專利名稱：一種反應(yīng)精餾系統(tǒng)及回收稀醋酸溶液中醋酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種稀醋酸回收利用技術(shù)，尤其是一種反應(yīng)精餾系統(tǒng)及回收稀醋酸溶液中醋酸的方法。
背景技術(shù)：
醋酸是一種十分重要的基本有機(jī)化工原料，用途相當(dāng)廣泛，需求量也非常大。近年 來，糠醛、醋酸酐、醋酸纖維等產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)發(fā)展迅猛，這些企業(yè)在為地方帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，伴隨產(chǎn)生大量的稀醋酸廢水而嚴(yán)重污染了周圍環(huán)境。因低濃度醋酸回收困難，且回收成本較高，各生產(chǎn)廠家對(duì)這些低濃度含酸廢水或者處理不徹底，或者是根本不做任何處理就直接排放掉，不僅給周圍環(huán)境帶來了嚴(yán)重的危害，同時(shí)也造成資源上的浪費(fèi)。因此，從環(huán)境和資源方面考慮，對(duì)這些產(chǎn)業(yè)的低濃度含酸廢水進(jìn)行嚴(yán)格的處理并回收其中的醋酸勢在必行。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，回收利用技術(shù)水平越來越高，在傳統(tǒng)的蒸餾、萃取、吸收、吸附等單元操作的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了許多新的以及多種單元操作聯(lián)合使用的過程，反應(yīng)精餾法是化工過程強(qiáng)化的重要方法之一。反應(yīng)精餾是將化學(xué)反應(yīng)和精餾過程結(jié)合起來且在一個(gè)設(shè)備內(nèi)同時(shí)進(jìn)行的一種單元操作，可用于某些傳統(tǒng)工藝過程如酯化、醚化、加氫和芳烴烷基化等反應(yīng)。利用酯化法回收稀醋酸溶液中醋酸是一個(gè)很好的方法，但是傳統(tǒng)工藝流程十分復(fù)雜，需要反應(yīng)器，精餾塔，酯精制塔，脫水塔等多個(gè)設(shè)備。反應(yīng)精餾法是與普通精餾塔有機(jī)結(jié)合形成的反應(yīng)精餾耦合過程，同傳統(tǒng)工藝相比，在達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率的情況下，反應(yīng)精餾顯著減少了催化劑的使用量，一定程度上節(jié)能降耗，且具有轉(zhuǎn)化率高、選擇性好、投資少、操作費(fèi)用低、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來得到廣泛的研究。通過檢索，發(fā)現(xiàn)如下兩篇與醋酸有關(guān)的反應(yīng)精餾工藝I、一種醋酸甲酯水解催化反應(yīng)精餾裝置和實(shí)現(xiàn)工藝方法(CN101209955)，它包括再沸器、催化反應(yīng)精餾塔、冷凝器、固定床反應(yīng)器和管線，催化反應(yīng)精餾塔由上段、中段和下段三段組成。利用催化反應(yīng)精餾塔結(jié)合固定床反應(yīng)器的工藝流程，催化反應(yīng)精餾塔分為醋酸甲酯一水混合預(yù)熱段、催化反應(yīng)精餾段和醋酸甲酯提餾段。醋酸甲酯、水及回流液經(jīng)塔上段混合預(yù)熱后部分引出塔外、部分繼續(xù)流入塔催化反應(yīng)精餾段。引出部分進(jìn)入固定床反應(yīng)器進(jìn)行水解反應(yīng)后，進(jìn)入該塔甲酯提餾段上部；經(jīng)下段的精餾作用，醋酸甲酯濃度提高后進(jìn)入催化反應(yīng)精餾段，由塔釜采出水解后物料中醋酸甲酯含量低微，提高醋酸甲酯水解率。