申请日2017.12.11
公开(公告)日2018.03.30
IPC分类号C07C51/42; C07C51/46; C07C51/44; C07C57/07
摘要
本发明涉及一种废水零排放的丙烯酸精制装置。所述装置包括吸收塔、脱水塔、脱醋酸塔、脱重塔、第一循环系统和第二循环系统;所述吸收塔的底部出口经过第一储罐与所述脱水塔的入口相连接;所述脱水塔的顶部出口与所述第一循环系统相连接;所述脱水塔的底部出口经过第二储罐与所述脱醋酸塔的入口相连接;所述脱醋酸塔的顶部出口与所述第二循环系统相连接;所述脱醋酸塔的底部出口经过第三储罐与所述脱重塔相连接。本发明还涉及一种废水零排放的丙烯酸精制工艺。有益效果：本发明可实现真正意义上的废水零排放。
权利要求书
1.一种废水零排放的丙烯酸精制装置，其特征在于，所述装置包括吸收塔(1-0)、脱水塔(2-0)、脱醋酸塔(3-0)、脱重塔(5-0)、第一循环系统和第二循环系统;
所述吸收塔(1-0)的底部出口经过第一储罐(2-1)与所述脱水塔(2-0)的入口相连接;
所述脱水塔(2-0)的顶部出口与所述第一循环系统相连接;所述脱水塔(2-0)的底部出口经过第二储罐(3-1)与所述脱醋酸塔(3-0)的入口相连接;
所述脱醋酸塔(3-0)的顶部出口与所述第二循环系统相连接;所述脱醋酸塔(3-0)的底部出口经过第三储罐(4-1)与所述脱重塔(5-0)相连接;
所述第一循环系统包括第一冷凝器(2-2)、第一分层器(2-3)、溶剂储罐(2-4)和水相储罐(8-1);所述脱水塔(2-0)的顶部出口与所述第一冷凝器(2-2)的入口相连接，所述第一冷凝器(2-2)的出口与所述第一分层器(2-3)的入口相连接，所述第一分层器(2-3)的溶剂相出口经过所述溶剂储罐(2-4)与所述脱水塔(2-0)的顶部入口相连接，所述第一分层器(2-3)的水相出口与所述水相储罐(8-1)的入口相连接，所述水相储罐(8-1)的出口与所述吸收塔(1-0)的中部入口相连接;
所述第二循环系统包括第二冷凝器(3-2)、第二分层器(3-3);所述脱醋酸塔(3-0)的顶部出口与所述第二冷凝器(3-2)的入口相连接，所述第二冷凝器(3-2)的出口与所述第二分层器(3-3)的入口相连接，所述第二分层器(3-3)的溶剂相出口与所述脱醋酸塔(3-0)的顶部入口相连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二循环系统还包括醋酸提浓塔(6-0)、第三冷凝器(6-1)、第三分层器(6-2)和醋酸脱重塔(7-0);所述第二分层器(3-3)的水相出口与所述醋酸提浓塔(6-0)的入口相连接;所述醋酸提浓塔(6-0)的顶部出口与所述第三冷凝器的入口相连接，所述第三冷凝器(6-1)的出口与所述第三分层器(6-2)的入口相连接，所述第三分层器(6-2)的溶剂相出口与所述醋酸提浓塔(6-0)的顶部入口相连接，所述第三分层器(6-2)的水相出口与所述水相储罐(8-1)相连接，所述醋酸提浓塔(6-0)的底部出口与所述醋酸脱重塔(7-0)的入口相连接;所述醋酸脱重塔(7-0)的底部出口与所述第一储罐(2-1)的入口相连接。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一循环系统还包括汽提塔(8-0)、回收水储罐(8-2);所述水相储罐(8-1)的出口与所述汽提塔(8-0)的入口相连接;所述汽提塔(8-0)的底部出口经过所述回收水储罐(8-2)与所述吸收塔(1-0)的中部入口相连接。
4.如权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括位于所述脱醋酸塔(3-0)和所述脱重塔(5-0)之间的脱溶剂塔(4-0);所述脱醋酸塔(3-0)的底部出口经过第三储罐(4-1)与所述脱溶剂塔(4-0)的入口相连接;所述脱溶剂塔(4-0)的顶部出口与所述第一储罐(2-1)相连接;所述脱溶剂塔(4-0)的底部出口经过第四储罐(5-1)与所述脱重塔(5-0)的入口相连接。
