸點(diǎn)低于乙酸沸點(diǎn)。圖2A中，56所示的抽提器通過靠近其頂部的管道58接收稀乙酸，底部管道60將廢水送至廢水處理工廠或送回對苯二酸工廠再利用。液-液接觸器56的塔頂餾出物流通過管道62送至分離塔64。分離塔64流出的頂部物流由管道66通過冷凝器68和管道70送回工廠再利用，該液流為相對高濃度乙酸，若需要，可通過管道72提供一回流。分離塔64流出的底部物流由管道74送回液-液接觸裝置56。該底部物流的一部分可以由再沸器76輸送，經(jīng)管道78從靠近底部位置回到分離塔?？刹捎靡粺峤粨Q裝置以在液流62和74之間交換熱量以改進(jìn)操作。
圖2B中，液-液抽提塔由80示出，其接收由管道82送入的稀乙酸。相對為純水的底部物流由管道84流出抽提器，并送至廢水處理系統(tǒng)或送回對苯二酸工廠再利用。主要由溶有乙酸的萃取溶劑組成的頂部物流由管道86從液-液抽提器80的頂部流出，送至分離柱88。分離柱88的塔頂餾出物管道由90示出，該物流為相對較純的萃取溶劑。冷凝器92優(yōu)選為裝在管道90中，該管道90將萃取溶劑送至靠近抽提塔80底部的某一點(diǎn)。在分離柱88中，其底部物流為相對較濃乙酸，其由管道92流出;再沸器94可加熱部分此物流以將其送回分離柱88底部。底部物流92中的大部分乙酸被送回對苯二酸工廠再利用。
圖3示出一個本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。在圖3以及示出本發(fā)明其它優(yōu)選實(shí)施方案的圖4和圖6至10中，和圖1所示的設(shè)備和管道基本上相同的設(shè)備和管道均有相同的標(biāo)號，當(dāng)這些標(biāo)號所示的管道或設(shè)備相似，但在某些結(jié)構(gòu)或功能方面有所不同時，在這些標(biāo)號中加入“A”或“B”。在圖3的實(shí)施方案中示出一個進(jìn)行主要脫水步驟的單一蒸餾塔。本領(lǐng)域技術(shù)人員了解可以單獨(dú)地或順序排列地采用一或多個這種蒸餾塔以從溶劑中分離酸并將水從溶劑中除去，并且還可包括其它類型的分離設(shè)備。
圖3中，乙酸回收體系包括幾乎全部圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)中配有的設(shè)備，除了附加一抽提系統(tǒng)54。該抽提系統(tǒng)，根據(jù)特定工廠所選用的萃取溶劑的性質(zhì)，可以與圖2A所示的抽提系統(tǒng)54A相似，或者可以與圖2B所示的抽提系統(tǒng)54B相類似。抽提系統(tǒng)54建造安裝為通過管道50接收送至液-液抽提器的輸入物流。圖3(及接下去的附圖)示出的抽提單元54設(shè)計(jì)為采用高沸點(diǎn)萃取溶劑，因此與圖2A示出的抽提系統(tǒng)相一致，由此其抽提器單元示為56，分離器示為64。液-液抽提器56流出的底部物流為廢水流60，被送去進(jìn)行廢水處理，或者，若需要，返回對苯二酸工廠再利用。進(jìn)一步地，根據(jù)此項(xiàng)及接下去的本發(fā)明實(shí)施方案，由抽提器56流出的廢水可以通過管道52A送至高壓吸收器并在其中利用。經(jīng)管道70流出的分離器64的塔頂餾出物流為相對較濃的乙酸，其被送回酸工廠的反應(yīng)器中再利用。脫水塔20的塔頂餾出物體系中的轉(zhuǎn)鼓式分離器(separator drum)42A可以包括一個聚結(jié)裝置(coalescing device)以從轉(zhuǎn)鼓式分離器流出的頂部和底部物流中分離對二甲苯，在這種情況下，裝有一通向?qū)Χ妆劫A存罐的對二甲苯回收管道96。
圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)工廠與圖3所示的本發(fā)明的乙酸回收體系相比較揭示了其主要的區(qū)別在于本發(fā)明單元中采用的抽提系統(tǒng)54。這一區(qū)別，雖然看上去簡單，但卻提供了實(shí)質(zhì)性的優(yōu)點(diǎn)，它可允許在脫水塔的塔頂餾出物物流中含有較高的乙酸濃度，這樣不必降低整體乙酸回收水平就可降低脫水塔的能量需求，因?yàn)槊撍旔s出物物流中的乙酸在抽提系統(tǒng)54中，以低得多的能耗，幾乎全部地得以回收。
圖4示出了本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方案，其中所示的體系也裝有一個抽提系統(tǒng)54用以加工處理由脫水塔流出的塔頂餾出物的冷凝物。本實(shí)施方案與圖3所示的實(shí)施方案的區(qū)別在于，圖4中，高壓吸收器的底部液體由管道26A直接送至抽提系統(tǒng)，而不是如圖3中那樣由管道26送至脫水塔;另外，對苯二酸工廠中的干燥體系流出的冷凝物由管道32A送至抽提系統(tǒng)54，而不是如在圖3中那樣由管道32送至脫水塔20。
這種修改也代表一種改進(jìn)，因?yàn)楦邏何掌鞯牡撞恳后w和工廠干燥體系流出的冷凝物均含有顯著高濃度的水分，這種水分，在圖3所示的實(shí)施方案中，由脫水塔蒸發(fā)。這一能量加強(qiáng)步驟在圖4所示的實(shí)施方案中被克服，因?yàn)檫@些物流被直接送至抽提系統(tǒng)54中的液-液抽提塔56。
圖5示出了本發(fā)明中有用的低壓吸收器的流程圖。其中的低壓吸收單元總體示為98，其包括一吸收塔100，可以有各種來源的輸入物流進(jìn)入該塔。這些物流來源可以包括脫水塔44的塔頂餾出物管道排氣，冷凝轉(zhuǎn)鼓(condenser drum)42或42A的排氣管道46的排氣，以及工廠中的其它排氣102。一些或全部的上述排氣在由管道106送至吸收塔100之前可以通過一個選擇性的冷凝體系104。吸收溶劑由管道108送進(jìn)吸收塔，離開時這些富含乙酸的吸收溶劑形成底部物流110被送至圖2A和2B所示的抽提單元。
圖6以整個體系流程圖的順序示出了上述這些裝置，其中低壓吸收體系示為98，吸收塔示為100。其中可以看出，底部管道110將相對富含乙酸的物流送至液-液抽提系統(tǒng)54，具體地是送至其中的抽提塔56。圖6所示的本發(fā)明實(shí)施方案與圖3所示的實(shí)施方案相同的是，高壓吸收器的底部液體由管道26送到脫水塔20，以及，工廠干燥體系流出的冷凝物由管道32也被送至脫水塔。
圖7示出了一個與圖6所示非常相似的本發(fā)明的實(shí)施方案，即它也采用抽提系統(tǒng)54和低壓吸收體系98。但兩者的區(qū)別在于，高壓吸收器的底部產(chǎn)物液體由管道26A直接送至抽提系統(tǒng)，工廠的干燥體系流出的冷凝物由管道32A送至抽提系統(tǒng)54，如此避免了在脫水塔20中蒸發(fā)這些物流中所含的水分。
圖8、9和10可以一起考慮。每個圖均示出了裝有一個抽提系統(tǒng)的本發(fā)明的實(shí)施方案，該抽提系統(tǒng)用于處理由脫水塔54的塔頂餾出物形成的冷凝物。每個實(shí)施方案還裝有一個低壓吸收體系98，其采用在圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)中排放到大氣中的氣流作為輸入氣流，其還提供一附加物流由其底部管道110送至抽提系統(tǒng)54，所有這些均根據(jù)本發(fā)明裝配。