2、一種以離子液體為催化劑的反應(yīng)精餾連續(xù)生產(chǎn)醋酸甲酯的工藝(CN101560151)，它是將原料預(yù)熱，醋酸從反應(yīng)精餾塔的上段輸入，同時(shí)離子液體從塔的中部輸入和甲醇從塔的下段輸入，反應(yīng)精餾塔的中部是反應(yīng)段，從塔頂采出產(chǎn)品醋酸甲酯，從塔底采出催化劑離子液體物料進(jìn)入閃蒸罐閃蒸，閃蒸罐底采出的液體為催化劑離子液體，返回反應(yīng)精餾塔，閃蒸罐蒸出的氣相為水和甲醇的混合蒸汽，輸入甲醇回收塔，經(jīng)分離后甲醇回收塔塔頂采出原料甲醇，返回反應(yīng)精餾塔作原料，甲醇回收塔塔底采出水，排放。通過技術(shù)特征對(duì)比，上述兩篇公開專利文獻(xiàn)與本專利申請(qǐng)有較大不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)及回收稀醋酸溶液中醋酸的方法，采用該方法回收利用稀醋酸具有設(shè)備流程簡單，投資小、能耗低、無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種反應(yīng)精餾系統(tǒng)，包括反應(yīng)精餾塔，酯精制塔、甲醇回收塔，反應(yīng)精餾塔的塔頂連接酯精制塔，反應(yīng)精餾塔的塔底連接甲醇回收塔，反應(yīng)精餾塔分為三段，上段為連接酯精制塔的精餾段，用于甲醇與醋酸甲酯的分離；中段為反應(yīng)段，在反應(yīng)精餾塔中部，以強(qiáng)酸性離子交換樹脂為催化劑，甲醇與稀醋酸在反應(yīng)精餾塔內(nèi)進(jìn)行酯化反應(yīng)生成醋酸甲酯；下段為提餾段，該提餾段連接甲醇回收塔，用于分離甲醇和水。一種采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)回收稀醋酸溶液中醋酸的方法，步驟是⑴反應(yīng)精餾塔為常壓連續(xù)操作，稀醋酸溶液連續(xù)地從反應(yīng)精餾塔的中上段進(jìn)入反 應(yīng)精餾塔，甲醇溶液加入量按與稀醋酸溶液中醋酸摩爾比1:1. 2-2的比例連續(xù)地從反應(yīng)精餾塔中下段進(jìn)入反應(yīng)精餾塔，甲醇與稀醋酸在反應(yīng)精餾塔內(nèi)采用催化劑進(jìn)行酯化反應(yīng)生成醋酸甲酯；⑵含有少量水的醋酸甲酯從反應(yīng)精餾塔頂連續(xù)采出以保證酯化反應(yīng)的進(jìn)行和避免逆反應(yīng)的發(fā)生，經(jīng)冷凝后進(jìn)入酯精制塔精制，得到99. 7%的醋酸甲酯；⑶反應(yīng)精餾塔底采出物進(jìn)入甲醇回收塔，甲醇回收塔頂采出含98%以上的甲醇返回進(jìn)料系統(tǒng)重新利用，塔底含醋酸廢水返回進(jìn)料重新回收醋酸。而且，所述催化劑為顆粒狀的強(qiáng)酸性離子交換樹脂。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為I、本發(fā)明所涉及的反應(yīng)精餾系統(tǒng)，是將反應(yīng)器和精餾塔耦合，與原來的酯化反應(yīng)器和精餾塔精制分別進(jìn)行的過程相比，大大降低設(shè)備造價(jià)，投資小，成本低。2、本發(fā)明工藝流程先進(jìn)，在整個(gè)過程中無廢物排放，物料對(duì)設(shè)備腐蝕小，成本低，與其他的稀醋酸回收法相比，節(jié)能效果顯著，設(shè)備投資可以大大降低，應(yīng)用前景廣闊，是醋酸回收的好方法。3、本發(fā)明采用強(qiáng)酸性離子交換樹脂為催化劑，與普通精餾塔有機(jī)結(jié)合形成反應(yīng)精餾耦合過程，在反應(yīng)精餾塔中甲醇和醋酸發(fā)生酯化反應(yīng)生成醋酸甲酯，從而達(dá)到回收醋酸的目的，具有設(shè)備流程簡單，投資小、能耗低、無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明的反應(yīng)精餾系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明；下述實(shí)施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實(shí)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。