[發明專利]芳香羧酸生產中共沸精餾回收乙酸和水的方法

有效

• 申請號: 201210166308.4
• 申請日: 2012-08-01
• 公開（公告）號: CN102746135A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 劉建新;劉波;柏基業;陳韶輝;邢躍軍;徐彥;朱偉;周永兵;肖翔;王玉春;高宏偉
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化揚子石油化工有限公司
• 主分類號: C07C53/08
• 分類號: C07C53/08;C07C51/46
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 韓朝暉

技術領域

本發明涉及一種在芳香羧酸生產中回收乙酸、水的工藝方法，特別是芳烴二元酸的生產過程中，采用共沸精餾提純乙酸、水的方法。

技術背景

傳統的芳烴羧酸生產過程，通常采用高壓下烷基芳烴的液相空氣氧化獲得。烷基芳烴液相氧化是在含有低級脂肪羧酸的水相介質和金屬催化劑體系存在下，芳烴上的烷基逐步氧化生成醛和羧酸，最終得到芳烴羧酸。

烷基芳烴的氧化過程將產生大量的熱量，為了保持反應過程溫度的穩定，通常采用含水的低級脂肪羧酸（如乙酸）蒸發方式將熱量移出。移出的低級脂肪羧酸和水的混合物部分進入乙酸和水的分離系統，分離低級脂肪羧酸和水，然后將低級脂肪羧酸循環再利用。

?????芳烴羧酸生產過程中，低級脂肪羧酸多數采用直鏈C₂--C₆單元羧酸，如醋酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸和己酸，其中醋酸是最常用的溶劑。但是由于醋酸和水沸點較接近，當醋酸水混合物中醋酸含量很低時，兩者分離難度急劇增加。目前醋酸和水分離的方法有三種，普通的精餾方法、共沸精餾方法和液-液萃取方法。

????為實現操作成本的最低化，普通精餾塔的塔頂水中醋酸含量通常控制在大于0.8%。這些水中由于含有較高濃度的有機副產物，常常無法進行水的循環再利用，只能作為廢水進入廢水處理廠處理。因此，傳統的精餾系統存在塔板數多，能量消耗大，水的分離純度低，投入建設成本高，操作費用高等問題。

近年來，人們更有趣于非均相共沸精餾精餾技術，它被認為是一種更高效的節能分離方法。US2050234，GB1576787，?CN200810185619.9，CN95194732.X發明了用于分離醋酸和水的共沸精餾技術。

采用共沸精餾分離醋酸和水，雖然達到了節約分離用能量的目的，但是導致塔內的汽液組分濃度分布復雜，系統中操作變量如回流的共沸劑量、回流比、進料組成和溫度等的微小變化都將引起組分濃度分布較大的變化。因此，與傳統的精餾塔相比，共沸精餾塔的穩態操作十分困難。有時，操作條件的微小變化將明顯影響共沸塔的分離效率，導致塔頂醋酸含量增加或導致塔底共沸劑含量的增加，從而污染釜底醋酸的純度，影響系統對醋酸再利用。傳統分離塔中出現上述情況，通常通過調整回流比或控制塔底再沸器的熱負荷等實現裝置穩定，而在共沸精餾塔內上述控制方法已經不足以保持塔內組分的變化，特別是共沸區組分的變化。GB1576787提出了通過以共沸區下部區域的溫度為檢測手段，通過相應調整進入該區域的共沸劑量來維持該區域溫度的穩定，從而達到穩定該區域中汽液組分濃度分布穩定的目的。

考慮生產芳烴羧酸過程，未反應的二烷基苯進入共沸精餾塔后對穩定分離的影響，同時為了在共沸精餾塔中穩定地、連續地提濃二烷基苯再利用，CN200810185619.9發明了在以醋酸正丁酯為共沸劑的條件下，在共沸區提取二烷基苯的操作方式，既采用間歇或分批地提取方式，并結合模擬結果給出了最佳溫度范圍和最佳二烷基苯與共沸劑的濃度比。

CN95194732.X發明了在以醋酸異丁酯或醋酸正丙酯為共沸劑的醋酸和水的共沸精餾工藝，專利發現采用發明的共沸劑可以降低共沸精餾塔的理論板數，為保持共沸精餾過程穩定運行，采用單相回流的方式，從而避免了塔頂流出物體系的復雜化。考慮氧化制芳烴羧酸過程中，未轉化的二烷基苯進入共沸精餾塔后對穩定分離的影響，采用能與水形成非均相共沸物。在高于共沸區的下限位置上，引入進料流，控制共沸劑的穿透，同時在此區域從塔中排出二烷基苯。為防止進料組成變化對塔操作的干擾，采用了在共沸精餾塔下部加入一股水進料和調節回流比方式，控制塔底產品中水的含量。

上述專利的方案在考慮未轉化的二烷基苯對共沸精餾塔穩定分離的影響時，均把提取二烷基苯的位置確定在共沸區域的下限附近，然而實際生產過程中該區域屬于汽、液組成變化最為明顯的階段，任何外界或內部蒸汽量、液體量或外界導入的物料的微小變化，都將使生產過程建立的濃度平衡被打破，最終影響到分離效果。

發明內容

本發明是提供一種芳香羧酸生產過程中分離回收乙酸和水的方法，包括在含有低級脂肪羧酸的水相介質和金屬催化劑體系存在下，芳烴上的烷基氧化得到芳烴羧酸，因放出大量熱量導致溶劑揮發，揮發溶劑部分以液態的形式進入共沸精餾塔，從塔底分離出水含量較低的脂肪羧酸產品，塔頂提取水分，其特征是：

1）采用共沸精餾方法提純芳香羧酸生產過程中的揮發溶劑，揮發溶劑進料流股中水的質量含量在15-50%；

2）共沸精餾采用的共沸劑是乙酸仲丁酯、乙酸正丙酯或沸點介于乙酸仲丁酯和乙酸正丙酯沸點之間的共沸劑；