圖8、9和10中，對苯二酸工廠中的氧化器(oxidizer)由112片段性地示出。氧化器的塔頂餾出物流流經(jīng)一冷凝器114、進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓式分離器116。轉(zhuǎn)鼓式分離器116的泄水液體(water draw off liquid)形成一底部物流30流進(jìn)脫水塔20。轉(zhuǎn)鼓式分離器的塔頂餾出物經(jīng)管道118流入高壓吸收塔120。在圖8和9的情況下，高壓吸收體系的溶劑是從抽提器56的大部分為水的底部物流中由管道52A送入。在圖8的情況下，高壓吸收器的底部物流流經(jīng)管道122到達(dá)脫水塔20。在圖9的情況下，該物流流經(jīng)底部管道122A到達(dá)抽提系統(tǒng)54。在圖10的情況下，采用相同的裝置，該底部物流流經(jīng)管道122直接到達(dá)抽提系統(tǒng)54。
圖9和10的區(qū)別在于，圖10中，膦(phosphine)或其它所選的萃取溶劑或吸收溶劑經(jīng)管道124輸入到高壓吸收器，而非圖9中所示的依靠經(jīng)管道52A輸入的脫水塔的塔頂餾出物的冷凝物。
由前述可以看出，本發(fā)明的乙酸回收體系中的設(shè)備和管道的安裝有相當(dāng)?shù)撵`活性。利用這種靈活性優(yōu)勢的一個指導(dǎo)原則是，采用一個液-液抽提系統(tǒng)以允許脫水塔的塔頂餾出物中乙酸濃度比現(xiàn)有技術(shù)所允許的乙酸濃度高，因?yàn)檫@種抽提系統(tǒng)以低能耗回收乙酸。根據(jù)本發(fā)明采用的低壓吸收體系能夠獲取那些否則被排放到大氣中，從而造成乙酸和其它有機(jī)揮發(fā)物質(zhì)的損失的氣流，許多裝置中這種排放還產(chǎn)生了令人討厭的大氣污染。本發(fā)明還提供了一種附加的靈活性，即用于處理高壓吸收體系的底部物流及對苯二酸工廠的氧化器塔頂餾出物，因?yàn)檫@些可以，但非必需，送至脫水塔，但是也可以送至新安裝的抽提系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種在使用乙酸水溶液的工廠應(yīng)用的乙酸和水的分離體系，包括(a)一種脫水裝置，用以接收至少一種來自所述工廠的含乙酸的水流的輸入物流，以及向由所述裝置接收的所述輸入物流供熱以在所述裝置中將水從乙酸中分離出來，并由此產(chǎn)生一個水中含有相對較濃的乙酸的底部物流輸出，和一個水中含有相對較稀的乙酸的塔頂餾出物物流輸出；(b)冷凝裝置，用以液化所述塔頂餾出物物流輸出中的乙酸和水，從而形成一塔頂餾出物冷凝物輸出；(c)一種液-液抽提系統(tǒng)，其包括(i)一種接觸器，其接收所述塔頂餾出物冷凝物輸出并將其與液體萃取劑接觸，從所述冷凝物中萃取乙酸并由此形成一個含有乙酸和萃取劑的第一接觸器輸出物流(first contactor output stream)，一個含水的第二接觸器輸出物流(second contactor output stream)；以及(ii)一種抽提系統(tǒng)分離裝置，其接收所述第一接觸器輸出物流并分離其中的乙酸和萃取劑，以產(chǎn)生一個循環(huán)回到所述接觸器的萃取劑輸出物流和一個乙酸輸出物流。
2.如權(quán)利要求1所述的乙酸和水分離體系，其中，所述液體萃取劑的沸點(diǎn)高于乙酸的沸點(diǎn)，并且由所述抽提系統(tǒng)分離裝置中流出的所述乙酸輸出物流為一種塔頂餾出物物流(overhead stream)。
3.如權(quán)利要求1所述的乙酸和水分離體系，其中，所述液體萃取劑的沸點(diǎn)低于乙酸的沸點(diǎn)，并且由所述抽提系統(tǒng)分離裝置中流出的所述乙酸輸出物流為一種底部產(chǎn)物物流(bottoms stream)。
4.如權(quán)利要求1所述的乙酸和水分離體系，包括，向所述液-液抽提系統(tǒng)輸送至少一種附加的來自所述工廠的，相對較稀的乙酸的物流，和來自所述脫水裝置的所述輸出的塔頂餾出物冷凝物物流的裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的乙酸和水分離體系，其中，所述附加的相對較稀的乙酸物流為來自所述工廠中的高壓吸收器的底部產(chǎn)物物流。
