[發(fā)明專利]芳族羧酸生產(chǎn)中乙酸和水的分離方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410354882.1
• 申請(qǐng)日: 2014-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN105272845B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉建新;肖翔;孟海;錢學(xué)勤;邢躍軍;朱偉;周永兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司
• 主分類號(hào): C07C53/08
• 分類號(hào): C07C53/08;C07C51/42;C07C51/46
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司32112
• 代理人: 游富英

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種芳族羧酸生產(chǎn)中乙酸和水的分離方法，特別是芳烴二元酸的生產(chǎn)過程中，采用提濃進(jìn)料醋酸方法實(shí)現(xiàn)共沸精餾分離醋酸和水的節(jié)能。

發(fā)明背景

傳統(tǒng)的芳烴羧酸生產(chǎn)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醋酸的水相介質(zhì)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(chǎn)生大量的熱量，為了保持反應(yīng)過程溫度的穩(wěn)定，通常采用含水的醋酸（如乙酸）蒸發(fā)方式將熱量移出。移出的醋酸和水的混合物通過塔頂冷凝器冷卻，然后將冷凝后的液體溶劑回流反應(yīng)器再利用。隨著氧化反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)器中水的含量將逐步增加，為保持反應(yīng)器內(nèi)水分含量的穩(wěn)定，通常將反應(yīng)器上部冷凝的蒸汽一部分回流反應(yīng)器，一部分進(jìn)入醋酸和水的分離系統(tǒng)，將醋酸、水進(jìn)行分離后，常常將醋酸循環(huán)再利用。近年來，隨著節(jié)能要求的提高，進(jìn)一步降低芳烴羧酸生產(chǎn)過程的用能，已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

在芳烴羧酸生產(chǎn)過程中，溶劑乙酸、水分離是整個(gè)生產(chǎn)過程中的主要用能單元，在生產(chǎn)系統(tǒng)中用量較大，因此，醋酸、水分離的能量消耗，通常作為控制的指標(biāo)之一，而為了提高能量的利用率，如何更加合理、高效的利用中壓蒸汽，就成為芳烴羧酸生產(chǎn)過程分離系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵。

雖然醋酸和水沸點(diǎn)相差較大，多數(shù)情況下，采用普通精餾能夠分離，但是當(dāng)物料中醋酸含量很低時(shí)，醋酸和水組成存在夾點(diǎn)現(xiàn)象，即兩組分此時(shí)的汽液組成接近，這時(shí)兩者分離難度急劇增加，要達(dá)到分離現(xiàn)有工業(yè)中醋酸在水中的濃度小于0.05%-0.1%,需要消耗大量的能量，因此，需要尋找一種更經(jīng)濟(jì)、有效的節(jié)能分離方法。

醋酸和水分離的工業(yè)方法通常有三種，普通的精餾方法、共沸精餾方法和液-液萃取方法。為實(shí)現(xiàn)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1.0%。如果希望分離更純的水，傳統(tǒng)的精餾系統(tǒng)需要增加很多塔板數(shù)，存在能量消耗大，投入建設(shè)成本高，操作費(fèi)用高等問題。

近年來，人們更有趨于開發(fā)節(jié)能的精餾新工藝。非均相精餾技術(shù)和膜分離技術(shù)被認(rèn)為是一種更高效的節(jié)能分離方法而受到關(guān)注。非均相精餾技術(shù)通常包括液-液萃取和共沸精餾的分離方法，液-液萃取工藝分離醋酸、水多見報(bào)道，通常它用于分離醋酸濃度在0.1—20%的水溶液，采用的萃取劑是酯類、胺類、酮類和磷氧類。

液-液萃取工藝US3878241 和US5167744都有所描述。US3878241是以1,2-二嗎啉乙烷作為萃取劑，用23塊塔板的萃取精餾塔分離50%(wt.)的醋酸溶液，塔頂壓力0.5大氣壓。專利最大特點(diǎn)是可以使塔頂產(chǎn)物水中含醋酸控制在0.01%(wt)。US5167744用二甲基亞砜、環(huán)丁砜、二甲基甲酰胺、二甲基丙酰胺、已二腈等含氮或含硫的化合物作為萃取劑，本發(fā)明的主要特點(diǎn)是選用了含氮化合物具有很高的相對(duì)揮發(fā)度，用于醋酸水的分離過程中，可以實(shí)現(xiàn)分離塔塔頂醋酸含量小于1%的目標(biāo)。

人們致力于尋找更加高效的分離手段，與傳統(tǒng)的精餾相比，共沸精餾塔在乙酸的脫水分離中，可節(jié)約能量20-40%。有關(guān)共沸精餾工藝用于分離醋酸、水的節(jié)能方法：

專利GB1576787認(rèn)為乙酸正丁酯（沸點(diǎn)126.2℃）特別適合于醋酸、水的分離，這是由于它可以使共沸精餾塔回流比較小，這樣就減少了分離所需的能量。

在芳烴羧酸生產(chǎn)過程中，由于精餾塔分離的乙酸部分要回流到羧酸氧化反應(yīng)系統(tǒng)，因此，最終精餾塔塔底分離的乙酸中可以含有5%左右的水。US4250330考慮這方面的因素，分析認(rèn)為當(dāng)塔底組分水含量在5-10%條件下，采用乙酸異丁酯作為共沸劑具有更好的節(jié)能效果。

專利US4250330則認(rèn)為由于乙酸正丙酯的使用，使很多水夾帶在絡(luò)合物中，因此，從節(jié)能和分離效果看，專利優(yōu)選乙酸異丁酯。

CN101445444A專利是在以醋酸正丙酯為共沸劑精餾塔的基礎(chǔ)上，增設(shè)一個(gè)萃取塔，使共沸精餾塔塔頂?shù)乃嘣谶M(jìn)入后面的溶劑回收塔前，先進(jìn)行萃取，以提取其中的酸和酯類。該方法降低了后續(xù)溶劑回收塔的分離負(fù)荷，節(jié)約了能量。

CN101312936專利考慮到進(jìn)入醋酸水分離的物料流股的組成變化較大，提出了在共沸精餾塔前部增加萃取塔的工藝方法。采用此方法可以將部分含較大水濃度的物料進(jìn)行提濃處理，降低了分離過程的操作費(fèi)用。結(jié)合共沸精餾塔和萃取塔，專利優(yōu)選分離劑是乙酸異丁酯，乙酸正丁酯，乙酸異丙酯，乙酸正丙酯。共沸精餾塔頂水中有機(jī)物含量通常含量600-1000ppm，其中乙酸含量在500-800ppm。