芳族羧酸生產中乙酸和水的分離方法
【專利說明】芳族錢酸生產中乙酸和水的分離方法 發明領域
[0001] 本發明涉及一種芳族駿酸生產中己酸和水的分離方法，特別是芳姪二元酸的生產 過程中，采用提濃進料醋酸方法實現共沸精傭分離醋酸和水的節能。
[0002] 發明背景 傳統的芳姪駿酸生產過程，通常采用高壓下烷基芳姪的液相空氣氧化獲得。烷基芳姪 液相氧化是在含有醋酸的水相介質和金屬催化劑體系存在下，芳姪上的烷基逐步氧化生成 醒和駿酸，最終得到芳姪駿酸。
[0003] 烷基芳姪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 用含水的醋酸幼日己酸)蒸發方式將熱量移出。移出的醋酸和水的混合物通過培頂冷凝器冷 卻，然后將冷凝后的液體溶劑回流反應器再利用。隨著氧化反應的進行，反應器中水的含量 將逐步增加，為保持反應器內水分含量的穩定，通常將反應器上部冷凝的蒸汽一部分回流 反應器，一部分進入醋酸和水的分離系統，將醋酸、水進行分離后，常常將醋酸循環再利用。 近年來，隨著節能要求的提高，進一步降低芳姪駿酸生產過程的用能，已經成為人們關注的 焦點。
[0004] 在芳姪駿酸生產過程中，溶劑己酸、水分離是整個生產過程中的主要用能單元，在 生產系統中用量較大，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，就成為芳姪駿酸生產過程分離系統 節能的關鍵。
[0005] 雖然醋酸和水沸點相差較大，多數情況下，采用普通精傭能夠分離，但是當物料中 醋酸含量很低時，醋酸和水組成存在夾點現象，即兩組分此時的汽液組成接近，送時兩者分 離難度急劇增加，要達到分離現有工業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，需要尋找一種更經濟、有效的節能分離方法。
[0006] 醋酸和水分離的工業方法通常有H種，普通的精傭方法、共沸精傭方法和液-液 萃取方法。為實現操作成本的最低化，普通精傭培的培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，傳統的精傭系統需要增加很多培板數，存在能量消耗大，投 入建設成本高，操作費用高等問題。
[0007] 近年來，人們更有趨于開發節能的精傭新工藝。非均相精傭技術和膜分離技術被 認為是一種更高效的節能分離方法而受到關注。非均相精傭技術通常包括液-液萃取和 共沸精傭的分離方法，液-液萃取工藝分離醋酸、水多見報道，通常它用于分離醋酸濃度在 0. 1 - 20%的水溶液，采用的萃取劑是醋類、胺類、麗類和磯氧類。
[0008] 液-液萃取工藝US3878241 和US5167744 都有所描述。US3878241 是W1，2-二 嗎晰己焼作為萃取劑，用23塊培板的萃取精傭培分離50%(wt.)的醋酸溶液，培頂壓力0. 5 大氣壓。專利最大特點是可W使培頂產物水中含醋酸控制在0. 01%(wt)。US5167744用二 甲基亞諷、環了諷、二甲基甲醜胺、二甲基丙醜胺、已二臘等含氮或含硫的化合物作為萃取 劑，本發明的主要特點是選用了含氮化合物具有很高的相對揮發度，用于醋酸水的分離過 程中，可W實現分離培培頂醋酸含量小于1%的目標。
[0009]人們致力于尋找更加高效的分離手段，與傳統的精傭相比，共沸精傭培在己酸的 脫水分離中，可節約能量20-40%。有關共沸精傭工藝用于分離醋酸、水的節能方法： 專利GB1576787認為己酸正了醋(沸點126. 2°C)特別適合于醋酸、水的分離，送是由于 它可W使共沸精傭培回流比較小，送樣就減少了分離所需的能量。