6.如權(quán)利要求4所述的乙酸和水分離體系，其中，所述附加的相對較稀的乙酸物流為來自干燥體系的冷凝物物流。
7.如權(quán)利要求1所述的乙酸和水分離體系，進(jìn)一步地包括一種低壓吸收單元，用以將吸收溶劑和至少一種來自所述乙酸和水分離體系的含乙酸的氣流接觸，并進(jìn)一步地用來將與所述氣流接觸后的吸收溶劑輸送到液-液抽提系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求7所述的乙酸和水分離體系，其中，所述含乙酸的氣流為至少一部分的來自所述脫水裝置的輸出的塔頂餾出物物流。
9.如權(quán)利要求7所述的乙酸和水分離體系，其中，所述含乙酸的氣流為至少一部分的來自一種輸出的塔頂餾出物冷凝器的排氣氣流，該冷凝器用以處理來自所述脫水裝置的輸出的塔頂餾出物物流。
10.如權(quán)利要求7所述的乙酸和水分離體系，進(jìn)一步地包括輸送裝置，該裝置輸送至少一種來自工廠中的、除所述乙酸和水分離體系之外的某地的含乙酸的氣流。
11.如權(quán)利要求7所述的乙酸和水分離體系，包括輸送裝置，該裝置向所述液-液抽提系統(tǒng)輸送至少一種來自所述工廠的附加的相對較稀的乙酸物流和來自所述脫水裝置的所述輸出的塔頂餾出物物流。
12.如權(quán)利要求11所述的乙酸和水分離體系，其中，所述附加的相對較稀的乙酸物流為來自所述工廠中的高壓吸收器的底部產(chǎn)物物流。
13.如權(quán)利要求11所述的乙酸和水分離體系，其中，所述附加的相對較稀的乙酸物流為來自干燥體系的冷凝物流。
14.如權(quán)利要求1所述的乙酸和水分離體系，進(jìn)一步地包括一種高壓吸收體系，用以將高壓下的吸收液體與工廠的含乙酸的塔頂餾出物氣流接觸;還包括輸送裝置，該裝置將與所述工廠塔頂餾出物氣流接觸后的所述吸收液體送至所述分離體系中處理。
15.如權(quán)利要求14所述的乙酸和水分離體系，其中，所述高壓下的吸收液體為來自所述液-液抽提系統(tǒng)接觸器的主要為水的水流。
16.如權(quán)利要求14所述的乙酸和水分離體系，其中，所述輸送裝置連接后用以將所述吸收液體送至所述脫水裝置。
17.如權(quán)利要求14所述的乙酸和水分離體系，其中，所述輸送裝置連接后用以將所述吸收液體送至所述液-液抽提系統(tǒng)的接觸器。
18.如權(quán)利要求14所述的乙酸和水分離體系，其中，所述輸送裝置連接后用以將所述吸收液體送至所述液-液抽提系統(tǒng)的抽提系統(tǒng)分離裝置。
19.一種在使用乙酸水溶液的工廠應(yīng)用的分離乙酸和水的方法，包括(a)向一脫水裝置輸送至少一種由所述工廠流出的含乙酸的輸入水流，并向由所述裝置接收的該輸入水流供熱以便在所述裝置中將乙酸從水中分離出，由此產(chǎn)生一個含有相對較濃的乙酸的底部輸出物流，以及一個含有相對較稀的乙酸的塔頂餾出物輸出物流;(b)冷凝所述塔頂餾出物輸出物流中的乙酸和水，從而形成一個輸出的塔頂冷凝物流;(c)將所述輸出的塔頂冷凝物流輸送到液-液抽提系統(tǒng)，并在所述抽提系統(tǒng)的接觸器中將其與液體萃取劑接觸，從所述冷凝物中萃取出乙酸并由此產(chǎn)生一個含乙酸和萃取劑的第一接觸器輸出物流，以及一個含水的第二接觸器輸出物流;輸送所述的第一接觸器輸出物流到抽提系統(tǒng)分離器裝置;并在此裝置中分離乙酸和萃取劑，從而產(chǎn)生一個循環(huán)回到所述接觸器的萃取劑輸出物流和一個乙酸輸出物流。
20.如權(quán)利要求19所述的分離乙酸和水的方法，其中，所述液體萃取劑的沸點(diǎn)高于乙酸沸點(diǎn)，并且由所述抽提系統(tǒng)分離器裝置產(chǎn)生的所述乙酸輸出物流是由其產(chǎn)生的塔頂餾出物流。
21.如權(quán)利要求19所述的分離乙酸和水的方法，其中，所述液體萃取劑的沸點(diǎn)低于乙酸沸點(diǎn)，并且由所述抽提系統(tǒng)分離器裝置產(chǎn)生的所述乙酸輸出物流是由其產(chǎn)生的底部產(chǎn)物物流。
