[发明专利]一种双效热集成萃取精馏分离乙酸和水混合物的方法

说明书

技术领域

本发明属于萃取精馏分离技术领域，涉及分离乙酸和水混合物的方法，尤其涉及一种双效热集成萃取精馏分离乙酸和水混合物的方法。

背景技术

乙酸，也称醋酸，是化学工业中极其重要的合成原料和有机溶剂，是应用最广泛的有机羧酸之一。作为原料，用于生产醋酸乙烯、醋酐、醋酸酯、醋酸纤维等工业产品。作为溶剂，用于有机化合物(对苯二甲酸等)的提纯，并在制药、印染、橡胶和食品等行业中有广泛应用。

在以上化工生产中，会产生大量乙酸和水的混合物，为降低生产成本，减少环境污染，回收乙酸水溶液中的乙酸以重复利用，不仅可变废为宝，还可提高企业的经济效益。但是乙酸和水属于低沸点难分离均相混合物，它们的相对挥发度接近于1，所以实现二者的分离十分困难。

关于乙酸和水的萃取精馏分离过程，目前已有一些文献报道，如胡兴兰等(天然气化工，2004,9(1)，37)，李新利等(四川化工，2006,9(2)，40)，朱登磊等(计算机与应用化学，2010,27(6)，791),韩淑萃等(广东化工，2012,39(9)，177)。但是，以上报道仅仅涉及常规萃取精馏过程的设计，不涉及萃取精馏过程的热集成，且普遍存在回流比大、过程能耗高，产品纯度和收率偏低的缺点。

关于乙酸和水混合物的双效热集成萃取精馏分离，目前尚未见文献报道。

发明内容

因此，本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种双效热集成萃取精馏分离乙酸和水混合物的方法，实现能量双效利用，达到节能减排的目的，降低分离成本。

本发明双效热集成萃取精馏分离乙酸和水混合物的方法中，

所用萃取剂为N-甲基乙酰胺；

所用分离设备包括萃取精馏塔、换热器和萃取剂回收塔，所述萃取精馏塔装有25-50块理论板，所述萃取剂回收塔装有20-40块理论板；

分离过程中，待分离乙酸和水的混合物由第10-25块理论板进入所述萃取精馏塔，萃取剂由第3-15块理论板进入所述萃取精馏塔，所述萃取精馏塔顶部生成的水蒸汽经冷凝后按预设回流比采出，所述萃取精馏塔底部的乙酸和萃取剂采出后分为循环物流和出料物流；循环物流经过所述换热器加热后返回进入所述萃取精馏塔；出料物流由第3-12块理论板进入所述萃取剂回收塔，所述萃取剂回收塔底部采出可循环使用的萃取剂，所述萃取剂回收塔顶部生成的乙酸蒸汽经所述换热器冷凝后按预设回流比采出；所述萃取精馏塔的操作压力低于所述萃取剂回收塔的操作压力，所述萃取剂回收塔的塔顶温度高于萃取精馏塔的塔底温度。

较佳的，所述萃取精馏塔装有30-45块理论板，待分离乙酸和水的混合物由第14-20块理论板进入，萃取剂由第3-10块理论板进入。

较佳的，所述待分离乙酸和水的混合物中乙酸含量为20％-80％。

较佳的，萃取剂与所述待分离乙酸和水的混合物流量之比为0.1-1.0。基于气液相平衡实验数据，经过严格气液相平衡计算，当N-甲基乙酰胺含量为0.1时，水对乙酸的相对挥发度可达到2以上，足以满足分离水和乙酸的目的。

较佳的，所述萃取精馏塔的回流比为0.2-1.2。

较佳的，所述萃取剂回收塔的回流比为1-6。

较佳的，所述萃取精馏塔的操作压力为0.1-1atm。

较佳的，所述萃取剂回收塔的操作压力为1.5-5atm。

较佳的，所述萃取精馏塔塔顶温度在45-100℃，塔底温度在120-160℃。

较佳的，所述萃取剂回收塔塔顶温度在130-180℃，塔底温度在220-280℃。

较佳的，所述循环物流经过所述换热器加热后还可经补充再沸器加热，再返回进入所述萃取精馏塔。

本发明的积极进步效果在于：

所述方法以N-甲基乙酰胺作为萃取剂，不仅可以有效降低萃取剂用量，同时采用双效热集成工艺，萃取精馏塔和萃取剂回收塔的操作压力不同，相应的萃取剂回收塔的塔顶温度会高于萃取精馏塔的塔底温度，因此，可以通过所述换热器，用萃取剂回收塔塔顶待冷凝物流(即所述乙酸蒸汽)为萃取精馏塔塔底待再沸物流(即所述循环物流)提供热量，实现能量的二次利用。而且所述换热器将原有的萃取精馏塔的塔底再沸器和萃取剂回收塔的塔顶冷凝器两者的功能合二为一，可大量节省设备投资成本。综上，使用所述方法分离乙酸和水时，萃取剂与混合物流量之比低，乙酸和水混合物组成范围宽，能耗低，设备投资小，产品纯度和收率高，工艺安全、环保、无污染，可实现清洁生产。

附图说明