為了清楚地?cái)⑹霰景l(fā)明，首先描述本發(fā)明的反應(yīng)系統(tǒng)。一種反應(yīng)精餾系統(tǒng)，參見圖1，包括反應(yīng)精餾塔I及其冷凝器3與再沸器2，酯精制塔4及其冷凝器6與再沸器5、甲醇回收塔7及其冷凝器9與再沸器8，反應(yīng)精餾塔的塔頂連接酯精制塔，反應(yīng)精餾塔的塔底連接甲醇回收塔，反應(yīng)精餾塔分為三段，上段為連接酯精制塔的精餾段，用于甲醇與醋酸甲酯的分離；中段為反應(yīng)段，該反應(yīng)段在反應(yīng)精餾塔中部，以強(qiáng)酸性離子交換樹脂為催化劑，甲醇與稀醋酸在反應(yīng)精餾塔內(nèi)進(jìn)行酯化反應(yīng)生成醋酸甲酯；下段為反應(yīng)段之下的提餾段，該提餾段連接甲醇回收塔，用于分離甲醇和水。下面通過兩個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的精制方法進(jìn)行描述。實(shí)施例I :一種采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)回收稀醋酸溶液中醋酸的方法，步驟是 ⑴反應(yīng)精餾塔為常壓連續(xù)操作，體積濃度為7. 9%的稀醋酸溶液連續(xù)地從反應(yīng)精餾塔的中上段進(jìn)入反應(yīng)精餾塔，甲醇溶液加入量按與稀醋酸溶液中醋酸摩爾比1:2的比例連續(xù)地從反應(yīng)精餾塔中下段輸入反應(yīng)精餾塔，甲醇與稀醋酸在反應(yīng)段內(nèi)采用催化劑進(jìn)行酯化反應(yīng)生成醋酸甲酯可逆酯化反應(yīng)CH3C00H+CH30H 催化劑 CH3C00CH3+H20 ；所述催化劑為顆粒狀的強(qiáng)酸性離子交換樹脂。⑵含有少量水的醋酸甲酯從反應(yīng)精餾塔頂連續(xù)采出以保證酯化反應(yīng)的進(jìn)行和避免逆反應(yīng)的發(fā)生，塔頂溫度為57. 3°C，醋酸甲酯的濃度為97. 7%，經(jīng)冷凝后進(jìn)入酯精制塔精制，得到99. 7%的醋酸甲酯，達(dá)到工業(yè)用分析純標(biāo)準(zhǔn)；反應(yīng)精餾塔底溫度為97°C，塔底采出物進(jìn)入甲醇回收塔。⑶甲醇回收塔頂采出含98%以上的甲醇返回進(jìn)料系統(tǒng)重新利用，塔底廢水含醋酸4. 6%返回進(jìn)料系統(tǒng)重新回收醋酸。實(shí)施例2 一種采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)回收稀醋酸溶液中醋酸的方法，步驟是⑴反應(yīng)精餾塔為常壓連續(xù)操作，體積濃度為4. 1%的稀醋酸溶液連續(xù)地從反應(yīng)精餾塔的中上段進(jìn)入反應(yīng)精餾塔，甲醇溶液加入量按與稀醋酸溶液中醋酸摩爾比1:1. 5的比例連續(xù)地從反應(yīng)精餾塔中下段輸入反應(yīng)精餾塔，甲醇與稀醋酸在反應(yīng)段內(nèi)采用催化劑進(jìn)行酯化反應(yīng)生成醋酸甲酯。⑵含有少量水的醋酸甲酯從反應(yīng)精餾塔頂連續(xù)采出以保證酯化反應(yīng)的進(jìn)行和避免逆反應(yīng)的發(fā)生，塔頂溫度為58°C，醋酸甲酯的濃度為92%，經(jīng)冷凝后進(jìn)入酯精制塔精制，得到99%的醋酸甲酯，達(dá)到工業(yè)用分析純標(biāo)準(zhǔn)。反應(yīng)精餾塔底溫度為97. 7°C，塔底采出物進(jìn)入甲醇回收塔。⑶甲醇回收塔頂采出含98%以上的甲醇返回進(jìn)料系統(tǒng)重新利用，塔底廢水含醋酸