5.一种废水零排放的丙烯酸精制工艺，其特征在于，所述工艺包括吸收步骤、脱水步骤、脱醋酸步骤和脱重步骤;
(1)所述吸收步骤为用水吸收反应产物中的水溶性物质，得到丙烯酸吸收液;
(2)所述脱水步骤为采用溶剂共沸精馏方法将所述丙烯酸吸收液中的水脱除，得到脱水塔釜物料;所述脱水步骤中塔顶物料经分层后得到的以共沸剂为主的溶剂相返回至脱水塔塔顶，作为共沸剂循环使用;所述脱水步骤中塔顶物料经分层后得到的水相返回至所述吸收步骤，加入吸收塔中部或与新鲜脱盐水混合后加入吸收塔顶部，作为吸收水 循环使用;
(3)所述脱醋酸步骤为采用溶剂共沸精馏方法或普通精馏方法将所述脱水塔釜物料中的醋酸脱除，得到脱醋酸塔釜物料;所述脱醋酸步骤中塔顶物料经分层后得到的溶剂相返回至脱醋酸塔塔顶循环使用;所述脱醋酸步骤中塔顶物料经分层后得到作为粗醋酸的水相;
(4)所述脱重步骤为将所述脱醋酸塔釜物料精馏，脱除其中的丙烯酸二聚体及其他重组分，得到作为成品丙烯酸的塔顶物料，以及作为重组分的塔釜物料。
6.如权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述粗醋酸经过醋酸提浓步骤和醋酸脱重步骤得到成品醋酸;所述醋酸提浓步骤为采用溶剂共沸精馏方法或普通精馏方法将所述粗醋酸中的水和轻组分脱除，所述水和轻组分与所述脱水步骤所得水相混合得到混合水相;所述醋酸脱重步骤采用精馏方法进一步将粗醋酸中的重组分脱除，得到作为成品醋酸的塔顶物料，以及作为重组分的塔釜物料，所述塔釜物料返回至所述脱水步骤或所述脱醋酸步骤。
7.如权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述脱水步骤的水相或所述混合水相经过精馏脱除其中所含的轻组分后返回至所述吸收步骤，作为吸收水循环使用。
8.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，所述工艺还包括在所述脱醋酸步骤之后、所述脱重步骤之前的脱溶剂步骤;所述脱溶剂步骤得到的塔顶物料返回至所述脱水步骤或所述脱醋酸步骤;所述脱溶剂步骤得到的塔釜物料进入脱重步骤。
9.如权利要求5-8任一项所述的工艺，其特征在于，所述溶剂选自下列组中的任何单一物质或任何混合物质：脂肪烃或其卤代物，包括正辛烷、二甲基环己烷、乙基环己烷、四氯乙烯、三氯丙烯;芳烃或其卤代物，包括甲苯、乙苯、临二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、氯苯;酯类，包括醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸仲丁酯、丙酸正丙酯、丙酸异丙酯、丁酸乙酯、戊酸甲酯、戊酸乙酯、碳酸二乙酯;醚类，包括二仲丁基醚、二异丁基醚、叔丁基仲丁基醚、叔丁基异丁基醚;酮类，包括甲基异丁基酮、甲基仲丁基酮、甲基丁基酮、乙基丙基酮、二异丙基酮、环戊酮。
10.如权利要求5-8任一项所述的工艺，其特征在于，所述脱水步骤中水的脱除率为60-100%;所述脱水步骤中的塔釜温度为60-85℃。
11.如权利要求5-8任一项所述的工艺，其特征在于，所述脱醋酸步骤与所述脱水步骤采用相同或不同的溶剂;所述脱醋酸步骤中醋酸的脱除率为20-100%;所述脱醋酸步骤中的塔釜温度为65-85℃。
12.如权利要求5-8任一项所述的工艺，其特征在于，所述脱溶剂步骤中的塔顶回流比为0.5-3;所述脱溶剂步骤中的塔釜温度为65-85℃。
说明书
一种废水零排放的丙烯酸精制装置及工艺
技术领域
本发明涉及一种废水零排放的丙烯酸精制装置，本发明还涉及一种废水零排放的丙烯酸精制工艺。
背景技术