[0010] 在芳姪駿酸生產過程中，由于精傭培分離的己酸部分要回流到駿酸氧化反應系 統，因此，最終精傭培培底分離的己酸中可W含有5%左右的水。US4250330考慮送方面的因 素，分析認為當培底組分水含量在5-10%條件下，采用己酸異了醋作為共沸劑具有更好的 節能效果。
[0011] 專利US4250330則認為由于己酸正丙醋的使用，使很多水夾帶在絡合物中，因此， 從節能和分離效果看，專利優選己酸異了醋。
[001引 CN101445444A專利是在W醋酸正丙醋為共沸劑精傭培的基礎上，增設一個萃取 培，使共沸精傭培培頂的水相在進入后面的溶劑回收培前，先進行萃取，W提取其中的酸和 醋類。該方法降低了后續溶劑回收培的分離負荷，節約了能量。
[0013]CN101312936專利考慮到進入醋酸水分離的物料流股的組成變化較大，提出了在 共沸精傭培前部增加萃取培的工藝方法。采用此方法可W將部分含較大水濃度的物料進行 提濃處理，降低了分離過程的操作費用。結合共沸精傭培和萃取培，專利優選分離劑是己 酸異了醋，己酸正了醋，己酸異丙醋，己酸正丙醋。共沸精傭培頂水中有機物含量通常含量 600-1000ppm，其中己酸含量在500-800卵m。
[0014]CN1907940考慮到進入精傭培物料流股中含有的對二甲苯，由于很難在分離過程 中清除，導致能量消耗和生產操作費用上升，并且采用系統外的共沸劑增加了對系統的污 染，生產中由于采用醋類共沸劑，使得分離物料中夾帶部分醇類化合物，送些物質在精傭培 內的積累，增加了醋酸水分離的難度和分離的效果。專利認為采用芳姪為共沸劑的分離過 程可W很好的解決上述問題。其中專利優選對二甲苯作為醋酸、水分離的共沸劑，但是，由 于共沸物與芳姪駿酸生產過程產生的醋酸甲醋等化合物也較易形成共沸物，因此，分離需 要采用較高回流比，消耗能量較大，同時，精傭培頂水中有機物的含量較高，其中醋酸含量 將大于0. 5%。
[0015]CN201210166309. 9在W醋酸仲了醋為共沸精傭培的基礎上，在共沸精傭培頂部W 聚醜胺彈性體和聚離部分組成的嵌段共聚物為分離膜，采用滲透汽化的方法分離頂部水溶 液中的共沸劑，該方法降低了后續溶劑回收培的分離負荷，節約了能量，同時也可W獲得含 有更低有機物的水。
[0016] 在上述方法中，為了降低分離用能，在共沸精傭培上，采用不同的共沸劑或采用含 有萃取培的兩培精傭組合工藝，在后續的共沸劑回收方面，采用了萃取和W聚醜胺彈性體 和聚離部分組成的嵌段共聚物為分離膜為基礎的分離方法，節約一定能量，但是萃取培與 共沸精傭培組合，由于受到共沸劑回流量的限制，不能采用過多的共沸劑進入共沸培中部， 送樣就限制了進入共沸精傭培高水含量進料提濃的流量，同時，在采用萃取培進行進料提 濃時，對進料流量和組分要求高，提取的廢水中醋酸和共沸劑的含量高，不僅限制了節能的 效果，也導致部分醋酸和共沸劑流失。
【發明內容】
[0017] 本發明提供一種芳族駿酸生產中己酸和水的分離方法，特別是芳姪二元酸的生產 過程中，采用提濃進料醋酸與共沸精傭結合分離己酸和水的方法；降低了達到分離目標的 再沸器和冷凝器所需的能量，在共沸精傭的基礎上能夠進一步節約能量15-30%。
[0018] 本發明提供一種芳族駿酸生產中己酸和水的分離方法，它是采用膜分離的方法將 含水量大的物料進行提濃，形成醋酸富積流股的物料，進入到共沸精傭培中共沸精傭分離。 具體工藝步驟如下： (1) 將芳姪駿酸生產過程中，含有醋酸和水的物料通入到滲透汽化膜分離器內，在滲透 汽化膜分