2.8%返回進(jìn)料系統(tǒng)重新回收醋酸。本實(shí)施例未敘部分同于實(shí)施例I。本發(fā)明的工作原理是顆粒狀的強(qiáng)酸性離子交換樹脂作為催化劑分散在反應(yīng)段的填料內(nèi)，稀醋酸在反應(yīng)段與甲醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成醋酸甲酯，醋酸甲酯及少部分水從塔頂連續(xù)采出進(jìn)入酯精制塔精制，水和過量的甲醇由塔底進(jìn)入甲醇回收塔，甲醇回收塔頂采出甲醇可返回進(jìn)料系統(tǒng)重新利用，塔底含醋酸廢水返回系統(tǒng)重新回收。
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)精餾系統(tǒng)，其特征在于包括反應(yīng)精餾塔，酯精制塔、甲醇回收塔，反應(yīng)精餾塔的塔頂連接酯精制塔，反應(yīng)精餾塔的塔底連接甲醇回收塔，反應(yīng)精餾塔分為三段，上段為連接酯精制塔的精餾段，用于甲醇與醋酸甲酷的分離；中段為反應(yīng)段，在反應(yīng)精餾塔中部，以強(qiáng)酸性離子交換樹脂為催化劑，甲醇與稀醋酸在反應(yīng)精餾塔內(nèi)進(jìn)行酯化反應(yīng)生成醋酸甲酷；下段為提餾段，該提餾段連接甲醇回收塔，用于分離甲醇和水。
2.一種采用如權(quán)利要求I所述的反應(yīng)精餾系統(tǒng)回收稀醋酸溶液中醋酸的方法，其特征在于步驟是 ⑴反應(yīng)精餾塔為常壓連續(xù)操作，稀醋酸溶液連續(xù)地從反應(yīng)精餾塔的中上段進(jìn)入反應(yīng)精餾塔，甲醇溶液加入量按與稀醋酸溶液中醋酸摩爾比1:1. 2-2的比例連續(xù)地從反應(yīng)精餾塔中下段進(jìn)入反應(yīng)精餾塔，甲醇與稀醋酸在反應(yīng)精餾塔內(nèi)采用催化劑進(jìn)行酯化反應(yīng)生成醋酸甲酯； ⑵含有少量水的醋酸甲酯從反應(yīng)精餾塔頂連續(xù)采出以保證酯化反應(yīng)的進(jìn)行和避免逆反應(yīng)的發(fā)生，經(jīng)冷凝后進(jìn)入酯精制塔精制，得到99. 7%的醋酸甲酷； ⑶反應(yīng)精餾塔底采出物進(jìn)入甲醇回收塔，甲醇回收塔頂采出含98%以上的甲醇返回進(jìn)料系統(tǒng)重新利用，塔底含醋酸廢水返回進(jìn)料重新回收醋酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)回收稀醋酸溶液中醋酸的方法，其特征在于所述催化劑為顆粒狀的強(qiáng)酸性離子交換樹脂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種反應(yīng)精餾系統(tǒng)及回收稀醋酸溶液中醋酸的方法,是采用強(qiáng)酸性離子交換樹脂為催化劑，與普通精餾塔有機(jī)結(jié)合形成反應(yīng)精餾耦合過程，在反應(yīng)精餾塔中甲醇和醋酸發(fā)生酯化反應(yīng)生成醋酸甲酯，從而達(dá)到回收醋酸的目的。本發(fā)明是將反應(yīng)器和精餾塔耦合，與原來的酯化反應(yīng)器和精餾塔精制分別進(jìn)行的過程相比，大大降低設(shè)備造價(jià)，投資小，成本低，且工藝流程先進(jìn)，在整個(gè)過程中無廢物排放，物料對(duì)設(shè)備腐蝕小，成本低，與其他的稀醋酸回收法相比，節(jié)能效果顯著，應(yīng)用前景廣闊，是醋酸回收的好方法。
文檔編號(hào)B01J19/00GK102766044SQ201210278050
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月7日
發(fā)明者侯文貴, 曹明利, 李憑力, 李英棟 申請(qǐng)人:天津凱賽特科技有限公司