丙烯酸是重要的有机合成原料及合成树脂单体，丙烯酸及丙烯酸酯可以均聚及共聚，其聚合物用于合成树脂、合成纤维、高吸水性树脂、建材、涂料等。国内丙烯酸产能增长迅速，所采用的生产工艺大多来源于国外技术并做了改进，但仍存在一些技术瓶颈问题，多年来一直没有很好地得以解决，其中最突出的是废水问题以及装置连续运转周期过短的问题。废水问题具体体现在处理难度和成本上，多数丙烯酸装置会产生COD50000-100000的含醋酸废水，采用生化处理时，废水中所含的以甲醛为主的醛类物质对微生物有较大影响，而采用焚烧等其他废水处理方式时，处理成本又过高。运行周期问题主要体现在聚合上，由于丙烯酸极易发生聚合，造成急冷吸收特别是精制过程的设备在相对较短的时间内被聚合物堵塞，运行周期短的只有75天，长的一般也不超过180天。
中国专利，一种隔壁共沸精馏塔提纯丙烯酸的工艺方法及装置(申请号200810140058.0)公开了一种隔壁共沸精馏塔，可以使脱水和脱醋酸集成到这一个塔内完成，有效地节省了设备投资并降低了能耗。但该装置没有将水和醋酸分离，仍会产生高浓度废水。
中国专利，共沸精馏提纯丙烯酸的方法(申请号03116260.6)公开了一种采用共沸精馏提纯丙烯酸吸收液的方法，采用四氯乙烯单一或与芳烃的复配物等作为共沸剂，在一定程度上起到了减轻聚合的作用。但其塔釜温度仍在82-85℃，并没有明显降低，没有彻底解决装置运行周期过短的问题。而且，该申请与传统的工艺方法一样，仍存在前述的废水问题。
综上，现有丙烯酸的装置和工艺，都没有从根本上实现废水的零排放和装置运转的长周期。因此，有必要提出有效的技术方案以解决上述问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种废水零排放的丙烯酸精制装置。该装置可有效实现废水零排放，延长装置运转周期。
本发明提供一种废水零排放的丙烯酸精制装置，所述装置包括吸收塔、脱水塔、脱醋酸塔、脱重塔、第一循环系统和第二循环系统;所述吸收塔的底部出口经过第一储罐与所述脱水塔的入口相连接;所述脱水塔的顶部出口与所述第一循环系统相连接;所述脱水塔的底部出口经过第二储罐与所述脱醋酸塔的入口相连接;所述脱醋酸塔的顶部出口与所述第二循环系统相连接;所述脱醋酸塔的底部出口经过第三储罐与所述脱重塔相连接。
优选的，所述第一循环系统包括第一冷凝器、第一分层器、溶剂储罐和水相储罐;所述脱水塔的顶部出口与所述第一冷凝器的入口相连接，所述第一冷凝器的出口与所述第一分层器的入口相连接，所述第一分层器的溶剂相出口经过所述溶剂储罐与所述脱水塔的顶部入口相连接，所述第一分层器的水相出口与所述水相储罐的入口相连接，所述水相储罐的出口与所述吸收塔的中部入口相连接。
优选的，所述第二循环系统包括第二冷凝器、第二分层器;所述脱醋酸塔的顶部出口与所述第二冷凝器的入口相连接，所述第二冷凝器的出口与所述第二分层器的入口相连接，所述第二分层器的溶剂相出口与所述脱醋酸塔的顶部入口相连接。
优选的，所述第二循环系统还包括醋酸提浓塔、第三冷凝器、第三分层器和醋酸脱重塔;所述第二分层器的水相出口与所述醋酸提浓塔的入口相连接;所述醋酸提浓塔的顶部出口与所述第三冷凝器的入口相连接，所述第三冷凝器的出口与所述第三分层器的入口相连接，所述第三分层器的水相出口与所述水相储罐相连接，所述第三分层器的溶剂相出口与所述醋酸提浓塔的顶部入口相连接，所述醋酸提浓塔的底部出口与所述醋酸脱重塔的入口相连接;所述醋酸脱重塔的底部出口与所述第一储罐的入口相连接。
优选的，所述第一循环系统还包括汽提塔、回收水储罐;所述水相储罐的出口与所述汽提塔的入口相连接;所述汽提塔的底部出口经过所述回收水储罐与所述吸收塔的中部入口相连接。
优选的，所述装置还包括位于所述脱醋酸塔和所述脱重塔之间的脱溶剂塔;所述脱醋酸塔的底部出口经过第三储罐与所述脱溶剂塔的入口相连接;所述脱溶剂塔的顶部出口与所述第一储罐相连接;所述脱溶剂塔的底部出口经过第四储罐与所述脱重塔的入口相连接。
本发明还提供一种废水零排放的丙烯酸精制工艺，所述工艺包括吸收步骤、脱水步骤、脱醋酸步骤和脱重步骤;(1)所述吸收步骤为用水吸收反应产物中的水溶性物质，得到丙烯酸吸收液;(2)所述脱水步骤为将所述丙烯酸吸收液共沸精馏，脱除其中的水，得到脱水塔釜物料;(3)所述脱醋酸步骤为将所述脱水塔釜物料精馏，脱除其中的醋酸，得到作为粗丙烯酸的塔釜物料;(4)所述脱重步骤为将所述脱醋酸塔釜物料精馏，脱除其中的丙烯酸二聚体及其他重组分，得到作为成品丙烯酸的塔顶物料，以及作为重组分的塔釜物料。