22.如權(quán)利要求19所述的分離乙酸和水的方法，進(jìn)一步地包括，至少一種來自工廠的附加的相對較稀的乙酸物流和由所述脫水裝置產(chǎn)生的所述塔頂餾出物輸出流一起被輸送到所述的液-液抽提系統(tǒng)。
23.如權(quán)利要求22所述的分離乙酸和水的方法，其中，所述附加的相對較稀的乙酸物流為工廠中高壓吸收器產(chǎn)生的底部產(chǎn)物物流。
24.如權(quán)利要求22所述的分離乙酸和水的方法，其中，所述附加的相對較稀的乙酸物流為干燥體系產(chǎn)生的冷凝物流。
25.如權(quán)利要求19所述的分離乙酸和水的方法，進(jìn)一步地包括，在低壓吸收單元中將吸收溶劑與至少一種含乙酸蒸氣流接觸，并將與所述蒸氣流接觸后的吸收溶劑輸送到所述液-液抽提系統(tǒng)。
26.如權(quán)利要求25所述的分離乙酸和水的方法，其中，所述含乙酸蒸氣流為至少一部分的所述脫水裝置產(chǎn)生的塔頂餾出物輸出物流。
27.如權(quán)利要求25所述的分離乙酸和水的方法，其中，所述含乙酸蒸氣流為至少一部分的輸出的塔頂冷凝器產(chǎn)生的排氣流，該冷凝器用以處理所述脫水裝置產(chǎn)生的塔頂餾出物輸出物流。
28.如權(quán)利要求25所述的分離乙酸和水的方法，進(jìn)一步地包括，輸送至少一種含乙酸的蒸氣流，該蒸氣流為所述工廠中除乙酸和水分離系統(tǒng)之外的某地產(chǎn)生的。
29.如權(quán)利要求25所述的分離乙酸和水的方法，包括，將至少一種工廠中的附加的相對較稀的乙酸物流和所述脫水裝置產(chǎn)生的所述塔頂餾出物輸出物流一起輸送到所述液-液抽提系統(tǒng)。
30.如權(quán)利要求29所述的分離乙酸和水的方法，其中，所述附加的相對較稀的乙酸物流為所述工廠中的高壓吸收器產(chǎn)生的底部產(chǎn)物物流。
31.如權(quán)利要求29所述的分離乙酸和水的方法，其中，所述附加的相對較稀的乙酸物流為干燥體系產(chǎn)生的冷凝物流。
32.如權(quán)利要求29所述的分離乙酸和水的方法，進(jìn)一步包括，將高壓下的吸收液體與工廠中的含乙酸的塔頂產(chǎn)物蒸氣流接觸，以及輸送與所述工廠中的塔頂產(chǎn)物蒸氣流接觸后的所述吸收液體到一分離器系統(tǒng)，并在此處理之。
33.如權(quán)利要求32所述的分離乙酸和水的方法，其中所述高壓下的吸收液體為所述液-液抽提系統(tǒng)接觸器產(chǎn)生的主要為水的水流。
34.如權(quán)利要求32所述的分離乙酸和水的方法，其中，所述吸收液體被送至所述脫水裝置。
35.如權(quán)利要求32所述的分離乙酸和水的方法，其中，所述吸收液體被送至所述液-液抽提系統(tǒng)的接觸器。
36.如權(quán)利要求32所述的分離乙酸和水的方法，其中，所述吸收液體被送至所述液-液抽提系統(tǒng)的抽提系統(tǒng)分離器裝置。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種從乙酸/水廢液中回收乙酸的方法和裝置，其包括，一個所述廢液被送入其中的脫水塔；一個用以從脫水塔的塔頂餾出物的冷凝物中回收乙酸的液—液抽提系統(tǒng)。選擇性地，還可提供低壓和/或高壓吸收體系用以處理回收體系和/或乙酸利用工廠中的氣流和/或液流，從而進(jìn)一步地回收乙酸和減少大氣污染。
文檔編號C07C53/08GK1103859SQ9410796
公開日1995年6月21日 申請日期1994年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月12日
發(fā)明者羅納德·G·格瓦利, 威斯頓·拉姆森, 約瑟夫·C·金特里, 費(fèi)爾南多·瓦雷拉 申請人:戈里特斯奇公司