优选的，所述脱水步骤为采用与水可形成共沸物的溶剂将所述丙烯酸吸收液中的水脱除;所述脱水步骤中塔顶物料经分层后得到的以共沸剂为主的溶剂相返回至脱水塔塔顶，作为共沸剂循环使用;所述脱水步骤中塔顶物料经分层后得到的水相返回至所述吸收步骤，加入吸收塔中部或与新鲜脱盐水混合后加入吸收塔顶部，优选加入中部，作为吸收水循环使用。
优选的，所述脱醋酸步骤为采用共沸精馏方法或普通精馏方法，优选共沸精馏方法，将所述丙烯酸吸收液中的醋酸脱除;所述脱醋酸步骤中塔顶物料经分层后得到的溶剂相返回至脱醋酸塔塔顶循环使用;所述脱醋酸步骤中塔顶物料经分层后得到作为粗醋酸的水相。
优选的，所述粗醋酸经过醋酸提浓步骤和醋酸脱重步骤得到成品醋酸;所述醋酸提浓步骤为采用溶剂共沸精馏方法或普通精馏方法，优选共沸精馏方法，将所述粗醋酸中的水和轻组分脱除，所述水和轻组分与所述脱水步骤所得水相混合得到混合水相;所述醋酸脱重步骤采用精馏方法进一步将其中的重组分脱除，得到作为成品醋酸的塔顶物料，以及作为重组分的塔釜物料，所述塔釜物料返回至所述脱水步骤或所述脱醋酸步骤。
优选的，所述脱水步骤得到的水相或所述混合水相经过精馏脱除其中所含的溶剂和轻组分后返回至所述吸收步骤，作为吸收水循环使用。
优选的，所述工艺还包括在所述脱醋酸步骤之后、所述脱重步骤之前的脱溶剂步骤;所述脱溶剂步骤得到的塔顶物料返回至所述脱水步骤或所述脱醋酸步骤;所述脱溶剂步骤得到的塔釜物料进入脱重步骤。
优选的，所述溶剂选自下列组中的任何单一物质或任何混合物质：脂肪烃或其卤代物，包括正辛烷、二甲基环己烷、乙基环己烷、四氯乙烯、三氯丙烯;芳烃或其卤代物，包括甲苯、乙苯、临二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、氯苯;酯类，包括醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸仲丁酯、丙酸正丙酯、丙酸异丙酯、丁酸乙酯、戊酸甲酯、戊酸乙酯、碳酸二乙酯;醚类，包括二仲丁基醚、二异丁基醚、叔丁基仲丁基醚、叔丁基异丁基醚;酮类，包括甲基异丁基酮、甲基仲丁基酮、甲基丁基酮、乙基丙基酮、二异丙基酮、环戊酮。
优选的，所述脱水步骤中将水的脱除率为60-100%，优选的，80-95%;所述脱水步骤中的塔釜温度为60-85℃,优选的，65-75℃。
优选的，所述脱醋酸步骤与所述脱水步骤采用相同或不同的溶剂，优选采用相同的溶剂;所述脱醋酸步骤中醋酸的脱除率为20-100%，优选的，30-60%;所述脱醋酸步骤中的塔釜温度为65-85℃，优选的，70-78℃。
优选的，所述脱溶剂步骤中的塔顶回流比为0.5-3，优选的，1-2;所述脱溶剂步骤中的塔釜温度为65-85℃，优选的，70-78℃。
使用本发明装置及工艺精制提纯丙烯酸，有以下有益效果：
1.废水零排放。丙烯酸吸收液中水的绝大部分从脱水系统中被分离出来，剩余部分在脱醋酸系统中以醋酸水溶液的形式被分离出来后再经过醋酸提浓系统被提取出来，两部分的水混合并循环用作吸收水，可实现真正意义上的废水零排放。
2.延长装置运转周期。塔釜温度降低至70-78℃，尤其是脱水塔，更可降低至65-75℃，相较现有工艺的82-85℃有加大幅度的降低，从而可明显延缓聚合速度并显著延长装置的连续运转周期。
3.提高精制收率。本发明因为水的循环使用，避免了现有技术中因废水携带而损失丙烯酸;同时，本发明因为聚合的减轻也会减少丙烯酸的损失。采用本发明的技术，可使丙烯酸的精制收率提高1%以上。
4.降低生产成本。吸收液中的水被全部分离出来后再循环用作吸收水，可大量节省新鲜脱盐水用量;对比于现有技术的醋酸全部进入水中而产生处理成本很高的高浓度废水，本发明的醋酸被分离出来后可得到98%的醋酸副产品，从而可冲减主产品丙烯酸的生产成本;同时，精制收率的提高也会降低生产成本。